Источник: ГИДРОДИНАМИКА ПОДВОДНЫХ ЛОДОК

Ходкость – это способность подводной лодки в заданных условиях плавания развивать требуемую скорость хода при определенной затрате мощности двигателей. Ходкость обеспечивается энергетической установкой, преобразующей энергию топлива в механическую энергию двигателя, и движителями, преобразующими энергию двигателей в поступательное движение подводной лодки. Ходкость в основном определяется величиной сопротивления воды, совершенством гребных винтов (движителей) и мощностью главных двигателей.

Мощность Nе, которая развивается главными двигателями не полностью идет на полезную работу, а частично затрачивается на нагрев подшипников линии вала, дейдвудных сальников и также на образование завихрений и пузырьков на гребном винте (кавитационные явления). Эти потери учитываются КПД линии вала ( η вал = ) и КПД гребного винта ( η винт = ). Таким образом, суммарная мощность двигателей будет: Ne = Nб /η винт η вал

Полное сопротивление воды: Х = Хт + Хд (сопротивление трения + сопротивление давления.) Сопротивление давления: Хд = Хф + Хв (сопротивление формы + волновое сопротивление). При движении подводной лодки на глубине h>L/2 волновое сопротивление отсутствует. Сопротивление трения – основная составляющая полного сопротивления. На рабочих глубинах оно достигает 85-90% от полного и обусловлено: шероховатостью смоченной поверхности; наличием отверстий и вырезов в наружной обшивке.

сопротивление трения + сопротивление давления

Зависимость коэффициента сопротивления трения эквивалентной пластины от числа Рейнольдса и шероховатости поверхности

Сопротивление формы корпуса обусловлено превышением суммарного гидродинамического давления на подводную поверхность корпуса подводной лодки по сравнению с кормовой и увеличением скорости обтекания водой его поверхности в средней части. Корпусы современных подводных лодок имеют обтекаемую форму, что обеспечивает долю сопротивления формы не более 6-8% от полного сопротивления. Волновое сопротивление обусловлено превышением суммарного давления на свободную поверхность корпуса подводной лодки по сравнению с кормовой в результате образования на поверхности воды волн, вызываемых ее движением. На полном ходу в надводном положении волновое сопротивление достигает 50-60% от полного. С уменьшением скорости доля волнового сопротивления резко уменьшается.

Волны от ПЛ

Осесимметричная форма корпуса ПЛ, обеспечивающая наименьшее сопротивление формы.

ПЛ «Альбакор» Испытания модели ПЛ в аэродинамической трубе

При строительстве ПЛ IV поколения используются: - осесимметричная форма корпуса; - длина цилиндрической вставки от 0,5 до 0,8 длины корпуса; - длина носовой оконечности примерно в 2-2,5 раза меньше кормовой; -крыловидный тип легкого корпуса с большими радиусами скругления; - носовые горизонтальные рули устанавливаются в районе ограждения рубки; - крестообразное кормовое оперение; - одновальный движительный комплекс; - в качестве движителя преимущественно используется винт, в США и Франции и есть примеры с водометным движителем.

Влияние формы выдвижных устройств, пересекающих поверхность воды, на их сопротивление. Два этих тела имеют одинаковое сопротивление. Большое сопротивление тонкого кругового цилиндра связано с отрывом потока

Типы винтов в насадках: Ускоряющая поток Замедляющая поток «Pump jet»

Атомная подводная лодка типа «Seawolf»

АПЛ проекта 885 «Ясень» АПЛ проекта 955 «Борей» ПЛ «Амур 1650» - экспортный вариант проекта 677 (Лада)

Наклон линий тока к осям ТА может вызвать проблемы при выходе торпед.

Л. Прандтль еще в 1904 г. обратил внимание на возможность ламинаризации пограничного слоя с помощью отсоса. Принцип отсоса заключается в удалении из пограничного слоя частиц жидкости, заторможенных в области возрастания давления, прежде, чем они успеют оторваться от корпуса. При этом обеспечивается устойчивость ламинарного режима обтекания и его переход в турбулентную форму отодвигается в область больших скоростей.

Отсос из пограничного слоя уже внедрили авиаторы. Эффективность этого способа подтвердилась во время натурных испытаний опытного участка крыла с отсосом через узкие щели: его сопротивление с учетом затрат мощности на работу отсасывающего вентилятора снизилось почти на 80%. Внимание изобретателей на протяжении многих лет привлекает "воздушная смазка" - создание воздушной прослойки между корпусом корабля и забортной водой. Американский инженер Эйхенберг предложил подводную лодку с уменьшенным сопротивлением трения за счет создания между обшивкой корпуса и водой тонкой воздушной прослойки с замкнутой циркуляцией воздуха. За головной частью корпуса через щель отсасывается вода, чтобы не допустить формирование турбулентного пограничного слоя. Через следующую щель подается воздух для образования воздушной прослойки. Этой же цели служат и щели, расположенные на днище. 1 - щель отсоса воды. 2 - щель подачи воздуха

В начале 90-х годов в России создана торпеда «Шквал», движущаяся в режиме супер кавитации. Скорость: на выходе из ТА – 50 уз, далее доходит до 200 уз. Вооружена тактической ядерной боеголовкой.

Подводная лодка со "слабыми завихрениями" и "эффектом памяти" Американские конструкторы завершают разработку подводной лодки, в которой тяга создаётся не гребными винтами, а маховыми движениями самого корпуса. Создан работающий прототип субмарины длиной в 1 метр. Новый привод позволяет подводной лодке перемещаться почти бесшумно, поскольку она оставляет за собой очень слабые завихрения, а не мощную турбулентную струю. Задняя часть корпуса лодки состоит из шести подвижных друг относительно друга элементов, выполненных из сплава никеля и титана. Этот сплав обладает так называемым эффектом памяти, благодаря которому элементы корпуса меняют свою форму в зависимости от температуры.

Покрытия, обеспечивающие ламинаризацию потока или управление пограничным слоем.