История, Как Возникло Древнерусское Государство, История рода Рюриковичей, Старинные Печати, Государственный Герб России: от первых Печатей до наших Дней, Символы и Святыни России в Картинках, Преподобный Феодосий Кавказский, Русские Святые, Как Появились Награды в России, Портреты Российских Царей, Генералов, Изображения Наград, Русские Народные Игры, Русские Хороводы, Русские народные Поговорки, Пословицы, Присловья, История Древней Греции, Чудеса Света, История Развития Флота, Автомобили Внедорожники, Отдых в Волгограде

Меню Сайта

Главная

Как Возникло Древнерусское Государство

Русские князья период от 1303 до 1612 года

Династия Романовых

История России с конца XVIII до начала XX века

История и мистика при Ленине и Сталине

История КГБ от Ленина до Горбачева

История Масонства

Казни

Государственный Герб России: от первых Печатей до наших Дней

Символы и Святыни Русской Православной Церкви

Символы и Святыни России в Картинках

Портреты Российских Царей, Генералов, Изображения Наград

Награды Российской Империи

Русские Народные Игры

Хороводы

Русские народные Поговорки, Пословицы, Присловья

История Древней Греции

Преподобный Феодосий Кавказский

Русские Святые

Алгоритмы геополитики и стратегии тайных войн мировой закулисы

Чудеса Света

Катастрофы

Реактивные самолеты и ракеты Третьего рейха

История Великой Отечественной Войны, Сражения, Нападения, Операции, Оборона

История формирования, подготовка, и выдающиеся операции спецподразделений (спецназа)

История побед летчика Гельмута Липфера

История войны рассказанная немецким пехотинцем Бенно Цизером

Мифы индейцев Южной Америки

История Развития Флота

История развития Самых Больших Кораблей

Постройка моделей Кораблей и Судов

История развития Самых Быстрых Кораблей

Автомобили Внедорожники

Вездеходы Снегоходы

Танки

Подводные Лодки

Туристам информация о Странах

Отдых в Волгограде

Loading

Пересмотр тактико-технических элементов Кораблей

Кончилась мировая война, и начался очередной пересмотр тактико-технических элементов кораблей. Возросли требования в части усиления вооружения, мореходности, живучести, дальности плавания и скорости. В связи с увеличением дистанции боя и применением авиации на тяжелых кораблях нужно было усиливать бронирование.

В то же время, пытаясь затормозить усиление морских вооружений, Англия, США, Франция, Италия и Япония в 1922г. заключили в Вашингтоне договор, который ограничивал водоизмещение и калибр орудий тяжелых кораблей. Договором устанавливалось новое понятие — «стандартное водоизмещение», т. е. водоизмещение полностью оборудованного корабля, но без запаса топлива и воды для котлов.

Дальнейшее развитие событий показало, что Вашингтонский договор не столько ограничил морские вооружения, сколько нарушил естественный ход развития тяжелых кораблей, в первую очередь крейсеров, для которых устанавливалось предельное стандартное водоизмещение 10 тыс. т при главном калибре артиллерии не более 203 мм.

Результатом договора явились так называемые «вашингтонские» крейсеры, которые по тактико-техническим данным не соответствовали своему назначению. В отведенном лимите водоизмещения практически невозможно было сбалансировать достаточно мощное вооружение и бронирование в сочетании с достаточной скоростью и приемлемой дальностью плавания. Так, например, французские крейсеры вообще не имели бортовой брони, за что получили в морских сферах прозвище «картонных».

В послевоенном кораблестроении поиск способов увеличения скорости кораблей продолжался все в тех же традиционных направлениях.

Значительное облегчение кораблей было достигнуто за счет совершенствования конструкции набора корпуса, особенно в сочетании с применением электросварки. Раньше других электросварку применили кораблестроители в Германии, которая по Версальскому договору имела ограничения в водоизмещении кораблей и энергично искала выход из этого положения. При постройке немецкого крейсера «Эмден» водоизмещением 6000 т применение электросварки позволило сэкономить в массе примерно 270 т. На эсминцах выигрыш достигал около 10% водоизмещения.

Решая задачу облегчения кораблей, конструкторы обратились к алюминию и его сплавам. На американском крейсере водоизмещением 10 тыс. т только замена железной каютной мебели алюминиевой дала выигрыш в массе около 50 т, а замена тяжелого сурикового покрытия корпуса алюминиевой краской — еще около 70 т. Использование легких сплавов в конструкции корпуса и при изготовлении внутрикорабельного оборудования немецкого эсминца водоизмещением 900 т позволило сэкономить в массе почти 50 т.

Возможно, читатель обратил внимание на то, что, говоря о кубической зависимости мощности энергетической установки от скорости корабля, мы указывали, что эта закономерность сугубо приближенная. Ранее упомянутый линкор США «Техас» при мощности установки 18 870 л. с. развивал 19,1 уз, а при мощности 28 370 л. с.—21 уз. Следовательно, при скорости 19,1 уз мощность установки в зависимости от скорости возрастала с показателем 3,28, а при 21 уз — с показателем 4,27, и для получения скорости 2 уз затрачивалось 51% мощности. Эсминец США «Кассин» при 370 л. с. развивал 12 уз, а при 15310 л. с.— 30,1 уз. Таким образом, увеличение скорости в 2,5 раза достигалось при увеличении мощности в 41 раз — т. е. показатель 4,05. В то же время на некоторых кораблях этот показатель снижался до 2,0.

Подобная нестабильность не только указывала на сложную природу процесса сопротивления, но и заставляла кораблестроителей искать скрытые резервы увеличения скорости, в первую очередь за счет оптимальных формообразований. Н. Е. Жуковский еще в 1897 г. писал: «...1) Всякое очертание подводной части судна строго соответствует некоторой соответствующей для него наивыгоднейшей скорости движения; 2) уклонение от этого очертания при данной скорости и наоборот, уклонение от наивыгоднейшей скорости при данном обводе неизбежно влекут за собой быстрое возрастание сопротивления и бесполезно затрачиваемой работы».

Таблица 8 Соотношение Rf и Rr на полном ходу для кораблей разных классов и судов

Класс корабля

Число Фруда

Сопротивление, % от полного

трения

остаточное

Эсминец

 

0,54

38

62

Крейсер

0,44

41

59

Линейный крейсер

0,36

45

55

Линейный корабль

0,25

61

39

Грузовое судно

0,18

78

22

Снижение сопротивления трения было маловероятно, здесь практически все резервы были исчерпаны. И в наше время сопротивление трения поддерживается на приемлемом уровне в основном за счет периодической очистки подводной части корпуса корабля в доке. Но вот проблема снижения волнового сопротивления с ростом быстроходности кораблей становилась все более актуальной. Ведь уже при числах Фруда порядка 0,3 и выше волновое сопротивление начинает превышать сопротивление трения и продолжает быстро нарастать (табл. 8).

Мы уже знаем, что длина корабля существенно влияет на его ходовые качества. Увеличение скорости кораблей сопровождалось увеличением отношения длины корпуса к ширине L/B. Ведь величина волн, а следовательно, и количество энергии, расходуемой на их создание, в основном зависит от полноты обводов корпуса и от скорости корабля. Вот почему увеличение отношения L/B дает особенно ощутимый эффект для быстроходных кораблей. В качестве иллюстрации рассмотрим три варианта корабля одинакового водоизмещения (10 тыс. т) с разным отношением длины корпуса к ширине (табл. 9). По сравнению с кораблем 1 длина корабля 2 возросла примерно на 20%, а площадь смоченной поверхности корпуса на 9,4%. Следовательно, затрата мощности на преодоление сопротивления трения также возросла на 9,4%. Но эффект от увеличения длины корабля с избытком перекрывает эту потерю. По мере увеличения скорости выигрыш будет все более ощутимым и составит для корабля 3: при 30 уз — 18,8%, при 35 уз—32,4%, при 40 уз —28,5%, при 45 уз —21,5% и при 50 уз —22,1%.

Особенно заметен выигрыш в диапазоне возрастания скорости от 35 до 40 уз. При 40 уз затрата мощности для корабля 1 составляет 226 тыс. л. с, а для корабля 3—161 тыс. л. с. Если быть последовательным, очевидно, целесообразно и дальше увеличивать длину корабля, например до 250м. Однако в таком варианте для получения 50 уз затрата мощности составила бы 258 тыс. л. с. Очередное «но»...

С увеличением отношения L/B уменьшается остойчивость, ухудшается поворотливость корабля, возникает проблема продольной прочности и снижения вибрации корпуса, который приходится подкреплять и усиливать, а следовательно, и утяжелять. Именно этим объясняется тот факт, что у быстроходных кораблей масса корпуса занимает в составе водоизмещения долю значительно большую, чем у кораблей с умеренной скоростью.

Существенные трудности возникают при размещении в узком корпусе вооружения и технических средств. В рассматриваемом варианте при длине корпуса 250м ширина составила бы 16,1м. В столь узком корпусе очень сложно разместить вооружение, не говоря уже об энергетической установке мощностью 258 тыс. л. с.

В увеличении отношения L/B скрывается еще один «подводный камень». При L/B > 8—10 смачиваемая поверхность корпуса увеличивается настолько, что на экономическом ходу сопротивление трения может возрасти до значения, при котором полное сопротивление корабля не только не снизится, а увеличится. Следовательно, дальность плавания корабля экономическим ходом уменьшится.

В поисках способов снизить волновое сопротивление кораблестроители обратились к наделкам каплевидной формы в носовой части корабля, так называемым бульбовым оконечностям (рис. 42). Подобная наделка, если ее правильно выбрать, снижает волновое сопротивление, так как создаваемая ею волновая система накладывается на волновую систему всего корабля, снижая высоту волн. При этом «волновой барьер» не преодолевается, а лишь отодвигается в область более высоких скоростей корабля.

Таблица 9 Характеристики сравниваемых вариантов кораблей

 

Характеристики

Корабль (варианты)

1

2

3

Длина, м

179,0

194,0

214,0

Ширина, м

19,0

18,3

17,4

Отношение длины к ширине

9,4

10,6

12,3

Осадка, м

6,3

6,1

5,8

Объем подводной части корпуса, м²

 

9746

9746

9746

Смоченная поверхность корпуса, м²

3589

3742

3925

С. О. Макаров еще в бытность свою командиром вспомогательного крейсера «Великий князь Константин» в период переоборудования корабля под носитель минных катеров предложил с целью снижения сопротивления установить наделки на штевни. В результате скорость корабля возросла на 1 уз. На кораблях США еще до первой мировой войны начали применять наделки различной формы. Известно, что в Германии на двух крейсерах, построенных в 1920-х гг., также были использованы бульбовые оконечности. В литературе по кораблестроению 1930-х гг. все реже публиковались результаты исследований в этой области, а в США и Германии работы, касающиеся бульбовых оконечностей, были засекречены. Как показали более поздние исследования, бульбовые оконечности дают эффект в диапазоне относительно умеренных скоростей.

 

Рис. 42. Бульбовая оконечность

До сих пор мы практически не говорили о воздушном сопротивлении, которое имеет место, поскольку водоизмещающий корабль движется на границе двух сред — воды и воздуха. Это «упущение» не случайно. Скорость кораблей прошлого была настолько мала, что воздушное сопротивление практически не оказывало на нее влияния: ведь плотность воды превышает плотность воздуха в 830 раз. Следовательно, при движении тела в воде его сопротивление примерно во столько же раз больше, чем при движении в воздухе.

Воздух, как и вода, оказывает сопротивление движению корабля. Имеет место воздушное сопротивление трения. За кормой в надводной части корпуса, за надстройками верхней палубы образуются воздушные вихри и возникает воздушное сопротивление формы. Правда, корабли не испытывают воздушного волнового сопротивления, поскольку их размеры по сравнению с высотой атмосферы ничтожно малы и, если можно так сказать, на ее поверхности волны не создаются. Поскольку вязкость воздуха мала, сопротивление трения играет незначительную роль, а основную часть воздушного сопротивления корабля составляет сопротивление формы.

С резким увеличением в XX столетии скорости кораблей воздушное сопротивление наиболее быстроходных из них достигало 4—5% полного, а у кораблей с развитыми надстройками — и того больше. Это уже ощутимо. Для снижения воздушного сопротивления модели кораблей начинают продувать в аэродинамических трубах. «Зализывают» выступающие и плохо обтекаемые конструкции, уменьшают размеры надстроек, мачт и других устройств на верхней палубе.

В улучшении ходовых качеств кораблей первостепенную роль играли движители, теория которых начала быстро развиваться. Уже накануне первой мировой войны к проектированию и выбору гребных винтов начинали подходить научно обоснованно. Толчком к совершенствованию теории гребного винта послужило развитие самолетостроения и связанные с ним исследования в области аэродинамики крыла.

Огромный вклад в решение практических вопросов совершенствования гребных винтов был сделан нашими соотечественниками. В 1909г. С. К. Джевецкий предложил рассматривать лопасть винта, как крыло самолета. Предложение Джевецкого было развито в 1910—1912 гг. в работах Д. П. Рузского, Г. X. Сабинина и Б. Н. Юрьева. В 1912—1918 гг. Н. Е. Жуковский разработал свою знаменитую вихревую теорию гребного винта. Значительный вклад в теорию гребного винта и методику его расчета внесли ученики и последователи Жуковского С. А. Чаплыгин и Н. Н. Поляков, а также В. П. Ветчинкин, В. М. Лаврентьев, В. Л. Поздюнин, А. М. Басин, Ф. А. Брикс, Э. Э. Папмель.

История развития Самых Быстрых Кораблей