Центральный арктический бассейн (ЦАБ) занимает срединную часть Северного Ледовитого океана к северу от границы континентального шельфа окраинных арктических морей, проходящей примерно по 200-метровой изобате. Площадь ЦАБ достигает 9 млн. кв. км.
Характерной особенностью Бассейна является то, что он круглый год покрыт своеобразной шапкой полярных льдов. 6,5 млн. кв. км, или свыше 72%, его площади занимает многолетний паковый лед, остальное приходится на более слабые льды и чистую воду. Под влиянием ветров и течений арктические льды находятся в постоянном движении.
Даже в самое холодное время года поверхность этой шапки изобилует многочисленными трещинами, каналами и полыньями, либо совершенно свободными, либо покрытыми тонким молодым льдом. Большие полосы чистой воды держатся круглый год даже в высоких широтах.
Морской лед представляет собой сложную трехкомпонентную структуру из твердых кристаллов соли и пресного льда, жидкого рассола и мельчайших пузырьков воздуха диаметром до 0,1 мм. Твердая компонента образует пористый скелет, промежутки (раковины) которого заполняют рассол и воздушные пузырьки.
Соотношение твердой, жидкой и газообразной компонент зависит от возраста льда, солености воды, температуры и других факторов и определяет его основные физические свойства. Прочность морского льда зависит от температуры, солености, количества заключенного в нем воздуха, внутренней структуры. При низких температурах лед обладает большей прочностью, чем при высоких. С уменьшением солености прочность льда увеличивается.
Дрейфующие в ЦАБ льды различаются по многим признакам: происхождению, возрасту, подвижности, форме, строению, состоянию поверхности, стадии таяния, торосистости, сплоченности и т. д. Не рассматривая начальные формы льдов, как не влияющие на всплытие подводных лодок, познакомимся лишь с некоторыми формами молодых льдов. К ним относятся серые льды и белый лед. Толщина их лежит в пределах от 10 до 70 см; обнаруживаются они приборами и при всплытии представляют опасность для перископов, радиоантенн и других выдвижных устройств.
Толщина однолетнего льда к началу таяния может достигать 1,5-2,0 м, и за летний период он обычно полностью не исчезает, а сохраняется до нового ледообразования. В книге американского журналиста Н.Полмера приведена фотография атомной подводной лодки «Сар- го», всплывшей из-под арктического льда толщиной 122 см. Это свидетельствует о способности подводных лодок пробивать однолетний лед и всплывать в надледное положение или под рубку.
Двухлетний лед толще (2,0 м и более) и плотнее однолетнего, поэтому и осадка его больше. Сведений о том, что подводная лодка может проломить такой лед, в печати не встречалось.
Поскольку многолетний паковый лед составляет большую часть ледового покрова, он является основным препятствием для всплытия подводных лодок, охарактеризуем его ближе.
Толщина пакового льда на относительно гладких местах в среднем равна 3 м. Его верхняя поверхность неровная. Например, осадка торосов порой достигает 7- 8, а в иных случаях и 16 м. Такие мощные нагромождения на поверхности льда почти не встречаются. Один из участников арктического подледного похода В. Лалор свидетельствовал, что «толщина льда резко меняется даже на протяжении нескольких сот футов…», и далее: «Аппаратура, следившая за контурами льдов, показывала осадку всего три метра. Однако вскоре гидролокатор обнаружил впереди глубоко сидящие льды. С замирающим сердцем я следил за тем, как вырисовывались очертания огромной подводной скалы, уходившей на глубину девятнадцать метров».
Средняя величина неровностей нижней поверхности пакового льда равна примерно 3 м, что существенно влияет на характер распространения звуковой энергии, излучаемой гидроакустическими приборами, затрудняя обнаружение полыней. Однако для правильной ориентировки в ледовой обстановке надо знать не только характер поверхности льда, но и его форму, размеры и сплоченность.
С точки зрения форм и размеров различают ледяные поля и битый лед. Ледяные поля подразделяются на обширные (более 10 км в поперечнике), большие (2-10 км, малые (0,5-2 км) и обломки (100-500 м). Кроме того, лед бывает крупнобитый (размеры льдин 20-100 м), мелкобитый (2-20 м), куски (0,5-2,0 м) и ледяная каша. Битый лед в полыньях и разводьях сильно затрудняет всплытие. Поэтому аппаратура, предназначенная для обеспечения данного маневра, должна иметь высокую разрешающую способность, позволяющую различать мелкобитый лед и даже куски, так как они могут повредить ограждение рубки, выдвижные устройства, рули и винты, что например, и произошло с американской подводной лодкой «Карп».
Возможность всплытия зависит также от сплоченности (густоты) дрейфующего льда. Сплоченностью, принято называть отношение суммарной площади льда, которая освещается звуковым лучом гидроакустического прибора, к площади промежутков чистой воды между отдельными льдинами. Следует помнить, что дрейфующий лед, как правило, неравномерно покрывает море (особенно летом) и густота его в различных секторах неодинакова.
Большую опасность при подледном плавании представляют айсберги и ледяные острова. Айсберги встречаются во многих районах Северного Ледовитого океана. Высота их надводной части достигает 50 м, осадка же в несколько раз превосходит эту величину. Встречаются айсберги длиной 2-2,5 км и шириной до 1,5 км.
Понятно, что неожиданная встреча с таким подводным препятствием грозит подводному кораблю крупными неприятностями. На помощь подводникам в этом случае приходит гидроакустическая техника – гидролокаторы и айсбергомеры, но трудности подледного плавания, все равно остаются довольно значительными.
Айсберги проникают в ЦАБ главным образом, из района Земли Франца-Иосифа, Северной Земли; здесь их больше всего. Ледяные горы, рождающиеся в районах Гренландии и Шпицбергена, в высокие широты почти не попадают. Полярные исследователи отмечают, что число айсбергов от года к году может резко меняться».
В конце 40-х годов в ЦАБ и прилегающих арктических морях советские полярные летчики открыли дрейфующие ледяные острова. Сейчас их известно около двух десятков. Самый большой из них (открытый в апреле 1948 г. летчиком И.П. Мазуруком имеет размеры 17×18 миль. Толщина дрейфующих ледяных островов колеблется 50 до 70 м, удельный вес льда – от 0,87 до 0,92 г/см3 , осадка достигает 50 м.
Несмотря на многочисленные и очевидные трудности подледных походов в высокие широты, кроме атомных подводных лодок Советского Союза под полярной шапкой льдов за последние годы побывали подводные лодки США, Англии и Франции. Он тоже всплывали в надводное положение на участках чистой воды или в молодом тонком льду. От определения размеров и характера таких пространств во многом зависит правильная оценка возможности всплытия. В связи с этим несколько подробнее рассмотрим характеристики таких форм, как полынья, разводье, канал, трещина, окно.
Полынья – достаточно устойчивое пространство чистой воды среди ледяных полей. Размеры полыней бывают весьма различные: от нескольких десятков квадратных метров до десятков квадратных километров. Чаще всего они имеют форму прямоугольника, квадрата либо круга. Однако существуют гигантские полыньи, вытянутые в длину.
Их размеры и местоположение, безусловно, представляют большой интерес, тем более что они заранее обнаруживаются и фиксируются авиаразведкой. Так, с советского самолета Н-169 2-3 марта 1941 г. в районе «полюса относительной недоступности» наблюдались полыньи шириной до 500 м и длиной до 18 км; изредка попадались обширные пространства чистой воды шириной до 10 км и длиной до 45 км. Кроме того, в Центральном арктическом бассейне постоянно существует два больших открытых пространства чистой воды: «Сибирская Полынья» к северу от Новосибирских островов и Северной Земли и «Великая Полынья» к северо-востоку от острова Элсмир. Авиаразведкой выявлено также, что образование больших полыней, встречающихся на границе дрейфующих льдов и берегового припая, связано главным образом с режимом ветра.
Разводье – менее устойчивое пространство чистой воды шириной в несколько десятков метров, подверженное действию ветров и приливо-отливных явлений. Наиболее характерная форма разводий – вытянутая, длиной до нескольких километров. Часто разводья искривлены, что затрудняет выбор участка для всплытия.
Канал – узкая длинная полоса воды (длина более чем в 10 раз превосходит ширину между крупными льдинами, появляющаяся обычно вследствие расширения трещин. Как отмечают исследователи, каналы, так же как полыньи и разводья, встречаются в центральной Арктике не только в летнее, но и в зимнее время. Каналы из-за малой ширины обнаружить с помощью эхоледомеров трудно, что отмечал в своей книге «Морской дракон» командир американской атомной подводной лодки Д. Стил во время специального полета над арктическими льдами.
Трещина – разрыв во льду шириной до 10 м. При подледном плавании местоположение длинных трещин полезно отмечать на карте, так как известно, что за небольшой срок узкая трещина может превратиться в достаточно широкий канал. Трещины можно использовать для радиосвязи, выпуская в них специальные буйковые радиоантенны.
Окно – еще неустановившийся термин, принятый для обозначения участков молодого льда, покрывающего поверхность полыней, разводий и каналов. Окно хорошо просматривается в перископ. Оно выделяется ярким пятном на более темном фоне остальной поверхности, покрытой толстым паковым льдом.
Образование молодого льда в полыньях, разводьях и каналах начинается в первой половине сентября, а иногда даже и во второй половине августа. Скорость его нарастания зависит прежде всего от температуры воздуха. При минус 40 °С можно ожидать увеличения толщины льда в среднем на 2,5 см за несколько часов, за неделю – на 30 см, за месяц – до 1 м. Своевременно обнаружить окна и правильно определить толщину их льда помогают эхоледомеры, указатели полыней и другие приборы, обеспечивающие плавание в зимнее время.
Для успешного всплытия важно также учитывать течение, характер, направление и скорость дрейфа льдов вообще и отдельных ледовых образований в частности. В подтверждение можно привести пример, когда подводная лодка «Скейт» в разводье шириной около 100 м из-за неучета дрейфа льда всплыть с первого раза не смогла. Маневр удался Только после тщательного учета дрейфа льда и скорости всплытия подводной лодки.
ПЛ проекта 613 в арктических льдах.
От чего же зависит дрейф льда и каковы его элементы? Профессор Н.Н. Зубов дает три наиболее характерных случая:
– ветровой дрейф сплоченных льдов, вызывающий даже самостоятельное дрейфовое подледнее течение;
– дрейф отдельной льдины под действием ветра на верхнюю ее часть и ветрового течения на нижнюю;
– ветровой дрейф разреженных льдов, когда оказывается, что каждая льдина (из-за различий в форме и размерах) дрейфует по-своему, что особенно опасно при всплытии, так как ледовая обстановка в таких случаях меняется очень быстро.
Направление дрейфа льда при устойчивых ветрах отличается от направления ветра примерно на 30° вправо, а зависимость скорости дрейфа от скорости ветра определяется в общем случае ветровым коэффициентом, равным 0,32. Направление ветрового течения (когда на поверхности моря отсутствует лед) отклоняется от направлении ветра на 45° вправо.
Причинами, вызывающими генеральное движение больших масс льда в ЦАБ, являются в основном постоянные течения и господствующие ветры, связанные с распределением атмосферного давления. Под действием этих факторов значительная часть льдов выносится в проход между Гренландией и Шпицбергеном. В секторе, прилегающем к Америке, льды дрейфуют по часовой стрелке по замкнутому кругу.
Эти генеральные направления становятся заметными лишь на больших расстояниях. При дрейфе льдины обычно описывают причудливые петли и зигзаги и часто возвращаются в исходные точки. В отношении годичных колебаний выноса льда известные советские полярники Н.А. Волков и З.М.
Гуд- кович отмечают: «Заметно изменяется в течение года и средняя скорость поверхностного выносного течения. Максимальная скорость приходится на июль – сентябрь, а минимальная на октябрь – декабрь».
Однако следует иметь в виду, что дрейф отдельных льдин, айсбергов и торосистых образований при большой скорости ветра достигает 1,0-1,5 узлов. Таким образом, от момента начала всплытия подводной лодки с глубины до приближения к поверхности льдина может переместиться на десятки метров.
Ледяные острова дрейфуют с меньшей скоростью. Так, станция «СП-6», расположенная на ледяном острове, зафиксировала изменение скорости дрейфа от 1 до 20 км в сутки. Направление дрейфа айсбергов из-за их большой осадки иногда резко отличается от направления дрейфа окружающих ледяных полей.
Последнее обстоятельство, на которое хотелось бы обратить внимание, это учет приливо-отливных явлений. Сплоченность льдов, а, следовательно, и наличие каналов, разводий и трещин зависят от того, какая в данный момент вода – полная или малая, а также от того, является ли прилив квадратурным или сизигийным. В ЦАБ приливо-отливные явления действуют на лед менее резко, чем у побережья, но зато более регулярно. Наибольшие приливные сжатия наблюдаются при смене отливных течений на приливные, а разрежения – в противоположном случае.
Из изложенного видно, что оценка возможностей всплытия подводной лодки в арктическом бассейне – дело сложное, требующее детального знания характеристик ледового покрова и большого опыта.
В последнее десятилетие в иностранной, особенно в американской, печати появилось немало публикаций об атомных подводных лодках ВМФ США, совершивших походы к Северному полюсу или трансарктические плавания. Характерно, что каждый из походов преподносился как сенсация всемирного значения. Журналисты США, командиры подводных лодок У.Андерсен, Д.Калверт, Д.Стил в выпущенных книгах об этих походах пытались представить дело так, будто плавания подо льдом есть давняя и непререкаемая монополия американских подводников. Командир «Наутилуса» У.Андерсен, например, утверждал, что после попытки, сделанной в 1931 г. на подводной лодке «Наутилус» (экспедиция Г. Уилкинса – Х.Свердрупа), первыми погружались под лед в районе Шпицбергена немецкие подводники в годы второй мировой войны, а первые подледные плавания совершили американские подводные лодки «Борфиш» (в 1947 г.) и «Карпи» (в 1948 г.).
Говорить, что приоритет в таких плаваниях принадлежит американцам, значит грешить против истины. Еще задолго до того, как они начали подледные плавания, советские подводники на Дальнем Востоке, Балтике и Севере уже немало плавали по льдом. Да и сама идея использования подводной лодки для достижения Северного полюса высказывалась тоже в России.
Известно, в частности, что одним из горячих поборников этой идеи был Д.И. Менделеев. В 1901 г. в его рабочей тетради записаны «Мысли о подводном судне». Уже тогда ученый правильно считал, что подводная лодка с обычными двигателями не сможет преодолеть подо льдом большое расстояние, отделяющее чистую воду от закрытого полями пакового льда Северного полюса, и предлагал в качестве нового источника движения под водой пневматический двигатель.
В «Морском сборнике» писалось о первом в мире экспериментальном подледном плавании подводной лодки «Кефаль» в 1908 г.
В ходе учений отмечались случаи, когда подводным лодкам приходилось производить дифферентовку и погружение в полыньях, а также совершать небольшие подледные плавания. Так, в начале 1934 г. подводная лодка «ГЦ-102» (командир А.Т. Заостровцев) должна была следовать на позицию. Ледокол вывел ее из бухты.
В одном из разводий была произведена дифферентовка, после чего подводная лодка прошла подо льдом около 5 миль и всплыла на чистой воде. Вспоминая об этом, бывший командир «Щ-102», ныне контр-адмирал запаса, А.Т. За- островцев рассказывает: «В памяти хорошо сохранилось: в зенитный перископ отчетливо виден над лодкой серо- зеленый лед с большими зазубринами, а потом, когда вышли на чистую воду, – переливы волн с бликами солнца. Изумительная, необычная картина…». В ту же зиму пришлось преодолевать ледовые препятствия в подводном положении и подводной лодке «Щ-101» (командир Д. Г.Чернов).
ПЛ проект 641 Б.
Во время похода 12 февраля 1936 г. командир бригады вызвал подводную лодку в одну из бухт для проверки. На подходах к бухте она встретила ледяное поле, которое форсировала в подводном положении. После проверки «Щ-117» погрузилась в полынье и легла на грунт. Когда же она начала всплытие, оказалось, что полынья затянута льдом толщиной 10-12 см, и лодке пришлось пробить его своим корпусом.
Во время советско-финской войны плавания подо льдом совершили на Балтике лодки «Щ-324», «ТТТ-311», «С-1», «С-5», «М-72».
По свидетельству старейшего подводника-североморца Героя Советского Союз И.А. Колышкина, в ходе боевой подготовки в предвоенные годы имелись и другие случаи подледных плаваний. В осеннее время в период автономных плаваний, – говорил он, – лодки бывали в Карском море, у мыса Желания и в других районах с более высокими широтами.
Попадая в полосы мелкобитого льда, они, как правило, не погружались, а форсировали лед в надводном положении. Но случалось, некоторые командиры, например подводной лодки «Д- 2» (командир Л.М.Рейснер) в 1936 г. и «Щ-402» (командир Б.К. Бакунин) в 1939 г., во время автономных походов совершили небольшие подледные плавания.
В годы Великой Отечественной войны североморские подводники также попадали иногда в ледовую обстановку (подводные лодки «Щ-402», «К-21»). Накопленный опыт позволил им сразу же после войны внести предложение об использовании обычной дизель-электрической подводной лодки для похода подо льдом к Северному полюсу.
Североморцы.предлагали зарядку аккумуляторов производить в разводьях или полыньях, сообщения о которых по маршруту подводной лодки могла дать авиация, а также искать разводья самостоятельно с помощью эхолота, работающего «вверх», и расчетов по глубиномеру. Это позволяло бы, по их мнению, довольно точно определять толщину льда и находить чистую воду. В аварийных случаях для образования полыньи предполагалось взрывать лед торпедами. Но смелое для того времени предложение не было осуществлено. Однако сама постановка вопроса – о достижении Северного полюса подо льдом – заслуживала внимания.
Необходимо отметить, что США нельзя считать пионерами и в выдвижении предложения об использовании подледных трасс Арктики для транспортных целей. В иностранной же литературе именно американцам приписывается приоритет в разработке этой проблемы, которая якобы встала впервые с появлением атомных подводных лодок. Еще в 1929 г. советский ученый С.А. Бутурлин писал: «Для массовых грузов подводная лодка, конечно, дорогое сообщение. Но ее работа дешевле работы аэроплана, в случае доставок почты, пушнины, ценных металлов или при необходимости снабдить продуктами или снаряжением затертый льдами остров, корабль или какой-либо прибрежный пункт соответствующего типа подводная лодка может оказаться практичнее воздушного судна».
В нашей стране неоднократно выдвигались предложения и об использовании подводных лодок в научно- исследовательских целях, в том числе и при работе в Арктике. В январе 1934 г. во Всесоюзном арктическом институте специальная комиссия разработала программу и план высокоширотной экспедиции. Наряду с другими транспортными средствами предполагалось использовать специально приспособленную подводную лодку. Перед Великой Отечественной войной в записке на имя заместителя Председателя СНК СССР, Наркома обороны СССР и начальника Главсевморпути профессор Ю. Визе вновь ставил вопрос о применении подводной лодки в Арктике.
В советской литературе после войны вопрос о применении подводной лодки в качестве исследовательского и транспортного судна поднимался неоднократно. Эту идею развивали академики Ю.А. Шиманский, Н.Т. Гуд- цов, профессор Г.И. Покровский и другие.
Р.Я. Перельман в своей книге писал: «Подводные лодки могли бы стать и наверное станут удобным транспортным средством, особенно в условиях подледного плавания в арктических и антарктических морях». Автор приводил описание и схематические чертежи проекта будущего атомного подводного корабля, способного круглый год работать в Северном Ледовитом океане.
Следует отметить, что эти соображения были высказаны значительно раньше выхода американской атомной подводной лодки «Наутилус» в первый арктический рейс.
Ныне подледные глубины Центрального арктического бассейна уже полностью освоены советскими подводниками. Свидетельством этому служат походы прослав- леннык экипажей под командованием Героев Советского Союза Л.М. Жильцова, А. Сысоева и многих других командиров подводных лодок.
(Капитан 3 ранга Ю.Ф.Тарасюк, действительный член Географического общества СССР Капитан 2 ранга В.Г.Реданский)
Источник: www.redov.ru
Характеристики физических полей подводной лодки и зависимость их от скорости хода, глубины погружения, курса, района плавания
Машинные шумы могут быть связаны с основным двигателем или с вспомогательными механизмами. Шумы последних преобладают в спектрах, полученных на низких скоростях и относительно независимы от скорости движения ПЛА, в то время как шумы двигательной установки растут с увеличением скорости ПЛА.
Каждый из этих источников создает свои характерные шумы, представляющие собой в совокупности смесь многих колебаний, различной интенсивности в широком диапазоне частот от 1 Гц до 160 кГц. При этом основная доля акустической энергии сосредоточена в диапазоне от 5 до 500 Гц.
Рассмотрим природу шумов создаваемых каждым из указанных источников.
1. ИСТОЧНИКИ АКУСТИЧЕСКОГО ПОЛЯ ПЛА.
1.1. Шумы обтекания корпуса и потоков, образуемых движителем
1.2. Шумоизлучение гребного винта.
1.2.1. Шум вращения (лопастной звук)
1.2.2. Компоненты, обусловленные вращением вала.
1.2.3. Профильный шум гребного винта
1.2.4. Вихревой шум
1.2.5. Кромочный шум
1.2.6. Резонансное шумоизлучение лопастей.
1.2.7. Кавитационный шум
1.3. Шумоизлучение корпуса
1.4. Машинные шумы
1.4.1. Вращательный разбаланс
1.4.2. Гидро(аэро)динамический разбаланс
1.4.3. Магнитный разбаланс
2. ИЗМЕНЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ ПЕРВИЧНОГО ГИДРОАКУСТИЧЕСКОГО ПОЛЯ
2.1. Изменение параметров акустического поля ПЛА в зависимости от скорости хода
2.1.1. Малошумный режим движения
2.1.2. Движение на средних и больших скоростях
2.2. Влияние глубины погружения ПЛ на ее шумоизлучение
2.2.1. Факторы, определяющие зависимость шумности от глубины погружения
2.2.2.Кавитационный шум гребного винта и критические скорости хода на различных глубинах погружения
2.2.3. Влияние глубины погружения на шумность ПЛ на докритических скоростях хода
2.3. Влияние состава и режима работы механизмов, систем и устройств на шумность ПЛ
2.4.Сравнение шумности ПЛ при различных вариантах работы ГЭУ на скорости малошумного
2.5. Особенности шумоизлучения при маневрировании ПЛА
3. НАПРАВЛЕННОСТЬ ШУМОИЗЛУЧЕНИЯ ПЛА
4. ОЦЕНКА АКУСТИЧЕСКОЙ СКРЫТНОСТИ
Содержимое работы — 1 файл
СЧ Среднечастотный участок спектра протянулся между НЧ-областью и частотой для которой длина акустической волны равна эффективному радиусу поперечного сечения т.е. от 60-70 Гц до 1000 Гц. В этом диапазоне отклик на возбуждение обычно ограничивается одним отсеком, а остальная часть корпуса действует как экран. Большую роль в реакции корпуса на возмущающее воздействие играют собственные резонансы корпуса.
ВЧ В высокочастотной области каждая возбуждающая сила вызывает колебания только малого участка поверхности, остальная часть корпуса является фактически бесконечным экраном.
Основная причина общей ходовой вибрации корпуса — воздействие осциллирующей тяги и крутящего момента передаваемая через ГУП на корпус (по 3-му закону Ньютона). Воздействие поля пульсирующих давлений возникающих в воде вблизи вращающегося винта на обшивку корпуса также является причиной ходовой вибрации и соответствующего ей звукоизлучения в воду на лопастной и кратной ей частотах.
1.4. Машинные шумы
Это шумы корабельных систем и механизмов. Спектр шумов образуемый ими имеет сложный характер. Он охватывает диапазон частот от 1 Гц до 160 кГц и содержит ряд дискретных составляющих, выступающих над сплошной частью спектра.
Шум основных и резервных двигателей зависит от скорости хода, остальных механизмов (кроме двухскоростных насосов) — не зависит.
Известно, что ни один тип машин не может создавать абсолютно неизменную во времени силу или крутящий момент. Обычно имеется очень небольшая нестационарная компонента, которая приводит к вибрации и, следовательно, генерирует шум. Такие нестационарные компоненты называют «разбалансами». Некоторые из разбалансов, возникающих в машинах, вызываются вращательными гидродинамическими и магнитными силами. В некоторых машинах реально получаемые спектры содержат ударные компоненты, приводящие к ускорениям механических частей или пульсации потоков жидкости.
1.4.1. Вращательный разбаланс.
Все вращающиеся системы имеют статическую и динамическую разбалансировку. Она приводит к появлению осциллирующей силы, частота которой равна частоте вращения вала, и которая передается через подшипники основанию, далее фундаменту, через него корпусу. Колебания корпуса приводят к излучению звука.
1.4.2. Гидро(аэро)динамический разбаланс.
Гидро(аэро)динамические разбалансы — это осциллирующие силы, присущие любому осевому потоку, центробежному насосу или вентиляторам, вызываемые конечным числом лопастей или асимметричным течением. Такие разбалансы генерируют сигналы на рабочей частоте лопастей и ее гармониках. Практически всегда спектр шума насоса очень богат гармониками рабочей частоты
1.4.3. Магнитный разбаланс
Электродвигатели и генераторы испытывают небольшие осцилляции крутящего момента, обусловленные конечным числом полюсов, неравномерностью зазоров. В виде вибраций эти флуктуации передаются на фундамент машины, а затем через корпус в воду.
1.4.4. Удары.
Удары металла о металл порождают резкие шумовые пики, длительность которых зависит от затухания колебаний в металле.
Если удары повторяются с постоянной скоростью, как бывает в машинах с возвратно-поступательным движением и зубчатых передачах, то серия экспоненциальных импульсов порождает ряд линейных спектральных компонент. Основная частота этого ряда определяется скоростью следования ударов.
Выше этой частоты уровень спектральных компонент падает 6 дБ на октаву. Механизмы с возвратно-поступательным движением (поршневые насосы, поршневые компрессоры, дизели) генерируют шум, спектр которого содержит до 100 гармоник. Причиной шума являются удары поршня о стенки цилиндра. Компрессор ЭК-25А (ЭК-30) имеет частоту вращения вала 16,6 Гц (990 об/мин).
Особо следует сказать о подводном шуме систем, работа которых сопровождается стравливанием за борт воздуха или газов: система ЭХРВ, вакуумирования отсеков, ДУК, ВИПС, гальюн. Особенно велико шумоизлучение при сдувке баллонов вакуумирования, а также при работе системы ЭХРВ. Оно проявляется в широкой полосе частот: при сдувке баллонов вакуумирования по всему спектру, при работе ЭХРВ в УЗД и высоком ЗД.
2. ИЗМЕНЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ ПЕРВИЧНОГО ГИДРОАКУСТИЧЕСКОГО ПОЛЯ.
Акустическое поле ПЛА есть результат сложения полей его различных источников, рассмотренных нами. Уровни звукоизлучения и характер частотного спектра каждого из источников по-своему зависят от скорости движения ПЛА, глубины погружения, состава и режима работы механизмов, систем и устройств ПЛА, характера маневрирования. Рассмотрим эти зависимости.
2.1. Изменение параметров акустического поля ПЛА в зависимости от скорости хода.
Уровни звукоизлучения и характер частотного спектра каждого из источников, как уже говорилось, по своему зависят от скорости хода ПЛА. Поэтому в зависимости от скорости изменяется соотношение вкладов отдельных источников шума в суммарные уровни подводного шума в том или ином диапазоне частот, а характер изменения суммарных уровней акустического поля ПЛА при изменении режима ее движения оказывается весьма сложным.
2.1.1. Малошумный режим движения.
На скоростях хода до 6 — 7 узлов (n = 31,5 — 36 и 40,5 — 44 об/мин) и наборе работающих механизмов в соответствии с «Инструкцией по МШРД» подводную шумность определяют работающие системы и механизмы. Максимальные уровни шумоизлучения механизмов наблюдаются в диапазоне от 20 до 200 Гц. В области более высоких частот уровни шума механизмов понижаются (величина спада спектральной плотности 9 — 12 дБ на октаву).
Для шумов, обусловленных работой механизмов, характерно то, что они при изменении скорости хода не меняются или меняются незначительно, а шум от работы ГТЗА при малых оборотах, как и шум от работы винта еще ниже шума вспомогательных механизмов. На скоростях хода более 6 — 7 уз и до 8 уз в спектре ПШ появляются ДС с уровнями до 80 дБ на зубцовых частотах редуктора, возникающие в результате резонансных явлений.
Основными источниками шума в МШРД являются:
— блок ПТУ, включая ГТЗА и АТГ с обслуживающими механизмами;
— система рулевой гидравлики (золотники «Топаз»);
— насосы холодильных машин;
— преобразователи ВПР и АТТ.
2.1.2. Движение на средних и больших скоростях.
При увеличении скорости ПЛА выше 7 узлов начинают быстро возрастать уровни шума в области ИЗД и низкочастотного ЗД (до 40 Гц). На скорости 7,8 — 8,2 узла проявляется ДС зубцовой частоты редуктора (резонанс II ступени).Таким образом при выборе Vs следует избегать:
V = 4,8 — 5,6 узл (n = 31,5 — 36 об/мин);
V = 6,4 — 7,0 узл (n = 40,5 — 44 об/мин);
V = 7,8 — 8,2 узл (n = 48,5 — 51 об/мин).
Наименьшие уровни ДС обусловленных соударением зубцов 2 ступени редуктора в диапазоне скоростей хода 7 — 7,8 узла и 8,3 — 9,1 узла. Снижение Vs < 4,3 узла не приводит к снижению ПШ.
На скорости более 8 узл. происходит также рост уровней в высокочастотной области ЗД — выше 300 Гц. Это проявляются шумы гидродинамического происхождения, обусловленные главным образом работой гребных винтов. Рост этих уровней в зависимости от скорости хода (числа оборотов гребного винта) происходит по закону близкому к кубическому. Это означает, что например при удвоении скорости хода уровень возрастает на 13 дБ (в 5 раз).
При движении ПЛ на скоростях менее 0,5 Vкр (менее 12 узл на глубине 100 м) наблюдается вклад в ПШ от работы ЦНПК на малой скорости, при использовании ППУ в режиме ПЦ.
При движении с Vs > 12 узлов гидродинамические шумы доминируют. Они маскируют шум механизмов даже в диапазоне 40 -150 Гц. При дальнейшем увеличении скорости хода уровни ПШ по всему спектру возрастают примерно по кубическому закону вплоть до критической скорости хода, когда начинает проявляться кавитационный шум винта, рост уровней которого в зависимости от скорости хода более резкий — в степени 8 — 10.
Из изложенного следует, что при увеличении скорости хода ПЛ выше 7 узлов начинается быстрый рост (примерно по кубическому закону) как приведенных уровней шумности в звуковом диапазоне частот, так и уровней ДС в инфразвуке и низком звуке, обусловленный работой гребного винта и другими источниками гидродинамического происхождения. Еще более резкий рост уровней сплошной части спектра в звуковом диапазоне наблюдается при достижении критической скорости хода, зависящей от глубины погружения ПЛ.
2.2. Влияние глубины погружения ПЛ на ее шумоизлучение.
2.2.1. Факторы, определяющие зависимость шумности от глубины погружения.
Глубина погружения ПЛ влияет на ее шумность в двух аспектах:
— влияние глубины погружения на ПЛ, как на источник шумоизлучения;
— влияние глубины погружения на распространение акустического сигнала от ПЛ как источника сигнала до приемной антенны системы обнаружения (ГАУ).
Факторы, влияющие на шумность ПЛ в зависимости от глубины погружения:
— кавитация гребных винтов;
— изменение эффективности ПГП при изменении статического давления;
— обжатие корпуса ПЛ при погружении и соответствующее изменение напряженного состояния системы: механизм — амортизация — корпус ПЛ, приводящее к изменению эффективности амортизирующих конструкций;
— изменение упругих свойств гибких вставок в трубопроводах, связанных с забортной водой;
— изменение резонансных свойств цистерн и емкостей, связанных с забортной средой и имеющих воздушную подушку;
— изменение нагрузки насосов забортной воды из-за изменения напора и возможности их кавитации.
2.2.2. Кавитационный шум гребного винта и критические скорости хода на различных глубинах погружения.
Наиболее значимым фактором влияющим на шумность ПЛ в источнике, является кавитация гребных винтов. Зависимость критической скорости от глубины погружения Вам известна. В соответствии со ст.
173 РКНШ ПЛ-80 Критическая скорость ПЛ, есть скорость, при которой по данным измерений ПШ во внешнем ГАП в соответствии с РКНШ ПЛ-80 уровень кавитационного шума гребных винтов становится равным уровню шума механизмов, т.е. уровню шумов некавитационного происхождения. Vкр определяется в соответствии с РКНШ ПЛ-80 по значениям уровня шумности в диапазоне частот 10 — 30 кГц. На ПЛА на предкавитационных скоростях хода подводный шум в звуковом и ультразвуковом диапазонах частот определяется как правило высокочастотным широкополосным некавитационным шумом гребного винта (кромочный, вихревой шум и резонансный шум лопастей).
Зависимость критической скорости от глубины погружения может быть построена по результатам испытаний ПЛ на различных глубинах погружения. Эта зависимость может быть построена по данным измерений на одной глубине (например — 100 м) с помощью приближенной формулы:
где:Vкро — критическая скорость на глубине Но.
Полезно на графике Vкр иметь кривую 0,8Vкр. В диапазоне скоростей более 0,8Vкр и до Vкр наиболее сильным образом проявляется модуляция кавитационного шума лопастной частотой и частотами кратными f л, что позволяет определить число оборотов ГВ и классифицировать ПЛ.
2.2.3. Влияние глубины погружения на шумность ПЛ на докритических скоростях хода.
На малошумных скоростях хода основным источником ПШ являются системы и механизмы. Глубина погружения влияет на эффективность амортизирующих конструкций и резонансные свойства элементов систем и трубопроводов, имеющих связь с забортной средой.
Эффективность противогидроакустических покрытий при глубинах более 100 м уменьшается из-за их обжатия. С ростом глубины на каждые 100 м в диапазоне глубин 100 — 400 м эффективность покрытия «Плавник — 78» снижается на 3 — 4 дБ. При этом подводный шум возрастает в частотном диапазоне эффективной работы покрытий f>100 — 200 Гц.
В диапазоне f
Увеличение глубины погружения ухудшает эффективность виброизоляции блока ПТУ, который имеет связь с забортной водой через циркуляционные трассы в которых с увеличением Рзаб и обжатия корпуса происходит ужесточение виброизолирующих гибких вставок в трубопроводах и ЦТ ЦТ и падает их эффективность. При этом неопорные связи практически выключают из работы мягкие опорные амортизаторы блока, обладающие высокой эффективностью. По расчетам на глубине 300м акустический контакт виброактивного блока массой 600т осуществляется практически только через неопорные связи. (В настоящее время внедряются виброизолирующие вставки с самокомпенсацией распорных усилий, которые менее критичны к действию забортного давления.) С другой стороны увеличение глубины погружения создает условия для бескавитационной работы насосов забортной воды, если они имеют повреждение лопастей.
В целом, оценивая влияние глубины погружения на шумоизлучение ПЛ на малошумных скоростях, следует считать, что с ростом глубины можно ожидать увеличение шума механизмов из-за падения эффективности противогидроакустических покрытий и амортизационных конструкций в системах забортной воды.
В диапазоне скоростей хода выше малошумной (7 узлов), но ниже критических по кавитации, основными источниками шума являются лопастной звук и профильный шум гребного винта в инфразвуке и широкополосный некавитационный шум гребного винта в звуковом диапазоне. Эти составляющие шумоизлучения не зависят от глубины погружения.
2.3. Влияние состава и режима работы механизмов, систем и устройств на шумность ПЛ.
Все ранее сказанное относилось к спецификационному составу и режиму работы ГЭУ, ВМ, систем и другого оборудования, обеспечивающему движение ПЛ с заданной скоростью хода.
Состав и режим работы технических средств ПЛ могут изменяться в связи со следующими обстоятельствами:
Источник: www.turboreferat.ru
Устройство судов. Корпус
Рассмотрим главные элементы маломерного судна. Корпус — основная часть любого судна, состоящая из набора (каркаса) и обшивки. Набор представляет собой совокупность продольных и поперечных связей, обеспечивающих корпус жесткостью и придающих ему соответствующую форму. Нос судна — передняя по ходу часть судна. Корма — задняя часть судна.
Борт — боковая сторона корпуса. Каждое судно имеет два борта — правый и левый. Для определения бортов нужно стать лицом К носу судна, при этом справа будет правый борт, слева — левый. Ватерлиния — теоретическая или условная линия, получающаяся от пересечения поверхности корпуса судна с горизонтальной плоскостью или уровнем воды.
Грузовая ватерлиния — ватерлиния при наличии на судне установленного для него количества грузов и пассажиров. Грузовую ватерлинию рекомендуется провести контрастной краской вокруг всего корпуса. Грузить судно на осадку выше грузовой ватерлинии нельзя. Осадка — размер погружения в воду корпуса судна. Различают осадку груженого судна и порожнего.
Измеряется осадка от нижней кромки днища судна или от кромки лопасти гребного винта до действующей ватерлинии. Каждому водителю необходимо точно знать осадку своего судна в зависимости от загрузки, чтобы при плавании на мелководных участках не допускать посадки судна на мель или повреждения гребного винта.
Надводный борт — часть борта, находящаяся выше грузовой ватерлинии. В связи с тем что при правильной загрузке судна надводный борт в обычных условиях не погружается в воду, его иногда называют «сухим бортом». Минимальная высота надводного борта — наименьшее расстояние от действующей ватерлинии до линии палубы или выреза в транце при полном водоизмещении судна. Главные размерения судна и его элементы Рис. 2. Главные размерения судна:
а) без постоянно выступающих частей;
б) с постоянно выступающими частями;
- Длина наибольшая (Lнб)- расстояние, измеренное в горизонтальной плоскости между крайними точками носа и кормы судна без учета выступающих частей.
- Длина габаритная (Lгб) — максимальная длина судна с учетом выступающих частей.
- Длина конструктивная (Lквл) — длина, измеренная между носовым и кормовым перпендикулярами конструктивной ватерлинии. При этом конструктивная ватерлиния (КВЛ) — ватерлиния, принятая за основу построения теоретического чертежа и соответствующая полученному предварительным расчетом полному водоизмещению судна.
- Ширина наибольшая (Внб) — расстояние по КВЛ, измеренное в самой широкой части судна без учета выступающий частей.
- Ширина габаритная (Вгб) — максимальная ширина судна с учетом выступающих частей, например привальных брусьев.
- Ширина на мидель-шпангоуте (В) — расстояние по КВЛ в самой широкой части судна.
- Высота борта (Н) — вертикальное расстояние, измеренное на мидель-шпангоуте между внутренними поверхностями верхней палубы (у борта) и горизонтального киля.
- Осадка (Т) — вертикальное расстояние, измеренное от КВЛ до нижней кромки киля в месте наибольшего углубления судна. Различают также осадку носом (Тн) и кормой (Тк;). Разность между ними называется дифферентом D: Различают осадку груженого судна и порожнего. Измеряется осадка от нижней кромки днища судна или от кромки лопасти гребного винта до действующей ватерлинии. Каждому водителю необходимо точно знать осадку своего судна в зависимости от загрузки, чтобы при плавании на мелководных участках не допускать посадки судна на мель или повреждения гребного винта.
Набор корпуса, системы набора. Основные понятия и термины.
Конструкция корпуса должна обеспечивать водонепроницаемость и достаточную прочность судна. Корпус, испытывая действие сил собственного веса судна и сил давления воды, которые распределяются по длине неравномерно, может получить изгиб.
Способность судна сопротивляться изгибающим нагрузкам называется продольной прочностью.
Кроме продольного изгиба судна, под действием давления воды, груза, механизмов и другого судового оборудования возникает местная деформация днища, бортов и настила в поперечном направлении.
Способность судна противостоять усилиям, вызывающим деформацию корпуса в поперечном направлении, называется поперечной прочностью.
При чрезмерных нагрузках может произойти разрушение корпуса. Чтобы этого не случилось, листы обшивки подкрепляют набором — продольными и поперечными балками.
Совокупность продольных и поперечных балок, образующих каркас судна, называется судовым набором корпуса.
Набор корпуса судна являясь каркасом, делается из наиболее прочных материалов. Состоит он из продольных и поперечных связей. Основной продольной связью является киль, установлен ный в диаметральной плоскости судна. У деревянных судов он представляет собой прочный брус из крепких пород дерева (дуб, ясень и т. п.), а у металлических — утолщенную полосу металла.
В носовой части судна непосредственно к килю присоединяется форштевень. Это загнутый кверху брус или металлический угольник, являющийся продолжением киля. Подобный брус или угольник, но установленный в кормовой части, называется ахтерштевнем. У деревянных судов форштевень и ахтерштевень, как и киль, изготовляют из прочных пород дерева.
Кормовая часть моторных судов обычно заканчивается транцем. Он представляет собой раму из брусков дерева твердых пород, обшитую снаружи досками или фанерой. Транец надежно крепится к килю. Для судов с подвесными моторами транцы должны быть повышенной прочности, так как они воспринимают упор гребного винта и вибрацию работающего двигателя.
Продольные и поперечные балки судового набора располагаются в определенной последовательности, называемой системой набора. В зависимости от соотношения продольных и поперечных балок системы набора подразделяются на: продольную, поперечную и комбинированную (рис.3)
.
Элементы набора
Продольными элементами (балками) судна являются:
Киль — продольная балка днищевого набора, проходящая посередине ширины судна;
Стрингеры — продольные балки днищевого и бортового набора. В зависимости от места расположения они бывают: бортовые, днищевые и скуловые;
Карлингсы — продольные подпалубные балки;
Продольные ребра жесткости — продольные балки меньшего профиля, чем у стрингеров и карлингсов. По месту расположения они называются подпалубными, бортовыми или днищевыми и обеспечивают жесткость наружной обшивки и настила палубы при продольном изгибе.
Поперечные элементы (балки) судна:
Флоры — поперечные балки днищевого набора, протянувшиеся от борта до борта. Они бывают водонепроницаемые, сплошные и бракетные;
Шпангоуты — вертикальные балки бортового набора, которые соединяются внизу с флорами при помощи книц. Кница — это деталь из листовой стали треугольной формы, используемая для соединения различных деталей корпуса. На малых судах (лодках) флоры могут отсутствовать и шпангоуты являются цельными балками бортового и днищевого набора.
Бимсы — поперечные балки подпалубного набора, проходящие от борта до борта. При наличии вырезов в палубе бимсы разрезаются и называются полубимсами. Они одним концом соединяются со шпангоутом, а другим крепятся к массивному комингсу, который окаймляет вырез в палубе, с целью компенсации ослабления палубного перекрытия вырезами.
На рис. 4 изображено простейшее устройство корпуса маломерного судна с указанием основных элементов набора, а на рис 5 представлен более полный набор корпуса деревянной моторной лодки.
Шпангоуты судна нумеруются от носа к корме. Расстояние между шпангоутами называется шпацией. Вертикальные, отдельно стоящие стойки круглого или иного сечения, называются пиллерсами. Пиллерс служит для подкрепления палубы и в своей нижней части упирается в места пересечения флор (шпангоутов — на малых судах) с днищевыми продольными балками (киль, стрингер, кильсон), а в верхней части — бимсов с карлингсами. Установка пиллерса показана на рис. 6.
На малых моторных судах (в отличие от крупных судов) внутри корпуса устанавливают привальные брусья. Верхняя грань бруса должна быть на одном уровне с верхней гранью самого верхнего пояса обшивки. Оба привальных бруса (правого и левого бортов) выгибают по обводам корпуса судна и крепят к каждому шпангоуту и бимсу шурупами диаметром 4—8 мм или болтами. В носу привальные брусья соединяют между собой и с форштевнем угольником, называемым брештуком. Кормовые ветви привальных брусьев крепят к транцевому шпангоуту и обшивке транца металлическими или дубовыми кницами.
Корпус моторного судна обычно разделяют специальными водонепроницаемыми переборками на три отсека. Носовой отсек называется форпиком, средний — рабочим отсеком и кормовой — ахтерпиком.
На рис. 8 показан разрез катера для пояснения основных наименований его корпуса и надстроек.
Рис 8 Разрез катера- 1 — перо руля, 2 — гельмпорт, 3 — румпель секторного типа, 4 — транец, 5 — отверстие газовыхлопа, 6 — настил палубы, 7 — привальный брус, 8- решетка воздухозаборника 9 степс, 10 —кормовой флагшток, // — клотик флагштока, 12—кормовой сигнальный огонь, 13— шахта воздухозаборника, 14— фальшборт, 15 — платформа кокпита 16—задрайка, 17 — леер (релинг), 18 — дверь фальшборта, 19—крышка люка, 20—поручень, 21 — комингс люка моторного отсека, 22 — крыша ходовой рубки, 23 — сиденье рулевого, 24 — штурвал, 25 — карлингс 26—бортовой сигнальный (отличительный) огонь, 27 — топовый сигнальный огонь, 28 — клютик мачты, 29 — пульт управления судном, 30— бимс, 31 мачта, 32 — подушка крепления мачты, 33 — крыша кубрика (каюты), 34— водонепроницаемая переборка, 35— швартовная утка, 36—киповая планка,, 37 — комингс люка 38—горловина (лаз в переборке), 39 бимс, 40 — таранная переборка, 41—лобовая стойка кубрика, 42—карлингс кубрика, 43 — комингс кубрика, 44 — боковая стоика кубрика, 45 переборка, 46- стенка кубрика, 47—скуловой угольник, 48—водонепроницаемая переборка, 49 — бортовой стрингер 50 — фундамент двигателя, 51 -полубимс, 52—комингс кокпита, 53 — ахтерпиковая переборка 54 —дейдвудная труба, 55— кронштейн гребного вала 56 — гребной винт
Наружная обшивка. Наружная обшивка судна обеспечивает водонепроницаемость корпуса и одновременно участвует в обеспечении продольной и местной прочности судна.
Палубный настил. Палубный настил обеспечивает водонепроницаемость корпуса сверху и участвует в обеспечении продольной и местной прочности судна.
Фальшборт и леерное ограждение. На морских, речных и современных прогулочных судах для предохранения людей от падения за борт открытые палубы имеют фальшборт или леерное ограждение.
Надстройки и рубки. Надстройками называются все закрытые помещения, расположенные выше верх ней палубы от борта до борта. Носовая надстройка называется баком, кормовая — ютом. Средняя надстройка специального название не имеет.
Суда на подводных крыльях
Суда на подводных крыльях еще можно встретить почти на каждой реке, водохранилище и на море. Это — пассажирские теплоходы, служебно-разъездные катера, моторные лодки, конструкции которых разрабатывают сами судоводители.
Быстроходность судов на подводных крыльях достигается главным образом благодаря уменьшению сопротивления воды движению корпуса судна. У таких судов корпус при движении не касается водной поверхности. Происходит это в результате действия подъемной силы крыльев, укрепленных под корпусом, которая во время хода поднимает судно над водой и удерживает его в таком состоянии до тех пор, пока судно движется с достаточной скоростью. Поскольку при этом в воде находятся лишь крылья, стойки, гребной вал и винт, а их суммарная площадь значительно меньше площади корпуса, то и сопротивление воды движению судна будет значительно меньшем.
Принцип действия подводного крыла можно рассмотреть на схеме (рис. 9). При движении в воде любого тела на него действует сила сопротивления воды R, направленная в сторону, противоположную движению.
Поскольку профиль крыла имеет несимметричную форму и к тому же при движении судна крыло расположено по отношению к потоку под некоторым углом а, называемым углом атаки, то полная сила R, действующая на крыло, отклонится от направления движения и будет направлена по отношению к нему под углом. Эту силу можно разложить на две составляющие: перпендикулярную направлению движения Y и параллельную направлению движения X. Составляющая Y называется подъемной силой, так как она стремится поднять крыло. Составляющая X называется лобовым сопротивлением, ибо она противодействует поступательному движению крыла. Возникновение подъемной силы связано с образованием около крыла циркуляционного потока, который, накладываясь на основной поток, ускоряет движение воды над крылом и замедляет под крылом. В связи с этим, согласно закону Бернулли, над крылом, где скорость потока увеличена, давление понижается, а под крылом, где скорость потока уменьшена, возрастает.
Чем больше скорость набегающего потока, тем больше будут подъемная сила и лобовое сопротивление. Эти силы зависят также от формы профиля крыла и от угла атаки.
С увеличением угла атаки а подъемная сила сначала возрастает и при некотором значении, называемом критическим углом атаки акр, достигает максимального значения. При дальнейшем увеличении а подъемная сила уменьшается, что связано с отрывом потока от верхней поверхности крыла. Сила лобового сопротивления с увеличением угла атаки непрерывно растет.
Рис 9 Силы, действующие на профиль крыла
При малом угле атаки подводного крыла судно не сможет выйти на крылья из-за недостаточного значения подъемной силы, а при завышенном угле атаки — из-за большого лобового сопротивления.
Совершенство крыла принято оценивать величиной, называемой качеством крыла и представляющей отношение подъемной силы к лобовому сопротивлению.
Обычно целесообразные скорости судов водоизмещением 0,5— 2 т, оборудованных подводными крыльями, находятся в пределах 40—70 км/ч. При скорости судна ниже 40 км/ч крыльевое устройство получается очень громоздким и тяжелым; при скоростях свыше 70 км/ч на крыльях возникает явление кавитации, движение становится неустойчивым.
В крыльевом режиме масса судна воспринимается подъемной силой носового и кормового крыльев, причем нагрузка чаще всего распределяется между ними поровну. Для исключения отрицательного влияния носового крыла на кормовое расстояние между ними должно быть не менее 12—15 хорд крыла.
На малых судах применяют различные системы подводных крыльев, наиболее распространенные из которых показаны на рис. 10. Преимущественное распространение из них для речных судов получили малопогруженные подводные крылья. Глубина погружения носового крыла такой конструкции составляет 15—20% его хорды, кормового — 20—25%, высота подъема корпуса небольших катеров над водой — 0,1 —0,5 м при ходовом дифференте на корму в 1,5—2,5°.
Малопогруженное крыло (рис. 10, а) имеет высокое гидродинамическое качество, поэтому необходимая подъемная сила обеспечивается при сравнительно малых его площадях. Существенным недостатком такого крыла, однако, является низкая мореходность: на волнении крылья могут оголяться, отчего происходят жесткие удары, так как в контакт с водой вступает сразу вся площадь крыла. На волнении судно с малопогруженными крыльями испытывает сильные колебания и часто срывается с крыльевого режима.
Мореходность судов на малопогруженных крыльях частично может быть повышена путем установки дополнительных несущих элементов, закрепленных под основным носовым крылом (рис. 10, б), расположения килевого участка —«чайки» в средней части крыла (рис.-10, в), дополнительных плоскостей на стойках крыла.
Рис 10 Схемы подводных крыльев, применяемых на маломерных моторных судах: а — малопогруженное крыло, б — крыло с дополнительным элементом, в — «чайка», г -крыло, пересекающее поверхность воды, д — трапециевидное крыло со стабилизаторами, е разрезное крыло
Недостатком в первых двух случаях является увеличение габаритной осадки судна в режиме плавания; в третьем — возрастание сопротивления из-за «замыкания» дополнительных плоскостей на ходу, к тому же эта схема не устраняет «проваливания» крыла при сходе с волны.
Пересекающие поверхность воды крылья (рис. 10, г, д) обеспечивают более высокие мореходные качества и, кроме того, обладают свойством саморегулирования при изменении нагрузки в широком диапазоне. Стабилизация движения осуществляется в результате изменения погруженной площади крыла.
Вследствие большого погружения эти крылья меньше подвержены волновым возмущениям, затухающим с увеличением глубины. Подъемная сила на пересекающих поверхность воды крыльях в условиях волнения изменяется плавно, без потери устойчивости. Благодаря наклонным частям крыла судно обладает повышенной остойчивостью — при крене этот участок входит в воду и создаваемая на нем подъемная сила восстанавливает судно в прямое положение.для улучшения мореходных качеств судно может быть оборудовано разными типами подводных крыльев. Например, носовое крыло делают пересекающим поверхность воды, а кормовое — в виде плоского малопогруженного крыла.
В практике мелкого судостроения имеют распространение также разрезные носовые крылья (рис. 10, е), которые легко сделать складывающимися. Следует отметить, что гидродинамическое качество такого крыла несколько ниже, чем сплошного, поэтому для получения той же скорости требуется несколько большая мощность двигателя.
- Стоимость обучения
- Информация об описании образовательной программы, реализуемых уровнях образования, формах обучения, учебном плане
- Информация о языках на которых осуществляется образование (обучение)
- Порядок и основание перевода, отчисления обучающихся
- Курсы
- Реквизиты для оплаты
- Описание процесса оплаты банковской картой
- Обеспечение безопасности
- Судовождение
- Устройство и техническое обслуживание маломерных судов
- Классификация маломерных судов и основы теории судна
- Устройство судов. Корпус
- Основы теории судна. Эксплуатационные, мореходные и маневренные качества
- Судовые устройства, системы и снабжение. Спасательные, сигнальные и противопожарные средства
- Обслуживание и ремонт судов. Такелажные и малярные работы
Размещение на данном сайте информации персонального характера произведено в соответствии с требованиями ст.9 Федерального Закона от 27.07.2006г. №152-ФЗ «О персональных данных».
Тел: +7 (924) 782-47-07
Тел/Факс: +7 (4152) 300-150
КАМСТОРМ»
Источник: kamstorm.ru