При переходе подводной лодки с прямого курса на циркуляцию нарушается динамическое равновесие сил и моментов, действующих на неё, не только в горизонтальной, но и в вертикальной плоскости. Поэтому для удержания подводной лодки на заданной глубине необходимо осуществлять дополнительную ее балансировку перекладкой горизонтальных рулей. Нарушение динамического равновесия в вертикальной плоскости происходит
Скорость хода уменьшается вследствие увеличения сопротивления воды движению подводной лодки
При движении подводной лодки с углом дрейфа центр давления смещается не только в корму по длине подводной лодки, но и вверх по её высоте. Это объясняется тем, что на циркуляции увеличивается сопротивление ограждения рубки движению подводной лодки, так как набегающий поток воды действует на него с борта под углом дрейфа.
Увеличение лобового сопротивления подводной лодки и смещение вверх центра давления приводит к значительному увеличению момента силы тяги MТ, который начинает превосходить сумму моментов восстанавливающего Mφ и гидродинамического Мzα и дифферентовать подводную лодку на корму (рис. 20а). Для удержания подводной лодки на заданной глубине необходимо одновременно с перекладкой вертикального руля переложить кормовые горизонтальные рули на погружение. За счет перекладки кормовых горизонтальных рулей достигается равенство сил, действующих на подводную лодку в вертикальной плоскости. Подводная лодка будет совершать циркуляцию на заданной глубине с некоторым углом дифферента на корму и переложенными на погружение кормовыми горизонтальными рулями (рис. 20б). Удержать подводную лодку на ровном киле при циркуляции практически невозможно, так как при этом очень трудно обеспечить равенство сил и моментов, действующих на подводную лодку.
Рис. 20. Обеспечение динамического равновесия на циркуляции
Углы перекладки горизонтальных рулей и дифферента, при которых обеспечивается динамическое равновесие подводной лодки, называются балансировочными углами на циркуляции. Величины этих углов зависят от скорости хода подводной лодки на циркуляции и угла перекладки вертикального руля.
При выполнении маневра изменения курса следует строго соблюдать порядок действий. При входе в циркуляцию перекладывать на погружение кормовые горизонтальные рули необходимо одновременно с перекладкой вертикального руля. Опоздание с перекладкой кормовых горизонтальных рулей может привести к самопроизвольному всплытию подводной лодки. При выходе из циркуляции одновременно с отведением в нулевое положение вертикального руля следует отвести кормовые горизонтальные рули в положение, соответствующее балансировочному режиму на прямом курсе на данной скорости хода. Опоздание в отводе кормовых горизонтальных рулей может вызвать значительное и даже аварийное отклонение глубины подводной лодки от заданной.
Циркуляция подводной лодки обычно сопровождается появлением крена, который изменяется во времени при входе в циркуляцию и становится постоянным на установившейся циркуляции.
Крен подводной лодки вызывается поперечной гидродинамической силой z, точка приложения которой (центр давления К) расположена на некотором расстоянии ук от центра тяжести по высоте подводной лодки. Вследствие того, что центр давления при движении подводной лодки в подводном положении находится выше центра тяжести, подводная лодка кренится внутрь циркуляции (рис. 21а). В надводном положении центр давления находится ниже центра тяжести. Это обусловливает накренение подводной лодки в надводном положении наружу циркуляции (рис. 21б).
Рис. 21. Появление крена на циркуляции в подводном (а) и надводном (б) положениях
Сила z зависит от скорости хода, угла дрейфа и угла перекладки руля. На установившейся циркуляции она равна по величине и противоположна по направлению проекции на ось Gz центробежной силы инерции подводной лодки Qц, которая определяется формулой Qц=γVv2/Rц
где γ — плотность воды;
V — объемное водоизмещение подводной лодки;
v — скорость хода подводной лодки;
Rц — радиус кривизны траектории центра тяжести.
Силы z и zц= Qц соsθ образуют пару, создающую гидродинамический кренящий момент Mx=zyk=Qцykcosθ.
Кренящему моменту противодействует поперечный статический восстанавливающий момент mθ = Ph sin θ. При установившейся циркуляции эти моменты уравновешиваются. Подводная лодка имеет статический крен, определяемый из равенства Qцykcosθ = Ph sin θ:
.Таким образом, крен при установившейся циркуляции прямо пропорционален квадрату скорости хода и обратно пропорционален поперечной метацентрической высоте и радиусу циркуляции. На больших скоростях хода и вертикальном руле, переложенном на максимальный угол, крен на установившейся циркуляции достигает 15°. Следует иметь в виду, что в начале циркуляции за счёт динамического воздействия кренящего момента при повороте на больших скоростях хода крен может быть в 1,5—2 раза больше статического крена на установившейся циркуляции. Во избежание создания динамического крена при входе в циркуляцию нельзя на больших скоростях хода сразу перекладывать вертикальный руль на большой угол.
Комментарии