• Просмотров: 7833

На движущуюся в подводном положении подводную лодку действуют силы и моменты, которые в зависимости от характера их воздействия можно разделить на две группы: статические и динамические (рис. 8).

К статическим относятся:

— сила веса подводной лодки Рп;

— сила плавучести γVп;

— восстанавливающий момент Мψ;

— остаточная плавучесть q;

— избыточный дифферентующнй момент Мq.

Сила веса подводной лодки в подводном положении Рп, приложенная в центре тяжести G, включает в себя, кроме нормальной нагрузки статически удифферентованной подводной лодки, вес воды в цистернах главного балласта и в проницаемых частях корпуса. Сила плавучести в подводном положении равна произведению удельного веса забортной воды на полное подводное водоизмещение Vп, взятое по наружным обводам подводной лодки. Она приложена в центре величины С, расположенном на нормальной оси Gy на расстоянии hп от начала координат, где hп — метацентрическая высота подводной лодки в подводном положении.

Силы Рп и γVп равны и противоположно направлены. Действие их на подводную лодку сводится к созданию в случае возникновения угла дифферента (или крена) восстанавливающего момента Мψ = Pпhпsinψ или mθ= Pпhпsinθ.

Остаточная плавучесть q появляется в результате того, что фактическая нагрузка подводной лодки практически всегда отличается от её нагрузки в статически удифферентованном состоянии, когда γVп=Рп.

Избыточный дифферентующий момент Мq создается главным образом за счет того, что точка приложений силы остаточной плавучести не совпадает с центром тяжести G, а находится на некотором расстоянии хq от него:

Мq = q хq cosψ,

где  q cosψ  — составляющая силы q, параллельная оси Gy.

Избыточный дифферентующий момент может возникать также вследствие перемещения грузов внутри корпуса без изменения веса подводной лодки (например, вследствие перераспределения воды между дифферентными цистернами). Статические силы и моменты зависят от нагрузки подводной лодки и её положения (угла дифферента или крена) и не зависят от скорости подводной лодки.

Силы и моменты, действующие на подводную лодку при движении под водой

Рис. 8. Силы и моменты, действующие на подводную лодку при движении под водой

К динамическим силам и моментам относятся:

— сила тяги гребных винтов Т;

— момент силы тяги МТ;

— главный вектор гидродинамических сил R;

— моменты гидродинамических сил относительно координатных осей.

Движение подводной лодки с заданной скоростью обеспечивается работой гребных винтов, которые создают силу тяги Т, направленную по оси валопровода. Поскольку ось валопровода, как правило, находится ниже линии действия силы сопротивления воды движению подводной лодки на величину уТ, то создается момент силы тяги МТ = Т уТ, дифферентующий подводную лодку на корму.

Главный вектор гидродинамических сил R является равнодействующей всёх гидродинамических сил, действующих со стороны воды на поверхность корпуса подводной лодки при её движении. Точка приложения главного вектора называется центром давления, обозначается буквой К и в общем случае не совпадает с центром тяжести подводной лодки. Расположение центра давления зависит от характера движения подводной лодки и ее положения относительно поверхности воды:

— при движении подводной лодки на переднем ходу на прямом курсе центр давления располагается в нос от центра тяжести;

— при движении на заднем ходу и на циркуляции центр давления находится в корме от центра тяжести;

— в подводном положении центр давления расположен выше центра тяжести;

— в надводном положении подводной лодки центр давления ниже центра тяжести.

Разложение главного вектора гидродинамических сил на составляющие, параллельные осям координат, дает в случае пространственного маневрирования следующие силы, действующие на подводную лодку:

— продольную гидродинамическую силу, или силу лобового сопротивления воды Х при равномерном движении подводной лодки эта сила равна силе тяги гребных винтов;

— нормальную гидродинамическую силу Y, которая в зависимости от направления является или подъемной (при Y>О), или топящей (при Y<О);

— поперечную гидродинамическую силу Z.

Поскольку центр давления не совпадает с центром тяжести, эти составляющие главного вектора гидродинамических сил создают гидродинамические моменты относительно координатных осей. Момент силы Y относительно оси Gz называется главным гидродинамическим моментом Мz. Поперечная сила Z относительно оси Gx создает кренящий гидродинамический момент Мx, а относительно оси Gy — гидродинамический момент курса (или рыскания) Мy.

Все эти силы и моменты будут иметь место при пространственном маневрировании подводной лодки. Если подводная лодка совершает маневр только в вертикальной плоскости и при этом угол крена равен нулю, то поперечная сила Z, а соответственно и моменты Mx и My, отсутствуют ввиду симметрии корпуса относительно диаметральной плоскости. В этом случае характер движения и положения подводной лодки будет определяться силой лобового сопротивления Х, нормальной гидродинамической силой Y и главным гидродинамическим моментом Mz.

Гидродинамические силы и моменты зависят от скорости движения подводной лодки, угла атаки (дрейфа), углов перекладки рулей и объёмного водоизмещения (площади поверхности корпуса) подводной лодки. Для гидродинамических сил Х, Y и для гидродинамического момента Mz, действующих в вертикальной плоскости, эта зависимость выражается формулами:

Х = 0,5 Сх ρ v2 Vп2/3

Y = 0,5 Сy ρ v2 Vп2/3                                                      (1)

Mz = 0,5 mz ρ v2 Vп2/3

где v — поступательная скорость подводной лодки;

ρ — плотность воды;

Vп — полное подводное водоизмещение подводной лодки.

Безразмерные коэффициенты Сх, Сy и mz называются позиционными коэффициентами соответствующих сил и момента, или позиционными гидродинамическими характеристиками подводной лодки в продольной плоскости. Они зависят от углов атаки и перекладки рулей и определяются для каждой подводной лодки экспериментально путём модельных испытаний в опытовых бассейнах или аэродинамических трубах. Позиционными эти коэффициенты называются потому, что зависят только от положения (позиции) подводной лодки и рулей по отношению к набегающему потоку воды и не зависят от вращения подводной лодки относительно оси Gz.

Гидродинамическое воздействие на подводную лодку пропорционально квадрату скорости её движения. Это обстоятельство необходимо учитывать и использовать, управляя подводной лодкой при различных скоростях хода. Так, при больших скоростях гидродинамические силы и моменты значительно превышают статические, а на малых скоростях хода статические силы и моменты соизмеримы с гидродинамическими и оказывают существенное влияние на управляемость подводной лодки.

Поделиться

Добавить комментарий

Ваши комментарии не должны содержать призывов к насилию, разжиганию межнациональной розни и экстремизму, оскорблений, нецензурной лексики, а также сообщений рекламного характера. Все комментарии, не отвечающие этим требованиям, будут модернизироваться или удаляться.
Войдите через социальные сети:
             
или заполните:
Обновить
Защитный код

Самое читаемое

  • Изображение по умолчанию

    Управление подводной лодкой при вывеске

    Для сохранения основного условия равновесия подводной лодки Р = γV при ее погружении необходимо, чтобы объем цистерн главного балласта был равен объему запаса плавучести, то есть VЦГБ = W, где Р-…

  • Состав изолирующего дыхательного аппарата ИДА-59М

    Изолирующий дыхательный аппарат ИДА-59М

    Устройство ИДА-59М Изолирующий дыхательный аппарат ИДА-59М (рис. 9) предс­тавляет собой автономный дыхательный аппарат регенеративного типа с замкнутым циклом дыхания. Аппарат изолирует органы…

Новости

RSS поток Podlodka.info

В этот день

Сегодня нет мероприятий!
Rambler's Top100