Сопротивление движению подводной лодки в подводном положении оказывает водная среда, а в надводном положении воздушная и водная среды.
Сопротивление воды движению подводной лодки есть горизонтальная составляющая главного вектора, действующих на подводную лодку гидродинамических сил. Она направлена противоположно вектору скорости центра тяжести подводной лодки.
Полное сопротивление воды Х можно разделить на сопротивление трения Хт и сопротивление давления Хд.
Сопротивление давления в свою очередь состоит в общем случае из сопротивления формы Хф и волнового сопротивления Хв.
При движении подводной лодки на глубине большей, чем половина длины подводной лодки (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.
В процессе эксплуатации подводной лодки общая шероховатость увеличивается
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.
В подводном положении вблизи поверхности воды процесс образования корабельных волн и волнового сопротивления имеет место, но интенсивность его уменьшается с увеличением глубины погружения. На практике считается, что волновое сопротивление отсутствует, если глубина погружения больше длины подводной лодки.
Для обеспечения минимального волнового сопротивления в надводном положении корпус подводной лодки должен иметь достаточно большую заостренную носовую оконечность, и развал шпангоутов выше ватерлинии. Но такая форма корпуса является совершенно нерациональной с точки зрения обеспечения минимального сопротивления на большой глубине.
Наименьшим сопротивлением формы обладает тело вращения (т. е. высота Н равна ширине В) с отношением длины L к ширине В, как 7/5 с закругленной носовой и заостренной кормовой оконечностями при расположении наибольшего поперечного сечения примерно на 1/3 длины от носа (рис. 3).
Сопротивление воды пропорционально квадрату скорости подводной лодки.
1/3 L 2/3 L
 |
В=Н
L
Рис.3. Тело вращения с наименьшим сопротивлением формы
Воздушное сопротивление обычно составляет 1% от сопротивления воды и в практике не учитывается. Но при сильном ветре его значение (доля) возрастает и численно зависит:
— от площади надводной части корпуса подводной лодки, спроектированной на площадь мидель – шпангоута (S);
— от относительной скорости ветра (V);
— от угла составляемого направлением ветра с диаметральной плоскостью подводной лодки, который учитывается специальным коэффициентом к.
Rвозд = кSV
Это необходимо учитывать при выборе режима плавания. Без необходимости не следует развивать большие скорости, так как это требует повышения мощности энергетической установки и нерационального расхода топлива.
Таким образом, основным условием поддержания ходовых качеств подводной лодки являются контроль за состоянием и своевременный ремонт корпуса и винтов.
