Каплевидный корпус

Эта статья требует дополнительных ссылок для проверки . Пожалуйста, помогите улучшить эту статью , добавив цитаты из надежных источников . Материал, не полученный от источника, может быть оспорен и удален. Поиск источников:  "Teardrop hull"  -  новости  · газеты  · книги  · ученый  · JSTOR ( август 2017 г. ) ( Узнайте, как и когда удалить это сообщение-шаблон )

Слеза корпус представляет собой подводный корпус дизайн , который подчеркивает погруженную производительность по сравнению с всплыли производительность. Он довольно часто использовался на ранних этапах разработки подводных лодок, но в начале 20-го века от него постепенно отказались в пользу конструкций, оптимизированных для обеспечения высоких характеристик на поверхности в результате изменений в оперативной доктрине. Хотя военно-морская доктрина изменилась, практика проектирования оставалась до конца Второй мировой войны, когда немецкая Kriegsmarine понесла постоянно растущие потери подводных лодок в битве за Атлантику .

В попытке противостоять растущей угрозе союзнических усилий по борьбе с подводными лодками , экспериментальные концепции дизайна, относящиеся к концу межвоенного периода, были включены в существующий процесс проектирования подводных лодок, в результате чего было создано небольшое количество подводных лодок с перекисью водорода, а также Elektroboot.семейство дизель-электрических подводных лодок классов. Хотя было слишком поздно и слишком мало, чтобы повернуть войну вспять, исследование этих лодок в послевоенный период сильно подорвало институциональную инерцию, которая в предыдущие десятилетия удерживала военно-морские силы мира сосредоточенными на «подводном торпедном катере», и привело к повышенному вниманию к подводным характеристикам. Это привело к тому, что в конечном итоге на подводных лодках был вновь использован каплевидный корпус, который сегодня используется в различных формах практически на всех крупных подводных военных судах.

История [ править ]

Поскольку этот термин относится не к какой-либо точной форме, а скорее к абстрактной концепции формы корпуса, оптимизированной для подводных путешествий, и, в частности, к физическому проявлению этой идеи на реальных подводных лодках, ограниченных науками о материалах и требованиями к конструкции, предъявляемыми к судну. , будет ли какое-либо конкретное судно иметь каплевидный корпус, зависит от субъективной интерпретации самого термина. В зависимости от этой интерпретации, несколько из показанных ниже подводных лодок могут рассматриваться как «первая попытка» или «веха» некоторого описания.

• Коллекция подводных лодок, упорядоченная примерно в хронологическом порядке, чтобы показать развитие конструкции корпуса подводной лодки.
• 

  Эта копия Ictineo II середины-конца 1860-х годов может представлять собой одну из самых ранних попыток создания формы корпуса, оптимизированной для подводных путешествий.

• 

  Модель одного из проектов Джона Филиппа Холланда конца 19-го или начала 20-го века, демонстрирующая очень чистый корпус и относительно современное расположение рулей.

• 

  Менее чем через 10 лет после того, как HMS Holland 1 вступила в строй, британская подводная лодка класса B демонстрирует переход формы корпуса от подводной лодки к водолазному надводному судну. Носовая часть немного приподнята, как и корма над двумя гребными винтами.

• 

  Введенный в строй в 1917 году, британский паровой двигатель К-класса.можно рассматривать как пик развития надводных подводных лодок в Первой мировой войне. Они достигли скорости 24 узла и в аварийной ситуации могли погрузиться в воду всего за пять минут, хотя полчаса были более разумным периодом времени при нормальной работе. 103 метра в длину и предполагаемая максимальная глубина погружения 61 метр, они были на 4 метра меньше, чем были в состоянии достичь своей глубины падения, не покидая поверхности. В сочетании с очень большим радиусом поворота, плохим контролем глубины погружения и привычкой перекачивать воду через воронки котла неудивительно, что они приобрели репутацию "K для Каламити", когда несколько лодок были потеряны из-за затопления котельных. , столкновения, достигающие глубины столкновения, и одно из них было зарегистрировано как затонувшее без помощи человека у швартовки посреди ночи.

• 

  Первые в мире охотники-убийцы , британская подводная лодка класса R 1918 года, была решительным возвратом к концепции высокоскоростного подводного военного корабля. Созданные для охоты на подводные лодки противника, они отличались обширной обтекаемостью, практически отсутствующим корпусом и способностью развивать скорость до 14 узлов за полный час. Только ножевидная форма носа выдает надежды конструктора на то, что эти лодки не будут работать постоянно под водой, а будут только ломать поверхность для зарядки своих аккумуляторов. Вместо этого они должны были медленно перемещаться по поверхности, используя свой дизельный двигатель, и погружаться под воду только после того, как они достигли места своего патрулирования.

• Не имеющая отношения к более поздней немецкой программе Elektroboot, японская подводная лодка № 71 был спущен на воду в 1937 году и развил под водой чуть более 21 узла, что в то время превосходило только небольшие японские сверхмалые подводные лодки Ko-hyoteki , пока немецкий V-80 , работающий на перекиси водорода , не достиг 28 узлов во время испытаний 1940-1941 годов.

• Универсально оптимизированные для надводного плавания, большинство подводных лодок, использовавшихся во время Второй мировой войны, имели высокие, несколько расширенные носовые части , а также расположение гребных винтов и рулей, аналогичное современному крейсеру, хотя и с дополнительным набором рулей для управления глубиной и тангажом. Здесь ВМС США Balao -класса флот подводных лодок с начала 1940 - х годов превращено в музей.

• Немецкие лодки, такие как Type VII , имели общий вид, аналогичный Balao, но были значительно меньше (~ 750 тонн против ~ 1500). На модели четко виден прочный корпус подводной лодки , его носовая и кормовая части заключены в более легкий кожух, в котором находятся носовой и кормовой основные балластные цистерны лодки.. Длинная сигарообразная выпуклость по верхнему боку подлодки - внешний топливный бак. Поступив на вооружение в 1936-1937 годах, Type VII и более крупный Type IX придерживались той же концепции «водолазного торпедного катера», которая также породила катера и патрульные подводные лодки американского и британского флотов, и столкнувшись со все более эффективными патрульными кораблями и самолетами союзников, они были оперативно устаревшими к середине 1941-1942 годов, но оставались опорой все более отчаявшихся немецких подводных лодок на протяжении всей войны.

• Поскольку постоянные улучшения союзнической противолодочной войны привели к быстрому увеличению потерь Германии на протяжении второй половины Второй мировой войны, были предприняты попытки построить подводные лодки с турбинным двигателем на основе перекиси водорода . В то время как турбина была далека от готовности к вводу в эксплуатацию, подводные лодки были запущены в производство как обычные дизель-электрические лодки с значительно увеличенной емкостью батареи, заменяющей резервуары с перекисью водорода. Несмотря на значительную обтекаемость, корпус немецкого танка Type XXI в конце войны (21) остался под влиянием предыдущих разработок, очевидно, что предполагается, что он будет работать на поверхности с ограниченными возможностями. Тем не менее, он установил новый стандарт подводной скорости, дальности и заметности для подводных лодок в послевоенном мире.

• Из-за пренебрежения торговым флотом в пользу увеличения числа крупных надводных боевых кораблей, отчасти подпитываемого американской тенденцией преуменьшать успехи своих подводных лодок и преувеличивать эффективность японских противолодочных боевых действий, американская "тихая служба" столкнулась со сравнительно ручной Сопротивление японцев, приведшее к большим успехам против японского торгового флота. Из-за этого катера американского флота не увидели серьезных улучшений в общей конструкции на протяжении всей войны, вместо этого упор был сосредоточен на технических деталях, таких как улучшение прочности корпуса и электроники, в конечном итоге, включая более тихие электродвигатели, а также улучшение комфорта экипажа на долгое время. патрули в Тихом океане. Таким образом, американские лодки, подобные этому классу Tench оставил войну почти неотличимой от классов, которые стояли на вооружении в ее начале.

• Поступившие в производство в 1950 году, советские патрульные подводные лодки проекта 613 во многом испытали влияние модели Type XXI . Палубное орудие и турель с зенитной автопушкой отсутствовали на более поздних версиях. Несмотря на то, что он был сильно обтекаемым, в его конструкции, как и у Type XXI, были сделаны уступки надводным операциям, таким как острые ножевидные нос и корма.

• Макет американского военного корабля "Альбакор", проходящего испытания в аэродинамической трубе. За исключением расположения руля на его корме и паруса , его общая форма похожа на форму Ictineo II, несмотря на то, что конструкции разделены почти столетием.

• Первая в мире атомная подводная лодка , то USS Nautilus (SSN-571) в 1954 году, показывает очень чистый кормовой части, в то время как лук, очевидно , в какой - то степени вдохновленного типа XXI. Ее испытательная глубина 210 м была сравнима с немецкой лодкой, но на 23 узлах под водой она была намного быстрее, даже быстрее, чем любая предыдущая лодка американского флота была на поверхности. К сожалению, серьезные недостатки конструкции носа и паруса привели к сильным вибрациям на высокой скорости, которые со временем ухудшились. В конце ее жизни 4 узлов было достаточно, чтобы заглушить ее гидролокатор, а шум резко увеличил риск обнаружения.

• Введенная в строй 17 января 1959 года первая в Советском Союзе АПЛ класса проекта 627 развила скорость 30 узлов при испытательной глубине 300 метров. Насколько это было возможно, они отличались от Nautilus, оставаясь при этом подводной лодкой с ядерным двигателем и полезными в качестве боевых кораблей, они отличались гораздо более эффективной формой носа и паруса, но при этом сохраняли «рыбий хвост» Type XXI, и где Nautilus использовался ядерный реактор, на советских лодках установлены две тандемные. Помимо улучшенной гидродинамики, закругленная форма носа также давала достаточно места для очень большой гидроакустической системы над торпедными аппаратами.

• USS Skipjack, введенный в эксплуатацию менее чем через три месяца после первого проекта 627, стал первым боевым судном в ВМС США, в котором использовался «чистый» каплевидный корпус, поскольку он был заброшен почти полвека назад. Из-за высокой стоимости ковки больших секций прочного корпуса сложной формы последующие лодки постепенно «отклонялись» от этой конструкции.

• Одна из нескольких новых классов советских подводных лодок, поступивших на вооружение в 1967 году, Проект 671 был одним из первых основных классов советских подводных лодок, в которых «рыбий хвост» был заменен на более торпедную форму, которая стала акцентом на подводных характеристиках.

• По мере того, как проекты 611 (Зулу) и 641 (Фокстрот) приближались к устареванию, в начале 1970-х годов в СССР началось строительство серии из 18 лодок проекта 641б. Они унаследовали трехвинтовую конструкцию «нож-хвост», которая была перенесена в 641 от 611 и возникла в Type XXI. В отличие от устаревшей силовой установки, они были оснащены безэховыми панелями и гидроакустическим оборудованием, аналогичным тому, что использовалось на современных советских атомных подводных лодках.

• Эта немецкая подводная лодка Тип 212 имеет единый корпус по всей длине, но имеет двойной корпус по всей задней половине, чтобы обеспечить безопасное место для хранения за пределами прочного корпуса водородных баков, используемых в ее воздушно-независимой силовой установке на основе топливных элементов .

• На пути к своему спуску на воду в конце 2000-х или 2010-х это судно класса Astute ясно демонстрирует компромисс, достигнутый в большинстве современных западных разработок. Вместо того, чтобы полностью оптимизировать корпус для работы в подводных условиях, к переднему и заднему концам прочного корпуса постоянного диаметра приварены гидродинамически эффективные носовая и кормовая части, изготовленные из более тонкой и легче формованной стали. Такие конструкции почти по своей сути являются модульными, поскольку новые секции корпуса могут сравнительно дешево и легко устанавливаться в любом месте по длине прочного корпуса, чтобы обеспечить дополнительное пространство и грузоподъемность без серьезного воздействия на гидродинамические характеристики конструкции.

В современном использовании [ править ]

Хотя основной темой каплевидного корпуса является максимальное повышение характеристик под водой за счет характеристик на поверхности, точный результат этого процесса зависит от нескольких факторов, причем в произвольном порядке, поскольку порядок важности этих проблем сам по себе варьируется:

• Размер подводной лодки зависит от требований, предъявляемых проектировщиком в отношении эксплуатационной выносливости, мощности вооружения и установленных датчиков.
• Расположение внешнего и внутреннего оборудования.
• Экономические факторы, в первую очередь связанные с дорогостоящим процессом проектирования, формования и сборки секций корпуса с трехмерными кривыми, а затем установки оборудования внутри.

Одинарный или двойной корпус [ править ]

Начиная с конца Второй мировой войны, западные и восточные подводные лодки были в целом похожими, представляя собой двухкорпусные или частично двухкорпусные конструкции с большими топливными и балластными баками между внутренним и внешним корпусами, что позволяло резервировать большие объемы внутри герметичных корпусов для хранения нечувствительных к давлению топливо было сочтено неэкономичным. Использование двойных корпусов обеспечивает большую степень свободы при формировании экстерьера лодки и позволяет разместить нечувствительное оборудование за пределами прочного корпуса, что позволяет создать прочный корпус меньшего размера и, как следствие, меньшую лодку. Однако он требует высоких затрат на строительство и техническое обслуживание.

Атомные лодки, в силу своей двигательной установки, мало используют это промежуточное пространство, и поэтому с большей вероятностью будут использовать либо однокорпусные, либо, как это было в случае с советскими подводными лодками, использовать "свободное" пространство для расширенных балластных цистерн. и оборудование. Из-за этого западные атомные подводные лодки, как правило, выглядят как длинные трубы, закрытые носом и кормой, в то время как восточные атомные подводные лодки, как правило, имеют в целом более гидродинамически эффективную форму и экстремальный запас плавучести, при этом некоторые цифры предполагают долю запаса плавучести в размере > 45% для ПЛАРБ проекта 941 ( Shark ). Также существует вариант для гидродинамически оптимизированной атомной подводной лодки с одним корпусом, такой как Skipjack.-класса, но создание больших 3D-изогнутых пластин из толстого высокопрочного металла остается непомерно дорогостоящим.

Форма лука [ править ]

Помимо выбора между одинарным и двойным корпусами, есть также несколько вариантов, связанных с размещением гидроакустического оборудования, торпедных аппаратов и носовых пикирующих самолетов. На небольших прибрежных лодках, обычно с двумя палубами внутри прочного корпуса, размещение торпедных аппаратов и помещения для управления торпедами на нижней палубе с гидролокатором, установленным выше в носовой части, потенциально выше ватерлинии, как на немецких Type 206 и шведских Sjöormen , Västergötland , и более поздние классы, предлагает легкий доступ к эхолоту для обслуживания. Другой вариант - разместить торпедный отсек на верхней палубе с установкой в ​​нижней половине носовой части, как на британских Upholder- классах и советских / российских Кило., оставляя за носом пространство для крупных батарейных блоков, и может облегчить пополнение запасов торпед, заряжая их через верхние торпедные аппараты, а не через специальный люк для загрузки торпед. Оба эти варианта имеют тенденцию приводить к несколько тупым носам, а первый вариант может потребовать перемещения носовых пикировочных самолетов от корпуса к парусу, чтобы уменьшить шум потока, который в противном случае мог бы нарушить работу гидролокатора.

По мере увеличения размера больший луч лодки позволяет использовать торпедные аппараты, расположенные под углом, стреляющие через борта корпуса, оставляя место в носовой части для гораздо большей группы гидролокаторов. Это вариант, выбранный для многих американских атомных подводных лодок с середины «холодной войны», а также используется на новых российских лодках класса « Ясень» . Как и раньше, стремление минимизировать шум потока может способствовать перемещению самолетов для прямого погружения к парусу, но это может быть недостатком при всплытии через арктический лед, требуя подкреплений и механизмов наклона под большим углом для предотвращения изгиба плоскостей. Более сложное решение - воспроизвести немецкий Type XXI.складывая носовые пикирующие плоскости заподлицо с корпусом, когда они не используются, предпочтительно с использованием дополнительного набора дверей, чтобы закрыть проемы в бортах корпуса. Третий вариант, который обычно используется британцами, - это просто оставить носовые пикирующие плоскости в верхней части носовой части насовсем, иногда с возможностью складывания вверх, чтобы не загрязнять конструкции гавани, и изменить форму носовой части в точке крепления пикирующего самолета. так, чтобы создать минимально возможное количество турбулентности.

Пропульсивная установка и кормовые рули [ править ]

Что касается двигательной установки, западные подводные лодки этого типа заканчиваются одним гребным винтом, чтобы минимизировать лобовое сопротивление; Советский флот не спешил применять эту практику, в их проектах по-прежнему использовались два гребных винта для обеспечения большей мощности или безопасности. Тип 206 имеет длинную, тонкую свечку корма паруса, снова свести к минимуму сопротивления, но британский Апхолдер класс имеет более экономичную конструкцию, имеющую короткий конус на крайнем кормовую часть корпуса так, чтобы максимизировать внутренний объем, и , возможно , обеспечить большая прочность корпуса. У немецкой подводной лодки типа VII, изображенной на этой странице, корма корпуса резко сужается для этой цели, хотя ось гребного винта повторяет ось остального корпуса.

Albacore изучил несколько позиций afterplanes. Американские дизайнеры остановились на модифицированном варианте крестообразной конструкции «Дельфина» ( греческий крест, вид сзади); они отвергли альтернативу х-образной схемы из-за ее сложности, но она была принята и использовалась, среди прочего, голландскими, шведскими, австралийскими и немецкими военно-морскими силами за ее способность прижиматься ближе к мелкому морскому дну, не ударяя рулем о морское дно. . Советы часто повторяли обычную компоновку, аналогичную подводной лодке Тип XXI .

"Корпус Альбакора" [ править ]

Первого августа 1953 года США спустили на воду экспериментальное судно « Альбакор» , форма корпуса которого во многом была основана на «Лионской форме», названной в честь Хильды Лион . ^{[1] [2]} После успешных испытаний маневренных и испытаний различного руля и гребных механизмов, та же общая форма корпуса была использована для Skipjack - и усач -классы, и большинство современных подводных лодок США сегодня ^{[ когда? ]}используйте вариант этой формы с центральным удлиненным цилиндром, составляющим основной прочный корпус. Поскольку большое внимание, уделяемое «Альбакору» до появления Интернета, сделало информацию на тему истории подводных лодок более доступной для широкой публики, вполне вероятно, что любой дизайн, который хоть как-то похож на нее, может быть отнесен к поскольку «корпус Albacore», независимо от того, был ли он вдохновлен Albacore , был разработан независимо в тот же момент времени или был создан прямо перед Albacore .

Ссылки [ править ]

Заметки [ править ]

Библиография [ править ]