|
|
Подводя итог изложенному выше,
следует, прежде всего, еще раз подчеркнуть, что все утверждения, содержащиеся
в данной кинге, если это специально не оговаривается, выражают точку зрения
автора.
Необходимо признать, что проблемы, возникающие в связи с
проектированием, постройкой и эксплуатацией быстроходных катеров, ни в коей
мере не являются новыми, а поэтому весьма сомнительно, что по рассмотренным
вопросам здесь были нысказаны какие-либо оригинальные мысли. Тем не менее,
нами была предпринята попытка объяснить и защитить существующие взгляды.
Интересно отметить, что большое число специалистов придерживается
диаметрально противоположных взглядов по одним и тем же вопросам, хотя,
казалось бы, столкнувшись со сходными проблемами, они должны были придти к
более или менее аналогичным выводам.
Говоря о формах корпуса, теперь, по существу, не
оспаривают того очевидного факта, что при необходимости достижения очень
высоких скоростей хода наиболее эффективна форма, снабженная каким-либо
устройством, например, в виде редана, позволяющим уменьшить смоченную
поверхность корпуса. Примером успешного применения этого принципа может
служить корпус на трехточечной опоре, имеющий две широко расставленные
поверхности, воспринимающие основной вес в носу, и одну среднюю поверхность в
корме, почти не несущую нагрузки. Этот принцип хорошо известен и широко
использовался Апелем и другими американскими конструкторами.
Заслуживает внимания вариант трехточечной опоры, состоящий
из одной поверхности, размещенной в носу, и двух поверхностей в корме,
расположенных одна от другой на расстоянии, которое достаточно для
обеспечения поперечной остойчивости. Преимущество подобной конструкции
состоит в том, что она обладает большими остойчивостью на курсе и
выпрямляющим моментом, присущими трехколесным шасси, которые применяются в
авиации.
Что касается быстроходных морских катеров, то их форма
корпуса, как отмечалось выше, зависит от относительной скорости.
Наряду с V-образнымн шпангоутами, форма корпуса может
иметь необходимый развал ветвей вблизи скулы, что весьма выгодно с точки
зрения отражения брызговой струи в горизонтальном или наклонном направлении
еще до отрыва ее от скулы под действием силы тяжести. Несомненно, что
придание нижней части носовых шЛангоутов некоторой выпуклости способствует
значительному снижению ударных нагрузок.
Можно считать, что в настоящее время наиболее острая
потребность в детальном исследовании и усовершенствовании существует для
корпусов с относительной скоростью, относящейси к переходной области от 1,5
до 2,5. В этом случае, как круглоскулые, так и остроскулые глиссирующие
обводы могут в достаточной степени удовлетворять поставленным требованиям,
однако весьма вероятно, что наиболее эффективными окажутся обводы с одной или
двумя острыми скулами по бортам, особенно, если речь идет об уменьшении брызгообразования.
В случае цельносварных конструкций наличие одной или более
острых скул способствует созданию «развертываемых» поверхностей, что
устраняет двойную кривизну обводов, которая усложняет и удорожает постройку
корпуса.
Можно с уверенностью сказать, что' стальные и алюминиевые
сварные конструкции получат в ближайшем будущем гораздо более широкое
применение. Конструктивные чертежи, несомненно, будут разрабатываться с
учетом сварки.
Что касается конструкционных материалов, то можно, в
частности, предполагать значительный рост использования пластмасс, особенно
благодаря тому, что они, в отличие от древесины, не подвержены набуханию и
гнили.
Говоря о круглоскулых малых судах, имеющих резко
выраженную тенденцию к сильной бортовой качке, следует отметить необходимость
разработки успокоителей качки с гироскопическим управлением. Поскольку
интенсивная бортовая качка может возникнуть на сравнительно небольшом
волнении, для успокоения качки должны быть своевременно приложены в нужном
месте определенные усилия. В результате корабль будет легче держаться на
курсе, не испытывая чрезмерной качки, а условия работы команды на палубе,
например, на минном трвльщике, значительно улучшатся.
Наибольшие усилия конструкторов должны быть, очевидно,
направлены на дальнейшее улучшение эксплуатационных характеристик двигателей
и машинных установок. Пока еще не вполне ясно, какой тип машинной установки
наиболее эс{>фективен- Этот вопрос подробно рассматривался в главе,
посвященной главным механизмам, и был сделан вывод о необходимости создания
даига- телей с высоким отношением мощности к весу. Весьма вероятно, что для
максимальных скоростей и мощностей окажется необходимой разработка
какого-либо варианта турбины внутреннего сгорания, хотя возможно также, что
рядом преимуществ, например, более низким удельным расходом топлива, будет
обладать поршневой двигатель комбинированного типа.
Независимо от выбранного типа главных механизмов,
первостепенное значение имеет способ соединения выходного вала двигателя с
гребным винтом, представляющий собой сложную инженерную проблему, которой, по
существу, необходимо уделить не меньшее внимание, чем проектированию главных
механизмов или собственно корпуса.
Исключая свободноструйные турбины, характерная особенность
большей части первичных двигателей состоит в том, что оптимальная выходная
мощность достигается ими в пределах ограниченного диапазона числа оборотов, а
это обстоятельство, в свою очередь, затрудняет использование гребных винтов
фиксированного шага. Поэтому весьма желательна дальнейшая разработка
конструкции виита регулируемого шага для быстроходных катеров. Накопленный к
настоящему времени опыт указывает на значительные потери КПД гребных винтов,
работающих в области кавитации. Кавитация вызывается рядом причин, из которых
ни одна не является непреодолимой.
Большой интерес представляет конструкция гребного винта,
названного «суперкавитирующим».
Достижение высокого КПД гребных винтов быстроходных
катеров может быть осуществлено, насколько нам известно, в основном за счет
снижения числа оборотов винтов и увеличения поверхности лопастей, т. е. при
наличии сравнительно большого диаметра гребных винтов. Следует выяснить,
применимо ли это положение к случаю работы гребного вала и винтов при
значительном угле наклона к горизонтали. В этой связи следует отметить
успешный опыт применения быстроходных гребных винтов малого диаметра,
установленных на некоторых гоночных судах.
Даже на относительно крупных судах, имеющих скорости хода
около 40—50 узлов, установка упомянутых тихоходных гребных винтов по многим
причинам, в первую очередь вследствие их значительных размеров и веса,
нежелательна.
Для случаев, подобных описанным выше, суперкавитирующий
винт может оказаться вполне пригодным, однако необходимо его дальнейшее
усовершенствование.
Если окажется возможным использовать то обстоятельство,
что вследствие кавитации засасывающая стенка лопасти остается при вращении
«сухой», то вполне вероятно, что задняя «рабочая» поверхность лопасти создает
весьма высокое давление. Вследствие высокого упора возникающее трение или
«лобовое сопротивление» будет незначительным по отношению к упору или
«подъемной силе», поскольку стенка разрежения лопасти и ее выходящая кромка'
остаются «сухими».
Уменьшение поверхности лопастей гребных винтов при
сохранении большого числа оборотов позволит уменьшить размеры винтов и,
соответственно, сопротивление выступающих частей, что, в свою очередь, может
привести к общему повышению пропульсивного коэффициента.
Изучение условий обтекания ступицы гребного винта,
кронштейнов гребного вала, рулей и т. д. несомненно поможет улучшить их
конструкцию, что особенно важно для работы при высоких скоростях (низкие
числа кавитации).
Как можно убедиться при ознакомлении с главой, посвященной
гребпым винтам, большая часть приведенных в ней выводов основана на условиях
отсутствия кавитации, хотя в ряде случаев делаются допущения о начале
кавитации. С целью определения общего пропульсивного коэффициента отношение
КПД винта при работе на судне к КПД при работе изолированного винта в
неограниченной среде берется равным 0,7. Вполне очевидно, однако, что этот
коэффициент может быть отнесен только к определенной совокупности условий
кавитации. Для получения более полных сведений о факторах, оказывающих
влияние на данный коэффициент, равно как и на пропульсивные коэффициенты
вообще, весьма желательно проведение обширных исследований и испытаний в
кавита- ционной трубе и в "натурных условиях.
Можно полагать, что для достижения максимальных скоростей
хода, например, у гоночных судов, предназначенных для установления скоростных
рекордов, когда удельный расход топлива имеет второстепенное значение,
хорошие результаты даст применение реактивного двигателя. Для малых судов,
рассчитанных на короткий пробег, также можно рекомендовать применение
реактивного двигателя. Необходимо отметить, что практически это связано с
рядом трудностей, из которых наиболее важная состоит в обеспечении
удовлетворительных характеристик формы корпуса как с аэродинамической, так и
с гидродинамической точек зрения. Иначе говоря, для получения хороших
результатов на .модельных испытаниях число Рейнольдса для работы в воздухе и
в воде должно находиться в одних и тех же пределах.
Повторяем, что для дальнейшего развития современных
быстроходных катеров наиболее важной проблемой является создание силовых
установок. С точки зрения технических возможностей, изготовление корпусов,
удовлетворяющих поставленным требованиям, представляет значительно меньшие
трудности, чем создание силовых установок, будь то дизель, пензиповын
двигатель, турбина внутреннего сгорания или, осмелимся сказать, ядерная
энергосиловая установка
Поскольку производство двигателя, работающего на ядерной
энергии, в состоянии освоить лишь немногие предприятия тяжелого
машиностроения, это потребует значительной дотации со стороны государства.
Предполагается, что разработка атомного двигателя займет лет восемь или
более, что потребует значительных усилий, направленных на координацию
научно-исследовательских работ.
|