Вид РИД
Изобретение
Изобретение относится к подводному судостроению и касается носовых оконечностей корпуса, надстроек и боевой рубки подводной лодки.
Известен способ повышения скорости подводной лодки в погруженном состоянии, заключающийся в том, что носовую оконечность корпуса и боевой рубки выполняют соответственно в горизонтальных продольных сечениях в форме полуэллипсов с максимальными радиусами большой и малой полуосей , и , , а носовую оконечность корпуса в вертикальных продольных сечениях выполняют в форме полуэллипсов с максимальными радиусами большой и малой полуосей , [1].
Известный способ повышения скорости подводной лодки реализован в устройстве корпуса и боевой рубки подводной лодки-ракетоносца типа «Джордж Вашингтон» (США), носовая оконечность которых выполнена в горизонтальных продольных сечениях в форме полуэллипсов соответственно с максимальными радиусами большой и малой полуосей , и , , а носовая оконечность корпуса в вертикальных продольных сечениях выполнена в форме полуэллипсов с максимальными радиусами большой и малой полуосей , [1].
Эллипсоидная носовая оконечность корпуса подводной лодки и полуэллипсное поперечное горизонтальное сечение боевой рубки создает крайне неравномерное контактное напряжение носовой оконечности корпуса и боевой рубки с водой при движении: максимальные напряжения сопротивления воды движению подводной лодки в носовой части корпуса и боевой рубки с малым радиусом эллипсных сечений , и , минимальные напряжения сопротивления воды в носовой части по бокам корпуса и боевой рубки с большим радиусом , и , полуэллипсов оконечностей. Неравномерные контактные напряжения перед носовой частью боевой рубки и корпуса повышают сопротивление воды движению подводной лодки и давление воды на носовые оконечности корпусных частей конструкции подводной лодки, способствует созданию значительного гидродинамического турбулентного сопротивления воды движению подводной лодки и гидроакустических помех работе конформно-покровных антенн гидроакустического комплекса.
Известен способ повышения скорости подводной лодки в погруженном состоянии, заключающийся в том, что носовую оконечность корпуса выполняют в горизонтальных продольных сечениях в форме полуэллипсов соответственно с максимальными радиусами большой и малой полуосей Rэл=bK, rэл=а K, а носовую оконечность корпуса в вертикальных продольных сечениях выполняют в форме полуокружностей с максимальным радиусом , где 2RЦ - диаметр цилиндрической части корпуса подводной лодки, а между сферической и эллипсоидной частью носовой оконечности подводной лодки осуществляют плавное сопряжение [2].
Известный способ повышения скорости подводной лодки реализован в устройстве носовой оконечности ее корпуса и боевой рубки, которые изготовлены в горизонтальных продольных сечениях в форме полуэллипсов соответственно с максимальными радиусами большой и малой полуосей Rэл=bК, rэл=а K, а носовая оконечность корпуса в вертикальных продольных сечениях изготовлена в форме полуокружностей с максимальным радиусом , где 2RЦ - диаметр цилиндрической части корпуса подводной лодки, а сферическая и эллипсоидная части носовой оконечности имеют плавное сопряжение, причем на поверхности сферической части носовой оконечности корпуса установлены конформно-покровные антенны [2].
Полусферическая поверхность носовой оконечности корпуса подводной лодки позволяет осуществлять работу конформно-покровных антенн с минимальными гидроакустическими помехами, однако максимальный радиус носовой оконечности корпуса (с радиусом поперечного сечения RЦ) ни на эллипсоидной, ни на сферической поверхности носовой оконечности корпуса не обеспечивает равномерное распределение контактных напряжений с водой во время движения подводной лодки. В местах даже плавного сопряжения цилиндрического корпуса с носовой сферической частью оконечности корпуса подводной лодки и частей эллипсоидной поверхности с радиусами , носовой оконечности корпуса формируются пики контактных напряжений корпуса с водой, оказывающих существенное гидродинамическое сопротивление движению подводной лодки и не устраняющих гидроакустические помехи в работе конформно-покровных антенн.
Технический результат по способу повышения скорости подводной лодки, заключающемуся в том, что носовую оконечность корпуса и боевой рубки выполняют закругленными под соответствующими максимальными радиусами и горизонтальных продольных сечений, а носовую оконечность корпуса выполняют закругленной под максимальным радиусом вертикальных продольных сечений, равным радиусу RЦ поперечного сечения корпуса, достигается тем, что носовую оконечность корпуса подводной лодки выполняют в форме поверхности сферического сектора радиусом Rсф=1,4142·RЦ=RЦ/sinφ°, где ∡φ=45° - угол между продольной осью корпуса и образующим радиусом Rсф сферического сектора носовой оконечности корпуса, носовую оконечность боевой рубки выполняют в горизонтальных продольных сечениях в форме поверхности кругового сектора с максимальным радиусом , где В - ширина боевой рубки в горизонтальном сечении, а в вертикальных продольных сечениях - в форме поверхности кругового сектора радиусом , где Н - высота корпуса боевой рубки.
Теоретические основы «Физики материального контактного взаимодействия» свидетельствуют о возможности создания равномерного напряжения на поверхности контакта двух сред, выполненной полусферической и углом φ° между осью контакта и образующим радиусом Rсф сферического сектора контакта, равным углу внутреннего трения деформируемой материальной среды [3]. Угол внутреннего трения воды, как жидкокристаллической материальной среды, деформируемой носовой оконечностью корпуса подводной лодки и ее боевой рубки, составляет величину на глубине свыше 80 см, равную ∡φ≈45°. Таким образом, при движении перед корпусом подводной лодки и ее боевой рубки создается равномерное контактное напряжение, что резко снижает гидродинамическое сопротивление воды движению подводной лодки и создает наилучшие условия работы конформно-покровных антенн.
Технический результат по устройству повышения скорости подводной лодки, состоящему из цилиндрического корпуса подводной лодки с радиусом поперечного сечения Rц, носовой оконечности корпуса с конформно-покровными антеннами, из боевой рубки, носовая оконечность корпуса и боевой рубки выполнена закругленной под соответствующими максимальными радиусами и горизонтальных продольных сечений, а носовая оконечность корпуса выполнена закругленной под максимальным радиусом вертикальных продольных сечений, равным радиусу RЦ поперечного сечения корпуса, достигается тем, что носовая оконечность подводной лодки выполнена в форме поверхности сферического сектора радиусом Rсф=1,4142·RЦ=RЦ/sinφ°, где ∡φ=45° - угол между продольной осью корпуса и образующим радиусом Rcф сферического сектора носовой оконечности корпуса, носовая оконечность боевой рубки выполнена в горизонтальных продольных сечениях в форме поверхности кругового сектора с максимальным радиусом , где В - ширина основания боевой рубки в горизонтальном сечении, а в вертикальных продольных сечениях - в форме поверхности кругового сектора радиусом , где Н - высота корпуса боевой рубки.
Предлагаемая конструкция носовой оконечности корпуса и боевой рубки подводной лодки позволяет резко снизить турбулентность и гидродинамическое сопротивление воды движению лодки, а с другой стороны полусферическая поверхность корпуса обеспечивает наилучшие условия эксплуатации конформно-покровных антенн гидроакустического комплекса.
Предлагаемые изобретения поясняются графическими материалами, где на фиг. 1 - общий вид предлагаемого цилиндрического корпуса подводной лодки и ее боевой рубки; фиг. 2 - вид А фиг. 1 корпуса подводной лодки с боевой рубкой; на фиг. 3 - вид А носовой полусферической оконечности боевой рубки и корпуса известной подводной лодки, совмещенный с эпюрой контактных избыточных седлообразных напряжений , на фиг. 4 - вид А носовой эллипсоидной оконечности боевой рубки и корпуса известной подводной лодки, совмещенный с эпюрой контактных избыточных напряжений .
Предлагаемая конструкция подводной лодки состоит из цилиндрического корпуса 1 (фиг. 1) радиусом RЦ с полусферической носовой оконечностью 2 радиусом Rсф выполненной в форме поверхности сферического сектора (фиг. 1 и фиг. 2) радиусом Rсф=1,4142·RЦ=RЦ/sinφ°, где ∡φ=45° - угол между продольной осью корпуса 1 и образующим радиусом Rсф сферического сектора носовой оконечности корпуса 1. Носовая оконечность 3 боевой рубки 4 выполнена в горизонтальных продольных сечениях в форме поверхности кругового сектора с максимальным радиусом , где В - ширина основания боевой рубки 4 в горизонтальном сечении, а в вертикальных продольных сечениях - в форме поверхности кругового сектора радиусом , где Н - высота корпуса боевой рубки 4.
Способ повышения скорости подводной лодки предлагаемой конструкции (фиг. 1 и фиг. 2) реализуется следующим образом. Цилиндрический корпус 1 подводной лодки радиусом RЦ изготавливают с полусферической носовой оконечностью 2 радиусом Rсф, которую выполняют в форме поверхности сферического сектора радиусом Rсф=1,4142·RЦ=RЦ/sinφ°, где ∡=45° - угол между продольной осью корпуса 1 и образующим радиусом Rсф сферического сектора носовой оконечности корпуса 1. Носовую оконечность 3 боевой рубки 4 выполняют в горизонтальных продольных сечениях в форме поверхности кругового сектора с максимальным радиусом , где В - ширина основания боевой рубки 4 в горизонтальном сечении, а в вертикальных продольных сечениях - в форме поверхности кругового сектора с радиусом , где Н - высота корпуса боевой рубки 4. Во время движения в погруженном на глубину h=80 см состоянии перед носовыми оконечностями 2 и 3 корпуса 1 и боевой рубки 4 предлагаемой формой создают избыточное равномерное контактное давление средней величины (фиг. 1, фиг. 2), резко снижающее гидродинамическое сопротивление воды движению подводной лодки и наилучшим образом обеспечивающее качественную работу конформно-покровных антенн гидроакустического комплекса.
Известные конструкции носовых оконечностей 2 подводных лодок полусферической (фиг. 3) и эллипсоидной (фиг. 4) формы при движении подводной лодки в погруженном состоянии создают крайне неравномерные соответственно седлообразные и параболические (выпуклые) эпюры контактных избыточных напряжений с максимумом на краях и по центру поперечного сечения носовых частей корпуса подводной лодки и ее боевой рубки, существенно ухудшающие работу конформно-покровных антенн.
Источники информации
1. Политехнический словарь. Гл. ред. И.И. Артоболевский. - М.: «Советская Энциклопедия», 1977. - С. 371 («подводная лодка»).
2. Патент РФ №2115587. Носовая оконечность подводной лодки: // Ионин B.C., Воробьева Л.Д., Гришман Г.Д. и др., B63G 8/00, В63В 3/00, от 14.12.1992.
3. Хрусталев Е.Н. Контактное взаимодействие в геомеханике. ч. II: Напряжения и деформации оснований сооружений: Монография. - Тверь: Научная книга, 2007. - С. 71-72 (рис. 2.8).