Качка

Как показал опыт эксплуатации атомных подводных лодок ВМС США, более 90% ходового времени эти корабли находятся в подводном положении. Таким образом, режим плавания в надводном положении не является для них определяющим, поэтому мореходные качества при движении на поверхности (в том числе и качка) мало интересуют проектировщиков атомных подводных лодок. Правда, возможность всплытия лодки на поверхность при волнении учитывается требованиями, предъявляемыми к работоспособности лодочного оборудования. Все механизмы американских атомных подводных лодок (реакторы, турбины, холодильные машины, опреснительные установки и т. п.) ^рассчитаны на работу при бортовой качке с амплитудой до 60° и периодом 8 сек. и килевой качке с параметрами 10° и 4 сек. соответственно.

С уходом на перископную глубину качка подводных лодок уменьшается, а начиная с определенной глубины волнение моря практически не оказывает влияния на погруженную подводную лодку. При сильном волнении эта глубина достигает нескольких десятков метров. Например, американская атомная подводная лодка «Тритон» испытывала значительную бортовую качку на глубине 20 м при высоте волн на поверхности 3—4 мК

Необходимость стабилизации атомных подводных лодок при подвсплытии на перископную глубину для астрономических обсерваций и выхода на связь, а также (что особенно важно) для -стрельбы баллистическими ракетами^ вынуждает конструкторов обращать серьезное внимание на качку подводных кораблей в погруженном положении.

Как показали выполненные в США исследования з, находящаяся лагом к волне без хода погруженная подводная' лодка совершает на регулярном волнении орбитальное движение (вертикальные и поперечные колебания) и имеет бортовую качку. Совершая орбитальное движение, погруженное тело ведет себя, как частица воды, условно расположенная в его центре тяжести, и описывает окружности с радиусомг-^е ^« , (52)

где Нв — высота волны на поверхности; Н' — глубина погружения центра тяжести; Я,в —длина волны; е —основание натурального логарифма.

Амплитуды бортовой качки при этом также пропорциональны высоте волны на поверхности; они убывают с увеличением глубины по экспоненциальному закону. Для их вычисления американскими специалистами предложена следующая эмпирическая формула, применимая к подводным лодкам с наружными корпусами в виде тел вращения:

2жН"

^^іИ^е---—---, (53)

где Я" — глубина погружения середины ограждения выдвижных устройств; (Ов — частота волнения; сод — собственная частота бортовой качки подводной лодки; % — коэффициент демпфирования бортовой качки, обусловленный наличием ограждения выдвижных устройств, рулей и стабилизаторов.

Таким образом, приближенное значение амплитуды качки погруженной подводной лодки на регулярном волнении при положении лагом к волне может быть определено, если известны собственная частота колебаний юв и коэффициент демпфирования Х-

Величина сод, как известно, связана с периодом собственной бортовой качки Тд зависимостью

-в=^. (54)

а приближенное значение периода может быть найдено по формуле

\-К^, (55) V h

где в — ширина подводной лодки; Л — метацентрическая высота в подводном положении; К — численный коэффициент, изменяющийся в сравнительно узких пределах, и для погруженной подводной лодки близкий к 0,35.

Выступающие части оказывают сильное демпфирующее влияние на бортовую качку в подводном положении. Как показали проведенные в США натурные испытания, коэффициент демпфирования, обусловленный наличием ограждения, у современных атомных подводных ракетоносцев равен 0,11 при движении корабля со скоростью 3,5 узла

При совпадении частот вынужденных и собственных колебаний наступает явление резонанса, выражающееся в резком увеличении амплитуды бортовой качки (рис. 27, а).

В частности, как видно из формулы (53), по мере сближения значений частот волны и собственных колебаний амплитудаувеличивается, достигая максимума при (Ов = Ш9. При равенстве частот амплитуда зависит только от параметров волны и коэффициента демпфирования.

В связи с тем, что уменьшение амплитуды качки подводной лодки при старте с нее ракет имеет большое значение, все американские атомные подводные ракетоносцы оборудованы гироскопическими успокоителями бортовой качки активного типа.

Например, на подводном ракетоносце «Джордж Вашингтон» установлен стабилизатор, масса ротора которого равна 23 г (что составляет 0,4% массы подводной лодки) при диаметре 2,44 м. По сообщениям зарубежной печатиблагодаря применению таких успокоите лей, амплитуда бортовой качки на перископной глубине при волнении моря пять баллов не превышает 5°.'

Успокоители качки другого типа.— скуловые кили — использовались на дизель-электрических подводных лодках ВМС США, а возможно, и на атомной подводной лодке «Хэлибат». К числу преимуществ скуловых килей следует отнести простоту конструкции, однако в связи со значительным дополнительным сопротивлением движению корабля от 'ИХ применения на атомных подводных лодках пришлось отказаться.

На встречном волнении (вразрез волне) погруженная лодка испытывает килевую и вертикальную качку и, кроме того, совершает продольные горизонтальные колебания. При длине волн менее 0,75% от длины подводной лодки все виды колебаний настолько малы, что ими можно пренебречь. С увеличением длины волн качка корабля возрастает. Своего максимума килевая качка достигает при длине волн, примерно в два раза превосходящей длину подводной лодки (рис. 27, б). Амплитуда вертикальной качки непрерывно возрастает с увеличением длины волн и в случае ?^ь>4L становится равной ра-

Качка

диусу орбитального движения частицы воды, условно расположенной в центре тяжести подводной лодки.

Разма.хи килевой и вертикальной качки, а также горизонтальных продольных колебаний, прямо пропорциональные амплитуде волн на поверхности, убывают с увеличением глубины по экспоненциальному закону.

В связи с разработкой в США методов запуска баллистических ракет из находящихся в вертикальном положении подводных лодок или буксируемых под водой контейнеров зарубежные специалисты изучают также вопросы качки вертикально расположенных погруженных цилиндров к

Предыдущая глава Оглавление Следующая глава