Способ повышения скорости подводной лодки и устройство для его осуществления

Изобретение относится к подводному судостроению и касается носовых оконечностей корпуса, надстроек и боевой рубки подводной лодки. Устройство повышения скорости подводной лодки состоит из цилиндрического корпуса подводной лодки с радиусом поперечного сечения RЦ носовой оконечности корпуса с конформно-покровными антеннами, из боевой рубки. Носовая оконечность корпуса подводной лодки выполнена в форме поверхности сферического сектора, а носовая оконечность боевой рубки выполнена в горизонтальных продольных сечениях в форме поверхности кругового сектора. Для повышения скорости подводной лодки носовую оконечность корпуса и боевую рубку выполняют закругленными под соответствующими максимальными радиусами горизонтальных, продольных сечений. Носовую оконечность корпуса подводной лодки выполняют в форме поверхности сферического сектора, а носовую оконечность боевой рубки выполняют в горизонтальных, продольных сечениях в форме поверхности кругового сектора. Достигается повышение скорости подводной лодки. 2 н.п. ф-лы, 4 ил.

 

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 R К г , r К г и R Б Р г , r Б Р г , а носовую оконечность корпуса в вертикальных продольных сечениях выполняют в форме полуэллипсов с максимальными радиусами большой и малой полуосей R К в , r К в [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 R К г , r К г и R Б Р г , r Б Р г , а носовая оконечность корпуса в вертикальных продольных сечениях выполнена в форме полуэллипсов с максимальными радиусами большой и малой полуосей R К в , r К в [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 r К г , r К в и r Б Р г , минимальные напряжения сопротивления воды в носовой части по бокам корпуса и боевой рубки с большим радиусом R К г , R К в и R Б Р г , 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 R К в = R Ц , 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 R К в = R Ц , 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 R К г = R Ц 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 R К г , r К г 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 r К г и r Б Р г горизонтальных продольных сечений, а носовую оконечность корпуса выполняют закругленной под максимальным радиусом R К в = r K г = R Ц 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 r Б Р г = 0,7071 B = 0,5 B / sin ϕ o , где В - ширина боевой рубки в горизонтальном сечении, а в вертикальных продольных сечениях - в форме поверхности кругового сектора радиусом R Б Р в = 1,4142 H = H / sin ϕ o , 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 r К г и r Б Р г горизонтальных продольных сечений, а носовая оконечность корпуса выполнена закругленной под максимальным радиусом R К в = r K г = R Ц 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 R сферического сектора носовой оконечности корпуса, носовая оконечность боевой рубки выполнена в горизонтальных продольных сечениях в форме поверхности кругового сектора с максимальным радиусом r Б Р г = 0,7071 B = 0,5 B / sin ϕ o , где В - ширина основания боевой рубки в горизонтальном сечении, а в вертикальных продольных сечениях - в форме поверхности кругового сектора радиусом R Б Р в = 1,4142 H = H / sin ϕ o , 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 σ И к , на фиг. 4 - вид А носовой эллипсоидной оконечности боевой рубки и корпуса известной подводной лодки, совмещенный с эпюрой контактных избыточных напряжений σ И к .

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 r Б Р г = 0,7071 B = 0,5 B / sin ϕ o , где В - ширина основания боевой рубки 4 в горизонтальном сечении, а в вертикальных продольных сечениях - в форме поверхности кругового сектора радиусом R Б Р в = 1,4142 H = H / sin ϕ o , 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 r Б Р г = 0,7071 B = 0,5 B / sin ϕ o , где В - ширина основания боевой рубки 4 в горизонтальном сечении, а в вертикальных продольных сечениях - в форме поверхности кругового сектора с радиусом R Б Р в = 1,4142 H = H / sin ϕ o , 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 σ И . с р к 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 σ И к 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).

1. Способ повышения скорости подводной лодки, заключающийся 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, отличающийся 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 радиусом , где В - ширина боевой рубки в горизонтальном сечении, а в вертикальных продольных сечениях - в форме поверхности кругового сектора радиусом где Н - высота боевой рубки.

2. Устройство для реализации способа по п.1, состоящее 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, отличающееся тем, что носовая оконечность корпуса 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 Rсф 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.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области судостроения, в частности к подводным судам, разрушающим ледяной покров. Предложено: устройство для разрушения ледяного покрова, состоящее из подводного судна, снабженного якорем, диаметр раскрытия лап которого должен быть больше длины рубки, обеспечивающим при помощи троса прикрепление судна ко льду, и балластными цистернами, заполнение которых забортной водой обеспечивает возникновение отрицательной силы плавучести, достаточной для разрушения ледяного покрова заданной толщины.

Изобретение относится к области судостроения, в частности к подводным судам, разрушающим ледяной покров при всплытии. Предложен способ разрушения ледяного покрова подводным судном, заключающийся в создании разрушающей ледяной покров нагрузки, которую обеспечивают путем заполнения балластных цистерн забортной водой, вращения гребных винтов и предварительного прикрепления подводного судна к ледяному покрову при помощи якоря и троса.

Изобретение относится к подводному кораблестроению и может быть использовано преимущественно при строительстве атомных подводных лодок. Подводный авианосец содержит соединённые параллельно между собой три модуля, в том числе два двигательных модуля с гребными валами.
Изобретение относится к телеуправляемым подводным робототехническим системам, обеспечивающим высокоточное обследование, фотовидеосъемку и профилирование подводных протяженных поверхностей, обследование зон обледенения корпусов судов и подводных конструкций.

Изобретение относится к области кораблестроения и касается конструкции подводной лодки и ее эксплуатации в ледовых условиях. Предложена подводная лодка, которая имеет направленное вверх буровое устройство (12, 12′), при этом буровое устройство (12, 12′) расположено в прочном корпусе (4) подводной лодки и имеет бур (14, 14′), выдвигаемый из расположенного на верхней палубе отверстия (10) прочного корпуса (4), буровая головка (42, 42′) бура (14, 14′) образует закрывающее тело, закрывающее отверстие (10) прочного корпуса (4).

Изобретение относится к подводному судостроению, в частности к конструкции спуско-подъемных устройств для подводных транспортных средств, и может быть использовано для спуска на дно и подъёма грузов со дна моря.

Изобретение относится к области судостроения, а именно к обитаемым подводным аппаратам. Предложен многокорпусный глубоководный обитаемый аппарат, являющийся универсальной интегрированной системой, который состоит из нескольких (например, трех) корпусов, расположенных, например, в ряд, один из которых основной движущий, а остальные - взаимозаменяемые модули.

Изобретение относится к подводному кораблестроению и может быть использовано преимущественно для атомных подводных лодок. Предложен подводный авианосец, содержащий соединенные параллельно между собой модули, в том числе два двигательных модуля, всего выполнено четыре модуля, при этом третий модуль установлен между двигательными модулями, выполнен авианесущим и содержит взлетную палубу и индуктивную катушку, выполненную концентрично прочному корпусу, под ним выполнен модуль-ангар для самолетов, при этом передняя и задняя оконечности авианесущего модуля выполнены с закрывающимися отверстиями для взлета и посадки.

Изобретение относится к области судостроения, в частности к подводным судам, разрушающим ледяной покров при всплытии посредством нагружения льда снизу за счет создания силы плавучести.

Изобретение относится к транспортным средствам с винтовыми движителями. Предложено транспортное средство, содержащее корпус, головку, движитель, рулевой комплекс, при этом по периметру всего корпуса с возможностью вращения вокруг корпуса и собственной оси смонтирована пустотелая цилиндрическая винтовая рубашка с наружными напусками в виде винтовых лопастей по всей длине винтовой рубашки, изготовленная из трех или более прямоугольных полос одинаковых по ширине и по длине вогнутой или выпуклой формы относительно оси вращения винтовой рубашки, свернутых в вертикальной плоскости в продольном направлении и изогнутых по винтовым линиям в поперечном направлении на цилиндрической оправке, или винтовая рубашка может быть изготовлена из трех и более винтовых полос криволинейной формы различного порядка и степени кривизны с центрами, расположенными снаружи или внутри поперечного сечения винтовой рубашки, при этом полосы соединены между собой с образованием по периметру винтовой рубашки напусков в виде винтовых лопастей по всей длине винтовой рубашки, винтовых линий и винтовых криволинейных поверхностей в виде винтовых канавок вогнутой или выпуклой формы относительно оси вращения винтовой рубашки с центрами кривизны, расположенными снаружи или внутри поперечного сечения винтовой рубашки.

Изобретение относится к области водного транспорта и может быть использовано при проектировании, строительстве и эксплуатации судов. Судно переднеприводное с аэродинамической разгрузкой выполнено продольно-сочлененным, двухкорпусным.

Изобретение относится к области судостроения и касается конструкции реданов высокоскоростных судов. .

Изобретение относится к судостроению и касается создания арктических ледоколов для эксплуатации в толстых ледовых полях Арктики. .

Изобретение относится к области судостроения, касается конструкции реданов высокоскоростных судов Корпус судна содержит днищевую обшивку с поперечным реданом. .

Изобретение относится к области судостроения и касается конструирования обводов корпуса транспортного средства. .

Изобретение относится к области судостроения и касается конструирования обводов корпуса судна с газовыми днищевыми кавернами. .

Изобретение относится к судостроению и касается создания корпусов судов с двойной стальной обшивкой бортов в средней части для перевозки грузов, опасных для внешней среды, при требуемых больших раскрытиях палубы и при размещении чистого балласта в междубортном и междудонном пространствах.

Изобретение относится к судостроению и касается строительства ледоколов, судов ледового класса и морских инженерных сооружений при их эксплуатации в ледовых условиях.

Изобретение относится к движителям речных судов. .

Изобретение относится к водолазной технике, в частности к аппаратам, предназначенным для передвижения и жизнеобеспечения водолазов, для подводного туризма или обеспечения подводных работ.

Изобретение относится к способам наблюдения за подводной средой и поиска подводных объектов. Для освещения подводной обстановки осуществляют поиск подводных объектов автономным необитаемым подводным аппаратом. При движении подводного аппарата по заданному маршруту перед пуском обнаруживают подводный объект и сообщают об обнаружении его на надводный корабль или береговой пункт. Определяют упрежденную или расчетную точку расположения необитаемого подводного аппарата и рассчитывают данные для выполнения стрельбы одним или двумя радиогидроакустическими реактивными буями. Уточняют географическое положение необитаемого подводного аппарата по известным координатам надводного корабля или берегового пункта и радиогидроакустического буя реактивного и передают на необитаемый подводный аппарат по действующей линии связи необходимые команды дистанционного управления. Достигается систематическое уточнение местоположения и дистанционного управления необитаемого подводного аппарата. 1 з.п. ф-лы, 2 табл., 8 ил.
Наверх