Секретный винт.

anonym_CoGMRu0hk0Y8 · 3 окт 2013, 18:52:20

Нет тут никакой сенсации

Гребные винты современных подводных лодок, как правило семилопастные с лопастями саблевидной формы. Их хорошо показали по ТВ, в передачах про Курск, да и в интернете можно найти. У США такие же. На более старых - применялись четырехлопастные, обычной формы. А водометные двигатели на некоторых из них, применяются только как вспомогательное (резервное) средство, например при подходе к пирсу или отходе от него. Основное - безусловно винт.

Такая форма винта в настоящее время наиболее оптимальна для уменьшения "кавитации" - основного фактора шума, создавемого винтом на больших скоростях хода. кроме этого несколько снижает возможность определения дискретных составляющих (лопастных) в общем частотном спектре.

Кроме формы винта, на шумность влияет и качество его обработки. Любая более-менее глубокая царапина может вызвать так называемое "пение винта", звук которого может распространяться на большие расстояния.

Есть еще такое понятие, как "биение винта", которое образуется от недостаточной симметрии.

Считать, что винты вообще не дают шума - не правильно, т.к. это зависит от очень многих факторов и в первую очередь от скорости.

В этом плане в выгодной ситуации находятся дизель-электрические лодки, которые как правило не используют большие скорости.

А вот конструкцию редуктора винта действительно секретят

al72 · 4 окт 2013, 04:28:38

Концепция электродвигатель-редуктор-винт достигли сейчас практически предела совершенства и улучшение какого либо параметра на 1% требует значительное времени и финансирования.

Тут начинает работать другой принцип "если не можете ликвидировать отставание - измените направление".

Тоесть применяют "погружные безредукторные двигатели", переходят на Х образное оперение (его площадь можно сократить по сравнению со стандартным примерно на 20 %), отказываются полностью от рулевых поверхностей ("маленькие" не эффективны на малых скоростях, "большие" создают проблемы на больших".

В общем случае отношение времени смены курса к общему времени работы движителя стремится к нулю, тоесть чаще всего ПЛ идет только вперед. Если необходимо "резко повернуть" или при швартовке применяют различные варианты подруливающих устройств, так как на малой скорости рулевые поверхности не эффективны.

http://s1.ipicture.ru/uploads/20131004/nBL11KMR.jpg

http://s1.ipicture.ru/uploads/20131004/3UAUouBT.jpg

http://s1.ipicture.ru/uploads/20131004/a37UF8Vt.jpg

http://s1.ipicture.ru/uploads/20131004/eZEs5t99.jpg

Kargion · 7 окт 2013, 10:00:02

flashfires (03 Окт 2013 - 21:52) писал:

Нет тут никакой сенсации
Гребные винты современных подводных лодок, как правило семилопастные с лопастями саблевидной формы. Их хорошо показали по ТВ, в передачах про Курск, да и в интернете можно найти. У США такие же. На более старых - применялись четырехлопастные, обычной формы. А водометные двигатели на некоторых из них, применяются только как вспомогательное (резервное) средство, например при подходе к пирсу или отходе от него. Основное - безусловно винт.
Такая форма винта в настоящее время наиболее оптимальна для уменьшения "кавитации" - основного фактора шума, создавемого винтом на больших скоростях хода. кроме этого несколько снижает возможность определения дискретных составляющих (лопастных) в общем частотном спектре.
....
А вот конструкцию редуктора винта действительно секретят

Винты тоже секретят. И винты бывают разные, не только с 4 и 7 лопастями. были и/или есть с 2, 3, 4, 5, 6, 7 лопастями и это не предел.
Про "кавитацию" позабавил. Вот уж от этой проблемы ПЛ избавлены. Кавитация в надводном положении проблемой не является - этот режим явно вторичен для современной ПЛ. А в подводном и подавно - она просто не образуется.

al72 (04 Окт 2013 - 07:28) писал:

Концепция электродвигатель-редуктор-винт достигли сейчас практически предела совершенства и улучшение какого либо параметра на 1% требует значительное времени и финансирования.
Тут начинает работать другой принцип "если не можете ликвидировать отставание - измените направление".

Вы не учитываете, то что эффективность винта весьма высока, альтернативные варианты проигрывают. С винтом в ряде случаев могут конкурировать водомёты, вот только в составе этого эффективного водомёта - опять же винт.

al72 (04 Окт 2013 - 07:28) писал:

В общем случае отношение времени смены курса к общему времени работы движителя стремится к нулю, тоесть чаще всего ПЛ идет только вперед. Если необходимо "резко повернуть" или при швартовке применяют различные варианты подруливающих устройств, так как на малой скорости рулевые поверхности не эффективны.

Вообще не вижу смысла тут. ПЛ - это не автомобиль, а судно. Движение прямым курсом для судна невозможно при фиксированном положении рулевых органов. Судно войдёт в циркуляцию, если у него низкая устойчвость на курсе или начнёт постоянно менять направление движения, если высркая устойчивость! для сохранения прямого курса реального судна нужно постоянное подруливание.
И да, на малой скорости рулевые поверхности менее эффективны. а вот подруливающие устройства неэффективны, а часто и неприменимы на большой.

al72 · 7 окт 2013, 12:16:02

Цитата

Про "кавитацию" позабавил. Вот уж от этой проблемы ПЛ избавлены. Кавитация в надводном положении проблемой не является - этот режим явно вторичен для современной ПЛ. А в подводном и подавно - она просто не образуется.

Кавитации в общем то все равно надводный корабль или подводный. Условия начала кавитации сходны, у подводных давление воды просто побольше.
Некоторые отличия у частично погруженных винтов.

Цитата

Вы не учитываете, то что эффективность винта весьма высока, альтернативные варианты проигрывают. С винтом в ряде случаев могут конкурировать водомёты, вот только в составе этого эффективного водомёта - опять же винт.

Полностью согласен, в принципе по этому водомет первым пришел на АПЛ, которым "КПД девать некуда"
На неатомных ПЛ водомет в любой его конфигурации применяется "только если очень нужно".

Цитата

Движение прямым курсом для судна невозможно при фиксированном положении рулевых органов. Судно войдёт в циркуляцию, если у него низкая устойчвость на курсе или начнёт постоянно менять направление движения, если высркая устойчивость! для сохранения прямого курса реального судна нужно постоянное подруливание.

"Подруливание" при "разнесенном водомете" осуществляется изменением частоты вращения винтов, проблемы в этом никакой нет. Зато есть выигрыш массы, объема и площади/объема выступающих поверхностей за счет отказа от рулевых устройств.

Kargion · 8 окт 2013, 02:37:18

al72 (07 Окт 2013 - 15:16) писал:

Кавитации в общем то все равно надводный корабль или подводный. Условия начала кавитации сходны, у подводных давление воды просто побольше.

Так вот из-за давления кавитации как раз и нет на ПЛ.

al72 (07 Окт 2013 - 15:16) писал:

Полностью согласен, в принципе по этому водомет первым пришел на АПЛ, которым "КПД девать некуда"
На неатомных ПЛ водомет в любой его конфигурации применяется "только если очень нужно".

Неправда ваша. Нет случаев кагда энергии "девать некуда". Для любой энергетики эффективность крайне важна, и для атомных ничуть не меньше.

al72 (07 Окт 2013 - 15:16) писал:

"Подруливание" при "разнесенном водомете" осуществляется изменением частоты вращения винтов, проблемы в этом никакой нет. Зато есть выигрыш массы, объема и площади/объема выступающих поверхностей за счет отказа от рулевых устройств.

Этот вариант не такой хороший как кажется на первый взгляд. И выигрыша "массы, объёма..." тут так-же нет. Прихрдится располагать (и постоянно использовать) дополгнительной "маневровой" мощьностью, причём весьма немаленькой. Эффективность крыла (а руль это крыло) весьма высока.
Помню слушал в ЦНИИ им. Крылова доклад одного из разработчиков глубоководных аппаратов . Как раз исследование по сравнительной эффективности рулей+неподвижных винтов и поворотных винтов в насадке. Рули выигрывают начиная со скорости в 1 узел!

al72 · 8 окт 2013, 10:19:52

Цитата

Так вот из-за давления кавитации как раз и нет на ПЛ.

Кавитация никуда не денется с ростом давления, она просто начнется при больших оборотах винта с увеличением глубины.

Цитата

Неправда ваша. Нет случаев кагда энергии "девать некуда". Для любой энергетики эффективность крайне важна, и для атомных ничуть не меньше.

У тех же энергетиков есть показатель "коэффициент использования установленной можности" или "коэффициент эффективность использования мощности силовой установки судна" так вот у АПЛ на 4 - 8 узлах он очень не большой.

Цитата

Этот вариант не такой хороший как кажется на первый взгляд. И выигрыша "массы, объёма..." тут так-же нет. Прихрдится располагать (и постоянно использовать) дополгнительной "маневровой" мощьностью, причём весьма немаленькой. Эффективность крыла (а руль это крыло) весьма высока.
Помню слушал в ЦНИИ им. Крылова доклад одного из разработчиков глубоководных аппаратов . Как раз исследование по сравнительной эффективности рулей+неподвижных винтов и поворотных винтов в насадке. Рули выигрывают начиная со скорости в 1 узел!

Эффективность крыла высока когда ему есть на что опереться, тоесть если есть скорость.
Интересный наверняка доклад.
Но практически все глубоководные аппараты оснащены винтами в поворотных насадках, а не рулем + неподвижныq винт. Исключения есть, но большинство глубоководных аппаратов имеют не один винт + рули, в том числе и наши атомные глубоководные станции Х ранга, на них вспомогательные движители тоже есть.
Выигрыш в варианте разнесенный водомет есть, но не всегда. Запас мощности на небольшой скорости есть всегда.
Но в первую очередь это снижение шумности и выступающих частей.
Чаще всего углы падения акустических сигналов на ПЛ ограничиваются почти горизонтальным направлениями, в этом случае рубка (если борта не завалены) и вертикальное оперение лучше всего отражает сигнал. К тому же рули неполучится покрыть толстым слоем покрытия.
Ионов. А.В., Майоров В.С. Гидролокационные характеристики подводных объектов. СПб. ЦНИИ им. акад. А.Н. Крылова. 2011
Если идет речь не о сверхнизкочастотных гидролокаторах, так как в этом случае при условии что рамеры объекта малы по сравнению с длинной волны, интенсивность эхо-сигнала при фиксированной частоте зависит только от объема облучаемого объекта. Никакие изменения формы, также как и никакие покрытия, не будут эффективными.

Kargion · 9 окт 2013, 01:38:16

al72 (08 Окт 2013 - 13:19) писал:

Кавитация никуда не денется с ростом давления, она просто начнется при больших оборотах винта с увеличением глубины.

При нереально больших. Практически нет смысла говорить об этом. на каждые 10м глубины +1 атмосфера. Нет у пл кавитации в подводном положении. Я не теоретизирую, а говорю по факту.

al72 (08 Окт 2013 - 13:19) писал:

У тех же энергетиков есть показатель "коэффициент использования установленной можности" или "коэффициент эффективность использования мощности силовой установки судна" так вот у АПЛ на 4 - 8 узлах он очень не большой.

И что? Это просто винт имеет наибольшую эффективность на одном конкретном режиме и чем больше отклонение от него тем ниже эффективность. Но это не означает, что для АПЛ КПД движителя малозначим.

al72 (08 Окт 2013 - 13:19) писал:

Эффективность крыла высока когда ему есть на что опереться, тоесть если есть скорость.
Интересный наверняка доклад.
Но практически все глубоководные аппараты оснащены винтами в поворотных насадках, а не рулем + неподвижныq винт. Исключения есть, но большинство глубоководных аппаратов имеют не один винт + рули, в том числе и наши атомные глубоководные станции Х ранга, на них вспомогательные движители тоже есть.

Я же сказал... свыше 1 узла руль эффективнее, что тут непонятного? Для ПЛ скорость ниже 1 узла может быть только при швартовке.

al72 (08 Окт 2013 - 13:19) писал:

.Выигрыш в варианте разнесенный водомет есть, но не всегда. Запас мощности на небольшой скорости есть всегда.
Но в первую очередь это снижение шумности и выступающих частей.

А на большой скорости? Полагаю вы не очень представляете себе масштаб сил потребных для управления судном. Чтобы разнесённым водомётам создать разворачивающий момент им нужно создать на порядок большее усилие, чем боковое усилие на руле! Просто плечо момента на водомётах не может быть больше половины ширины корпуса.
С учётом того, что сопротивление крыла на порядок меньше бокового усилия (подъёмной силы) дополнительная тяга основного движителя необходимая для компенсации сопротивления руля будет на 2 порядка (два порядка!). меньше того вашего "запаса мощности" который потребен для управления. Иначе говоря, грубо, в 100 раз меньше мощность необходимая для управления с помощью рулей! А это ведь так же и меньшая шумность и большая средняя скорость и автономность (для неатомных ПЛ).
Учтите, управлять судном надо всегда, даже на прямом курсе, так что этот ваш "запас мощности" придётся использовать постоянно. Вспомните, что на обычных надводных 2-х винтовых судах никто от рулей отказываться не собирается (да и на ПЛ - профессионалы всерьёз обсуждать лодку без рулей не будут).
На счёт глубоководных аппаратов. Часто им приходится выполнять работы на сверхмалых скоростях или даже на нулевой, именно поэтому там, как правило, поворотные насадки.

al72 · 9 окт 2013, 03:54:34

Цитата

И что? Это просто винт имеет наибольшую эффективность на одном конкретном режиме и чем больше отклонение от него тем ниже эффективность. Но это не означает, что для АПЛ КПД движителя малозначим.

Речь не о движителе, а об энергоустановки.

Kargion (08 Окт 2013 - 05:37) писал:

Нет случаев кагда энергии "девать некуда". Для любой энергетики эффективность крайне важна, и для атомных ничуть не меньше.

У АПЛ энергии "сколько угодно", поэтому можно допустить потери, лишь бы не было "шума".

Цитата

А на большой скорости? Полагаю вы не очень представляете себе масштаб сил потребных для управления судном.

А на большой скорости рулевое управление эффективное на скорости 1 узел создает дополнительное сопротивление. И управление становится "слишком чувствительным".

Я предполагаю масштаб сил, как теоретически так и имею практический опыт.

Цитата

Чтобы разнесённым водомётам создать разворачивающий момент им нужно создать на порядок большее усилие, чем боковое усилие на руле!

Полностью согласен. Но только когда идет ресь об усилие на руле.

Цитата

Просто плечо момента на водомётах не может быть больше половины ширины корпуса.

Плечо может быть значительно больше. Фото в приложении. При необходимости могу пояснить.

http://s1.ipicture.ru/uploads/20131009/HTQZtkA7.jpg
http://s1.ipicture.ru/uploads/20131009/0YO462O7.jpg

Цитата

С учётом того, что сопротивление крыла на порядок меньше бокового усилия (подъёмной силы) дополнительная тяга основного движителя необходимая для компенсации сопротивления руля будет на 2 порядка (два порядка!). меньше того вашего "запаса мощности" который потребен для управления. Иначе говоря, грубо, в 100 раз меньше мощность необходимая для управления с помощью рулей!

В принципе вы правы. Затрачиваемая "разнесенным водометом" мощность/энергия на изменение курса выше чем усилие на руле, но не на 2 порядка.

Цитата

Вспомните, что на обычных надводных 2-х винтовых судах никто от рулей отказываться не собирается

На некоторых судах давно уже отказываются: Azimuthing Electric Propulsion Drive / раздельные поворотные насадки / винторулевые колонки

http://militaryrussi.../topic-707.html
http://catalog.marin...katalog/55/3131
http://www.offshore-...eet/ASD_tug.htm
http://militaryrussi.../topic-575.html

Цитата

да и на ПЛ - профессионалы всерьёз обсуждать лодку без рулей не будут

Несколько лет назад профессионалы всерьез не хотели обсуждать непроникающие в прочный корпус перископ и др устройства.
Сейчас это уже внедрено.
Для малых пл сейчас за границей разрабатываются "складные мостики для верхней вахты".
Ограждение выдвижных устройств фактически в подводном положении не нужно, по крайней мере в таком виде как сейчас. Верхняя вахта только в надводном положении.
Так вот смысл состоит в том стобы убрать это добавочное сопростивление и демаскирующий элемент.

Тоже само и с альтернативными движителями. и другими элементами

Kargion · 9 окт 2013, 04:32:34