Slza trup - Teardrop hull

A slza trup je podmořský trup design, který klade důraz na ponořený výkon nad povrchový výkon. To bylo poněkud běžně používáno v raných fázích vývoje ponorky, ale na počátku 20. století bylo postupně upuštěno ve prospěch návrhů optimalizovaných pro vysoký výkon na povrchu v důsledku změn provozní doktríny. Ačkoli se námořní doktrína změnila, konstrukční postupy zůstaly až do pozdějších částí druhé světové války, kdy německá Kriegsmarine utrpěla stále rostoucí ztráty ponorek v Bitva o Atlantik.

Ve snaze bojovat proti rostoucí hrozbě spojenců protiponorkový úsilí, experimentální koncepty designu sahající až do pozdních dob interbellum byly rozmístěny do stávajícího procesu návrhu ponorky, což vedlo k malému počtu ponorky poháněné peroxidem vodíku stejně jako Elektroboot rodina tříd ponorek s elektrickým pohonem. Ačkoli bylo příliš pozdě a příliš málo na to, aby se válka otočila, zkoumání těchto člunů v bezprostředním poválečném období silně narušilo institucionální setrvačnost, díky níž se námořnictva světa v předchozích desetiletích soustředila na „potápěčský torpédový člun“ a vedlo ke zvýšenému zaměření na ponořený výkon. To vedlo k případnému znovuzavedení slzného trupu do ponorek, které bylo v různých formách použito prakticky na všech dnešních velkých podmořských vojenských plavidlech.

Dějiny

Protože tento termín se nevztahuje na žádný přesný tvar, ale spíše na abstraktní koncept tvaru trupu optimalizovaného pro plavbu pod vodou, konkrétněji na fyzický projev této myšlenky ve skutečných ponorkách omezený materiálovými vědami a konstrukčními požadavky kladenými na plavidlo. , zda jakákoli konkrétní loď má nebo nemá slzný trup, závisí na subjektivní interpretaci samotného termínu. V závislosti na této interpretaci lze některé z níže uvedených ponorek považovat za „první pokus“ nebo „milník“ nějakého popisu.

  • Sbírka ponorek uspořádaných zhruba v chronologickém pořadí, které ukazují vývoj konstrukce trupu ponorky.

  • Tato replika Ictineo II poloviny 60. let 20. století může představovat jeden z prvních pokusů o tvar trupu optimalizovaný pro plavbu pod vodou.

  • Model jednoho z John Phillip Holland Designy z konce 19. nebo počátku 20. století, které ukazují velmi čistý trup a relativně moderní uspořádání kormidla.

  • Méně než 10 let poté HMS Holland 1 vstoupil do služby, britská ponorka třídy B. ukazuje přechod v trupu od ponorky k potápěčské hladinové lodi. Příď je mírně zvednutá, stejně jako záď nad dvěma vrtulemi.

  • Do služby vstoupil v roce 1917 poháněný párou Britská třída K. lze považovat za vrchol povrchově optimalizovaných ponorek v první světové válce. Dosáhli 24 uzlů a v případě nouze se mohli ponořit za pouhých pět minut, ačkoli půlhodina byla v běžném provozu rozumnějším časovým rámcem. 103 metrů dlouhé as odhadovanou maximální hloubkou potápění 61 metrů jim chyběly 4 metry, než aby dosáhly hloubky drcení, aniž by opustily hladinu. V kombinaci s extrémním poloměrem otáčení, špatnou kontrolou hloubky ponoření a zvykem dodávat vodu přes trychtýře kotle není divu, že si získaly pověst „K pro Kalamity“, přičemž několik lodí ztratilo zaplavení kotelen , kolize, dosažení hloubky rozdrcení a jeden byl zaznamenán jako potopený sám bez lidské pomoci na svém kotvišti uprostřed noci.

  • První na světě lovci-zabijáci, Britská ponorka třídy R. roku 1918 byl drastickým návratem k konceptu vysokorychlostní podmořské válečné lodi. Vyrobeny k lovu nepřátelských ponorek, měly rozsáhlé racionalizace, prakticky neexistující kryt a schopnost vytvořit 14 uzlů za celou hodinu. Pouze tvar luku ve tvaru nože prozrazuje očekávání konstruktéra, že tyto lodě nebudou pracovat nepřetržitě ponořené, pouze rozbijí povrch, aby nabily baterie. Místo toho měli pomalu přecházet na povrchu pomocí svého vznětového motoru, ale ponořili se, až dorazili do svých hlídkových oblastí.

  • Nesouvisí s pozdějším německým programem Elektroboot, Japoncem Ponorka č. 71 byla zahájena v roce 1937 a dosáhla ponoření jen něco málo přes 21 uzlů, což byl výkon překonaný pouze japonskými menšími Ko-hyoteki trpasličí ponorky v té době, až do Německa V-80, poháněno peroxid vodíku, dosáhl během testování 1940-1941 28 uzlů.

  • Všeobecně optimalizováno pro povrchovou plavbu, většina ponorek používaných v druhá světová válka představoval vysoký, trochu rozšířené luky, stejně jako uspořádání vrtule a kormidla podobné tomu u současného křižníku, i když s extra sadou kormidel pro ovládání hloubky a výšky. Tady americké námořnictvo Balao-třída Fleet Submarine od počátku 40. let přeměněn na muzeum.

  • Německé lodě, jako je tento Typ VII, představoval celkový vzhled podobný Balao, přičemž byl podstatně menší (~ 750 tun na rozdíl od ~ 1500). Model jasně ukazuje ponorky tlakový trup, jeho přední a zadní konec je uzavřen v pouzdru zapalovače, které obsahuje přední a zadní hlavní část lodi balastní nádrže. Dlouhá boule ve tvaru doutníku podél horní strany ponorky je vnější palivová nádrž. Při vstupu do služby v letech 1936-37 se Typ VII a větší Typ IX řídily stejným konceptem „potápěčského torpédového člunu“, který také vytvořil americké a britské loďstvo a hlídkové ponorky a čelil stále účinnějším spojeneckým hlídkovým plavidlům a letadlům. Byly operativně zastaralé od poloviny 1941 do 1942, přesto zůstaly základem stále zoufalejší německé ponorky po celou dobu války.

  • Jelikož neustálé zlepšování spojenecké protiponorkové války vedlo během druhé poloviny druhé světové války k rychlému nárůstu německých ztrát, byly učiněny pokusy o stavbu ponorek s peroxid vodíku turbínový pohon. Zatímco turbína nebyla ani zdaleka připravena vstoupit do služby, ponorky se začaly vyrábět jako běžné dieselelektrické čluny s výrazně zvýšenou kapacitou baterie nahrazující nádrže s peroxidem. Ačkoli silně racionalizovaný, trup německé pozdní války Typ XXI (21) zůstal ovlivněn předchozími návrhy, přičemž se jasně očekávalo, že budou pracovat na povrchu v omezené kapacitě. I tak stanovil nový standard pro podvodní rychlost, dosah a detekovatelnost pro ponorky v poválečném světě.

  • V důsledku zanedbávání obchodního loďstva ve prospěch zvýšeného počtu velkých povrchových bojovníků, částečně poháněných americkou tendencí bagatelizovat úspěchy jejich ponorek a přeceňovat účinnost japonská snaha ASW čelila americká „Tichá služba“ poměrně krotkému japonskému odporu, což vedlo k velkým úspěchům proti japonské obchodní flotile. Z tohoto důvodu americké flotily během války neviděly žádné vážné zlepšení celkového designu, přičemž důraz byl místo toho zaměřen na technické detaily, jako je zlepšení pevnosti v tlaku v trupu a elektronika, případně včetně tišších elektrických motorů, a také zlepšení pohodlí posádky na dlouhou dobu hlídky v Pacifiku. Takže americké lodě, jako je tento Lín-třída nechal válku vypadat téměř k nerozeznání od tříd, které sloužily na jejím začátku.

  • Do výroby se vstupuje v roce 1950 sovětský Projekt 613 hlídkové ponorky byly silně ovlivněny Typ XXI. Palubní dělo a protiletadlová kanónová věž chyběly v pozdějších verzích. Ačkoli byl silně aerodynamický, stejně jako Type XXI jeho konstrukce udělala ústupky pro povrchové operace, jako je ostrý luk a záď podobná noži.

  • Maketa modelu USS Albacore prochází testováním v aerodynamickém tunelu. Kromě uspořádání kormidla na jeho zádi a plachta, jeho obecný tvar je podobný jako u Ictineo II, a to navzdory tomu, že designy byly odděleny téměř stoletím.

  • První na světě jaderná ponorka, USS Nautilus (SSN-571) z roku 1954, ukazuje velmi čistou záďovou část, zatímco příď je jasně do určité míry inspirována typem XXI. Její zkušební hloubka 210 metrů byla srovnatelná s německou lodí, ale při ponoření 23 uzlů byla zdaleka rychlejší, dokonce rychlejší než jakýkoli předchozí americký flotilový člun na hladině. Vážné konstrukční nedostatky na přídi a plachtě bohužel vedly k extrémním vibracím při vysoké rychlosti a postupem času se zhoršovaly. Na konci jejího života stačily k uzlu sonaru 4 uzly a hluk drasticky zvýšil riziko detekce.

  • Uvedeno do provozu 17. ledna 1959, první SSN Sovětského svazu, z Projekt 627 -class, dosáhl 30 uzlů s testovací hloubkou 300m. Na rozdíl od Nautilus, jak to bylo možné, přestože byly ponorkou, měly jaderný pohon a byly užitečné jako bojová plavidla, měly mnohem efektivnější tvar luku a plachty, přičemž stále ukazovaly rybí ocas typu XXI a kde Nautilus použili jaderný reaktor, sovětské lodě namontovaly dva do tandemu. Kromě vylepšené hydrodynamiky poskytoval zaoblený tvar luku také dostatek prostoru pro velmi velké pole sonarů nad torpédovými trubicemi.

  • Uveden do provozu méně než tři měsíce po prvním projektu 627, USS Skipjack byla první bojovou lodí amerického námořnictva, která použila „čistý“ slzný trup, protože byla opuštěna téměř o půl století dříve. Kvůli vysokým nákladům na kování velkých částí tlakového trupu ve složitých tvarech se následující lodě od této konstrukce postupně „odchýlily“.

  • Jedna z několika nových tříd sovětských ponorek vstupujících do služby v roce 1967, Projekt 671 byl mezi prvními hlavními třídami sovětských ponorek, které nahradily rybí ocas tvarem podobnějším torpédům, který se stal známkou důrazu na výkon pod vodou.

  • Vzhledem k tomu, že se Project 611 (Zulu) a Project 641 (Foxtrot) blížily zastarávání, začátkem sedmdesátých let začal SSSR stavět řadu 18 lodí třídy 641b. Ty zdědily tříšroubové uspořádání nože a ocasu, které bylo neseno skrz 641 z 611 a které pochází z typu XXI. V ostrém kontrastu s jejich zastaralým uspořádáním pohonu byly vybaveny bezodrazové dlaždice a sonarové vybavení podobné tomu, které používají současné sovětské ponorky pro jaderný útok.

  • Tento Němec Typ 212 ponorka používá jediný trup po části své délky, ale je v celé své zadní polovině zdvojnásoben, aby poskytl bezpečný úložný prostor mimo tlakový trup pro vodíkové nádrže používané jeho palivový článek -na základě vzduch nezávislý pohon.

  • Na cestě k jejímu spuštění na konci 2000 nebo 2010, toto Rafinovaný-třída plavidlo jasně ukazuje kompromis provedený většinou moderních západních designů. Namísto úplné optimalizace trupu pro ponořený výkon jsou na přední a zadní konec tlakového trupu s konstantním průměrem přivařeny hydrodynamicky účinné úklony a zádi vyrobené z tenčí a snadněji tvarované oceli. Takové konstrukce jsou téměř neodmyslitelně modulární, protože nové části trupu lze poměrně levně a snadno vložit kdekoli podél délky tlakového trupu, aby poskytly další prostor a váhovou kapacitu, aniž by to vážně ovlivnilo hydrodynamický výkon konstrukce.

V moderním použití

Ačkoli zastřešujícím tématem slzného trupu je maximalizace ponořeného výkonu za cenu povrchového výkonu, přesný výsledek tohoto procesu závisí na několika faktorech, v žádném konkrétním pořadí, protože pořadí důležitosti těchto obav je samo o sobě proměnlivé:

  • Velikost ponorky, která je funkcí požadavků kladených konstruktérem, pokud jde o provozní odolnost, kapacitu zbraní a namontované senzory.
  • Uspořádání vnějšího a vnitřního vybavení.
  • Ekonomické faktory, které se primárně týkají nákladného procesu navrhování, tvarování a montáže částí trupu pomocí 3D křivek a následného osazování strojů dovnitř.

Jednoduchý nebo dvojitý trup

Počínaje koncem druhé světové války byly západní a východní ponorky celkově podobné, byly to konstrukce s dvojitým nebo částečným dvojitým trupem s velkými palivovými a štěrkovými nádržemi mezi vnitřním a vnějším trupem, protože rezervovaly velké objemy uvnitř tlakových trupů pro skladování tlakově necitlivých palivo bylo považováno za neekonomické. Použití dvojitých trupů umožňuje velkou míru volnosti při tvarování zevnějšku člunu a poskytuje prostor pro umístění necitlivého vybavení mimo tlakový trup, což umožňuje menší tlakový trup a v důsledku toho i menší člun. S sebou však nese vysoké náklady na konstrukci a údržbu.

Jaderné lodě mají na základě svého pohonného systému pro tento meziprostor malé využití a je tedy větší pravděpodobnost, že použijí buď jednoduché trupy, nebo, jak tomu bylo u sovětských ponorek, „volný“ prostor pro rozšířené balastní nádrže a vybavení. Z tohoto důvodu se západní jaderné ponorky obvykle objevují jako dlouhé trubky uzavřené úklonou a zádí, zatímco východní jaderné ponorky mají obvykle hydrodynamicky účinnější tvar a extrémní množství záložního vztlaku, přičemž některá čísla naznačují podíl rezervního vztlaku > 45% pro Projekt 941 (Žralok) -třída SSBN. Existuje také možnost pro hydrodynamicky optimalizovanou jadernou ponorku s jednoduchým trupem, jako je Skipjack - třída, ale vytváření velkých 3D zakřivených desek z tlustého, vysoce pevného kovu zůstává neúměrně nákladné.

Tvar luku

Kromě volby mezi jednoduchým a dvojitým trupem existuje také několik možností týkajících se umístění sonarového vybavení, torpédových trubek a dopředných potápěčských letadel. U menších pobřežních člunů, obvykle se dvěma palubami uvnitř tlakového trupu, umístění torpédových trubek a torpédové manipulační místnosti na dolní palubě se sonarem namontovaným výše v přídi, potenciálně nad čarou ponoru jako v němčině Typ 206 a švédsky Sjöormen, Västergötland a novější kurzy nabízí snadný přístup k sonaru pro údržbu. Další možností je umístit torpédový prostor na horní palubu s polem v dolní polovině luku jako u Britů Upholder-třída a sovětské / ruské Kilo, s prostorem za úklonou pro velké baterie, a může umožnit snazší doplnění torpéd jejich naložením přes horní torpédomety místo přes vyhrazený poklop pro torpédo. Obě tyto možnosti mají tendenci vyústit v poněkud tupé úklony a první možnost může vyžadovat posun vpřed potápěčská letadla od trupu nahoru k plachta aby se snížil hluk proudění, který by jinak mohl rušit sonar.

Jak se zvětšuje velikost, větší paprsek lodi umožňuje použití šikmých torpédových trubek střílejících po stranách trupu, zatímco ponechává prostor v přídi pro mnohem větší pole sonarů. Toto je volba zvolená pro mnoho amerických jaderných ponorek od poloviny studené války a je rovněž využívána u nové ruské ponorky Yasen-třída čluny. Stejně jako dříve může pohon minimalizovat hluk proudění povzbuzovat pohyb dopředných potápěčských letadel na plachtu, ale to může být nevýhodou při vynořování se po arktickém ledu, což vyžaduje zesílení a mechanismy sklopení pod velkým úhlem, aby se zabránilo ohnutí letadel. Složitějším řešením je replikace němčiny Typ XXI sklopením dopředných potápěčských letadel zapuštěných do trupu, když se nepoužívají, nejlépe pomocí další sady dveří k zakrytí otvoru v bocích trupu. Třetí možností, kterou Britové běžně používají, je jednoduše opustit přední potápěčská letadla v horní části bowpermanentně, příležitostně se schopností sklopit nahoru tak, aby neznečišťovaly přístavní struktury, a přetvořit luk v místě připojení potápěčské roviny aby se vytvořilo co nejméně turbulencí.

Pohonné a záďové ovládací plochy

Pokud jde o pohon, západní ponorky tohoto typu končí jedinou vrtulí, aby se minimalizoval odpor; sovětské námořnictvo si tuto praxi osvojilo pomaleji, jejich konstrukce pokračovala v používání dvou vrtulí, které zajišťovaly buď větší sílu nebo bezpečnost. The Typ 206 má dlouhý, jemný kužel na zádi plachty, opět pro minimalizaci odporu, ale Britové Upholder třída má ekonomičtější design, který má krátké zúžení v krajní zadní části trupu, aby se maximalizoval vnitřní objem, a možná poskytuje větší pevnost trupu. Němec Ponorka typu VII na této stránce má zadní část trupu pro tento účel náhle zúženou, i když její osa vrtule sleduje osu zbytku trupu.

The Albacore prostudoval několik poloh přídavných letadel. Američtí designéři se rozhodli pro upravenou verzi křížového uspořádání Delphinu (a Řecký kříž při pohledu zezadu); odmítli alternativu uspořádání x pro jeho složitost, ale byla přijata a používána mimo jiné nizozemskými, švédskými, australskými a německými námořnictvy pro jeho schopnost přitulit se blíže k mělkému mořskému dnu, aniž by narazila na kormidlo na mořském dně . Sověti často opakovali konvenční uspořádání, podobné tomu z Ponorka typu XXI.

"Albacore trup"

1. srpna 1953 vypustily USA experimentální plavidlo Albacore, který uváděl tvar trupu do značné míry založený na "Lyon Shape" pojmenovaném pro Hilda Lyon.[1][2] Po úspěšných manévrovacích zkouškách a testech různých uspořádání kormidla a vrtule byl použit stejný celkový tvar trupu pro Skipjack a Parma třídy a většina moderních amerických ponorek dnes používá variantu tohoto tvaru s centrálním prodlouženým válcem, který tvoří hlavní tlakový trup. Vzhledem k velké pozornosti, která byla Albacore věnována v době před úsvitem internetu, které zpřístupnily informace o předmětu historie ponorek široké veřejnosti, je pravděpodobné, že na ně bude možné odkázat na jakýkoli design, který se mu vůbec podobá. jako „Albacore trup“, bez ohledu na to, zda byl inspirován Albacore, byl vyvinut nezávisle v podobném časovém okamžiku nebo zcela předcházel Albacore.

Reference

Poznámky

  1. ^ Polmar, Norman; Moore, Kenneth J. (2004). Studené války Ponorky: Návrh a konstrukce amerických a sovětských ponorek. Potomac Books, Inc. ISBN  9781597973199.
  2. ^ Lambkin, Rosi (duben 2016). „Inspirace | Ženy v letectví, ženské vynálezkyně lyonského tvaru'". MOUDRÝ. Citováno 2017-06-18.

Bibliografie