Проектирование ПЛ

Для определения этого объема на начальных стадиях проектирования можно пользоваться зависимостью, аналогичной таковой для систем и устройств:
VЭО = =190,3
Где
- масса общекорабельного электрооборудования, находящегося внутри прочного корпуса. На большинстве современных ДЭПЛ вне прочного корпуса находится лишь чрезвычайно малая часть общекорабельного электрооборудования (розетки, разъемы, светильники), что позволяет на ранних стадиях принимать как общую массу PЭО, полученную по результатам второго приближения.
- безразмерный коэффициент плотности монтажа, аналогичен по сути таковому для систем и устройств.
- условная средняя плотность электрооборудования, т/м3.
По статистике,
= 0,4 т/м3
Объем, занятый радиоэлектронным вооружением
Как и для электрооборудования, объем, занимаемый радиоэлектронным вооружением, зависит от его номенклатуры, параметров и примененной элементной базы.
Для определения этого объема на начальных стадиях проектирования можно пользоваться следующей, аналогичной таковой для электрооборудования:
VРЭВ = = 20
Где
- масса радиоэлектронного вооружения, находящегося внутри прочного корпуса. Значительную часть массы РЭВ современных ПЛ составляют массы антенн гидроакустического комплекса и антенн средств наблюдения (перископов, средств радиолокации и радиосвязи и т.п.), находящихся вне прочного корпуса. В связи с этим, внутри корпуса находится лишь около половины общей массы РЭВ.
- безразмерный коэффициент плотности монтажа, аналогичен по сути таковому для систем и устройств.
- условная средняя плотность электрооборудования, т/м3.
По статистике,
= 0,5 т/м3
Объем, занятый внутренними топливными цистернами и цистернами запаса масла
Распределение суммарного запаса топлива между внутренними и наружными

Весь запас масла на всех ПЛ хранится во внутренних цистернах.
Объем внутренних топливных и масляных цистерн может быть найден как:
VВТЦ = kЗ 71,163,
Здесь
k3 – коэффициент, учитывающий наличие неудаляемых остатков топлива и масла в цистернах («мертвый запас»). По статистике, k3 = 1,015..1,025
- масса топлива и масла, размещаемого в прочном корпусе. По статистике, для двухкорпусных ПЛ в прочном корпусе размещается около 25% общего запаса топлива. Для однокорпусных ПЛ рекомендуется считать, что весь запас топлива находится внутри корпуса. Весь запас масла находится внутри корпуса.
- средняя плотность дизельного топлива, составляющая 0,84..0,88 т/м3
Объем, занятый внутренними цистернами общекорабельного назначения
К числу внутренних цистерн общекорабельного назначения относятся:
Цистерны вспомогательного балласта (дифферентные, уравнительная, быстрого погружения)
Цистерны энергетической установки и механизмов (сточного топлива, сточного масла, продувания компрессоров, вакуумные, дистиллированной воды и т.п.)
Сточные и сборные цистерны (грязной воды, вакуумные, шламовые и т.п.)
Наибольший объем имеют цистерны вспомогательного балласта, объем которых, в свою очередь, зависит от водоизмещения ПЛ.
При этом следует учитывать, что на двухкорпусных ПЛ большая часть упомянутых цистерн может быть размещена как внутри прочного корпуса, так и выполнена забортными прочными. На ДЭПЛ забортными чаще всего выполняются уравнительная цистерна и цистерна быстрого погружения. Сравнительно большой объем уравнительной цистерны (до 4% от ППО) требует решения вопроса о ее размещении (внутри корпуса или за бортом) уже на ранних стадиях.
Для начальных стадий проектирования можно принять объем внутренних цистерн общекорабельного назначения как долю от постоянного плавучего объема:
VВЦ = 0,03 VППО при размещении уравнительной цистерны за бортом
Или
VВЦ = 0,07 VППО при размещении уравнительной цистерны внутри прочного корпуса.
Водоизмещающие объемы за пределами прочного корпуса
Объем наружных топливных цистерн
При размещении части топлива в наружных цистернах необходимо включить их объем в сводку объемов ППО. Объем наружных топливных цистерн может быть найден как
VНТЦ = kЗ 0,
Здесь
k3 – коэффициент, учитывающий наличие неудаляемых остатков топлива и масла в цистернах («мертвый запас»). По статистике, k3 = 1,015..1,025
- масса топлива, размещаемого в наружных цистернах. Очевидно, что эта масса есть разность между общей массой топлива и масла, определенной по результатам второго приближения, и массой топлива, размещенного во внутренних цистернах.
- средняя плотность дизельного топлива, составляющая 0,84..0,88 т/м3
Объем забортных равнопрочных конструкций
Основную часть объемов забортных равнопрочных конструкций составляют прочные цистерны, в первую очередь уравнительная (при наличии) и капсула ГАК (при наличии). К этим же объемам относятся шахты входных, спасательных и погрузочных люков. Как и в случае с объемами внутренних цистерн общекорабельного назначения, объем забортных равнопрочных конструкций в значительной степени зависит от размещения уравнительной цистерны внутри прочного корпуса или вне его.
Объем забортных равнопрочных конструкций может быть принят как доля от постоянного плавучего объема:
VРПК = 0,02 VППО при размещении уравнительной цистерны внутри прочного корпуса
Или
VРПК = 0,06 VППО при размещении уравнительной цистерны за бортом.
Прочие водоизмещающие объемы вне прочного корпуса
В число наиболее крупного оборудования, размещаемого за пределами прочного корпуса, входят:
забортные части ТА
забортные устройства (рулевые, швартовные, спасательные и т.п.)
антенная часть РЭВ (антенны ГАК, радиолокации, радиосвязи и т.п.)
оборудование общекорабельных систем (клапана вентиляции и кингстоны системы погружения-всплытия, баллоны ВВД, прочные трубопроводы подачи воздуха и газовыхлопа и т.п.)
Кроме того, необходимо учесть объем металла обшивки и набора прочного корпуса, конструкций балластных цистерн, оконечностей, надстройки, ОВУ и т.п., а также объем противогидролокационных и шумозаглушающих покрытий.
На все эти объемы, по статистике, приходится от 5 до 7% постоянного плавучего объема

Определение постоянного плавучего объема и нормального водоизмещения
Суммируя составляющие ППО, получим:
VППО = VПК + VНТЦ + VРПК + VПРОЧ = 1073,22 + 0,07 VППО + 0 + 0,02 VППО +0,07 VППО = 1073,22 + 0,16 VППО

Подстановка найденных ранее величин объемов даст уравнение вида
VППО = VПОСТ + kVППО,
Где
VПОСТ – постоянные объемы, выраженные в кубометрах
k - доля объемов от постоянного плавучего объема
Решая это уравнение относительно VППО получим искомый постоянный плавучий объем.

VППО = 1073,22 + 0,16 VППО
0,84 VППО = 1073,22

VППО = 1277,643



Нормальное водоизмещение, определяемое по условиям размещения, составит:
D3 =  VППО = 1,025 ∙1277,643 = 1309,584 ,
Где  - стандартная плотность морской воды, принимаемая как 1,025 т/м3
Согласование весового и объемного водоизмещения
В результате выполнения второго и третьего приближения имеются две величины нормального водоизмещения:
Водоизмещение во втором приближении, определенное как сумма масс всего оборудования, конструкций, запасов и прочих объектов, имеющихся на борту ПЛ
Водоизмещение в третьем приближении, определенное как сумма объемов, необходимых для размещения этих статей нагрузки.
Для достижения статического равновесия проектируемой ПЛ в подводном положении проектант должен добиться равенства этих водоизмещений.
Очевидно, что в общем случае две найденные величины не будут совпадать и от проектанта потребуется корректировка или масс, или объемов. И в том, и в другом случае простое механическое уменьшение или увеличение цифр невозможны.
Как показывает практика, водоизмещение большинства современных ДЭПЛ определяется скорее объемами, чем массами. То есть объемы, необходимые для размещения, превышают объемы, необходимые для создания плавучести, уравновешивающей необходимые массы.
Уточнение некоторых масс и уточненная величина весового водоизмещения
Уточнение массы прочного корпуса
В связи с тем, что в предыдущем разделе была найдена величина объема прочного корпуса VПК , становится возможным уточнение массы прочного корпуса.
Уточненная масса прочного корпуса может быть найдена как
PПК УТ = k1 k2 = 1,04∙1,23∙ 180,22 = 230,537
Где
- теоретическая масса прочного корпуса, т.е. масса его обшивки и набора.
k1 – коэффициент, учитывающий массу мелких рассредоточенных подкреплений, усилений и вырезов в обшивке и наборе прочного корпуса. По статистике, k1 = 1,02..1,06
k2 – коэффициент, учитывающий массу крупных сосредоточенных подкреплений и усилений в обшивке и наборе прочного корпуса. По статистике, k2 = 1,08..1,24

= VПК = 0,155∙1162,7 = 180,22
Где
– измеритель теоретической массы собственно прочного корпуса проектируемой ПЛ (удельная масса корпуса), т/м3.
VПК – найденный объем прочного корпуса
VПК = 1073,22 + 0,07∙1277,643 = 1162,7

Уточнение массы равнопрочных конструкций
Масса равнопрочных конструкций может быть более точно найдена как
PРПК УТ = 0,25 PПК УТ = 0,25∙230,537 = 57,634
Уточненная величина весового водоизмещения
Для использования уточненных величин масс прочного корпуса и равнопрочных конструкций необходимо заменить соответствующие составляющие в выражении для водоизмещения второго приближения:
D2 УТ = D2 - PПК2 - PРПК2 + PПК УТ + PРПК УТ =
= 1268,62 – 197,9 - 50,74 + 230,537 + 57,634 = 1308,151
Согласование весов и объемов
При сравнении величин нормального водоизмещения, найденных из условий плавучести (весовое водоизмещение) и размещения (объемное водоизмещение) возможны три основных случая:
D2 УТ < D3, т.е. проектируемая ПЛ определяется объемами, а не весами. Объем, необходимый для размещения всех требуемых средств, превышает объем, необходимый для создания плавучести, соответствующей массе этих средств.
D2 УТ > D3, т.е. проектируемая ПЛ определяется весами, а не объемами. Объем, необходимый для создания плавучести, превышает объем, необходимый для размещения.
Разность между D2 УТ и D3 не превышает 1…2%, т.е. ПЛ фактически уравновешена по весам и объемам.

D3 = 1309,584
D2 УТ = 1308,151

Разница ΔD между D2 УТ и D3 равна 1,433 < 1%

Уравновешенные ПЛ (случай 3)
В данном случае согласование весов и объемов фактически не требуется, имеющаяся небольшая разность между весовым и объемным водоизмещением может быть компенсирована увеличением или уменьшением количества твердого балласта.

PТБ = PТБ2 + ΔD = 38,06 + 1,433 = 39,493

Необходимо составить окончательную таблицу нагрузки проектируемой ПЛ, подставив в нее откорректированное значения массы твердого балласта.








Статья нагрузки Масса, т Процент от водоизмещения Собственно прочный корпус, PПК 230,537 17,6 Равнопрочные конструкции, PРПК 57,634 4,4 Легкие корпусные конструкции, PЛК 267,67 20,44 Системы и устройства, PСУ 137,01 10,46 Общекорабельное электрооборудование, PЭО 76,12 5,81 Дифферентовочная и остаточная вода, PДОВ 12,69 0,97 Твердый балласт, PТБ 39,493 3,03 Запас водоизмещения, PЗВ 88,8 6,78 Дизельная установка, PДУ 46 3,51 Гребная установка, PГУ 36,4 2,78 Валопровод с движителем, PВП 6,09 0,47 Топливо и масло, PТМ 60 4,58 Аккумуляторная установка, PАУ 150 11,45 Торпедное вооружение, Ртв 76,2 5,82 Радиоэлектронное вооружение, PРЭВ 20 1,53 Экипаж, запасы провизии и воды, PЭКЗ 4,93 0,38 3Водоизмещение 1309,574 100








38


25