Теоретический чертеж подлодок

При формировании геометрии ПЛ и выборе главных размерений учитывают большое количество факторов, связанных с условиями постройки, эксплуатации и боевого использования будущей ПЛ, которые весьма многообразны, противоречивы и изменчивы. Поэтому их анализ позволяет только наметить главные размерения и получить предварительный облик будущей подводной лодки.

Окончательная отработка обводов и определение главных размерений корабля производится при разработке теоретического чертежа. Напомним, что теоретическим он называется потому, что изображает теоретическую поверхность корабля, без учета толщины наружной обшивки.

Теоретическим чертежом подводной лодки называют совокупность проекций (на главные плоскости) линий сечения корпуса подводной лодки плоскостями, параллельными главным плоскостям, к которым относятся:

— горизонтальная плоскость, проходящая по верхней кромке среднего прямолинейного участка киля, называется основной плоскостью (ОП);

— продольно-вертикальная плоскость симметрии корпуса подводной лодки, перпендикулярная к основной плоскости, называется диаметральной плоскостью (ДП);

— поперечно-вертикальная плоскость (перпендикулярная к двум первым), проходящая по середине длины подводной лодки, называется плоскостью мидельшпангоута, или плоскостью миделя.

Линии пересечения главных плоскостей обычно принимают за оси координат, связанные с подводной лодкой:

— линию пересечения диаметральной плоскости с основной плоскостью — за ось X (абсцисс) с положительным направлением в нос;

— линию пересечения диаметральной плоскости с плоскостью мидельшпангоута — за ось Z (аппликат) с положительным направлением вверх;

— линию пересечения плоскости мидельшпангоута с основной плоскостью — за ось Y (ординат) с положительным направлением на правый борт.

За начало координат принимают точку пересечения главных плоскостей и осей координат между собой.

Плоскости, параллельные диаметральной плоскости, называются плоскостями батоксов; плоскости, пареллельные основной плоскости, — плоскостями теоретических ватерлиний (ВЛ); плоскости, параллельные плоскости миделыппангоута, — плоскостями теоретических шпангоутов.

Линии пересечения поверхности корпуса подводной лодки с плоскостями батоксов называются батоксами. Пересечение диаметральной плоскости с поверхностью корпуса подводной лодки — диаметральный батокс — дает линию киля, линии штевней (форштевня и ахтерштевня) и диаметральную линию палубы. Счет батоксов ведется от диаметральной плоскости на правый и левый борта раздельно.

Линии пересечения плоскостей теоретических ватерлиний с поверхностью корпуса подводной лодки называются теоретическими ватерлиниями. Основная плоскость принимается за нулевую ватерлинию. Счет ватерлиний ведется от нее вверх.

Линии пересечения плоскостей теоретических шпангоутов с поверхностью корпуса подводной лодки называются теоретическими шпангоутами. Счет шпангоутов ведется от носовой оконечности в корму, начиная с нулевого шпангоута. Обычно длина прочного корпуса или длина от носовой переборки первой ЦГБ до кормовой последней ЦГБ (непроницаемая длина) делится на 10 или 20 теоретических шпаций. Длины оконечностей делятся на свои теоретические шпации в зависимости от длины оконечностей и сложности их обводов.

Совокупность проекций теоретических шпангоутов, теоретических ватерлиний и батоксов на диаметральную плоскость образуют проекций), которая носит название бок, на основную плоскость — полуширота и на плоскость миделыппангоута — корпус. Таким образом, теоретческий чертеж подводной лодки состоит из трех проекций: бок, полуширота и корпус (рис. 4.9).

На проекции «бок» в истинном виде проектируются батоксы, а теоретические ватерлинии и шпангоуты изображаются соответственно горизонтальными и вертикальными прямыми.

На проекции «полуширота» теоретические ватерлинии проектируются в их истинном виде, а батоксы и теоретические шпангоуты — в виде горизонтальных и вертикальных прямых. Так как теоретические ватерлинии симметричны относительно диаметральной плоскости, на проекции «полуширота» изображаются их половинки, обычно с левого борта от диаметральной плоскости. Этим и объясняется название проекции.

Для удобства часто делают две проекции полушироты, располагая их одну над другой. Тогда на одной из них изображаются теоретические ватерлинии от нулевой до крейсерской, а на другом — от крейсерской до ватерлинии полного погружения корпуса подводной лодки.

На проекции «корпус» теоретические шпангоуты проектируются в их истинном виде, а теоретические ватерлинии и батоксы изображаются горизонтальными и вертикальными прямыми. Так как шпангоуты симметричны относительно диаметральной плоскости, на проекции «корпус» полностью изображается только мидель-шпангоут. Остальные шпангоуты изображаются в виде полушпангоутов: справа от диаметральной плоскости — носовые шпангоуты, а слева — кормовые (рис. 4.10). На чертеже показывают 10 или 20 теоретических шпангоутов, по 8-10 теоретических ватерлиний и по 2-3 батокса на каждый борт.

Кроме проекций линий сечения наружного корпуса подводной лодки, на теоретическом чертеже показывают:

— очертание прочного корпуса подводной лодки;

— оси линий валов, диски винтов, оси торпедных аппаратов;

— основные кораблестроительные данные подводной лодки: водоизмещение, главные размерения и коэффициенты полноты.

Отдельно выполняют чертежи оперения и ограждения выдвижных устройств. Принципы построения этих чертежей те же самые, что и при построении теоретического чертежа корпуса, однако сетка на этих чертежах другая, и выбирается она таким образом, чтобы дать разрабатываемые обводы с исчерпывающей полнотой. Естественно, прежде чем приступить к разработке таких чертежей, необходимо выбрать размеры ограждения, характер его обводов, а также площадь и удлинение оперения. На теоретическом чертеже ограждения выдвижных устройств задается диаметраль, несколько поперечных сечений и полуширота. Далее на чертеже ОВУ наносят поперечные сечения и ватерлинии. Батоксовые сечения обычно на чертеже не показываются.

При разработке теоретического чертежа оперения обращают особое внимание на их профилировку как крыльев малого удлинения. Для этой цели широко используют атласы различных профилей крыльев. В качестве примера на рис. 4.11 приведен теоретический чертеж горизонтального оперения ПЛ.

Наличие на подводной лодке прочного и легкого (наружного) корпусов, приоритетность характеристик подводного плавания и одновременно необходимость обеспечения параметров мореходности в надводном положении приводят к существенным отличиям в подходах и методах, используемых при проектировании их теоретического чертежа. Эти подходы и методы варьируются в зависимости от стадии разработки проекта, поскольку от стадии к стадии меняются сами задачи, решаемые с помощью теоретического чертежа [69]. В то же время, проектирование теоретического чертежа для ПЛ несомненно имеет много общего с проектированием обводов надводных кораблей, которое исторически развивалось в течение гораздо более долгого времени и накопило огромный опыт создания сложных судовых поверхностей [12].

В последнее время бурно развиваются методы построения теоретического чертежа, основанные на возможностях вычислительной техники, вытесняющие традиционные «чертежные» приемы. Однако последние сохраняют свое значение в контексте общего понимания проблемы формирования судовых поверхностей и взаимосвязанности различных проектных характеристик.

Первостепенное значение отработке теоретического чертежа придается на стадии эскизного проекта. Это связано с выпуском полного комплекта расчетов и чертежей по теории корабля и другим направлениям проектирования, использующим теоретический чертеж в качестве исходной информации, а также для проведения большого объема модельных испытаний с целью определения или подтверждения характеристик ходкости, управляемости и других проектных элементов корабля.

Доработка обводов производится с учетом полученных экспериментальных результатов по определению структуры обтекающего модель ПЛ потока и включает оптимизацию участков, провоцирующих вихреобразование, перетекание воды в проницаемых частях и т.д.

В целом обводы корпуса ПЛ с ограждением и оперением должны удовлетворять всему комплексу требований, предъявляемых к кораблю.

Поэтому на стадии технического проекта теоретический чертеж разрабатывается как отдельный документ, фиксирующий форму корабля. В настоящее время теоретический чертеж технического проекта выполняется исключительно с использованием вычислительной техники, что значительно упрощает его адаптацию для нужд производственной базы верфи.

На стадии рабочего проектирования необходимо цифровое представление координат поверхности, используемое для раскроя материала корпуса и изготовления кильблоков, постелей и другой необходимой оснастки. По результатам этого представления выпускается специальный документ, называемый тазовой таблицей.