Определение нагрузки в первом приближении путем решения уравнения масс

Хализев О.А., Чуксин Я.Н.

Определение нормального водоизмещения дизель-электрической ПЛ: учеб.-метод. пособие по курсовому проектированию / СПбГМТУ; СПб., - 2017. – 38с.

 

В учебно-методическом пособии рассмотрен процесс определения нормального водоизмещения дизель-электрической ПЛ в трех приближениях. Приведены последовательность и состав действий проектанта по определению основных составляющих нагрузки и объемного водоизмещения с последующим согласованием нагрузки и плавучести.

Пособие предназначено для студентов Санкт-Петербургского государственного морского технического университета, обучающихся по специальности «Кораблестроение».

 

УДК

СПбГМТУ

 

Оглавление

Выбор прототипа. 4

Определение нагрузки в первом приближении путем решения уравнения масс. 5

Определение независимых масс. 5

Определение масс, зависимых от водоизмещения. 7

Определение масс, зависимых от водоизмещения в степени две трети. 11

Составление и решение уравнения нагрузки в первом приближении. 17

Уточнение нагрузки во втором приближении путем выбора параметров энергетической установки 19

Уточнение массы аккумуляторной установки. 19

Уточнение массы дизельной установки. 21

Уточнение массы гребной установки. 21

Составление и решение уравнения нагрузки во втором приближении. 22

Определение слагаемых постоянного плавучего объема из условий размещения. 23

Объем прочного корпуса. 23

Водоизмещающие объемы за пределами прочного корпуса. 29

Определение постоянного плавучего объема и нормального водоизмещения. 30

Согласование весового и объемного водоизмещения. 31

Уточнение некоторых масс и уточненная величина весового водоизмещения. 31

Согласование весов и объемов. 32

Литература. 34

Приложение. 35

Данные по ПЛ-прототипам.. 35

Данные по комплектующему оборудованию.. 38

 

Выбор прототипа

Для определения нагрузки в первом приближении необходимо задаться величинами измерителей масс. Эти измерители могут быть получены пересчетом с ПЛ-прототипа.

Выбор прототипа во многом определит облик проектируемой ПЛ. Через измерители проектируемая ПЛ наследует от ПЛ-прототипа ее архитектуру, конструктивные решения по корпусу, системам, энергетической установке и т.п. Применение измерителей с ПЛ, имеющей заметные конструктивные отличия от проектируемой, скорее всего приведет к неверной оценке составляющих нагрузки и водоизмещения в целом. Ошибка в определении водоизмещения и статей нагрузки, в свою очередь, может привести на дальнейших стадиях проектирования к невозможности создания проекта. В связи с этим необходимо обоснованно подходить к выбору прототипа для проектируемой ПЛ.

При выборе прототипа необходимо ориентироваться в первую очередь на требования ТЗ – прототип должен быть по возможности ближе к проектируемой лодке по основным параметрам. При этом очевидно, что полного совпадения данных ТЗ с параметрами ПЛ-прототипов добиться невозможно – такое совпадение сделало бы новое проектирование бессмысленным.

Данные по прототипам приведены в таблице 1. В объем работы должно входить краткое обоснование выбора прототипа.

Определение нагрузки в первом приближении путем решения уравнения масс

В первом приближении водоизмещение проектируемой ПЛ разбивается на три группы статей:

· Независимые массы, заданные в ТЗ или напрямую определяемые из него, P_НЕЗ.

· Массы, зависимые от водоизмещения, P_i = f (D).

· Массы, зависимые от водоизмещения в степени две трети, P_i = f (D ^2/3 ).

Необходимо определить все эти массы. Независимые массы могут быть определены из ТЗ непосредственно в тоннах. Зависимые массы определяются при помощи измерителей, получаемых с прототипа, и выражаются в долях водоизмещения и водоизмещения в степени две трети. Сумма всех этих масс и есть искомое водоизмещение.

Таким образом, можно получить уравнение вида

D₁=A₁D₁ + B₁D₁^2/3 + P_НЕЗ1

Решение этого уравнения относительно D позволит получить величину водоизмещения.

Определение независимых масс

Масса торпедного вооружения

Устройство современных комплексов торпедного вооружения позволяет считать их массу зависимой только от состава комплекса и его типа, и независимой от водоизмещения ПЛ.

На современной ДЭПЛ может быть применен один из двух типов комплексов торпедного вооружения:

· С пневматической стрельбой.

· С гидравлической стрельбой.

Применение комплексов со стрельбой самовыходом в новых проектах ПЛ сегодня не встречается.

Каждый из этих типов имеет свои эксплуатационные и проектные преимущества и недостатки и отличается по массе.

В целом масса торпедного вооружения может быть определена как

Ртв = k₁ n_ТА P_ТА + (P_КЗ + P_ВРЩ + P_ТОРП) n_ТА+ k₂ n_ЗТ P_ТОРП

 

Где:

		Величина
PТА	масса одного торпедного аппарата в полном сборе	10..12 т (гидравлические ТА)	6…7 т (пневматические ТА)
PКЗ	масса воды кольцевого зазора, приходящейся на один аппарат и необходимой для заполнения зазора между стенками ТА и торпедой	0,6..1,2 т (гидравлические ТА)	0,5…0,6 т (пневматические ТА)
PВРЩ	масса волнорезного щита одного торпедного аппарата с приводом.	0,3…0,6 т
PТОРП	масса одной единицы боезапаса. Из всех типов боезапаса ПЛ наибольшую массу имеют торпеды	2…2,5 т
nТА	количество торпедных аппаратов
nЗТ	количество запасных торпед, находящихся на стеллажах. Определяется как разность общего боезапаса и числа торпедных аппаратов
k1	коэффициент, учитывающий массу приборов управления торпедной стрельбой и массу вспомогательного оборудования, обеспечивающего функционирование ТА	1,2…1,3
k2	коэффициент, учитывающий массу стеллажей для хранения запасных торпед, их насыщения и оборудования, систем поперечной и вертикальной перегрузки торпед, устройства быстрого заряжания и торпедопогрузочного устройства	1,4…1,5

Масса систем и устройств

В массу систем и устройств входят массы всех систем и устройств, имеющихся на ПЛ и обеспечивающих ее нормальное функционирование и боевое применение.

К числу основных систем относятся:

· Системы сжатого воздуха – ВВД, ВСД и ВЗУ, с трубопроводами, арматурой, оборудованием и запасом воздуха в баллонах

· Системы обеспечения обитаемости – системы вентиляции, кондиционирования, бытовой и сточной воды, система регенерации, рефрижераторную систему продовольственных кладовых и т.п.

· Общекорабельные водяные системы – водоотливная, осушительная и дифферентная системы, системы водяного охлаждения и т.п.

· Система гидравлики

· Система погружения и всплытия, с кингстонами и клапанами вентиляции ЦГБ, их приводами и т.п.

К числу основных устройств относятся:

· Рулевое устройство

· Якорно-швартовное устройство

· Спасательные устройства

Суммарная масса систем и устройств ПЛ составляет примерно одинаковую долю водоизмещения у различных ПЛ и может быть определена по формуле.

P_СУ = p_СУ D,

где p_СУ – безразмерный измеритель массы систем и устройств.

Измеритель p_СУ может быть как пересчитан с прототипа:

p_СУ = , где

P_{СУ 0} – масса систем и устройств ПЛ-прототипа,

D ₀ ­– водоизмещение ПЛ-прототипа,

так и принят по статистике в пределах

p_СУ = 0,08..0,09

Масса твердого балласта

Твердый балласт является обязательной принадлежностью любой ПЛ. Его наличие позволяет добиться статического равновесия погруженной ПЛ, т.е. добиться равенства сил веса и сил поддержания, как по величине, так и по плечам. Только наличие балласта позволяет удифферентовать лодку в подводном положении и придать ей необходимую величину остойчивости.

На ранних стадиях проектирования принято выражать массу твердого балласта как

P_ТБ = 0,02…0,04 D,

т.е. на долю балласта отводится от 2 до 4 процентов водоизмещения.

Запас водоизмещения

Как известно, запас водоизмещения делится на две составляющие – запас на проектирование и постройку и запас на модернизацию.

Величина запаса на проектирование и постройку зависит от стадии проектирования, близости параметров проектируемой ПЛ к выбранному прототипу, от объема имеющейся по прототипу информации, весовой дисциплины завода-строителя и контрагентов и т.п. проектных соображений. Запас на проектирование и постройку обычно принимается в пределах от 0,5 до 5 процентов от водоизмещения.

Величина запаса на модернизацию определяется планируемыми сроками и масштабами проведения модернизации ПЛ, направленной на поддержание ее боевого потенциала и боевой устойчивости. В тех случаях, когда величина запаса на модернизацию не задана Заказчиком в ТЗ, она может быть принята в пределах от 0,5 до 2 процентов от водоизмещения.

В тех случаях, когда к моменту выхода ПЛ на испытания запас на проектирование и постройку израсходован не полностью, его остаточная величина должна быть погашена приемом твердого балласта. Запас на модернизацию в процессе проектирования и постройки может расходоваться только в чрезвычайно редких случаях, в связи с чем с окончанием постройки он также должен быть погашен твердым балластом.

Масса дизельной установки

Дизельная установка ДЭПЛ должна обеспечить решение следующих задач в надводном положении и в режиме РДП (работы дизеля под водой):

• Ход ПЛ
• Зарядка батарей, желательно токами первой ступени
• Питание общекорабельных потребителей, работающих в этих режимах
• Продувание концевых цистерн главного балласта выхлопными газами из позиционного положения (при необходимости).

В состав дизельной установки дизель-электрической ПЛ, кроме собственно дизелей или дизель-генераторов, входят:

• Топливная система
• Масляная система
• Система охлаждения
• Система подачи воздуха к дизелям (ПВД)
• Система газовыхлопа
• Пусковые системы (пневматическая, гидравлическая и т.д.)

Существуют два способа передачи мощности дизельной установки на гребной вал (валы)

• Непосредственная передача мощности на вал (прямой привод)
• Передача мощности на генератор, вырабатывающий электроэнергию, с питанием этой энергией гребного электродвигателя, вращающего гребной вал (полное электродвижение).

На сегодня предпочтение отдается схеме полного электродвижения, как позволяющей свободно и оперативно маневрировать имеющимися мощностями, распределяя их между потребителями – гребным двигателем, зарядкой АБ, общекорабельными потребителями.

Необходимо отметить, что производить пересчет параметров с прототипов, имеющих установки с прямым приводом, на установки с полным электродвижением или в обратную сторону некорректно.

Масса дизельной установки очевидно зависит от ее мощности:

P_ДУ = p_ДУ N_ДУ,

p_ДУ= k₁ p_ДД

где p_ДУ – измеритель массы дизельной установки, т/кВт,

p_ДД – измеритель массы собственно дизельных двигателей, т/кВт, по статистике p_ДД = 0,013…0,016 т/кВт,

k₁ – коэффициент, учитывающий массу механизмов, устройств, систем и оборудования, обеспечивающих функционирование дизельных двигателей. По статистике,

k₁ = 1,8..2,0

N_ДУ – суммарная мощность дизельной установки, обеспечивающая в заданных режимах необходимую скорость хода, зарядку АБ и питание общекорабельных потребителей:

N_ДУ = N_Х + N_ЗАР + N_ОК + N_ПОТ

Здесь:

N_Х – мощность, необходимая на ход с заданной скоростью в заданном режиме.

N_ЗАР – мощность, необходимая на зарядку АБ

N_ОК ­– мощность, необходимая для питания общекорабельных потребителей

N_{ПОТ ­}– потери мощности в процессе передачи к потребителям (КПД установки)

На начальных стадиях проектирования мощность, затрачиваемая на ход, может быть определена по формуле адмиралтейских коэффициентов:

N_Х =

Где v_i и C_i – скорость хода в узлах и безразмерный адмиралтейский коэффициент соответственно для рассматриваемого режима.

Необходимо оценить мощность для двух режимов – надводного хода и хода под РДП.

Для режима надводного хода адмиралтейский коэффициент C_НАДВ рекомендуется принимать по статистике:

• в диапазоне 100..120 для ПЛ с осесимметричными обводами
• в диапазоне 190..200 для ПЛ с штевневыми обводами

Для режима РДП адмиралтейский коэффициент C_РДП рекомендуется принимать по статистике:

• в диапазоне 180..210 для ПЛ с осесимметричными обводами
• в диапазоне 95..115 для ПЛ с штевневыми обводами

В дальнейшем расчете, очевидно, необходимо использовать большую из двух найденных мощностей N_Х.

Мощность, необходимая на зарядку АБ, может быть определена как:

N_ЗАР = I_З U_З 10^-3 n_ЭЛГР

где

I_З – сила зарядного тока, А. Сила тока зарядки первой ступени обычно находится в пределах 2400…3600 А

U_З – напряжение, подаваемое при зарядке на один аккумулятор, В. Для свинцово-кислотных аккумуляторов это напряжение составляет 2,4 В

n_ЭЛГР – число элементов (аккумуляторов) в группе. Свинцово-кислотные аккумуляторные батареи формируются из четного числа групп (2 или 4) не менее чем по 112 элементов в каждой. Обычно группы АБ заряжаются поочередно (одновременно только одна группа АБ).

При этом найденная мощность на зарядку будет постоянной и не будет зависеть от водоизмещения. Следовательно, может быть найдена масса двигателей, обеспечивающих эту мощность и не зависящая от водоизмещения. Эта масса должна быть добавлена к независимым массам, найденным ранее. С тактической точки зрения необходимо заметить, что чем выше будет мощность дизельной установки, тем быстрее будет производиться зарядка аккумуляторных батарей. Следовательно, ПЛ будет меньше времени находиться в весьма шумном режиме и больше – в скрытном режиме хода под батареей. В настоящее время в ТЗ зачастую задается так называемый коэффициент скрытности – отношение времени хода под РДП для зарядки батареи к времени хода под батареей, на определенных скоростях для обоих режимов. Используется также и обратная величина – коэффициент потери скрытности.

Мощность, необходимая для питания общекорабельных потребителей (N_ОК), по статистике составляет от 9 до 14 процентов мощности дизельной установки.

Потери мощности в процессе передачи к потребителям (N_ПОТ) составляют обычно около 3% общей мощности.

Масса гребной установки

Гребная установка дизель-электрической ПЛ обеспечивает движение ПЛ под водой за счет подачи электроэнергии от аккумуляторной батареи на гребные электродвигатели (ГЭД). В схемах с полным электродвижением гребная установка обеспечивает движение ПЛ во всех режимах эксплуатации и обычно выполнена по одновальной схеме. В схемах с прямым приводом при работе дизелей гребные электродвигатели работают в генераторном режиме, обеспечивая зарядку батареи и питание других потребителей. Такие установки обычно двух- или трехвальные.

В состав гребной установки, кроме собственно главного гребного электродвигателя, входят:

• гребной электродвигатель экономического хода (в некоторых установках)
• электродвигатели и оборудование резервного движительного комплекса (РДК)
• оборудование системы охлаждения ГЭД и щитов

Масса гребной установки зависит от ее мощности:

P_ГУ = p_ГУ N_ГУ,

p_ГУ= k₂ p_ГЭД

где p_ГУ – измеритель массы гребной установки, т/кВт,

p_ГЭД – измеритель массы собственно главного гребного электродвигателя, т/кВт, по статистике p_ГЭД = 0,014…0,016 т/кВт,

k₂ – коэффициент, учитывающий массу механизмов, устройств, систем и оборудования, обеспечивающих функционирование гребных электродвигателей. По статистике, k₂ = 1,25..1,35

N_ГУ – суммарная мощность гребной установки, обеспечивающая заданную в ТЗ скорость полного подводного хода.

На начальных стадиях проектирования мощность, затрачиваемая на ход, может быть определена по формуле адмиралтейских коэффициентов:

N_ГУ = ,

Где v_ППХ и C_ППХ – скорость полного подводного хода и адмиралтейский коэффициент для этой скорости соответственно. Коэффициент C_ППХ может быть пересчитан с прототипа.

Масса топлива и масла

Масса запасов топлива и масла определяется в зависимости от требуемых дальности и скорости хода в заданном режиме. Таким образом, масса топлива и масла будет зависеть от длительности режима и от мощности, необходимой для обеспечения этого режима. В современной практике принято задавать в ТЗ требования по дальности и скорости хода под РДП.

P_ТМ = k₃ k_М p_Т T_i N_i,

Где

k₃ – коэффициент, учитывающий наличие неудаляемых остатков топлива и масла в цистернах («мертвый запас»). По статистике, k₃ = 1,015..1,025

k_М – коэффициент, учитывающий массу запасов масла. По статистике, запас масла составляет от 4 до 8 процентов запаса топлива, т.е. k_М = 1,04..1,08

p_Т – средний удельный расход топлива дизельного двигателя, кг на кВт в час. По статистике, p_Т = 0,23…0,30 кг на кВт в час

T_i – время движения в рассматриваемом режиме, часов.

T_i = ,

здесь

R_i – дальность плавания в рассматриваемом режиме, миль.

v_i – скорость хода в рассматриваемом режиме, уз.

N_i - мощность, необходимая для достижения заданной для данного режима скорости хода с обеспечением питания всех необходимых потребителей. При этом необходимо помнить, что постоянная зарядка АБ при ходе под РДП не производится, то есть при расчете мощности достаточно учесть мощность на ход, питание общекорабельных потребителей и потери. Эти мощности для обоих режимов (надводного хода и хода под РДП) были определены ранее. В данном случае необходимо пользоваться величиной мощности, соответствующей заданному в ТЗ режиму.

Объем прочного корпуса

Объем прочного корпуса является самой крупной составляющей ППО, для однокорпусных ПЛ его доля может составлять до 90% ППО. Очевидно, что прочный корпус должен обеспечить размещение всех боевых и технических средств, запасов, экипажа и прочих объектов, не могущих быть подверженными воздействию забортного давления и/или не могущих находиться в воде.

Условно выделим в составе прочного корпуса следующие функциональные объемы:

1. Объем, занятый комплексом торпедного вооружения, V_ТВ

2. Объем, занятый дизельной установкой, V_ДУ

3. Объем, занятый гребной установкой, V_ГУ

4. Объем, занятый аккумуляторными ямами, V_АЯ

5. Объем, занятый экипажем, провизией и водой, V_ЭКЗ

6. Объем, занятый постами управления, V_ГКП

7. Объем, занятый системами и устройствами, V_СУ

8. Объем, занятый общекорабельным электрооборудованием, V_ЭО

9. Объем, занятый радиоэлектронным вооружением, V_РЭВ

10. Объем, занятый внутренними топливными цистернами, V_ВТЦ

11. Объем, занятый внутренними цистернами общекорабельного назначения, V_ВЦ

Определив эти объемы мы сможем найти объем прочного корпуса:

V_ПК = V_ТВ + V_ДУ + V_ГУ + V_АЯ + V_ЭКЗ + V_ГКП + V_СУ + V_ЭО + V_РЭВ + V_ВТЦ + V_ВЦ

Литература

1. Кормилицин Ю.Н. Подводная лодка проекта 636. // «Военный парад», 1994, сентябрь-октябрь.
2. Кормилицин Ю.Н. Подводные лодки семейства «Амур». // «Военный парад», 1995, январь-февраль.
3. Кормилицин Ю.Н. История развития подводного кораблестроения. Учеб.пособие. – СПб.: Изд-во ФГУП ЦКБ МТ «Рубин», 2002.
4. Кормилицин Ю.Н., Хализев О.А. Проектирование подводных лодок. СПб.: Издательство «Элмор», 2004.
5. Проектно-конструкторские решения зарубежных неатомных ПЛ. Аналитический отчет. Изд-во ФГУП ЦКБ МТ «Рубин», 2005.
6. Wrobel P.G. Design of the Type 2400 patrol class submarine. RINA, 1984

Приложение

Данные по ПЛ-прототипам

Таблица 1

Параметр	Проект
Водоизмещение, т
Архитектура	одно-корпусная	двух-корпусная	двух-корпусная	двух-корпусная
Число ТА
Общий боезапас
Автономность, сут
Экипаж, чел
Предельная глубина погружения, м
Предел текучести материала ПК, кг/см2
Наибольшая скорость подводного хода, уз	14,5	14,5	16,5
Наибольшая скорость надводного хода, уз
Масса прочного корпуса, т
Масса легких корпусных конструкций, т
Масса систем и устройств, т
Тип ГЭУ	электро-движение	прямой привод	прямой привод	электро-движение
Число и мощность дизелей (дизель-генераторов), кВт	2х660	2х1500	3х1500	2х1500
Число и мощность ГЭД, кВт	1х1000	2х1000	1х2000 2х1000
Дальность плавания под РДП, миль (скоростью, уз)	3500 (6)	4500 (8)	13000 (8)	7500 (7)

 

Продолжение таблицы 1

Параметр	Проект
Амур 1650	Upholder	CM 2000
Водоизмещение, т
Архитектура	одно-корпусная	одно-корпусная	одно-корпусная
Число ТА
Общий боезапас
Автономность, сут
Экипаж, чел
Предельная глубина погружения, м
Предел текучести материала ПК, кг/см2
Наибольшая скорость подводного хода, уз
Наибольшая скорость надводного хода уз
Масса прочного корпуса, т
Масса легких корпусных конструкций, т
Масса систем и устройств, т
Тип ГЭУ	электро-движение	электро-движение	электро-движение
Число и мощность дизелей (дизель-генераторов), кВт	2х1250	2х1400	2х1330
Число и мощность ГЭД, кВт	1х4100	1х4000	1х3300
Дальность плавания под РДП, миль (скорость, уз)	6000 (7)	8000 (8)	6000 (8)

 

Рисунок 1. Компоновочные схемы различных ПЛ

Данные по комплектующему оборудованию

 

Таблица 2 – Данные по аккумуляторным батареям

Время, часы	Энергосъем, кВт-ч/т
Масса элемента 0,90 т	Масса элемента 0,65 т	Масса элемента 0,51 т

 

Таблица 3 – Данные по дизель-генераторам для установок с полным электродвижением

Марка	Мощность, кВт	Масса, т
MTU 12V 396 SE 84		11,5
SEMT-Pielstick 16PA4 V185 SM		14,4
MTU 16V 396 SB 83		14,6
SEMT-Pielstick 12PA4 V200 SM		12,9
28ДГ		19,9
MTU 16V 652 MB 81		16,9
SEMT-Pielstick 12PA4 V200 SM DS		20,1
Paxman Valenta RPA200SZ		16,1
30ДГ		26,4

 

Таблица 4 – Данные по гребным электродвигателям для установок с полным электродвижением

Марка	Мощность, кВт	Масса, т
Siemens Permasyn 1FR6134
Jeumont Magtronic
Siemens Permasyn 1FR6439
Siemens 209
GEC
ПГ-165
СЭД-1
Siemens Permasyn 1FR6839
Holec
Siemens TR1700

 

Таблица 5 – Данные по дизелям для установок с прямым приводом

Мощность, кВт	Удельный вес, кг/кВт
	11,5

 

Таблица 6 – Данные по гребным электродвигателям для установок с прямым приводом

Мощность, кВт	Удельный вес, кг/кВт

 

Хализев О.А., Чуксин Я.Н.

Определение нормального водоизмещения дизель-электрической ПЛ: учеб.-метод. пособие по курсовому проектированию / СПбГМТУ; СПб., - 2017. – 38с.

 

В учебно-методическом пособии рассмотрен процесс определения нормального водоизмещения дизель-электрической ПЛ в трех приближениях. Приведены последовательность и состав действий проектанта по определению основных составляющих нагрузки и объемного водоизмещения с последующим согласованием нагрузки и плавучести.

Пособие предназначено для студентов Санкт-Петербургского государственного морского технического университета, обучающихся по специальности «Кораблестроение».

 

УДК

СПбГМТУ

 

Оглавление

Выбор прототипа. 4

Определение нагрузки в первом приближении путем решения уравнения масс. 5

Определение независимых масс. 5

Определение масс, зависимых от водоизмещения. 7

Определение масс, зависимых от водоизмещения в степени две трети. 11

Составление и решение уравнения нагрузки в первом приближении. 17

Уточнение нагрузки во втором приближении путем выбора параметров энергетической установки 19

Уточнение массы аккумуляторной установки. 19

Уточнение массы дизельной установки. 21

Уточнение массы гребной установки. 21

Составление и решение уравнения нагрузки во втором приближении. 22

Определение слагаемых постоянного плавучего объема из условий размещения. 23

Объем прочного корпуса. 23

Водоизмещающие объемы за пределами прочного корпуса. 29

Определение постоянного плавучего объема и нормального водоизмещения. 30

Согласование весового и объемного водоизмещения. 31

Уточнение некоторых масс и уточненная величина весового водоизмещения. 31

Согласование весов и объемов. 32

Литература. 34

Приложение. 35

Данные по ПЛ-прототипам.. 35

Данные по комплектующему оборудованию.. 38

 

Выбор прототипа

Для определения нагрузки в первом приближении необходимо задаться величинами измерителей масс. Эти измерители могут быть получены пересчетом с ПЛ-прототипа.

Выбор прототипа во многом определит облик проектируемой ПЛ. Через измерители проектируемая ПЛ наследует от ПЛ-прототипа ее архитектуру, конструктивные решения по корпусу, системам, энергетической установке и т.п. Применение измерителей с ПЛ, имеющей заметные конструктивные отличия от проектируемой, скорее всего приведет к неверной оценке составляющих нагрузки и водоизмещения в целом. Ошибка в определении водоизмещения и статей нагрузки, в свою очередь, может привести на дальнейших стадиях проектирования к невозможности создания проекта. В связи с этим необходимо обоснованно подходить к выбору прототипа для проектируемой ПЛ.

При выборе прототипа необходимо ориентироваться в первую очередь на требования ТЗ – прототип должен быть по возможности ближе к проектируемой лодке по основным параметрам. При этом очевидно, что полного совпадения данных ТЗ с параметрами ПЛ-прототипов добиться невозможно – такое совпадение сделало бы новое проектирование бессмысленным.

Данные по прототипам приведены в таблице 1. В объем работы должно входить краткое обоснование выбора прототипа.

Определение нагрузки в первом приближении путем решения уравнения масс

В первом приближении водоизмещение проектируемой ПЛ разбивается на три группы статей:

· Независимые массы, заданные в ТЗ или напрямую определяемые из него, P_НЕЗ.

· Массы, зависимые от водоизмещения, P_i = f (D).

· Массы, зависимые от водоизмещения в степени две трети, P_i = f (D ^2/3 ).

Необходимо определить все эти массы. Независимые массы могут быть определены из ТЗ непосредственно в тоннах. Зависимые массы определяются при помощи измерителей, получаемых с прототипа, и выражаются в долях водоизмещения и водоизмещения в степени две трети. Сумма всех этих масс и есть искомое водоизмещение.

Таким образом, можно получить уравнение вида

D₁=A₁D₁ + B₁D₁^2/3 + P_НЕЗ1

Решение этого уравнения относительно D позволит получить величину водоизмещения.