Войти
Выпуклый лук изгибается снизу вверх и имеет «сустав», если вершина выше, чем место соединения с корпус - сквозные туннели в бортах - носовые подруливающие устройства.A луковичная носовая часть - выступающая луковица на носовой части (или передней части) корабля чуть ниже ватерлиния. Колба изменяет способ обтекания водой корпуса, уменьшая лобовое сопротивление и, таким образом, увеличивая скорость, дальность действия, топливную экономичность и стабильность. Большие корабли с луковицеобразной носовой частью обычно имеют на 12–15% большую топливную эффективность, чем аналогичные суда без них. Выпуклая носовая часть также увеличивает плавучесть носовой части и, следовательно, в небольшой степени снижает килевую качку корабля.
Сосуды с высокой кинетической энергией, которая пропорциональна массе и квадрату скорости, выигрывают от луковичной носовой части, рассчитанной на их рабочую скорость; сюда входят суда с большой массой (например, супертанкеры ) или с высокой скоростью обслуживания (например, пассажирские суда и грузовые суда ). Суда с меньшей массой (менее 4000 дедвейт ) и те, которые работают на более низких скоростях (менее 12 узлов ), имеют меньшую выгоду от луковичных носов из-за завихрений, возникающих в те случаи; примеры включают буксиры, моторные катера, парусные суда и небольшие яхты.
Луковичные луки оказались наиболее эффективными при использовании на судах, отвечающих следующим условиям:
Комбинированное влияние подповерхностной луковицы и обычного лука на формирование волн, при котором волна, создаваемая луковицей, компенсирует волну, создаваемую обычным луком Эффект выпуклого изгиба можно объяснить с помощью концепции деструктивная интерференция волн:
лук традиционной формы вызывает дуговую волну. Сама по себе луковица заставляет воду течь вверх, образуя желоб. Таким образом, если к обычному носу добавляется луковица в надлежащем положении, впадина луковицы совпадает с гребнем носовой волны, и они компенсируются, уменьшая след судна. При наведении другого волнового потока энергия истощается у корабля, но подавление второго волнового потока в носовой части изменяет распределение давления вдоль корпуса, тем самым снижая волновое сопротивление. Эффект, который оказывает распределение давления на поверхности, известен как эффект формы .
Острый изгиб на корпусе обычной формы вызовет волны и низкое лобовое сопротивление, как луковичный нос, но волны, идущие сбоку, ударили бы по нему сильнее.. Тупой выпуклый нос также создает более высокое давление в большой области впереди, заставляя носовую волну начинаться раньше.
Добавление луковицы к корпусу корабля увеличивает его общую смачиваемую площадь. Чем больше смоченная площадь, тем больше и сопротивление. На больших скоростях и на больших судах именно носовая волна является наибольшей силой, препятствующей продвижению судна по воде. Для небольшого судна или судна, которое большую часть времени проводит на медленной скорости, увеличение лобового сопротивления не будет компенсировано преимуществом демпфирования генерации носовой волны. Поскольку эффекты противодействия волн значительны только в более высоком диапазоне скоростей судна, луковичные носы не являются энергоэффективными, когда судно движется за пределами этих диапазонов, особенно на более низких скоростях.
Луковичные носы могут быть сконфигурированы по-другому, в соответствии с к расчетному взаимодействию между головной волной и встречной волной от колбы. Конструктивные параметры включают: а) искривление вверх (баллон «таран») по сравнению с прямым («заглушенный» баллон), б) положение баллона по отношению к ватерлинии и в) объем баллона. Луковичные носы также уменьшают тангаж корабля, когда они балластированы, за счет увеличения массы на расстоянии, удаленном от продольного центра тяжести корабля.
Луковицеобразная носовая часть USS Lexington виден слева, в то время как судно строилось в 1925 году. Буксировочные испытания военных кораблей показали, что форма подводного тарана уменьшала сопротивление в воде до 1900 года. Концепция лука приписывается Дэвиду В. Тейлору, военно-морскому архитектору, который служил главным конструктором ВМС США во время Первой мировой войны и который использовал концепция (известная как выпуклая передняя часть стопы) в его конструкции USS Delaware, который поступил на вооружение в 1910 году. Дизайн носовой части первоначально не получил широкого распространения, хотя он использовался в Lexington-class линейный крейсер к большому успеху после того, как два корабля этого класса, пережившие Вашингтонский военно-морской договор, были преобразованы d - авианосцы. Это неприятие изменилось в 1920-х годах, когда Германия запустила в продажу модели Bremen и Europa. Их называли немецкими североатлантическими борзыми, двумя большими коммерческими океанскими лайнерами, которые конкурировали за трансатлантические пассажирские перевозки. Оба корабля выиграли желанный титул Blue Riband, Bremen в 1929 году со скоростью перехода 27,9 узла (51,7 км / ч; 32,1 мили в час), а Europa превзошел ее в 1930 году со скоростью перехода 27,91 узла.
Дизайн начал внедряться повсюду, как видно из построенных в США пассажирских лайнеров SS Malolo, SS President Hoover и SS President Coolidge, спущенных на воду в конец 1920-х - начало 1930-х гг. Тем не менее, эта идея рассматривалась многими судостроителями и судовладельцами как экспериментальная.
В 1935 году Владимир Юркевич спроектировал французский суперлайнер Normandie, сочетавший выпуклую переднюю часть стопы с массивным размер и измененная форма корпуса. Она могла развивать скорость более 30 узлов (56 км / ч). Нормандия была известна многими вещами, включая ее чистый вход в воду и заметно уменьшенную волну носа. Великий соперник Нормандии, британский лайнер Queen Mary, достиг эквивалентных скоростей при использовании традиционной конструкции форштевня и корпуса. Однако существенное различие заключалось в том, что Нормандия достигла этих скоростей примерно на тридцать процентов меньшей мощности двигателя, чем у Queen Mary, и с соответствующим сокращением расхода топлива.
Конструкции луковичных носов были также разработаны и использовались Японской Империей. Флот. Скромный луковичный нос был использован в ряде их кораблей, включая легкий крейсер Ōyodo и авианосцы Shōkaku и Taihō. Гораздо более радикальное конструктивное решение выпуклой носовой части было использовано в их огромном линкоре класса класса, включая Yamato, Musashi и самолеты. Carrier Shinano.
Современный луковичный лук был разработан доктором Такао Инуи в Университете Токио в течение 1950-х и 1960-х годов независимо от японских военно-морских исследований. Инуи основывал свое исследование на более ранних выводах ученых, сделанных после того, как Тейлор обнаружил, что корабли, оснащенные выпуклой передней частью стопы, обладают значительно более низкими характеристиками сопротивления, чем предполагалось. Концепция луковичной дуги была впервые окончательно изучена Томасом Хэвлоком, Сирилом Вигли и Георгом Вайнблюмом, включая работу Уигли 1936 года «Теория луковичной дуги и ее практическое применение», в которой рассматривались вопросы образования и затухания волн. Первые научные статьи Инуи о влиянии выпуклого носа на волновое сопротивление были собраны в отчет, опубликованный Мичиганским университетом в 1960 году. Его работа привлекла широкое внимание благодаря его статье «Волновое сопротивление кораблей», опубликованной Обществом морских архитекторов и морских инженеров в 1962 году. В конце концов было обнаружено, что сопротивление может быть уменьшено примерно на пять процентов. Эксперименты и усовершенствования постепенно улучшали геометрию луковиц выпуклой формы, но они не получили широкого распространения, пока методы компьютерного моделирования не позволили исследователям из Университета Британской Колумбии повысить свои характеристики до практического уровня в 1980-х.
Луковицы выпуклой формы обладают следующими определяющими характеристиками:
Хотя основная цель таких лампочек - снизить мощность, необходимую для движения судна на его рабочей скорости, их характеристики мореходности также важны. Волноводные характеристики корабля на его рабочей скорости отражаются в его числе Фруда. Конструктор корабля может сравнить длину по ватерлинии для конструкции с баллоном и без него, необходимого для питания судна на его рабочей скорости. Чем выше скорость, тем больше польза от луковицы, уменьшающей необходимость в более длинной водяной линии для достижения той же потребности в мощности. Луковицы обычно имеют V-образную форму на дне, чтобы минимизировать удары в бурном море.
Некоторые военные корабли специализируются на противолодочной войне Используйте колбу особой формы в качестве гидродинамического корпуса для сонара преобразователя, который напоминает луковицу, но гидродинамические эффекты являются лишь случайными. Преобразователь представляет собой большой цилиндр или сферу, состоящую из фазированной решетки из акустических преобразователей. Весь отсек залит водой, а акустическое окно лампы изготовлено из армированного волокном пластика или другого материала (например, резина ), прозрачного для подводных звуков, когда они передаются и получила. Лампа преобразователя помещает гидроакустическое оборудование на максимально возможное расстояние от собственной двигательной установки судна, создающей шум.
 | На Викискладе есть материалы, относящиеся к Луковые луки. |
