Resistência de onda

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Anonim
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O século XX tornou-se um grande avanço em muitas áreas do progresso tecnológico, em particular no aumento da velocidade dos veículos. Para veículos terrestres, essas velocidades aumentaram significativamente, para ar - em ordens de magnitude. Mas, no mar, a humanidade chegou a um beco sem saída.

O principal salto qualitativo ocorreu no século 19, quando surgiram os navios a vapor em vez dos veleiros. Mas logo ficou claro que o principal limitador de velocidade das embarcações marítimas não é a fraqueza da usina, mas a resistência da água. Como resultado, o recorde de velocidade estabelecido pelo contratorpedeiro russo Novik em 21 de agosto de 1913 (37,3 nós) era na verdade o sonho final para grandes navios de deslocamento (lembre-se que um nó é uma milha náutica, ou seja, 1852 m / h).

Esse recorde foi quebrado, é claro. Antes da Segunda Guerra Mundial, os líderes e destruidores italianos e franceses avançaram muito rapidamente pelo Mediterrâneo, às vezes chegando a 45 nós. Não está claro, entretanto, por que eles precisavam dessa velocidade, já que foram as frotas italiana e francesa que lutaram pior na Segunda Guerra Mundial. Quebrou o recorde da Novik, ganhando o Blue Ribbon of the Atlantic no início dos anos 1950, o transatlântico americano dos Estados Unidos (38,5 nós). Mas mesmo essas velocidades foram alcançadas por alguns navios e em distâncias muito curtas. Em geral, para navios de guerra, a velocidade máxima hoje raramente excede 32 nós, e a velocidade de cruzeiro (na qual o alcance máximo de cruzeiro é alcançado) sempre foi abaixo de 30 nós. Para os navios de transporte e 25 nós foi uma conquista ímpar, a maioria deles ainda são arrastados pelos mares a velocidades não superiores a 20 nós, ou seja, menos de 40 km / h.

O surgimento do diesel, da turbina a gás, até mesmo dos motores nucleares, na melhor das hipóteses, aumentaram a velocidade em vários nós (outra coisa é que os motores a diesel e as usinas nucleares tornaram possível aumentar drasticamente o alcance de cruzeiro). A impedância cresceu como uma parede. O meio mais importante de lidar com isso era aumentar a proporção entre o comprimento do casco do navio e sua largura. Um navio muito estreito, no entanto, tinha pouca estabilidade; em uma tempestade, ele poderia facilmente capotar. Além disso, era difícil encaixar vários sistemas e mecanismos no corpo estreito. Portanto, apenas alguns contratorpedeiros, devido à estreiteza dos cascos, estabeleceram seus recordes de velocidade, o que não se tornou tendência nem mesmo para os navios de guerra, e para os cargueiros, o estreitamento dos cascos era em princípio inaceitável.

A aviação substituiu quase completamente os navios marítimos em termos de tráfego de passageiros, mas no que se refere ao transporte de carga, quase todos ainda respondem pelo transporte aquaviário e ferroviário. A capacidade de carga das aeronaves permanece quase tão crítica quanto a velocidade dos navios. Portanto, os engenheiros continuam a lutar para resolver os dois problemas.

Para o transporte marítimo comercial, o problema de baixas velocidades é amplamente mitigado pelo grande número de navios nas linhas. Se os petroleiros (navios porta-contêineres, transportadores de banana, transportadores de madeira, etc.) saírem do ponto A todos os dias, eles chegarão ao ponto B todos os dias, independentemente da velocidade de cada navio. O principal é que existam navios suficientes para manter essa programação.

Para a Marinha, a velocidade é, obviamente, muito mais importante. E para navios de guerra (aqui as explicações, talvez, sejam supérfluas), e para navios de transporte e desembarque transportando tropas. Além disso, o último agora, quando as guerras adquiriram um alcance global, tornou-se mais importante do que o primeiro (especialmente porque para os navios de guerra, alguma compensação para sua própria baixa velocidade era a presença de armas de mísseis: o foguete alcançará qualquer um).

Como a insolubilidade do problema de resistência das ondas ficou clara há muito tempo, então, junto com a busca de unidades de nós, melhorando os contornos do casco e a forma das hélices, fortalecendo as usinas em navios comuns, começou a busca por algo inusitado.

No final do século XIX, foi descoberto o efeito da força de levantamento de uma placa rebocada sob a água com um leve ângulo de inclinação em relação ao horizonte. Este efeito é análogo ao efeito aerodinâmico que atua na asa de um avião e permite que ele voe. Como a água é cerca de 800 vezes mais densa que o ar, a área do hidrofólio pode ser muito menor do que a área de uma asa de avião. Se você colocar um navio nas asas, a uma velocidade suficientemente alta a força de elevação o levantará acima da água, apenas as asas permanecerão sob ele. Isso reduzirá significativamente a resistência da água e, consequentemente, aumentará a velocidade do movimento.

Os primeiros experimentos com hidrofólios foram realizados na França e na Itália, mas alcançaram o maior desenvolvimento na URSS. O projetista-chefe de tais embarcações foi Rostislav Alekseev, que chefiou o correspondente Central Design Bureau (localizado em Gorky). Vários navios de passageiros e hidrofólios de combate foram criados. No entanto, rapidamente ficou claro que o deslocamento dos hidrofólios era muito limitado. Quanto mais alto for, maior será o tamanho e a massa do hidrofólio e mais potente deverá ser a usina. Por causa disso, mesmo uma fragata de hidrofólio é quase impossível de criar.

Como resultado, o assunto não foi além do "transporte suburbano" - "Foguetes", "Cometa" e "Meteoros" - e uma série de barcos de combate em hidrofólios. Para a Marinha Soviética e as tropas de fronteira, 2 navios hidrofólio anti-submarino, pr. 1145 e 1 pr. 1141, 1 pequeno navio com mísseis (MRK), pr. 1240, 16 barcos de patrulha, pr. 133, 18 barcos com mísseis, pr. 206MR foram construídos. A maioria deles já foi desativada. Um navio-míssil em hidrofólios do projeto 206MR acabou por ser o próprio barco georgiano "Tbilisi", que em agosto de 2008, de acordo com as lendas e mitos do agitprop, foi afundado pelo MRC russo "Mirage" em uma batalha marítima, mas na verdade foi atirado por sua tripulação em Poti e explodido por nossos pára-quedistas.

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No exterior, os hidrofólios também praticamente não receberam desenvolvimento. Os EUA construíram 6 navios de hidrofólio tipo Pegasus, na Itália - 7 RKs do tipo Sparviero, em Israel - 3 RKs do tipo M161, e no Japão - 3 RKs do tipo PG01. Agora, todos eles, exceto os japoneses, foram desativados. A China carimbou mais de 200 barcos torpedeiros hidrofólio da classe Huchuan, que também foram exportados para a Romênia, Albânia, Tanzânia, Paquistão, que os transferiu para Bangladesh. Agora, nas fileiras, há apenas 4 "Huchuan" de Bangladesh e 2 "Huchuan" da Tanzânia. Em geral, para as forças navais de todo o mundo, o PCC acabou sendo um ramo sem saída do desenvolvimento.

Hovercraft (KVP) tornou-se um pouco mais promissor. Essa mesma almofada é criada soprando ar comprimido sob o fundo do navio por ventiladores, devido ao qual o navio se eleva acima da água e a resistência das ondas desaparece completamente. Isso permite não só desenvolver uma velocidade tremenda (50-60 nós), mas também ir à terra.

Os hovercraft foram mais desenvolvidos novamente na URSS (a partir da década de 1920). O Ocidente começou a desenvolver essa direção apenas no final dos anos 1950. Logo ficou claro que, para esses navios, há quase o mesmo problema fundamental que para os hidrofólios - sua massa útil não pode ser grande. Para suportar o peso de um navio pesado, você precisa instalar ventiladores muito poderosos. E para a movimentação da nave, são necessárias hélices enormes e potentes, que ocupam muito espaço e são extremamente vulneráveis em batalha.

Como resultado, o escopo de tais navios acabou sendo muito limitado. Na URSS, foram construídos vários navios anfíbios com almofada de ar (DKVP) de vários tipos. A possibilidade (devido à habilidade de tais navios em desembarcar) parecia muito atraente para as tropas de desembarque "sem molhar os pés". É verdade que sua capacidade de pouso era bastante limitada e a vulnerabilidade ao fogo, mesmo com armas pequenas, era extremamente alta (eram as hélices que eram especialmente vulneráveis). O maior aço DKVP pr. 12322 "Zubr" (deslocamento superior a 500 toneladas, comprimento de 56 m, velocidade de até 60 nós, capaz de levar a bordo 3 tanques ou 140 fuzileiros navais). A Rússia agora tem apenas 2 desses navios, mas vendemos 3 para a Grécia. Agora temos cerca de 10 unidades DKVP antigas 12321, 1206 e 1205 menores.

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Além da Rússia, a embarcação de pouso com almofada de ar LCAC (150 toneladas, 50 nós, carrega 1 tanque) foi criada nos EUA. Cerca de cem desses barcos foram construídos, eles são baseados em navios anfíbios universais americanos e navios de doca anfíbios. Projeto de embarcação de desembarque 724 no valor de cerca de 30 peças foram construídas na RPC. Estes são provavelmente os menores hovercraft do mundo: 6,5 toneladas, comprimento de 12 m, 10 pára-quedistas são levados a bordo.

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Barcos de patrulha pequenos (de 15 a 100 toneladas) com colchão de ar foram construídos pelos britânicos na década de 1970, inclusive para venda ao Irã (mesmo sob o xá) e à Arábia Saudita. Um tipo KVP VN.7 iraniano de construção britânica morreu durante a guerra com o Iraque.

No final, designers nacionais e estrangeiros tiveram a ideia de substituir a "saia" de borracha que apoiava a almofada de ar por placas rígidas chamadas skegs. Eles mantêm o ar dentro do travesseiro muito melhor do que a "saia", o que permite aumentar a massa do navio. Além disso, como os skegs entram na água, hélices ou canhões de água podem ser montados neles, removendo hélices volumosas e vulneráveis do convés do navio. Ao mesmo tempo, a resistência dos skegs é, naturalmente, maior do que a da "saia", mas muito menor do que a dos hidrofólios. A única desvantagem é que o navio é privado da oportunidade de desembarcar. Portanto, é aconselhável construir skeg KVP na forma de navios de ataque ou varredores de minas. Neste último caso, a vantagem é que quanto menor a parte do navio na água e quanto maior sua velocidade, menor a chance de ser explodido por uma mina.

Até agora, a Rússia e a Noruega detêm o monopólio desses navios. Na Frota do Mar Negro, temos 2 skeg MRK pr. 1239 ("Bora" e "Samum"), o maior hovercraft do mundo (deslocamento de mais de 1.000 toneladas). Eles têm um tremendo poder de ataque (8 mísseis antinavio Moskit supersônicos) e uma velocidade de 53 nós. A desvantagem desses navios é a fraca defesa aérea e, o mais importante, a extrema dificuldade de operação.

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A Marinha norueguesa inclui 6 barcos com mísseis tipo Skjold e caça-minas do tipo Oxøy. Eles são muito menos do que nossos RTOs (250-400 toneladas). Ao mesmo tempo, os barcos com mísseis carregam 8 mísseis anti-navio supersônicos NSM. Pode-se notar que (exceto para a Rússia e a Noruega), apenas a China ainda possui mísseis anti-navio supersônicos.

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Embora os hovercraft sejam mais promissores do que os hidrofólios, eles de forma alguma resolvem o problema de velocidade devido às muitas restrições descritas acima, bem como ao alto custo e complexidade de operação.

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