Американский водомёт
Непосредственная причина заключается в том, что британцы испытали на "Черчилле" около 1970 года реактивный двигатель, а ВМС США - нет. С уверенностью, что водомёт будет работать на полномасштабной подводной лодке (в отличие от небольших моделей аэродинамической трубы или модели бассейна), британцы считали, что серийное производство подводной лодки с водомётом было практичным. Конструкция движителя, особенно в эпоху, предшествовавшую вычислительной гидродинамике, была очень сложной и зависела от масштаба, поэтому проектировщики должны были обеспечить соответствие своим характеристикам и шуму на полномасштабной подводной лодке.
Похоже, однако, что и серии лодоу "Свифтшур" и "Трафальгар" имели возможность вернуться к обычным винтам, если бы водомёт не был успешным (это потребовало бы некоторой модификации поверхностей управления "Свифтшур", но, вероятно, было связано с болтовыми соединениями для "Трафальгары"). Ведущие подводные лодки обоих серий имели обычные винты.
Но более глубокий вопрос заключается в следующем: почему военно-морской флот США не приступил к крупномасштабным испытаниям реактивного самолета примерно в то же время, что и британцы? Расследование военно-морского флота США по поводу подводных лодок с реактивным двигателем восходит к концу Второй мировой войны. Я видел довольно подробные исследования дизайна водомётных установок на ГУППИ, "Альбакор", "Джек", "Скипджек" и "Этан Аллен". В 1959 году США впервые установили водомёт на эсминце «Витек». Эскортный эсминецт "Гловер", введенный в эксплуатацию в 1965 году, имел следующую конструкцию движителя.
Эсминец "Витек"
Стоит рассмотреть достоинства и недостатки водомётов:
Преимущества
Флот впоследствии сделал успехи в конструкции винтов. Винт "Лос-Анджелеса" постоянно обновлялся. Наконечники лопастей гребного винта существующих гребных винтов были отрезаны и установлены новые наконечники, что увеличило скорость возникновения вихревой кавитации наконечника. Был установлен втулочный вихревой диффузор (крышка гребного винта с 11 короткими лопастями), что повысило эффективность и исключило кавитацию втулочных втулок на высокой скорости. У 688I (улучшенный "Лос") есть "гибридные" вмнты, у которых есть группа, соединяющая наконечники лезвия. Форма лопастей существенно отличается, и полоса, вероятно, устраняет кавитацию кончика лопасти и делает гребной винт более жестким.
Водомёт "Сивулф" был тщательно протестирован на нескольких масштабных (от 1/6 до 1/4) моделях в Лейк-Пенд-Орей. Таким образом, когда дело дошло до строительства "Сивулф", уже было большое количество исследований, поддерживающих конструкцию водомёта. И все же водомёт "Сивулф" не достиг показателей по низкочастотному высокоскоростному шуму. Подводная лодка серии «Лос-Анджелес» "Питтсбург" провела испытания двух полномасштабных движителей (СУПРЕДЖЕТ и SUPRELITE), которые разработали технологию для лодок серии "Вирджиния". СУПРЕЛАЙТ был легче благодаря своей композитной конструкции, хотя сломался примерно через год. Подводные лодки масштаба 1/4 "Кокэйни" и "Катсрот" также испытали водомёты для серии "Вирджиния". Разработка водомётов в военно-морском флоте США все еще продолжается, с облегченным двигателем типа "Продвинутый гибрид", который разрабатывается для более поздних подводных лодок серий "Вирджиния" и "Колумбия".
Похоже, однако, что и серии лодоу "Свифтшур" и "Трафальгар" имели возможность вернуться к обычным винтам, если бы водомёт не был успешным (это потребовало бы некоторой модификации поверхностей управления "Свифтшур", но, вероятно, было связано с болтовыми соединениями для "Трафальгары"). Ведущие подводные лодки обоих серий имели обычные винты.
Но более глубокий вопрос заключается в следующем: почему военно-морской флот США не приступил к крупномасштабным испытаниям реактивного самолета примерно в то же время, что и британцы? Расследование военно-морского флота США по поводу подводных лодок с реактивным двигателем восходит к концу Второй мировой войны. Я видел довольно подробные исследования дизайна водомётных установок на ГУППИ, "Альбакор", "Джек", "Скипджек" и "Этан Аллен". В 1959 году США впервые установили водомёт на эсминце «Витек». Эскортный эсминецт "Гловер", введенный в эксплуатацию в 1965 году, имел следующую конструкцию движителя.
Эсминец "Витек"
Стоит рассмотреть достоинства и недостатки водомётов:
Преимущества
- Уменьшенные низкочастотные тональные сигналы (уровень шума лопастей) на средней и высокой скорости благодаря более равномерному притоку в ротор.
- Снижение кавитации на высокой скорости из-за замедления формы водовода и уменьшения вихрей наконечника и ступицы.
- Потенциальный выигрыш в пропульсивной эффективности благодаря взаимодействию ротора со статором (подобно винтам, вращающимся в противоположных направлениях, струя водомёта теряет меньше энергии из-за вращения вытекающей воды).
- Если они недостаточно жесткие, лопасти ротора могут попасть в водовод.
- Вес значительно больше, чем у винта, и в худшем месте: на крайнем корме. Подводная лодка должна иметь достаточную плавучесть в кормовой части, чтобы поддерживать струю водомёта, или большая масса должна быть добавлена к носу для компенсации, что может оказаться невозможным.
- Водовод и статор (и опоры водовода, если имеются) увеличивают сопротивление, поэтому эффективность движения должна быть выше, чтобы преодолеть это сопротивление.
- Доступ к ротору водомёта может быть довольно трудным.
- Кормовая производительность некоторых форсунок водмёта ужасна (такая же низкая, как 10%, такая же эффективность, как и носовая).
Флот впоследствии сделал успехи в конструкции винтов. Винт "Лос-Анджелеса" постоянно обновлялся. Наконечники лопастей гребного винта существующих гребных винтов были отрезаны и установлены новые наконечники, что увеличило скорость возникновения вихревой кавитации наконечника. Был установлен втулочный вихревой диффузор (крышка гребного винта с 11 короткими лопастями), что повысило эффективность и исключило кавитацию втулочных втулок на высокой скорости. У 688I (улучшенный "Лос") есть "гибридные" вмнты, у которых есть группа, соединяющая наконечники лезвия. Форма лопастей существенно отличается, и полоса, вероятно, устраняет кавитацию кончика лопасти и делает гребной винт более жестким.
Водомёт "Сивулф" был тщательно протестирован на нескольких масштабных (от 1/6 до 1/4) моделях в Лейк-Пенд-Орей. Таким образом, когда дело дошло до строительства "Сивулф", уже было большое количество исследований, поддерживающих конструкцию водомёта. И все же водомёт "Сивулф" не достиг показателей по низкочастотному высокоскоростному шуму. Подводная лодка серии «Лос-Анджелес» "Питтсбург" провела испытания двух полномасштабных движителей (СУПРЕДЖЕТ и SUPRELITE), которые разработали технологию для лодок серии "Вирджиния". СУПРЕЛАЙТ был легче благодаря своей композитной конструкции, хотя сломался примерно через год. Подводные лодки масштаба 1/4 "Кокэйни" и "Катсрот" также испытали водомёты для серии "Вирджиния". Разработка водомётов в военно-морском флоте США все еще продолжается, с облегченным двигателем типа "Продвинутый гибрид", который разрабатывается для более поздних подводных лодок серий "Вирджиния" и "Колумбия".