![[personal profile]](https://www.dreamwidth.org/img/silk/identity/user.png){kind=small}
shipreck_sВспомнилось тут...
С годик примерно назад, в журнале одного писателя-фантаста, зашел разговор о строительстве гигантских авианесущих платформ, способных принимать самые тяжелые из существующих ныне ударных машин. Товарищ писатель полагал, что прогресс науки и техники уже в обозримом будущем позволит строить корабли с длиной полетной палубы порядка 2000 м, и соответствующей длиной корпуса по ватерлинии.
Насколько это возможно? Ведь крупнейшие из современных военных кораблей имеют длину не более 350 м, а величайший из построенных супертанкеров, Knock Nevis, имел длину 460 м. Корабли большей длины не строились, и даже об их проектировании лично мне ничего неизвестно.
Перед тем, как переходить к оценкам и расчетам, договоримся о том, что речь идет о монокорпусном водоизмещающем корабле в относительных размерениях, близких к таковым у больших военных кораблей второй половины XX века. Многокорпусные конструкции, особенно с поперечной полетной палубой, обсуждать пока не будем - ибо я не уверен, что они достаточно мореходны и управляемы для военного корабля. И, тем более, вне моей компетенции находится оценка прочности узлов палубы на межкорпусных участках, при ее работе на изгиб/скручивание.
Итак, первый вопрос. Есть ли возможность сделать корабль с корпусом длиной 2000 м достаточно прочным для противостояния океанской волне? Не вдаваясь глубоко в расчеты, полагаю, что есть. Ибо использование современных высококачественных сталей вкупе с набором сложной формы (пространственных ферм с развитыми связями и тд) позволит создать корпус, отвечающий необходимым требованиям. Единственным всплывающим при этом ограничением является то, что конструкциями, обеспечивающими продольную прочность корпуса, будет занят непропорционально большой внутренний объем, что снизит эффективность его использования в целях размещения груза.
Вторым и наиболее сложным вопросом является оценка буксировочной мощности таких кораблей. Для того, чтобы корабль был мореходен, имел эффективное управление штатными рулями и вообще мог в сколь-нибудь разумные сроки перемещаться из одного района мирового океана в другой, ему необходимо иметь определенную крейсерскую скорость, для военных кораблей лежащую в диапазоне 12-18 узлов. Как правило, это 15 узлов. Именно на такую экономическую скорость рассчитывается главная энергетическая установка корабля, гидродинамика его корпуса, и тд.
Как известно, для одного и того же корабля, при постоянном водоизмещении, буксировочная мощность пропорциональна третьей степени скорости. То есть выполняется соотношение вида
P=a*V3 (1)
где P – буксировочная мощность, V – скорость, а – некоторый коэффициент. Соотношение (1) соблюдается для достаточного широкого диапазона скоростей, в том числе и для рассматриваемого нами.
Если рассматривать одну и ту же форму корпуса корабля, но имеющую разную длину, буксировочная мощность, потребная для достижения одной и той же скорости, будет пропорциональна второй степени длины корабля. То есть будет выполняться соотношение вида
P=b*L2 (2)
где L – длина корабля по ватерлинии, b – некоторый коэффициент.
Следует сразу заметить, что коэффициенты a и b строго говоря, не являются постоянными величинами, и зависят от многих других факторов, в том числе от скорости и длины соответственно. Но для простоты расчетов мы полагаем эти зависимости слабыми, а коэффициенты объявим константами.
Итак, какая же мощность машины потребуется для того, чтобы поддерживать ход 15 узлов для корабля, имеющего длину по ватерлинии, составляющую 2000 м? При расчетах условимся, что соотношения (1) и (2) мы будем применять в том числе для оценки мощности машин, которая, как известно, связана с буксировочной мощностью некоторым коэффициентом, который мы также будем считать константой.
Для оценки возьмем данные по уже упомянутому выше супертанкеру Knock Nevis. При длине 460 м он имел машину мощностью в 50000 л.с. и развивал максимальный ход в 13 узлов. Из (2) следует, что соотношение мощностей, потребных для развития скорости в 13 узлов, будет пропорционально соотношению вторых степеней длин сравниваемых кораблей. То есть искомая мощность составит
50000 л.с. * (2000 м/460 м)2 = 945 тыс л.с.
Почти миллион лошадиных сил, вдумайтесь в эту цифру! И это только для скорости в 13 узлов, а нам-то надо 15! С учетом соотношения (1), увидим, что прибавка в скорости с 13 до 15 узлов потребует роста мощности в 1,53 раза, до примерно 1,5 млн л.с.
Еще более веселые цифры получаются, если оценить мощность, потребную для достижения максимальной скорости в 30 узлов, являющейся необходимой для эффективного выполнения взлетно-посадочных операций на авианосцах. В качестве базы для расчетов возьмем авианосец типа «Нимиц», имеющий длину по ватерлинии в 317 м и максимальную мощность машин в 260000 л.с. Скорость, которую он развивает на максимальной мощности, составляет 31 узел. Простой расчет на основе соотношения (2) дает нам потребную для достижения такой скорости мощность машин нашего двухкилометрового монстра в… сидим на стуле крепче… да, 10 млн с копейками лошадиных сил!
Крупнейший комплекс АЭС в мире, Фукусима (да, та самая, подмоченная цунами) имела мощность 9 МВт, что соответствует примерно 12 млн л.с. Понятно, что ни в какой корабль впихнуть ее невозможно.
Минуточку, скажет внимательный читатель. А почему мы уперлись в скорость именно в 15 узлов? Разве нельзя снизить ее, скажем, узлов до 5 – ведь ходили же по морям тихоходные корабли, и при этом управлялись как-то?
Скорость, безусловно, снизить можно. Но не следует забывать о том, что парусность рассматриваемого гипер-авианосца составит величину, на много порядков (порядков!) превышающую таковую у тихоходных паровых корыт, ходивших по морям на рубеже XIX и XX веков. Поэтому скорость в 5 узлов для такого корабля представляется абсолютно недостаточной с точки зрения мореходности. А понижение скорости хотя бы до 10 узлов потребует от его машин мощность порядка 650 тыс л.с., что в два с лишним раза превосходит полную мощность энергетической установки уже упомянутого выше «Нимица».
Из всего вышесказанного следует сделать вывод о том, что до появления принципиально новых видов энергетических установок строительство полноценных боевых кораблей подобного плана является абсолютно невозможным. Как невозможным было бы оснастить современный 250-тонный авиалайнер поршневыми моторами середины 40-х годов прошлого века. А предел размеров авианосцев проходит как раз по рубежу длины в 400-500 м.
С годик примерно назад, в журнале одного писателя-фантаста, зашел разговор о строительстве гигантских авианесущих платформ, способных принимать самые тяжелые из существующих ныне ударных машин. Товарищ писатель полагал, что прогресс науки и техники уже в обозримом будущем позволит строить корабли с длиной полетной палубы порядка 2000 м, и соответствующей длиной корпуса по ватерлинии.
Насколько это возможно? Ведь крупнейшие из современных военных кораблей имеют длину не более 350 м, а величайший из построенных супертанкеров, Knock Nevis, имел длину 460 м. Корабли большей длины не строились, и даже об их проектировании лично мне ничего неизвестно.
Перед тем, как переходить к оценкам и расчетам, договоримся о том, что речь идет о монокорпусном водоизмещающем корабле в относительных размерениях, близких к таковым у больших военных кораблей второй половины XX века. Многокорпусные конструкции, особенно с поперечной полетной палубой, обсуждать пока не будем - ибо я не уверен, что они достаточно мореходны и управляемы для военного корабля. И, тем более, вне моей компетенции находится оценка прочности узлов палубы на межкорпусных участках, при ее работе на изгиб/скручивание.
Итак, первый вопрос. Есть ли возможность сделать корабль с корпусом длиной 2000 м достаточно прочным для противостояния океанской волне? Не вдаваясь глубоко в расчеты, полагаю, что есть. Ибо использование современных высококачественных сталей вкупе с набором сложной формы (пространственных ферм с развитыми связями и тд) позволит создать корпус, отвечающий необходимым требованиям. Единственным всплывающим при этом ограничением является то, что конструкциями, обеспечивающими продольную прочность корпуса, будет занят непропорционально большой внутренний объем, что снизит эффективность его использования в целях размещения груза.
Вторым и наиболее сложным вопросом является оценка буксировочной мощности таких кораблей. Для того, чтобы корабль был мореходен, имел эффективное управление штатными рулями и вообще мог в сколь-нибудь разумные сроки перемещаться из одного района мирового океана в другой, ему необходимо иметь определенную крейсерскую скорость, для военных кораблей лежащую в диапазоне 12-18 узлов. Как правило, это 15 узлов. Именно на такую экономическую скорость рассчитывается главная энергетическая установка корабля, гидродинамика его корпуса, и тд.
Как известно, для одного и того же корабля, при постоянном водоизмещении, буксировочная мощность пропорциональна третьей степени скорости. То есть выполняется соотношение вида
P=a*V3 (1)
где P – буксировочная мощность, V – скорость, а – некоторый коэффициент. Соотношение (1) соблюдается для достаточного широкого диапазона скоростей, в том числе и для рассматриваемого нами.
Если рассматривать одну и ту же форму корпуса корабля, но имеющую разную длину, буксировочная мощность, потребная для достижения одной и той же скорости, будет пропорциональна второй степени длины корабля. То есть будет выполняться соотношение вида
P=b*L2 (2)
где L – длина корабля по ватерлинии, b – некоторый коэффициент.
Следует сразу заметить, что коэффициенты a и b строго говоря, не являются постоянными величинами, и зависят от многих других факторов, в том числе от скорости и длины соответственно. Но для простоты расчетов мы полагаем эти зависимости слабыми, а коэффициенты объявим константами.
Итак, какая же мощность машины потребуется для того, чтобы поддерживать ход 15 узлов для корабля, имеющего длину по ватерлинии, составляющую 2000 м? При расчетах условимся, что соотношения (1) и (2) мы будем применять в том числе для оценки мощности машин, которая, как известно, связана с буксировочной мощностью некоторым коэффициентом, который мы также будем считать константой.
Для оценки возьмем данные по уже упомянутому выше супертанкеру Knock Nevis. При длине 460 м он имел машину мощностью в 50000 л.с. и развивал максимальный ход в 13 узлов. Из (2) следует, что соотношение мощностей, потребных для развития скорости в 13 узлов, будет пропорционально соотношению вторых степеней длин сравниваемых кораблей. То есть искомая мощность составит
50000 л.с. * (2000 м/460 м)2 = 945 тыс л.с.
Почти миллион лошадиных сил, вдумайтесь в эту цифру! И это только для скорости в 13 узлов, а нам-то надо 15! С учетом соотношения (1), увидим, что прибавка в скорости с 13 до 15 узлов потребует роста мощности в 1,53 раза, до примерно 1,5 млн л.с.
Еще более веселые цифры получаются, если оценить мощность, потребную для достижения максимальной скорости в 30 узлов, являющейся необходимой для эффективного выполнения взлетно-посадочных операций на авианосцах. В качестве базы для расчетов возьмем авианосец типа «Нимиц», имеющий длину по ватерлинии в 317 м и максимальную мощность машин в 260000 л.с. Скорость, которую он развивает на максимальной мощности, составляет 31 узел. Простой расчет на основе соотношения (2) дает нам потребную для достижения такой скорости мощность машин нашего двухкилометрового монстра в… сидим на стуле крепче… да, 10 млн с копейками лошадиных сил!
Крупнейший комплекс АЭС в мире, Фукусима (да, та самая, подмоченная цунами) имела мощность 9 МВт, что соответствует примерно 12 млн л.с. Понятно, что ни в какой корабль впихнуть ее невозможно.
Минуточку, скажет внимательный читатель. А почему мы уперлись в скорость именно в 15 узлов? Разве нельзя снизить ее, скажем, узлов до 5 – ведь ходили же по морям тихоходные корабли, и при этом управлялись как-то?
Скорость, безусловно, снизить можно. Но не следует забывать о том, что парусность рассматриваемого гипер-авианосца составит величину, на много порядков (порядков!) превышающую таковую у тихоходных паровых корыт, ходивших по морям на рубеже XIX и XX веков. Поэтому скорость в 5 узлов для такого корабля представляется абсолютно недостаточной с точки зрения мореходности. А понижение скорости хотя бы до 10 узлов потребует от его машин мощность порядка 650 тыс л.с., что в два с лишним раза превосходит полную мощность энергетической установки уже упомянутого выше «Нимица».
Из всего вышесказанного следует сделать вывод о том, что до появления принципиально новых видов энергетических установок строительство полноценных боевых кораблей подобного плана является абсолютно невозможным. Как невозможным было бы оснастить современный 250-тонный авиалайнер поршневыми моторами середины 40-х годов прошлого века. А предел размеров авианосцев проходит как раз по рубежу длины в 400-500 м.
