Глава 4. Период специализации корабельных наук

В 1906 г. Жуковский формулирует вихревую теорию крыла, которую затем существенно развивает русский ученый-аэрогидродинамик Сергей Чаплыгин (1869-1942 гг.). Эта теория впоследствии явится базисной для решения многих прикладных задач гидроаэродинамики и окажет большое влияние на использование вихревых теорий в механике сплошных сред.

P = r vo Г , (1906 г.)

где Р - удельная подъемная сила на крыле, н/м; r - плотность жидкости, кг/м3; Г - циркуляция скорости, м2/с; vo - скорость набегающего потока жидкости или движения крыла под определенным углом атаки, м/c.

В том же году опубликована научная работа русского корабельного инженера Р. Матросова “Методы исследования корабля с разбитым бортом”, в которой предложен оригинальный способ построения диаграммы статической остойчивости поврежденного корабля, получивший в свое время широкое применение в практике кораблестроительных расчетов. Это была первая работа, посвященная проблеме обеспечения аварийной остойчивости судна.

Тщательно анализируя уроки Цусимы, когда многие броненосцы опрокидывались раньше, чем уходили под воду, русские корабельные инженеры и ученые впервые сформулировали, что непотопляемость корабля определяется не только аварийной плавучестью, которой до этого уделялось все внимание, но и аварийной остойчивостью. Только выполнение требований по обеим этим частям непотопляемости может дать полноценное обеспечение этого свойства корабля (принцип того, что корабль должен тонуть, не опрокидываясь).

События 1906 г.

• 
  По инициативе французского инженера-кораблестроителя Эмиля Бертена (1840-1924 гг.) основан Парижский опытовый бассейн.
  
• 
  В Портсмуте построен первый в мире линкор “Дредноут” - родоначальник нового класса боевых кораблей, и закладываются корабли типа “Инвинсибл” - первые линейные крейсеры, которые оснащены паротурбинными энергетическими установками.
  
• 
  На Балтийском заводе в Петербурге заложена первая в мире подводная лодка “Почтовый” с единым бензиновым двигателем для надводного и подводного хода, спроектированная К. Джевецким.
  
• 
  Итальянский инженер Э. Форланини, один из пионеров итальянской авиации, создает и успешно испытывает первое судно на подводных крыльях, показавшее скорость 38 уз.
  
• 
  Началось серийное строительство первых подводных лодок в Германии, которые впоследствии станут для немцев самым эффективным оружием на море на протяжении двух мировых войн.
  
• 
  В Англии спущен на воду знаменитый трансатлантический пассажирский лайнер “Мавритания” (BRT=31900 рег.т, v=24,5 уз) - кунардовский четырехвинтовой турбоход, который с 1907 г. на протяжении 22 лет удерживал Голубую ленту Атлантики, сократив время перехода через океан до 4 суток 11 часов.
  
• 
  Впервые завершено, длившееся 4 года, сквозное плавание Сев.-Западным проходом из Осло в Сан-Франциско норвежского полярного исследователя Руала Амундсена (1872-1928 гг.) на шхуне “Йеа” (BRT=47 рег.т).
  
• 
  Революционное выступление матросов русского крейсера “Память Азова” в Ревеле.
  
• 
  Международной радиотелеграфной конференцией в Берлине принят единый сигнал бедствия - “SOS”.
  

В том же году американский ученый - кораблестроитель Вильям Ховгард, разрабатывая теорию управляемости судна, получает формулу для определения радиуса установившейся циркуляции судна. Прогнозирование параметров маневренности боевых кораблей имело всегда большое значение, однако управляемость судна в целом явилась наиболее сложной корабельной наукой, тяжело поддающейся адекватному математическому моделированию. Поэтому работы Ховгарда представляли важный вклад в развитие этой науки.

С 1912 по 1914 г. выходит в свет 2-х томный труд Бубнова “Строительная механика корабля”, ставший классическим учебником, в котором задача этой науки сформулирована следующим образом: “Прочным сооружением мы будем называть такое, которое не разрушается под действием заданной системы сил; задача всякого строительного расчета - придать всем частям сооружения размеры, при которых разрушение не могло бы иметь место” [5]. С тех пор русская школа строительной механики корабля занимает прочные позиции в научном мире, что проявилось в создании на отечественных верфях крупных надводных кораблей и многих судов новых типов.

Рис.49. Печально известный всему миру английский трансатлантический лайнер “Титаник” (L= 269 м; B= 28,2 м; T= 10,5 м; v=21,5 уз; N= 46000 л.с.), роковая гибель которого в 1912 г. показала какой может быть цена отсутствия непотопляемости и надежных спасательных средств судна: пароход унес с собой на дно океана наибольшее количество жертв за всю предыдущую историю мореплавания - 1490 чел. Разделяя корпус судна при проектировании на 16 отсеков, конструктор и строитель "Титаника" Т. Эндрюс действительно полагал, что он будет непотопляемым, однако каковы бы ни были истинные причины гибели этого судна наука о непотопляемости получает новый толчок для своего дальнейшего развития.

Обладая большим опытом проектирования боевых надводных кораблей для русского ВМФ, среди которых были линейные корабли типа “Севастополь” и линейные крейсеры типа “Измаил”, Бубнов существенно развивает теорию проектирования судов, подходя к этой науке с исследовательских позиций. В частности, он впервые в практике проектирования предлагает дифференциальное уравнение весов в функции главных размерений и метод "исправления прототипа", используемый для его решения, а также общее аналитическое выражение подводной поверхности судна.

Уравнение Бубнова

где D - водоизмещение судна-прототипа; F(d ,L,B,T,H,...ai) - функциональная зависимость масс судна-прототипа от коэффициента общей полноты d , главных размерений L,B,T,H и прочих параметров судна ai (главным образом, задания на проектирование) как правая часть его уравнения нагрузки в функции главных размерений; dP - заданное приращение независимых масс; dd ,dL,dB,dT,dH,dai - искомые приращения элементов и параметров проектируемого судна.

• 
  В Николаеве по проекту М. Налетова построен первый в мире боевой подводный минный заградитель “Краб” (D=560/740 т, 60 мин).
  
• 
  В России начато строительство первого в мире тральщика “Минреп”, оснащенного контактным тралом Константина Шульца (1864-1904 гг.).
  
• 
  В Германии построено первое железобетонное морское судно грузоподъемностью 250 т.
  
• 
  Третий год перевозит грузы самое большое в истории судостроения деревянное парусное судно - американская шестимачтовая гафельная шхуна “Вайоминг” (D=8500 т, L=106,7 м), построенная в 1910 г. в США.
  
• 
  В Дании построено первое океанское дизельное сухогрузное судно “Зеландия” (N=2400 л.с.), достопримечательностью которого, в отличие от пароходов, явилось отсутствие дымовой трубы.
  
• 
  Во Франции построен самый длинный парусник современного мира - пятимачтовый грузовой барк “Франс II” (D=10700 т), длина которого составила 127,7 м.
  
• 
  Во Франции закончено переоборудование минного транспорта “Фудр” в первый гидроавиатранспорт.
  
• 
  Год несут службу в Амурской военной флотилии первые серийные дизельные боевые корабли - 8 канонерских лодок типа “Шквал” (D=1000 т, v=12 уз).
  
• 
  На верфи Джон Браун в Клайде для компании Кунард лайн заложен огромный девятипалубный (!) пассажирский лайнер “Аквитания” (BRT=45647 рег.т, v=23,5 уз), который долгое время считался самым красивым лайнером Атлантики и явился единственным трансатлантическим лайнером-участником двух мировых войн.
  
• 
  Русский инженер-механик флота Михаил Никольский разрабатывает современную систему работы двигателя внутреннего сгорания подводной лодки по замкнутому циклу.
  
• 
  Английский изобретатель Роберт Дэвис патентует цилиндрическую наблюдательную камеру, способную осуществлять глубоководные погружения и нашедшую впоследствии применение во многих подводно-технических работах.
  
• 
  Английский полярный исследователь Роберт Скотт (1868-1912 гг.) на 33 дня позже Амундсена достигает Южного полюса в Антарктиде.
  
• 
  Гибель в северной Атлантике от столкновения с айсбергом новейшего английского пассажирского лайнера “Титаник” (BRT=46300 рег.т, L=269 м, v=22 уз) компании Уайт Стар лайн, в результате чего погибло 1490 чел. После этой катастрофы, считающейся крупнейшей на море, была созвана международная конференция по безопасности человеческой жизни на море, узаконен единый радиосигнал бедствия и организован постоянный ледовый патруль.
  
• 
  Началась арктическая экспедиция Владимира Русанова (1875-1913 гг.) на судне “Геркулес” с целью обследования месторождений каменного угля на архипелаге Шпицберген, после чего она отправится в плавание по Сев.морскому пути, где и пропадет без вести.
  
• 
  Из Мурмана уходит в последнее плавание по Сев. морскому пути шхуна “Святая Анна”, которая через два года пропала без вести с 13 человеками на борту во главе Георгием Брусиловым (1884-1914 гг.).
  
• 
  К Северному полюсу на шхуне “Св. мученик Фока” отправляется экспедиция русского полярного исследователя Георгия Седова (1877-1914 гг.), которая для него окажется последней.
  
• 
  В Тулоне идет расследование и ликвидация последствий гибели от мощного взрыва, в результате которого погибло 210 чел, линкора “Либерте”, построенного в 1907 г. по проекту Э. Бертена.
  

где Рэ.б - масса продольных связей в эквивалентном брусе, т; ро - измеритель прототипа; d - коэффициент общей полноты; L,B,T и Н - соответственно, длина, ширина, осадка и высота борта судна, м; s Т - предел текучести конструкционного материала корпуса, кг/см2.

• 
  Переоборудование в Англии крейсера “ Корейджес “ под авианесущий корабль, впервые обеспечивающий взлет самолетов с палубы.
  
• 
  Со стапелей кильской верфи “Дойче - Верке“ спущена на воду первая транспортная подводная лодка “Дойчланд“ подводным водоизмещением 1900 т, которая в этом же году совершила два секретных рейса за океан, доставив в США и Германию несколько сот тонн груза.
  
• 
  Итальянский военно-морской флот имеет в своем составе 46 торпедных катеров - глиссеров, наиболее быстроходные из которых развивали скорость до 40 узлов.
  
• 
  Австрийский инженер Д.Томамхул испытывает спроектированный и построенный им торпедный катер на воздушной подушке, развивший скорость около 40 узлов.
  
• 
  В США вступил в строй головной линкор “ Нью Мексико “, впервые оснащенный турбо-электрической энергоустановкой.
  
• 
  В Англии закладывается самый большой за всю историю кораблестроения линейный крейсер “Худ “ водоизмещением 41200 тонн, который явился последним в своем классе и ознаменовал фактическое слияние его с классом линкоров ( в 1941 г. погиб в артиллерийской дуэли с германским линкором “Бисмарк“).
  
• 
  Серийное строительство в США для Франции специальных быстроходных охотников за подводными лодками, вооруженных глубинными бомбами. Через два года на заводе Форда при строительстве этих и других кораблей (тральщиков, десантных средств) впервые в судостроении применят поточно-позиционную организацию постройки судов.
  
• 
  Английский трансатлантический лайнер “ Олимпик “, старший брат печально известного “ Титаника “, таранит и топит немецкую подводную лодку “U - 103“.
  
• 
  Взрыв и гибель в Архангельске русского парохода “Барон Дризен” с 1600 т взрывчатых веществ на борту, в результате чего у рядом стоящего английского парохода снесло все палубные надстройки, были уничтожены 27 бараков и 5 каменных зданий, причалы, электростанция, здание пожарной охраны и десятки жилых домов, портовых складов и навесов.
  
• 
  Гибель переоборудованных во вспомогательные военные корабли популярных трансатлантических лайнеров: кунардовской ”Франконии“ (BRT=18100 рег.т) в результате торпедирования германской подводной лодкой у о. Мальта и уайтстаровского “ Британника“, третьего брата “Титаника“, - от подрыва на мине в Эгейском море.
  
• 
  Гибель во льдах Арктики экспедиционного судна “Эндюранс” английского полярного исследователя и сподвижника Р.Скотта Эрнеста Шеклтона (1874-1922 гг.).
  
• 
  Создание и испытание во Франции инженерами Константином Шиловским (1880-1958 гг.) и П.Ланжевеном первого в мире гидролокатора.
  
• 
  Трапезундская морская операция по захвату русскими войсками турецкого восточного побережья Черного моря, в которой участвовало 4 линкора, 4 крейсера, 2 авиатранспорта, 21 эсминец и миноносец, 2 подводные лодки и 22 транспорта.
  
• 
  Крупнейшее за всю первую мировую войну Ютландское сражение между английским ( Дж. Джеллико, 28 л к, 9 лин.кр.) и германским ( Р. Шеер, 22 лк, 5 лин.кр.) флотами, проведенное по законам линейной тактики боя, в результате которого при значительных потерях с обеих сторон (англичане -14 кор. и ок. 6 тыс.чел., немцы - 11 кор. и 2,5 тыс.чел) произошла дискредитация идеи генерального сражения, способного решить исход войны на море.
  
• 
  С начала войны германскими подводными лодками потоплено 449 судов, тогда как потери подводных лодок составили всего 17 единиц.
  
• 
  Подрыв и затопление в Севастополе флагмана Черноморского флота - линкора “Империатрица Мария” (D=22600 т, v=21 уз), в результате чего погибло 130 чел.
  

Опыты с миноносцем “Вольф”, проведенные Байлсом в доке еще в начале века после трагической гибели истребителя «Кобра», показали, что наружная обшивка, являющаяся, как известно, основной продольной связью корабля, несет полную нагрузку только в местах, усиленных продольными ребрами жесткости. Уже в 1926 г. в Германии закладывается головной легкий крейсер “Кенигсберг” (рис.53), в конструкции корпуса которого впервые применена современная продольная система набора с продольными ребрами жесткости, дающая существенный выигрыш в весе корпуса (рис.50). Широкое применение при строительстве этого крейсера электросварки позволило еще более облегчить корпус корабля.

В конце 40-х годов продольная система набора практически повсеместно вытеснила продольно-поперечную и поперечную системы не только в военном, но и в гражданском судостроении.

А)Б)

b1 b1 > > b2 b2

Рис.50. Схема продольно-поперечной (а) и современной продольной (б) систем набора днища судна: 1 - днищевые стрингеры; 2 - продольные ребра жесткости.

Существенным развитием теории проектирования судов явился изданный в 1920 г. научный труд Ховгарда “Проектирование боевых кораблей”, в котором обобщаются последние результаты в области проектирования судов на примере боевых кораблей.

События 1920 г.

• 
  Начало успешной эксплуатации в Англии первого в мире морского цельносварного судна “Фуллагар“.
  
• 
  В Японии начато проектирование на базе танкера первого в мире авианосца с непрерывной взлетно-посадочной палубой “Хосе“, введенного в строй в 1922 г. (D= 9,6 тыс. т).
  
• 
  В США строятся железобетонные танкеры типа “Латам“ водоизмещением 13 тыс.т, которые вошли в историю как самые крупные самоходные суда из железобетона.
  
• 
  Официальное открытие Панамского канала.
  
• 
  Завершено плавание норвежского полярного исследователя Р. Амундсена по Северному морскому пути за две зимовки на судне “Мод“ (D=800 т, L=29,8 м).
  
• 
  Французскими властями интернирована Бизертская эскадра Врангеля, состоящая из линейного корабля, эскадренного броненосца, двух крейсеров, 10 эсминцев, 4 подводных лодок, 27 прочих боевых кораблей и более 100 транспортов, которой так и не суждено было возвратиться на родину.
  

v = idem; P2 > P1

Рис. 51. Схема эффекта экрана.

Примерно в это время, продолжая исследования устойчивости тонкостенных цилиндров Леви и Р. Лоренца¹⁰), австрийский математик и механик Рихард Мизес (1883-1953 гг.) решает сначала задачу устойчивости изотропной цилиндрической оболочки при всестороннем давлении (на цилиндрическую поверхность и торцы), а затем, по всей видимости, - и устойчивости оболочки, подкрепленной ребрами жесткости, т.е. круговыми шпангоутами, применительно к реальным конструкциям подводных лодок.

Развитие строительной механики подводных лодок в Германии, где работал Мизес, было обусловлено той ролью, которая уделялась подводным лодкам кайзеровского флота в годы прошедшей первой мировой войны.**) Шифры экспериментальных лодок.

И не случайно, что развитие этого научного направления прочности дальше позволило фашистской Германии уже в 1935 г., сразу после заключения англо-германского договора, иметь на вооружении подводные лодки типа MVB-1 и MVB-2 **) (рис.55) , способные погружаться на рабочие глубины от 80 до 100 м, не говоря уже о сложной технике для подводно-технических работ - глубоководных камерах и жестких скафандрах.

События 1923 г.

• 
  Заканчивается модернизация английского пассажирского лайнера “Мавритания“ - “старой доброй леди Атлантики“. Обретя в результате перевода судна на жидкое топливо вторую молодость, этот лайнер в 1924 г. побивает все свои довоенные рекорды скорости, пройдя Атлантическую дистанцию за 5 суток и 1 час со средней скоростью 26,3 узла.
  
• 
  Германская фирма "Нейфельд и Кунке" изготовила жесткий скафандр массой 385 кг, прошедший успешные испытания на глубине 152 м.
  

Рис. 52. Шхуна "Букау" (L= 51 м) явилась первым судном, на котором в 1924 г. немецким инженером А. Флеттнером были испытаны роторные движители, использующие эффект Магнуса.

В период с 20-х по 40-е годы дальнейшее развитие строительная механика корабля, в том числе подводных лодок, получила в научных трудах Саутсвелла, Юлиана Шиманского (1883-1962 гг.) и Петра Папковича (1887-1946 гг.), Винденбурга и Триллинга.

В 1927 г. русский ученый Константин Циолковский (1857- 1935 гг.), основоположник современной космонавтики, в своих научных трудах теоретически обосновывает принцип движения на воздушной подушке, что позволило уже в 30-х годах перейти к постройке в Советском Союзе первых экспериментальных судов и аппаратов на воздушной подушке (СВП).

• 
  В США построен первый цельносварной военный корабль “Нортленд“ для береговой охраны.
  
• 
  Второй год с переменным успехом идет эксплуатация второго роторного судна Антона Флеттнера (1885-1961 гг.) “Барбара“ (Pгр=3000т, L=90м).
  
• 
  В США построены авианосцы “ Саратога “ и “ Ленсингтон “, которые так и остались в истории судостроения самыми мощными турбоэлектроходами (N=212 тыс. л.с., Dст= 44190 т., v=34,9 уз).
  
• 
  Первый советский торпедный катер “Первенец” (D=11 т), построенный по проекту авиаконструктора Андрея Туполева (1888-1972 гг.), на испытаниях развивает скорость на тихой воде 60 уз и становится одним из самых быстроходных кораблей своего класса.
  
• 
  Начало операции осушения оз. Неми (в 20 км от Рима) для подъема со дна и восстановления увеселительной флотилии римского императора Калигулы.
  
• 
  Немецкое научно-исследовательское судно “Метеор“ исследует дно Мирового океана с помощью эхолота, впервые установленного на этом судне.
  
• 
  В состав торгового флота вошел первенец советского судостроения - головной лесовоз “Товарищ Красин” (D=5280 т, L=89 м).
  
• 
  Во Франции в Сен-Назере заканчивается строительство знаменитого французского пассажирского лайнера “Иль де Франс“ (BRT=43150 рег.т, v=23 уз ).
  

• 
  Во Франции строится самая большая подводная лодка довоенного периода “Сюркуф“ (D=2880/4330 т, L=120 м), имеющая на вооружении кроме двух 203 мм орудий разведывательный самолет в герметичном ангаре (!).
  
• 
  В Германии закладывается первый крупный боевой корабль с дизельной энергетической установкой - “карманный“ линкор “Дойчланд“ (Dст=10 тыс. т).
  
• 
  На верфи А.Г.Везер спускается на воду трансатлантический лайнер компании Норддейтчер Ллойд “Бремен“(BRT=51656 рег.т, v=28,5 уз), который был впервые в гражданском судостроении оборудован носовым бульбом и служил образцом совершенной гидродинамики корпуса, что позволило ему уже в первом рейсе в 1929 г. легко отобрать у старушки “Мавритании“ Голубую ленту, пройдя дистанцию за 4 суток 17 часов со средней скоростью 27,9 узла.
  
• 
  Заканчиваются 20-летние (1909-1929 гг) исследования в Мировом океане магнитного поля Земли первой в мире американской немагнитной шхуной “Карнеги“ (D=568 т).
  
• 
  В районе Шпицбергена советский ледокол “Красин” спасает оставшихся в живых членов экипажа погибшего итальянского дирижабля Умберто Нобиле “Италия” и на пути в Норвегию оказывает помощь тонущему пассажирскому судну “Монте Сервантес”.
  

Рис. 53. Немецкий крейсер "Кенигсберг" (L= 174 м; B= 15,3 м; T=6,3 м; D= 8260 т; v= 32 уз; N= 30000 л.с.), спущенный на воду в 1928 г., явился первым кораблем с современной продольной системой набора корпуса, при сборке которого широко использовалась электросварка. Крейсера этого типа, кроме того, явились и первыми боевыми кораблями с комбинированной дизель-паротурбинной энергетической установкой.

А)

Б)

Рис.54. Знаменитые немецкие корабли: “карманный” линкор “Дойчланд” (а, L= 186 м; B= 20,6 м; T= 7,2 м; D= 10000 т; v=28 уз; N=50000 л.с.), построенный в 1931 г. и испытавший на себе сильную вибрацию корпуса от мощных дизельных двигателей, и построенный в 1929 г. трансатлантический лайнер “Бремен” (б, L= 286 м; B= 31 м; T= 10,3 м; v= 28 уз; N=130000 л.с.), на котором впервые обнаружилась сильнейшая вибрация кормовой части корпуса от гребных винтов. Если для пассажирского судна проблема была разрешена совершенствованием движителей (аналогичная ситуация возникнет в 30-х годах с французским суперлайнером "Нормандия"), то для "Дойчланда" эта болезнь оказалась практически пожизненной: сложность качественного прицеливания наводчиками на ходу сопровождала корабли этого типа в течение всех боевых действий во второй мировой войне.

В 1934 г. советский ученый Леонид Лейбензон (1879-1951 гг.), который считается основателем науки о подземной гидравлике, впервые решил задачу колебания конструкции под воздействием жидкости путем совместного решения уравнений движения упругой конструкции и жидкости, положив начало новому научному направлению - гидроупругости конструкций, - науке, находящейся на стыке гидромеханики и прочности.

• 
  Во Франции впервые в сухом доке строится линкор “Дюнкерк“ (Dст=26500 т, v=29,5 уз), вооруженный четырехорудийными башнями главного калибра (330 мм).
  
• 
  В Балтийском море эксплуатируется шведский ледокол “Имер“ (N= 9 тыс. л.с) – первый ледокол с дизель-электрической энергетической установкой, ставшей классической для судов этого типа.
  
• 
  В составе французского военно-морского флота несут боевую службу самые быстроходные водоизмещающие корабли за всю историю судостроения - лидеры эсминцев типа “Кассар“ и “Ла Фантаск“, показавшие при форсировке турбин рекордные скорости до 46 узлов.
  
• 
  Обладателем Голубой ленты становится итальянский пассажирский лайнер “Рекс“ (BRT=51075 рег.т, v=28,9 уз), который впервые за всю историю трансатлантических гонок награжден серебряным кубком “Голубая лента Атлантики“, изготовленным лучшими ювелирами по заказу английского миллионера Гарольда Хэлса .
  
• 
  Немецкий инженер Гельмут Вальтер начинает работы по созданию для подводных лодок энергетических установок, работающих на перекиси водорода.
  
• 
  В результате первой попытки прохода по Северному морскому пути за одну летнюю навигацию недалеко от Берингова пролива раздавлен льдами и затонул советский пароход “Челюскин“.
  
• 
  Фатальное столкновение близ Нью-Йорка с плавучим маяком “Нантакет“ старшего брата “Титаника“- пассажирского лайнера “Олимпик“, после чего ветеран Атлантики практически не эксплуатировался и в 1937 г. был продан на слом.
  
• 
  Третий год английский трансатлантический лайнер “Эмпресс оф Бритн” (BRT=42350 рег.т), работающий в летний период на линии Европа - Канада, осуществляет зимние кругосветные круизы.
  

В 1935 г. русский кораблестроитель и ученый Валентин Поздюнин (1883-1948 гг.), являющийся учеником Боклевского, издает учебник “Теория проектирования судов”, который явился крупным вкладом в развитие этой науки. Примерно в это же время Поздюниным и Львом Ногидом (1892-1972 гг.) был предложен метод вариаций и заложены основы оптимизации проектов судов, потребующие в послевоенный период интенсивного привлечения математического аппарата оптимизации, уже широко применяемого в экономических теориях капитализма.

Рис.55. Первые серийные подводные лодки фашистской Германии серии IIA (L=40,9 м; B=4,1 м; D=254/303 т; v=13/6,9 уз; N=750/360 л.с.), построенные в 1935 г. и имевшие цельносварные прочные корпуса, способные погружаться на рабочую глубину 80 м¹¹), считались самыми глубоководными лодками того времени. Основательное научное обеспечение расчетов прочности при проектировании немецких подводных лодок, наряду с достижениями металлургии, привело к тому, что к началу второй мировой войны рабочие глубины большинства лодок составляли 100 м, а знаменитые подводные лодки XXI серии, вступившие в строй в конце войны, были способны погружаться на глубины до 300 м.

• 
  Постройка и успешное испытание финским инженером Каарио первого в мире экраноплана.
  
• 
  Во Франции по проекту русского эмигранта Владимира Юркевича (1885-1964 гг.) построен один из самых крупных трансатлантических лайнеров “Нормандия“(BRT=83400 рег.т) - самый большой в истории судостроения пассажирский турбоэлектроход, преодолевший 300-метровый рубеж длины и впервые на транспортном флоте оснащенный в 1937 г. радиолокационной станцией, неоднократный призер Голубой ленты Атлантики (средняя скорость перехода 30 узлов).
  
• 
  В СССР заканчивается строительство нового катера на воздушной подушке “Л-5” (D=8,6 т) инженера Владимира Левкова (1895-1954 гг.), который в 1936 г. на испытаниях развил невиданную скорость в 73 узла.
  
• 
  На верфи в Клайдбэнке в противовес французской “Нормандии” достраивается воплощение огромного английского судостроительного опыта - прославленный пассажирский лайнер “Куин Мери“ (BRT=81235 рег.т, v=31,7 уз) по заказу объединенной компании Кунард Уайт Стар Лайн, ставший в 1936 г. обладателем Голубой ленты и основным соперником “Нормандии“ в скорости до самой второй мировой войны: в первом же рейсе “Королева“ проходит дистанцию за 3 суток 20 часов. Знаменитый лайнер сохранился до наших дней и находится в США (Лонг Бич) в качестве плавучего развлекательного центра-музея.
  
• 
  Между Англией и Германией установлено соглашение, по которому фактически санкционировано перевооружение военно-морского флота Германии вопреки ограничениям Версальского договора.
  
• 
  Английский зоолог Джеймс Грей, один из основателей гидробионики , изучает движение в воде дельфинов , что приведет через год к открытию парадокса, который называется его именем и заключается в несоответствии сопротивления воды модели дельфина и действительной мышечной силе животного .
  
• 
  Французский священник Пуадебар открывает точное местоположение знаменитых финикийских городов Сидон и Тир, которые еще в древности поглотило Средиземное море.
  

Рис. 56. Выдающийся английский пассажирский лайнер “Куин Мэри” (L= 310 м; B= 36 м; T=11,8 м; v=28,5 уз; N= 160000 л.с.), построенный в 1936 г., является, пожалуй, самым гидродинамически обоснованным судном в мире: в целях выбора оптимальной формы его корпуса было изготовлено 22 пятиметровые модели и проведено 8000 (!) испытаний в опытовом бассейне, в том числе и мореходных испытаний на волнении, впервые сгенерированном специальным устройством опытового бассейна - волнопродуктором.

С 1934 по 1941 г. советские ученые-гидродинамики Константин Федяевский (1903-1970 гг.) и Лев Лойцянский создают современную теорию пограничного слоя, причем последний детально исследует физическую природу вихревого сопротивления.



Краткая историческая справка:

Константин Федяевский, советский ученый в области гидродинамики и теории корабля, профессор, заслуженный деятель науки и техники. Окончил Московское высшее инженерное училище, преподавал в московских ВУЗах и Ленинградском кораблестроительном институте, работал в Центральном аэрогидродинамическом институте. Труды по теории пограничного слоя, гидродинамике подводных тел и управляемости судов. Автор вихревой математической модели корпуса судна.

В начале 40-х годов, когда в условиях военного времени советские конструкторы быстроходных кораблей все чаще сталкивались с непреодолимой проблемой кавитации гребных винтов, Поздюнин предлагает парадоксальное решение: бороться с кавитацией путем ее интенсификации. Открытое явление назвали “суперкавитацией”, а гребные винты, эффективно работающие в таких условиях, - суперкавитирующими (рис.57).

Рис. 57. Схема профилей кавитирующей (а) и суперкавитирующей (б) лопасти гребного винта: 1 - профиль лопасти; 2 - зона кавитации.

Примерно в это же время советский ученый Валентин Новожилов (1910-1988 гг.) начинает работать над общей теорией тонких оболочек и нелинейной теорией упругости, которые в послевоенный период явились значительным вкладом в развитие строительной механики корабля и нашли применение, в частности, в практике проектирования глубоководных подводных лодок.

В 1943 г. американский ученый Рихард Курант (1888-1972 гг.) на основе работ А. Хренникоффа предлагает численный расчетный метод, позволяющий с использованием приема дискретизации определять напряженно-деформированное состояние достаточно сложных с точки зрения строительной механики конструкций. Такой подход к анализу напряженно-деформируемого состояния сложных конструкций был вызван тем, что традиционно при проверке прочности объекта она всегда условно разделялась на общую и местную с вытекающими отсюда упрощениями. Однако, зачастую выяснялось, что упрощение взаимовлияния элементов общей и местной прочности приводит к значительным погрешностям и чем сложнее конструкция, тем они больше. Поэтому общее восприятие картины работы таких конструкций можно увидеть только, разбив ее на множество элементов, связанных в узлах между собой.

Так были заложены теоретические основы новых конечноэлементных численных методов, которые могли быть эффективно реализованы только в условиях интенсивного развития вычислительной техники.



Краткая историческая справка:

Валентин Новожилов, советский ученый-кораблестроитель, член Академии наук СССР и Английского общества корабельных инженеров. Окончил Ленинградский физико-механический институт, работал в НИИ и занимался проектированием кораблей, преподавал в Ленинградском университете. Труды по строительной механике и теории упругости. Один из основоположников нелинейной теории упругости.

А)

Б)

Рис.58. Стандартные “суда на один рейс” военной постройки - сухогрузы типа “Либерти” (а, L= 130,6 м; B= 17,5 м; T= 8,4 м; D= 14326 т; v= 11 уз; N= 2500 л.с.) и танкеры типа Т-2 (б, L= 153 м; B= 20,7 м; T= 9,2 м; DW= 16800 т; v= 14,5 уз; N= 6000 л.с.) выявили противоречие между классической конструкцией клепанного корпуса с поперечной системой набора и современными способами его сборки с помощью сварки: трещины металла в сварных соединениях и концентраторах напряжений привели в период с 1942 по 1966 г. к перелому корпусов у 22 судов этого типа.

• 
  Итальянским инженером П.Нерви построено первое судно из армоцемента - яхта “Неннел“(L=12,5 м).
  
• 
  Французский океанолог Жак Кусто и инженер Э.Гальян создают и испытывают первый акваланг.
  
• 
  В США полным ходом идет начатое в 1942 г. крупносерийное поточно-позиционное строительство, так называемых, стандартных судов - сухогрузов типа “Либерти“ (DW=10700 т) и танкеров типа “Т-2“: при постройке сухогрузного судна “Роберт Е.Пирри” был побит абсолютный рекорд строительства крупных судов от момента закладки до сдачи заказчику - 7 суток.
  
• 
  В Германии построена и испытана подводная лодка серии XVII - первая серийная лодка с парогазотурбинной установкой Вальтера, показавшая скорость подводного хода 25 узлов, которая в 3 раза превышала таковую у обычных дизель-электрических подводных лодок .
  
• 
  В США успешно работает первый в мире экспериментальный ядерный реактор, сооруженный в 1942 г. под руководством итальянского физика Энрико Ферми (1901-1954 гг.).
  
• 
  Сицилийская десантная операция, в которой участвовало 1380 кораблей и судов и свыше 1800 десантно-высадочных средств английских и американских военно-морских сил.
  
• 
  Завершение грандиозного полугодового сражения американо-австралийских и японских военно-морских сил за о. Гвадалкапал на Соломоновых островах, в ходе которого произошло 13 морских сражений и было потеряно союзниками 25 и японцами 24 боевых корабля, погиб главнокомандующий Объединенным флотом Японии Исироку Ямамото (1884-1943 г.).
  
• 
  Атака сверхмалой английской подводной лодкой в Альта-фьюрде (Норвегия) германского линкора “Тирпиц“, в результате которой он получил серьезные повреждения.
  
• 
  Потопление германского линкора “Шарнхорст“ у м.Нордкап в бою с английской эскадрой под командованием адмирала Б.Фрейзера.
  
• 
  Бомбардировка близ Венеции союзной авиацией великолепного итальянского пассажирского лайнера, обладателя Голубой ленты Атлантики, “Конти ди Савойя“, который в результате сильного пожара, длившегося несколько дней , затонул .