Kodėl povandeniniai laivai plaukdami paviršiumi yra tokie lėti?

Šiuolaikiniai kariniai povandeniniai laivai yra labai sudėtingi ir efektyvūs ginklai. Jie ištisus mėnesius gali praleisti po vandeniu, iškildami tik pasibaigus maisto atsargoms. Po vandeniu jie taip pat yra stebėtinai greiti, o štai plaukdami paviršiumi – labai lėti. Kodėl taip yra?

Šis klausimas iš tikrųjų nėra toks keistas, koks gali pasirodyti iš pirmo žvilgsnio. Hidrodinaminis pasipriešinimas yra stipresnis už aerodinaminį. Tai yra, judėti per vandenį yra sunkiau nei per orą. Tai kodėl išniręs povandeninis laivas yra žymiai lėtesnis?

Pabrėžiame – žymiai lėtesnis. Pavyzdžiui, rusų Akula klasės (rus. Щука-Б) povandeninis laivas paniręs tikrai pasiekia 28-35 mazgų (52-65 km/val.) greitį, o štai virš vandens sunkiai įsibėgėja iki 10 mazgų (19 km/val.). Amerikietiškas Ohio klasės povandeninis laivas gali pasiekti didesnį nei 20 mazgų (37 km/val.) greitį po vandeniu, o štai plaukdamas paviršiumi įsibėgėja iki 12 mazgų (22 km/val.) Ir tokių pavyzdžių apstu – visi šiuolaikiniai povandeniniai laivai panirę plaukia greičiau nei išnirę.

Bet taip buvo ne visada. Štai vokiškas Antrojo pasaulinio karo U-995 po vandeniu pasiekdavo 7,6 mazgų (14,1 km/val.), o išniręs – 17,7 mazgų (32,8 km/val.) greitį. Kas pasikeitė? Na, beveik viskas.

Egzistuoja kelios priežastys, kodėl povandeniniai laivai šiais laikais maksimalų greitį pasiekia tik plaukdami po vandeniu. Pagrindinė iš jų – pasipriešinimas.

Laivai kovoja su keliomis vandens pasipriešinimo formomis – trintimi, bangų formavimu ir bangų laužymu. Trintis, tikriausiai, yra aiškiausia vandens pasipriešinimo forma. Bangų sudarymas yra ne toks paprastas, bet jūs žinote, kad priešais paviršiumi plaukiantį laivą susidaro nuolatinė banga, trukdanti įsibėgėti. Galiausiai, bangų laužymas – tai brovimasis pro natūralias vandens telkinio bangas.

Plaukdamas po vandeniu laivas pats nekuria žymesnių bangų ir išvengia natūralių bangų. Taigi, dvi vandens pasipriešinimo formos pasineriant yra pašalinamos. Trintis, žinoma, sustiprėja, tačiau itin aptaki povandeninio laivo forma sumažina jos poveikį. Kuo didesnis greitis pasiekiamas plaukiant paviršiumi, tuo didesnę pasipriešinimo dalį sudaro bangos. Panirus tokios problemos nėra.

Kita priežastis – kavitacija. Greitai besisukantis sraigtas sukuria itin žemo slėgio zonas, kurias užpildo mažyčiai garų burbulai. Aplinkinis vandens slėgis juos sutraiško, vyksta miniatiūriniai sprogimai, kurie graužia metalo paviršių. Kuo giliau yra plaukiantis laivas, tuo jis greičiau gali sukti savo sraigtą, nebijodamas dėl priešlaikinio devėjimosi, nes aukštesnio slėgio aplinkoje kavitaciniai burbulai susidaro žymiai sunkiau. Taigi, plaukdami paviršiumi povandeniniai laivai riboja savo sraigto sukimosi greitį, nes žemesniame slėgyje kavitacija vyksta energingiau.

Ir tai dar ne viskas. Sugrįžkime prie U-995 – gerai įsižiūrėkite į jo profilį:

O dabar pažvelkite į šiuolaikinį vokišką 212-os klasės povandeninį laivą:

Pastebite skirtumą? U-995 forma labiau primena paviršinius laivus, kai tuo tarpu 212 yra aptakesnis ir apvalesnis. Taip yra todėl, kad Antrojo pasaulinio karo laivai didelę savo kelionių dalį įveikdavo paviršiumi. Galima sakyti, tai buvo paviršiniai laivai, pritaikyti veikimui po vandeniu.

Plaukdamas paviršiumi U-995 buvo labai stabilus – kaip ir paviršiniai laivai. Jo nosis (forštevnis) buvo pritaikyta bangoms laužyti, sraigtai buvo įrengti arti laivo apačios, kad plaukiant paviršiumi būtų išlaikytas aukštas sraigtų darbo efektyvumas, o ir krypties vairai buvo labiau pritaikyti paviršinėms kelionėms. Tuo tarpu šiuolaikiniai povandeniniai laivai yra labiau apvalūs, neturi taip efektyviai bangas laužančios nosies ar paviršiniam plaukimui optimizuotų krypties vairų. Net ir jų sraigtai įprastai yra aukščiau, todėl išnirus jie sukasi netoli paviršiaus.

Kodėl taip yra? Na, nes pasikeitė karybos pobūdis ir povandeninių laivų technologijos. U-995 ir kiti to meto laivai privalėjo būti tokie, nes neturėjo galimybių ilgą laiką keliauti po vandeniu. Šiuolaikiniai laivai turi ir gali slėptis nuo pažangių povandeninių laivų aptikimo technologijų, o variklių pažanga ir ypač kompaktiški branduoliniai reaktoriai leidžia jiems labai ilgą laiką išsilaikyti po vandeniu.

Taigi, apibendrinant – šiuolaikiniai povandeniniai laivai po vandeniu gali išvystyti didesnį greitį, nes tam ir yra statomi. Plaukdami paviršiumi jie sunkiai kovoja su natūraliomis ir savo sukeltomis bangomis, nes jų korpusų dizainas yra optimizuotas veikimui po vandeniu. Galiausiai, greitis paviršiuje ribojamas ir dirbtinai, kad būtų išvengta problemų dėl stabilumo, neefektyvaus vairų darbo ar priešlaikinio sraigtų dėvėjimosi.