JKSbattleship: Prędkość podwodna okrętów podwodnych

środa, 28 października 2015

Prędkość podwodna okrętów podwodnych

Jak obiecałem, zmusiłem się do sporządzenia zestawienia statystycznego niektórych parametrów okrętów podwodnych z lat 1925-1945. Wziąłem pod uwagę wszystkie typy OP z tego czasu, dla których znalazłem w Navypedii kompletne dane. W zestawieniu znalazły się OP 206 typów z 26 państw. Niestety nie mogę wkleić tu całej tabeli z powodu jej rozmiarów. Zamieszczam wyłącznie jej podsumowanie oraz osobne podsumowanie wyłącznie dla OP brytyjskich z powodów, które dalej wyjaśnię.

Państwo

Typ

Rok bud.

Wyp. podw.

Moc

Prędkość maksymalna

Współczynniki

diesle

elektr.

rel.

naw.

podw.

rel.

5/6

8/9

6/4

10/7

9/11

[tn]

[KM]

[w]

KM/tn

w/(KM/tn)

Ogółem:

Minimum:

0,13

0,26

2,84

Maksimum:

7,50

4,14

43,65

Średnia:

0,99

0,90

10,02

Dla okrętów brytyjskich:

Minimum:

0,67

0,56

6,44

Maksimum:

1,55

1,52

12,00

Średnia:

0,97

1,00

9,69

Pierwsze, co zwróciło moją uwagę, to ewidentna niewiarygodność niektórych danych, to te – na szczęście niezbyt liczne – przypadki prawdopodobnie są „odpowiedzialne” za tak wielkie różnice pomiędzy wartościami minimum i maksimum. No właśnie, to druga rzecz, która rzuca się w oczy; np. w kol. 13 wartość maksimum ponad 15 razy przekracza wartość minimum; można wprawdzie z tego wyliczyć średnią (co uczyniłem), ale jaką ona ma wartość? To tak jakbyśmy brali pod uwagę człowieka w wieku 44 lat i dziecko 3-letnie; średnia ich wieku to 23,5 roku, ale ta wielkość w żadnym stopniu nie opisuje żadnego z tych przypadków.

Na szczęście zauważyłem, że w przypadku okrętów brytyjskich „rozrzut” danych jest stosunkowo niewielki, wynika to prawdopodobnie z jednej strony z wiarygodności i dokładności danych, a z drugiej z preferowania przez Brytyjczyków rozwiązań bliskich „złotego środka”, a w każdym razie unikania rozwiązań ekstremalnych. Wprawdzie wartości średnie dla okrętów brytyjskich i dla całości niewiele się od siebie różnią, ale to te brytyjskie wynikają z danych pozbawionych skrajnych wartości.

Żeby ta moja praca nie poszła całkiem na marne, przeanalizowałem dodatkowo brytyjskie i inne, podobnie „umiarkowane” przypadki w poszczególnych przedziałach tonażowych. W efekcie otrzymałem następujące wartości współczynnika z kol. 13 (nazwijmy go „f”):

W [tn]	<500	500-1000	1000-1500	1500-2500	>2500
f	6,7	8,4	9,7	10,7	11,4

W związku z tym zaryzykowałem skonstruowanie wzorów; jednego dla obliczenia maksymalnej prędkości podwodnej dla znanej mocy silników elektrycznych –

v = P / W * f ;

a drugiego dla obliczenia wymaganej mocy dla założonej prędkości –

P = v * W / f ;

gdzie: v – prędkość maksymalna [w]

P – moc silników elektrycznych [KM]

W – wyporność normalna podwodna [t]

f – współczynnik zależny od przedziału wyporności

Z braku czasu (i cierpliwości :)) nie „przymierzałem” wzorów do wszystkich analizowanych OP, ale w przypadku brytyjskich, amerykańskich i większości innych, odchyłki od danych oficjalnych są znikome. Gorzej wygląda to w przypadku okrętów japońskich i innych „egzotycznych” podejrzewam, że powodem jest niewiarygodność oficjalnych danych.

Inną możliwą metodę obliczeń wskazuje współczynnik z kol. 12; opisuje on relację pomiędzy stosunkiem mocy silników diesla do mocy silników elektrycznych, a stosunkiem prędkości nawodnej do prędkości podwodnej. Jak wynika z tabeli ogólnie przyjmuje on wartość 0,9, a dla okrętów brytyjskich 1,0 i jak dla mnie ten drugi jest bardziej wiarygodny. Czyli; jeżeli moc diesli jest dwa razy wyższa od mocy elektromotorów, to i prędkość nawodna winna być dwa razy wyższa od podwodnej. Współczynnikiem tym możemy dodatkowo „weryfikować” wyniki uzyskane wg podanych wyżej wzorów, choć uprzedzam, że wyprawia on czasem dziwne „harce” i stosować go należy z dużą ostrożnością, a już na pewno nie wyłącznie.

Myślę jednak, ze ostateczną weryfikacją będzie porównanie własnych założeń z danymi współczesnego i podobnego „realnego” okrętu, najlepiej brytyjskiego.

Przy okazji, na podstawie powyższych ustaleń ustaliłem dla niedawno prezentowanego Mustela przy mocy elektromotorów 1 052 KM prędkość podwodną maks. 6,9 w, a dla założonej przeze mnie prędkości 9,5 w konieczną moc 1446 KM. I taką moc wprowadzę poprawiając posta.

3 komentarze:

Anonimowy28 października 2015 18:47
Wyrazy szacunku! Widzę, że ktoś pracował jak pszczółka, a ja jak truteń – bo nawet nie zdążyłem spisać pełnych danych z Navypedi.
Cenna obserwacja, że najlepszą bazą obiektywnych danych mogą być okręty brytyjskie.
Postarałem się na szybko porównać wzory. I rzeczywiście „stary wzór” był delikatnie mówiąc „mało doskonały” dla dużych i mocnych (silnikowo) okrętów.
Podany tu wzór, czyli f* P /W, gdzie f zależy od wyporności ma jednak jedną nieprzyjemną wadę. Np. szybkość dwóch okrętów, jednego 999t i 999KM, a drugiego 1001t i 1001KM będzie wynosiła 8,4w i 9,7w, co jest nonsensem.
Na szybko zrobiona analiza zależności współczynnika f pokazał, że naturalny (*) pomysł jest najlepszy i zaskakująco dobrze można zastąpić f przez element k*(W^(1/3)) [pierwiastek 3-ciego stopnia z wyporności], gdzie k wychodzi chyba 0,8 (to jeszcze można by zweryfikować). Finalny wzór byłby wówczas zmodyfikowany do postaci:
V= k*(W^(1/3)) * P/W
Ten wzór wydaje mi się, że jest nawet troszkę bliższy danym (tym, które miałem o brytyjskich okrętach) od wzoru z „f”, a przede wszystkim nie ma efektów „skoku” na granicznych wypornościach.
H_Babbock
PS 1 „bliższy” – w sensie odchylenia kwadratowego
PS 2 (*) Dlaczego pierwiastek trzeciego stopnia? Jak ktoś zainteresowany to podpowiedź: bo wtedy finalny wzór mówi tak naprawdę, że prędkość zależy proporcjonalnie od mocy podzielonej przez pole przekroju poprzecznego okrętu („opór czołowy”).
PS 3 Napisałeś: „Wyporność normalna podwodna” – czy nie jest tak, że podwodą jest tylko jedna wyporność – objętość okrętu.
H_Babbock
OdpowiedzUsuń
Odpowiedzi

Dodaj komentarz

środa, 28 października 2015

Prędkość podwodna okrętów podwodnych

Prędkość podwodna okrętów podwodnych

3 komentarze:

Archiwum bloga

O mnie

Łączna liczba wyświetleń

Strony