ось котораго движется параллельно поверхности воды;
P — вѣсъ кубич. метра воды;
V — скорость судна или даннаго цилиндра;
G — ускоренiе силы тяжести.
То формула Ньютона изобразится такъ:
R=PAv²/2g (1).
Отсюда видно, что, по Ньютону, сопротивленiе не зависитъ отъ формы тѣла или судна, и давленiе на это погруженное тѣло равно удару цилиндра воды, имѣющаго основанiемъ A.
Дальнѣйшiя работы ученыхъ: Poncelet, Dubuat, Coulomb, Baufou de Prony, Egtelwein, Фрудъ и др., послѣ испытанiй моделей, пришли къ слѣдующей формулѣ боковаго давленiя:
R=KPAv²/2g+Ps(av+bv²) (2),
гдѣ a и b — коэфицiенты тренiя воды и S — боковая поверхность, погруженная въ воду. Всѣ эти довольно грубые опыты послужили къ утвержденiю слабо обоснованной теорiи.
У Forest'а, стр. 138, сказано, что для подсчета силы судовыхъ машинъ принимаютъ слѣдующую формулу:
F=V³B³/M³ (3).
(Эта формула французская).
Гдѣ V = скорость въ узлахъ; B = наибольшее сѣченiе погруженной части; M = коэфицiентъ, который измѣнятся между 2 и 4,5, въ зависимости отъ мидель-шпангоута и длины корпуса. Этотъ коэфицiентъ, очевидно, имѣетъ здѣсь очень важное значенiе, но его можно опредѣлить только опытнымъ путемъ.
Формула эта интересна тѣмъ, что для подводной лодки Gymnote, имѣющей отношенiе длины къ дiаметру = 10, испытанiе скоростей для него дало M = 2,874, а для обыкновеннаго коммерческаго парохода, при тѣхъ же отношенiяхъ длины къ ширинѣ, получается, что
M = 3 (4).
Отсюда вытекаетъ выгода, для подводной лодки большой скорости, увеличивать отношенiе длины къ ширинѣ и уменьшить B² — до минимума.
По слѣдующей формулѣ можно разсчитать скорость подводной лодки, имѣющей слѣдующiя данныя:
форму цилиндрическую;
дiаметръ = 1 метръ;
длину = 10 метр.
Полезная работа обыкновенной пароходной машины выражается:
Tm=αβTρ (5),
гдѣ Tρ=JHP; α и β — два коэфицiента потери работы отъ трансмиссiи.
Съ другой стороны та же полезная работа, выраженная въ функцiи скорости и сопротивленiя воды:
Tm=KB²V³ (6),
гдѣ B = сѣченiе корабля; V = скорость; K = коэфицiентъ, измѣняющiйся въ зависимости отъ формы судна; откуда
V³=αβ/K × Tρ/B² (7),
здѣсь извѣстны Tρ = JHP — индик. сила машины; B = прямое сѣченiе корабля; изъ формулы IV видно, что можно принять M = 3, и тогда скорость не трудно опредѣлить. У насъ же употребительной формулой для сужденiя на практикѣ о работѣ, потребной для движенiя судовъ, считается формула инженеръ-механика В. И. Афанасьева:
Индикаторная сила H = 1.000(v/A)10/3 (D²/KL)1/3 (8),
гдѣ: V = скорость судна въ узлахъ;
D = водоизмѣщенiе въ тоннахъ;
K = отношенiе длины къ ширинѣ судна;
L = длина судна въ футахъ по грузовой;
A = коэфицiентъ, выведенный изъ очень большаго числа опытовъ надъ судами.
A — мѣняется въ предѣлахъ = 24 до 25,5.
II. Хотя и по настоящее время вопросъ о наименьшемъ сопротивленiи воды на различныя формы движущихся судовъ не разрѣшенъ окончательно, во всякомъ случаѣ въ дѣлѣ ходкости судна едва ли правильно искать рѣшенiя въ приданiи судну формы рыбъ, или въ устройствѣ головной или хвостовой части быстро-плавающихъ дельфиновъ и т. д., какъ это предлагали бр. Карышевы въ 1882 г., а въ настоящее время — К° Холландъ или "La-cavalerie" — въ Венецуэллѣ и "Argonant" — въ С.-А. С. Штатахъ.
По формѣ надо различать двѣ рѣзкихъ категорiи подводныхъ судовъ:
а) удлиненная, веретеобразная, дающая минимальную остойчивость и максимальную скорость.
б) сферическая и яйцевидная, дающая наибольшую остойчивость и наименьшую скорость.
А съ точки зрѣнiя военной — подводныя лодки дѣлятся на 3 типа:
А — подводныя лодки береговой обороны;
Б — подводная лодка — крейсеръ: съ большимъ раiономъ самостоятельнаго дѣйствiя;
В — судовыя подводныя лодки, подымающiеся на боканцы броненосцевъ и большихъ крейсеровъ, вмѣсто минныхъ катеровъ.
III. Изъ категорiи удлиненныхъ подводныхъ лодокъ или цилиндро-коническихъ отмѣтимъ:
1. Симметричныя по обѣ стороны, какъ, напримѣръ: на Nordenfelt, Waddington, Gymnite, Peral, Philippean.
2. Несимметричныя по обѣ стороны, какъ, напримѣръ: на Holland'ѣ.
3. Формѣ треугольника или яйцевидной, какъ, напримѣръ: на Plongeure, Джевецкiй, Goubet, Backer и на англiйскихъ п. л.
4. Рыбовидная и спецiальныя формы, изученныя, напримѣръ: на Gustave Zédé; въ которой верхняя поверхность почти горизонтальна, чѣмъ уничтожается стремленiе, какъ у другихъ формъ, при полномъ ходѣ погружаться носовою частью.
Инженеръ д-ръ Armans въ своемъ трудѣ о сопротивленiи жидкостей рекомендуетъ форму 2, гдѣ наибольшее сѣченiе помѣщается въ носовой части фигуры, около ⅓ длины и сюда же относится и Ц.-Т. судна, такъ какъ мгновенная ось вращенiя судна помѣщается недалеко отъ носовой оконечности, почему уменьшенiе разстоянiя между ними вообще выгодно.
IV. Хотя подводная лодка и обладала бы меньшимъ ходомъ сравнительно съ надводнымъ противникомъ, недостатокъ этотъ въ значительной степени искупится возможностью легко скрыться подъ водою и сравнительною неуловимостью.
V. Достаточная прямолинейность хода и удержанiе глубины не могутъ подвергаться сомнѣнiю съ тѣхъ поръ, какъ иы имѣемъ мины Уайтхеда съ достаточно совершенными приборами для автоматическаго регулированiя перекладки рулей.
VI. Особенно нецѣлесообразнымъ долженъ казаться выходъ водолаза изъ подводныхъ лодокъ, проектировавшiйся нѣсколькими изобрѣтателями, повидимому, подъ влiянiемъ фантастическаго "Nautilus'а" Жюль-Верна, такъ какъ: 1) только на сравнительно небольшой глубинѣ вообще можно спустить водолаза; 2) невозможно допустить наполненiе камеры, куда вошелъ одѣтый водолазъ, сразу забортной водою, такъ какъ это значило бы подвергать человѣка быстрому повышенiю давленiя, всегда вредно отражающемуся на его здоровьѣ; 3) при предположенiи, что водолазъ благополучно вышелъ бы изъ лодки, его пришлось бы питать воздухомъ въ такомъ количествѣ, лишиться котораго подводной лодкѣ было бы невозможно; у нея самой не достанетъ средствъ для такой вентиляцiи; 4) для того, чтобы водолахъ могъ отойти отъ подводной лодки, надо, по крайней мѣрѣ, еще одного человѣка, который бы травилъ и выбиралъ шлангъ по мѣрѣ надобности; 5) въ томъ случаѣ, если бы водолазъ зацѣпился, или почувствовалъ себя дурно, подрейфовало лодку, или зажался бы шлангъ и т. д. — положенiе водолаза будетъ безвыходнымъ; 6) предполагать, что водолазъ съ запасомъ сжатаго воздуха можетъ самъ удалиться и вернуться къ подводной лодкѣ — химера, которою многiе теоретически увлекались и къ сожаленiю продолжаютъ до сихъ поръ увлекаться, отъ недостаточнаго знакомства съ водолазнымъ дѣломъ.
VII. Хотя на глубинѣ не только 2-хъ саженъ, но даже и болѣе, особенно въ соленыхъ водахъ, въ водѣ видно впередъ на разстоянiе 20–25 футъ, а вверхъ и гораздо больше, тѣмъ не менѣе никакiя оптическiя стекла, или X лучи на дадутъ возможности при быстромъ ходѣ избѣжать опасности нарваться на камень, выскочить на мель и т. д.; поэтому приходится ограничиться тѣмъ, чтобы въ океанѣ и только подъ выстрѣлами враговъ подводная лодка могла бы нырнуть, а стремленiе достигнуть вполнѣ подводнаго плаванiя едва ли осуществимо и едва ли, думаемъ, необходимо.
Для орiентировки еще
