О совершенствовании малотоннажных кораблей

Если у вас есть статья, заметка или обзор, которыми вы хотите поделиться с аудиторией нашего сайта, присылайте информацию на: aleksandr.belozerov@gmail.com. За статьи платим деньги!

Современная внешнеполитическая и экономическая обстановка позволяет предполагать, что в ближайшие годы российский ВМФ будет пополняться в основном мало- и среднетоннажными надводными кораблями. Это заставляет искать неиспользуемые сегодня возможности совершенствования таких кораблей и прежде всего – повышения их мореходности.

Один из основных недостатков кораблей небольшого водоизмещения – их невысокая мореходность. К примеру, надводный корабль водоизмещением около 1000 т «работоспособен» на волне высотой до 2 м, т.е. на волнении 4 балла по шкале Бофорта. Понятно, что на большинстве акваторий, где должен применяться такой корабль, возможность его эффективного применения при такой мореходности будет сильно ограничено.

Путь к решению проблемы

Однако сказанное выше относится только к кораблям традиционного типа. Начиная с последней трети 20 века во всем мире активно исследовали и начали применять суда и корабли с принципиально новой формой обводов: объекты с малой площадью ватерлинии.  Суть отличия этой формы обводов от традиционной хорошо видна на рис. 1.

Судно гидроакустического дозора
Рис. 1. Судно гидроакустического дозора. США

Уменьшение ширины корпуса в районе расчётной ватерлинии и ниже неё и даёт снижение площади ватерлинии. (Объекты с такими корпусами практически могут быть только многокорпусными, поскольку отдельный корпус не имеет остойчивости формы.) Основной подводный объём называют гондолой, или понтоном, или просто корпусом, а часть над ним – стойкой. Стойка может быть разделена по длине на две или три части.

Уменьшение площади ватерлинии приводит к снижению возмущающих сил и моментов, что равнозначно снижению качки всех видов при прочих равных условиях. Модельные и натурные испытания показали, что судно с малой площадью ватерлинии (СМПВ) имеет на встречном волнении в 5-15 раз меньшую качку, чем сравнимое по водоизмещению традиционное судно. Величина снижения прямо пропорциональна соотношению площадей ватерлиний. Размещенное ниже видео позволяет увидеть поведение идущих рядом на волнении малотоннажных судов, обычного и СМПВ, построенного фирмой «Абекинг и Расмуссен»:

Кроме высокой мореходности, СМПВ, как все многокорпусные объекты, отличаются от однокорпусных увеличенной площадью палуб (по отношению к водоизмещению). Это делает многокорпусные суда и корабли наиболее эффективными для тех назначений, где требуется большая площадь палуб (так называемые «носители вместимости», “capacity carriers”). К таковым относятся и современные надводные корабли.

Практический опыт

Постройка СМПВ началась, по сведениям автора, с голландского бурового судна «Дуплус», чьё название предложено было для обозначения двухкорпусного СМПВ с одной длинной стойкой на каждом корпусе. Но наиболее наглядными были натурные испытания экспериментального СМПВ ВМС США «Каймалино», рис. 2.

Экспериментальное судно «Каймалино»
Рис. 2. Экспериментальное судно ВМФ США «Каймалино»

Это судно водоизмещением около 200 т было испытано на волнении рядом с традиционным катером береговой охраны и традиционным фрегатом водоизмещением около 3 000 т. Оказалось, что, например, условия взлёта и посадки вертолёта на таком СМПВ лучше, чем на фрегате (в 15 раз большего водоизмещения).

С тех пор построено несколько десятков СМПВ различного водоизмещения и назначения, в основном двухкорпусных. Некоторые примеры таких судов показаны ниже.

Среди построенных – японский пассажирский паром «Кайо» водоизмещением около 300 т со скоростью 30 узлов, рис. 3.

Паром - СМПВ
Рис. 3. Японский пассажирский паром — СМПВ

Этот паром работает на волнении 5 баллов на полной скорости с 1% пассажиров, страдавших от морской болезни. Очевидно, что никакой другой тип водоизмещающих судов не может обеспечить такой результат.

Кроме пассажирских, СМПВ очень эффективны в качестве научно-исследовательских, патрульных и других кораблей и судов, которые, имея небольшое водоизмещение, должны максимально долго находиться в море, попадая при этом в достаточно суровые ветро-волновые условия. На рис.4 показано научно-исследовательское СМПВ США.

Научно-исследовательское СМПВ
Рис. 4. Научно-исследовательское СМПВ

Этот рисунок позволяет заметить ещё одну особенность СМПВ: небольшой объём стоек позволяет менять осадку (в пределах их высоты), используя очень небольшой объём водяного балласта. Это даёт возможность не только посещать достаточно мелководные порты, но и снижать буксировочное сопротивление на тихой воде – при осадке до верха гондол.

Уникальным примером СМПВ является экспериментальное судно ВМФ США «Си шедоу», рис. 5.

«Невидимое» судно
Рис. 5. Экспериментальное «невидимое» судно ВМФ США

(Попутно надо отметить, что это крайне нерациональное судно – практически без верхней палубы! – действительно не фиксировалось радаром даже при прямой видимости на расстоянии 2 кабельтовых, однако это не сделало его невидимым: выдавало движущееся по экрану пятно, пустое от бликов, вызываемых волнами.)

Самым большим из построенных СМПВ, по сведениям автора, является круизное судно «Радиссон Диамонд», построенное в Финляндии, рис. 6.

Круизное СМПВ
Рис. 6. Круизное СМПВ

Надо отметить, что владельцы этого судна хвастались «самыми большими в мире» рулями-успокоителями качки. И хвастались совершенно напрасно, потому что при скорости 12 узлов никакая площадь рулей-успокоителей не обеспечит их высокой эффективности…

Однако упоминание об успокоителях качки в связи с СМПВ возникло совершенно закономерно. Дело в том, что и сами обводы, и обычно принимаемые соотношения корпусов СМПВ приводят к низкому демпфированию качки. А это, в свою очередь, ведёт к большим амплитудам продольной качки на попутном волнении, в резонансных для СМПВ режимах.

Кроме двухкорпусных, в последнее время начали строить и СМПВ с аутригерами, рис. 7.

СМПВ с аутригерами
Рис. 7. Лоцманское 20-метровое СМПВ с аутригерами у борта крупнотоннажного судна

Недостатки

Основное достоинство СМПВ с точки зрения преодоления качки — малая площадь ватерлинии — существенно снижает продольную остойчивость, что является одним из основных недостатков с точки зрения аварийной посадки: чтобы сделать её приемлемой, желательно заполнять часть концевых отсеков негорючей лёгкой пеной.

Кроме того, сниженная продольная остойчивость приводит к резонансной качке с большими амплитудами (но малыми ускорениями) на попутном волнении и близком к нему курсовых углах. Кроме уклонения от попутного волнения, обычно это требует наличия систем успокоения качки, как правило – автоматически управляемых крыльев. Для снижения качки тихоходных СМПВ или судов на стоянке в море наиболее эффективным представляется применение активированных воздухом цистерн. Сегодня такие успокоители бортовой качки применены на новом (традиционном) судне – транспорте вооружения. Такая же система будет эффективна для умерения килевой качки на СМПВ, она также может применяться как балластная для изменения осадки судна такого типа.

Третьим недостатком СМПВ является повышенная масса корпусных конструкций относительно водоизмещения, в значительной мере связанная с одним из преимуществ — увеличенной площадью палуб.

Мировой опыт позволяет считать, что архитектурно-конструктивный тип судов с малой площадью ватерлинии весьма эффективен для решения некоторых задач, особенно для малотоннажных судов. Это позволяет рекомендовать проектирование малотоннажных НК в варианте с малой площадью ватерлинии, как минимум – в качестве альтернативы традиционным.

Если у вас возникли вопросы - оставляйте их в комментариях под статьей. Мы или наши посетители с радостью ответим на них