Очевидно, что эффективность работы грузовых ветроходов прежде всего будет зависеть от правильного выбора района эксплуатации — путей их движения. Имеется в виду использование этих судов, главным образом, на линейных перевозках в районах устойчивых по направлению и достаточно сильных ветров. Другим необходимым условием является создание таких аэродинамических движителей, которые могут обеспечить более высокий уровень использования энергии ветра, чем традиционные мягкие паруса, и лучше поддаются механизации.
По данным зарубежных исследователей, считается, что снижение расходов на топливо около 10% уже оправдывает применение вспомогательных ветродвижителей на обычном дизельном судне. Успешная эксплуатация двух японских танкеров с жесткими складными парусами наглядно подтверждает этот вывод и стимулирует работы по дальнейшему совершенствованию конструкции самих ветродвижителей.
В Ленинградском ЦЛНЪММФ подобная работа привела к созданию современного варианта роторного движителя, освобожденного от основного недостатка, свойственного роторам на «Барбаре», благодаря сочетанию с прямым пар/сом.
При конструктивной разработке модульного АДК — аэродинамического движительного комплекса — были положены в основу следующие положения:
- вспомогательное назначение АДК, предназначенного лишь для совместной работы с главным судовым дизелем;
- обеспечение более высоких тяговых характеристик, чем у парусов на японском танкере «Шин Айтоку мару» (см. «КЯ» №92);
- возможность использования автоматического или дистанционного управления без каких-либо затрат ручного труда для обслуживания АДК;
- возможность уменьшения площади парусности при опасном усилении ветра.
Пока что задача была ограничена только вспомогательными функциями АДК, однако при благоприятных условиях не исключалась возможность хода судна с остановленным главным двигателем или применение, в дальнейшем, АДК в качестве основных движителей.
Информация об изображении
Газовоз «Кегумс» с двумя однороторными АДК общей площадью парусности 200 м2
Разработано три типа ветродвижителей, один из которых успешно прошел испытания в аэродинамической трубе, а два других готовятся к ним. За основу конструкции всех трех АДК принято «полужесткое» крыло с механическим приводом.
Газовоз «Кегумс» с двумя однороторными АДК общей площадью парусности 200 м2
В двух из разработанных типов АДК использован комплекс ротор-крыло, состоящий из вращающегося ротора, стоящего за ним обтекателя и мягкого паруса, который при необходимости можно убрать, наматывая на вертикальный вал внутри обтекателя. Грубо говоря, применение вертикального ротора позволило существенно повысить эффективность ветродвижителя при ходе в бакштаг, в полветра и в лавировку.
АДК, предназначенные для небольших судов, могут иметь один ротор, для крупных — два ротора, расположенных симметрично по обеим сторонам паруса и работающих как предкрылок и закрылок.
Информация об изображении
Рис. 1. Сравнение коэффициентов тяги разработанного в ЦПКБ АДК и «японского паруса»
Получение необходимой для движения судна общей площади парусности может быть достигнуто увеличением как числа секций АДК по высоте, так и увеличением числа модульных АДК с самостоятельным приводом.
Рис. 1. Сравнение коэффициентов тяги разработанного в ЦПКБ АДК и «японского паруса»
Полученные в результате испытаний модели аэродинамические характеристики АДК дали возможность рассчитать коэффициенты тяги движителя для различных курсовых углов относительно вымпельного ветра и построить полярную диаграмму. Для сравнительной оценки эффективности нашего АДК и «японского паруса», примененного на «Шин Айтоку мару», на рис. 1 представлены полярные диаграммы коэффициентов тяги для обоих типов ветродви-жителей. Из диаграммы видно, что АДК по своим тяговым характеристикам значительно превосходит японские паруса.
Для опытной установки АДК намечены два типа судов. На серийных танкерах типа «Алтай» (постройки 1972 г.) будут испытаны двухроторные движители, на серийных газовозах типа «Кегумс» (постройки 1965 г.) — однороторные. Основные характеристики обоих типовых судов и для сравнения — данные японского танкера приводятся в таблице. Там же приведены средние величины тяги для основных курсовых углов вымпельного ветра в пределах 90—150° при его скорости 10 м/с, а также величины экономии мощности, приближенно определенные по обычной формуле
где Р — тяга ветродвижителей, кгс; v — скорость судна, равная 12 уз (6,16 м/с); η — пропульсивный коэффициент, принятый равным 0,60 для всех трех судов.
Мощность приводных двигателей принята равной 10 кВт на ротор. Она определялась исходя из следующих данных; высота ротора — 10,0 м; диаметр — 2,0 м; число оборотов — 300 об/мин.
В настоящее время, в порядке первоочередной работы по реализации предложения ЦПКБ ММФ о практическом использовании АДК, предусматривается их установка на газовозе «Кегумс» Латвийского морского пароходства, работающем на линии Вентспилс — Куба. С целью максимального использования энергии ветра особо рассматривались рациональные пути его движения на переходах через Атлантику; ведь протяженность этого участка составляет около 75% всей трассы. Выбранный путь движения судна к берегам Кубы соответствует традиционным для больших парусных судов («Южный путь»), показанным на гарте, составленной англмйскям адмиралом Б. Сомзрвилом. Повторяемость попутных ветров на этом пути достигает 60—80% при средней скорости ветра 8—12 м/с. «Южный путь» оказывается приблизительно на 17% длинее кратчайшего, соответствующего плаванию от м. Уэссан до берегов Кубы по дуге большого круга, однако наличие устойчивых ветров, главным образом, попутных направлений (в том числе северо-восточного пассата) делает его более выгодным.
Предварительные расчеты показывают, что экономия условного топлива, определенная по величине выигрыша в рейсовой скорости, достигнутого за счет установки АДК на теплоходе «Кегумс», составляет около 3,8 т/сутки; это примерно 45% суточного расхода топлива судами этого типа.
В заключение можно отметить, что выход судна с АДК в первый испытательный рейс запланирован на 1984 г.
