В настоящее время у редакции появилась возможность привести ответы на аналогичные вопросы ряда отечественных и зарубежных специалистов, которые были участниками июньского рабочего совещания Комитета по быстроходным судам Международной конференции опытовых бассейнов (МКОБ), проходившего в Ленинградском кораблестроительном институте.
Вопрос № 1
Какие с вашей точки зрения наиболее интересные и заслуживающие внимания направления имеются в настоящее время в области ходкости судов?
К. Р. Сурбиер — сотрудник фирмы «Воспер-Торникрофт», председатель Комитета МКОБ по быстроходным судам, Великобритания: «Гребные винты с большой саблевид-ностью лопастей и уменьшенной нагрузкой на конце лопасти с целью снижения вибрации. Развитие нелинейной теории для расчета таких гребных винтов, а также водометов и частично погруженных винтов — ЧПВ».
О. Рутгерсон — сотрудник научного центра ССПА1, член Комитета МКОБ по быстроходным судам, Швеция: «Для быс роход-ных судов можно отнести к перспективным такие устройства, как водомет, Z-образная колонка и ЧПВ, которые уже применяются».
А. Купо — сотрудник фирмы «Марин», член Комитета МКОБ по быстроходным судам, Нидерланды: «Совершенствование процесса
проектирования гребного винта — выбора формы лопастей, их саблевидности и т. п. Использование ЧПВ, особенно в тех случаях, когда требуется небольшая осадка».
Доктор технических наук Ю. М. Садовников (СССР): «Утилизация энергии следа за судном с помощью движительных комплексов».
Кандидат технических наук М. А. Мавлгадов (СССР): «Мореходные СПК на малологруженных крыльях».
Сравнивая приведенные пять ответов с теми, которые обсуждались двадцать лет назад, можно заметить, что гребных винтов со значительной саблевидностью тогда еще не было, а водометы и ЧПВ имели малое распространение и поэтому не рассматривались. Тогда много внимания было уделено судну на колесах, предложенному в 1963 г. советским изобретателем В. П. Подорвановым. «Колесная» тема (хотя и была оценена тогда специалистами однозначно негативно), как известно, в дальнейшем возникала снова и «КиЯ» неоднократно писали об этом. Последняя публикация такого рода, описывающая «Роллеркрафт» английского инженера Керси, была помещена в №139 «КиЯ».
Ввиду того, что интерес к использованию колес не пропадает, есть смысл процитировать убедительный комментарий, данный по этому поводу еще 20 лет тому назад сотрудником ЦНИИ им. А. Н. Крылова, докт. техн. наук М. А. Басиным:
«Задача достижения высоких скоростей при движении по воде требует создания глиссирующей поверхности с высоким гидродинамическим качеством. Колесо (цилиндр), даже вращающееся в направлении движения, не обладает этим качеством, так как представляет собой глиссирующую поверхность с формой, далекой от оптимальной».
Следует еще добавить, что уменьшения сопротивления трения глиссирующей поверхности, на которое надеются сторонники «колесных» идей, можно добиться путем использования искусственной кавитации, т. е. образования воздушных пузырей на днище глиссирующего катера (подробнее см. «КиЯ» №129). Но об этом следующий вопрос.
Вопрос № 2
Какой путь снижения сопротивления быстроходных судов наиболее перспективен с точки зрения практики?
К. Р. Сурбиер: «В основном, это выбор оптимальных главных размерений и формы корпуса, а также применение самополирующихся и противообрастающих красок для судов с длительным периодом стоянки».
О. Рутгерсон: «Наиболее эффективный путь снижения сопротивления — совершенствование процесса проектирования корпуса и улучшение взаимодействия корпуса и движителей. Для случая движения с большой скоростью имеется ряд устройств, позволяющих оптимизировать положение корпуса в процессе движения (транцевые плиты, дополнительные реданы и т. п.). По-видимому, наилучшее использование этих устройств и является наиболее перспективным путем».
А. Купо: «Общее улучшение процесса проектирования формы корпуса, включая и элементы, обеспечивающие силу поддержания».
Ю. М. Садовников: «Использование воздушных каверн — искусственной кавитации — на корпусе с образованиями, оптимальными применительно к соответствующим режимам движения».
Кандидат технических наук В. С. Турбал:
«Наиболее перспективными на катерах, яхтах и других судах являются следующие способы снижения сопротивления (в порядке приоритета): традиционное совершенствование формы корпуса; обеспечение гладкости поверхности обшивки за счет применения специальных самополирующихся лакокрасочных покрытий; применение устойчивых воздушных каверн на днище с малым расходом воздуха (можно использовать выхлопные газы двигателя); применение подводных крыльев; суда на воздушной подушке».
Заметим, что еще двадцать лет назад специалисты пришли к выводу, что лыжи, крылья, полимеры, поддув воздуха, податливые покрытия— это основные направления снижения сопротивления судна. Как видно хотя бы из приведенных выше ответов, радикальных изменений за прошедшие годы не произошло. Полимеры и «податливые покрытия» типа кожи дельфина надежд не оправдали, лыжи и крылья дали меньше, чем хотелось. А уникальных новшеств за истекшие двадцать лет так и не появилось.
Интересно отметить, что применение искусственной кавитации в настоящее время считается таким же перспективным напряжением, как и тогда.
В этой связи процитируем комментарий, данный в 1969 году сотрудником ЦНИИ им. А. Н. Крылова, докт. техн. наук А. А. Бутузовым:
«Одним из наиболее перспективных способов снижения сопротивления трения судна является создание на днище тонкой воздушной прослойки — искусственной каверны. При этом необходимо проектировать судно со специальной формой корпуса. Эффект достигается за счет уменьшения сопротивления трения той части поверхности корпуса, которая покрывается воздушной прослойкой и, грубо говоря, движется уже не в воде, а в воздухе. Расход воздуха, а следовательно, и мощности на поддув в этом случае получается несравненно меньше, чем у судна на воздушной подушке обычного типа».
За прошедшие годы эта идея (запатентованная в 1970 г. самим А. А. Бутузовым) нашла практическое применение как на речных плоскодонных судах (были проведены испытания и готовится внедрение на одном из проектов), так и на быстроходных катерах. Например, на катере водоизмещением 24 т при скорости 55 км/ч было получено снижение сопротивления на 35% (подробнее см. «КиЯ» №129). Как видим, внедрение новшества и у нас в стране идет довольно медленно, а за рубежом, похоже, вообще не знают об этой идее.
Другими словами, тут имеется простор для настоящих энтузиастов и изобретателей. Почему бы, к примеру, не применить искусственную кавитацию на гидроцикле?
Вопрос № 3
Уступит ли свое место гребной винт другим видам движителей?
К. Р. Сурбиер: «Нет, хотя хорошие перспективы имеют водометы (особенно для малых катеров, прогулочных катеров и т. д.)».
О. Рутгере он: «В зависимости от применения могут быть выбраны более специализированные устройства, например, водомет или ЧПВ».
A. Купс: «Это нереально. Водомет является весьма популярным движителем, но, в известной степени, по непонятным причинам. Для особых случаев, когда надо исключить выступающие части, могут быть перспективными другие, более компактные пропульсивные комплексы».
Ю. М. Садовников: «Нет, не уступит».
М. А. Мавлюдов: «В ряде случаев уступит вентилируемым движителям, например, на скоростных малопогруженных судах».
B. С. Турбал: «Гребной винт и движительные комплексы, разработанные на основе гребного винта (винт в насадке, соосные винты, винты с различными направляющими устройствами, в том числе и водометы), в настоящее время и в ближайшие годы будут основным типом движителя на судах всех типов, поскольку они наиболее эффективны. До изобретения человечеством источника дешевой энергии альтернативы гребному винту не будет».
20 лет назад, хотя речь о движителях в упомянутом материале не шла, в самом номере несколько статей были посвящены этой теме, и все они описывали различные водометные движители, так что популярность водомета была уже и в те времена достаточно высокой. В настоящее время водометные движители получили самое широкое распространение на СПК, на скеговых СВП, на подводных лодках (многоцелевая английская АПЛ типа «SSN 20»), на катерах (водометный катер «Мурена», см. «КиЯ» №138) и гидроциклах. Причем, для последних водомет оказался единственно возможным движителем из-за необходимости обеспечения безопасности водителя при падении его в воду. Кстати, энерговооруженность и удельная мощность гидроциклов примерно в два раза больше, чем у мотолодок близкого водоизмещения, что однозначно говорит о более низкой эффективности их пропульсивного комплекса с водометным движителем, по сравнению с пропульсивным комплексом мотолодки с открытым винтом.
В заключение, несколько расширяя круг обсуждаемых проблем, можно заметить, что хотя исследованием и внедрением саблевидных гребных винтов, искусственной кавитации и ЧПВ не исчерпываются все достижения гидродинамики судна за последние 20 лет, тем не менее эти успехи выглядят более чем скромно, по сравнению с впечатляющими успехами в других областях, таких, например, как электроника и космонавтика Для доказательства достаточно вспомнить, что именно 20 лет тому назад Нейлу Армстронгу удалось ступить на поверхность Луны, а советская «Л уна-15» взяла пробы лунного грунта. В настоящее время уже возможна автоматическая посадка «Бурана» и планируется полет на Марс. Еще очевиднее успехи в области создания компьютеров. Так, современный персональный компьютер, который можно разместить на письменном столе, имеет те же возможности, что и большая ЭВМ 20-летней давности, занимающая помещение площадью в 150 м2 (ЕС-1030).
Развитие судостроения никогда не отличалось стремительностью, а в последние 10 лет это развитие сдерживалось еще и кризисом, связанным с превышением имеющегося дедвейта над требуемыми из-за нехватки грузов (в настоящее время превышение дедвейта составляет около 100 млн. т).
Если учесть сказанное, то становится очевидным, что, вообще говоря, освобождающиеся мощности судостроения (в том числе и военного, в рамках конверсии) могут быть хотя бы частично использованы в ближайшем будущем для создания флота для досуга, спорта и мелких транспортных перевозок. Так что перспективы малого флота представляются весьма впечатляющими. Кстати, этот флот может стать и подводным, что доказали финские судостроители, которые строят две туристские подводные лодки по английскому проекту (стоимостью 1,1 млн. долларов каждая) для эксплуатации на Марианских островах с размерениями 16,5X3,6X3,6 м при водоизмещении 89 т, предназначенные для погружения 48 туристов на глубину 75 метров.
Примечания
1. Шведский государственный опытовый бассейн.