Новая концепция скоростного судна — рассекающий волны тримаран

Имеется постоянная тенденция: как только родилась какая-то новая концепция скоростного судна, скорости таких судов действительно начинают расти.

Рассмотрим одну из подобных концепций, касающуюся перспектив повышения скоростей "рассекающих" ("пронзающих", "протыкающих") волну многокорпусных судов.

Практическое использование рассекающих волну катамаранов — РВК в качестве пассажирских и автомобильно-пассажирских паромов общеизвестно. И уже отменено, что пути дальнейшего роста их эксплуатационных скоростей практически исчерпаны.

Известно, что вывести РВК на "чистое" глиссирование не удается, поскольку при глиссировании "катерный" корпус малого удлинения с точки зрения снижения буксировочного сопротивления выгоднее, чем корпус большого удлинения, типичный для катамарана.

Этот факт и является основой перспективной идеи перехода от двухкорпусного судна с "узкими" корпусами большого удлинения к трехкорпусному с "широкими" глиссирующими корпусами малого удлинения при равной площади надводной платформы, треугольной в плане.

Сейчас достигнутые РВК скорости соответствуют числу Фруда по водоизмещению одного корпуса до 2.7-2.8. Этот режим близок к верхнему рациональному пределу для корпусов большого удлинения. Чтобы скорость РВК росла и дальше (и стала соответствовать числу Фруда 3 и выше), корпуса должны иметь малое удлинение и более рациональную для глиссирования форму. Однако простой переход корпусов РВК от большого удлинения к малому привел бы к существенному снижению продольной остойчивости судна и уменьшению площади палуб, что для паромов неприемлемо.

Новая концепция скоростного судна и состоит в переходе от двух корпусов большого удлинения к трем корпусам малого удлинения, что позволяет решить основные проблемы¹.


Эти рассуждения и привели к идее "рассекающего волны" тримарана - РВТ как особого нового типа скоростного глиссирующего судна с повышенной мореходностью.

Для оценки возможного верхнего уровня скоростей РВТ автором в бассейне ЦНИИ имени акад А.Н. Крылова были выполнены буксировочные испытания схематизированной модели такого судна.

Испытания показали, что гидродинамическое взаимодействие между тремя глиссирующими корпусами РВТ может быть пренебрежимо малым (в пределах 10%) при числах Фруда по водоизмещению одного корпуса от 5 до 6. При более низких скоростях неблагоприятное взаимодействие становится заметным.

Гидродинамическое качество одного глиссирующего корпуса с удлинением 5 показано на рис. 2 совместно с коэффициентом взаимодействия корпусов. Эти данные позволяют оценить буксировочное сопротивление РВТ различного водоизмещения.

М.А. Мавлюдов предложил использовать для РВТ вентилируемые водометы, меньше других движителей реагирующие на волнение. Выполненные на основе модельных испытаний таких водометов расчеты показали. что в районе полных скоростей пропульсивный коэффициент достигает 0.7, а в зоне горба сопротивления — 0.5.

Полученные в результате связи между водоизмещением, достижимой скоростью и потребной мощностью ЭУ приведены на рис. 3. Учет мощности существующих энергетических установок позволяет оценить реальные диапазоны водоизмещения и скорости РВТ.

Мореходность РВТ изучалась в ходе испытаний той же модели на встречном регулярном волнении. (Следует отметить, что, благодаря большим скоростям, РВТ практически не может попасть на попутное волнение.)


Испытания показали, что:

• килевая качка РВТ снижается по мере роста скорости движения;
• замеренные вертикальные ускорения в носовой части модели не превышают 0.5 д, что говорит об отсутствии слеминга;
• вертикальные ускорения качки РВТ растут с ростом скорости весьма медленно.

Сравнение с имеющимися данными об ускорениях при движении на встречном волнении судов других типов показало, что:

• ускорения РВТ сопоставимы с теми же ускорениями РВК и лишь несколько больше, чему СМПВ (1);
• ускорения при движении РВТ почти на порядок ниже, чем при движении сравнимых традиционных глиссеров (рис. 4).

Полученные результаты буксировочных и мореходных испытаний позволили выполнить предконтрактное проектирование водометного глиссирующего РВТ водоизмещением 90 т, схема которого показана на рис. 1. Предполагается, что две газовые турбины размещаются в корпусах и могут извлекаться для ремонта через стойки.

Обводы носовой части рассекающих волну корпусов выполнены таким образом, чтобы при встрече каждого из них с волной судно испытывало лишь минимальные ударные нагрузки. Это и обеспечивает возможность поддерживать эксплуатационную скорость хода на таком волнении, при котором РВК приходилось скорость снижать.

Узкие стойки имеют хорошо обтекаемую форму. Установленная на них надводная платформа будет иметь крыловидное продольное сечение, что обеспечит возникновение на полном ходу аэродинамической подъемной силы, равной около 10% водоизмещения. При этом кормовые помещения малой высоты могут быть использованы для размещения спасательного снаряжения.

Каждый глиссирующий корпус предлагается оборудовать кормовыми управляемыми интерцепторами, используемыми для снижения горба сопротивления и для дополнительного умерения качки на полных скоростях (примерно в 2 раза). Приближенные оценки составляющих нагрузки показали, что вес металлического корпуса из легкого сплава ожидается около 35% полного водоизмещения.


Для рассмотренного судна на основании результатов испытаний модели были оценены амплитуды качки и вертикальных ускорений на встречном нерегулярном волнении. Если учесть возможность умерения качки интерцепторами в 1.5 раза и принять допустимый с точки зрения самочувствия пассажиров уровень ускорений равным 0.25 g, можно ожидать, что скорость, которую это судно (РВТ) сможет поддерживать на волнении 4 балла, составит около 40 узлов.

Вывод

В настоящее время паромы-РВК развивают скорости до 45-60 узлов и могут работать на волнении не более 3-4 баллов.

Новая концепция глиссирующего судна-РВТ с повышенной мореходностью сможет обеспечить скорость до 70-100 узлов на тихой воде и до 40-60 узлов на волнении 4-5 баллов включительно (верхние пределы соответствуют водоизмещению около 1000 т).

Примечания

1. В принципе ту же идею уже реализовали австралийские создатели рекордного парусника-тримарана "Еллоу Пэйджес Эндевур" (см. "КиЯ" №159).