Обводы корпуса скоростного судна повышенной мореходности «FSC»

Старший научный сотрудник Феодосийской судостроительной компании "Море" Валентин Туголуков опубликовал статью в английском журнале "Speed at Sea" (№1 2003 г.), посвященную примерам практического использования предлагаемых автором оригинальных обводов корпуса скоростного судна повышенной мореходности "FSC" (Fast Seakeeping Craft).

Корпус судна внешне напоминает наконечник копья с очень острыми углами прямолинейных ватерлиний и батоксов и с днищем "тримаранного" типа, т. е. имеющем два скошенных продольных тоннеля. Все поверхности корпуса образованы плоскостями треугольной формы. Благодаря своей остроте корпус способен "пронизывать" волну, не испытывая от встречи с ней значительного сопротивления и тяжелых ударных нагрузок. В то же время образующие днище поверхности обеспечивают судну ход в режиме глиссирования, что наряду с аэродинамической составляющей подъемной силы, создаваемой днищевыми тоннелями, позволяет достичь высоких значений скорости на взволнованном море.

К сожалению, автор не пожелал поделиться с читателями тонкостями гидро- и аэродинамических достоинств предлагаемой формы корпуса, а сразу перешел к примерам ее использования при создании морских объектов коммерческого (пассажирские суда) и военного (патрульные катера) назначения.

При рассмотрении характеристик этих скоростных катеров прежде всего поражает невероятно низкий уровень мощности, затрачиваемой для достижения скоростей порядка 60-70 уз. Так, например, 21-метровый катер по концепции "FSC", транспортирующий до 16 вооруженных спецназовцев, имеющий водоизмещение 20 т, на котором в качестве движителей установлены водометы, способен развивать скорость до 70 уз при мощности энергетической установки 2x525 кВт. Эта мощность, как подчеркивает автор, в 2-2.5 раза меньше той, которая используется катерами с традиционными глиссирующими обводами близких размеров. (Здесь следует отметить, что патрульных катеров водоизмещением 20 т со скоростями 70 уз до настоящего времени создано не было. Водоизмещение катеров-перехватчиков со скоростями около 70 уз обычно не превышает 12 т.)


Уместно вспомнить о реальных достижениях, полученных в середине 90-х гг. ХХ в. на экспериментальном патрульном катере "VSV-50" (см. "КиЯ" №167). Этот катер при длине 15.25 м и водоизмещении около 7.7 т с двигателями "Seatek Nary" мощностью 2x630 кВт, обладая волнопронизывающим корпусом, способным глиссировать, мог развивать скорость на спокойной воде всего 55 уз.

В том же номере "КиЯ" (на стр. 46) упоминаются проекты основоположника использования волнопронизывающих корпусов для скоростных глиссирующих судов Ренато Леви, разрабатываемые им еще на стыке 60-70-х гг. прошлого века: "Ram Craft" и "Delta 28 with Ram". На последнем катере при длине корпуса 11.5 м и водоизмещении по меньшей мере в 3.5 раза меньшем, чем у упомянутого катера "FSC", при мощности двигателя 773 кВт предполагалось получить скорость около 60 уз.

Следует отметить, что на катере "VSV-50" и в проектах Р. Леви в качестве движителей использовались частично погруженные винты, обладающие более высоким, чем у водометов, КПД на скоростях свыше 50 уз. К тому же, на этих катерах не было такого недостатка, который имеют катера "FSC", а именно — срыва потока у транца с расположенных под углом около 8° к ДП вертикальных бортов. Объявленные показатели затрат мощности на единицу водоизмещения у катера "FSC" в 2.5-3 раза ниже, чем у упомянутых катеров (0.053 кВт/кг против 0.135-0.160 кВт/кг).

Последним из приводимых автором статьи примеров был катер, предназначенный для побития рекорда скорости пересечения Атлантического океана без дозаправки топливом на трассе длиной 3240 миль между Лондоном и Нью-Йорком. Вообще-то "обкатанная" многими претендентами на рекордный переход атлантическая трасса пролегает между траверзами маяков Амброуз, на выходе из нью-йоркской гавани, и Бишоп Рок у побережья английского п-ова Корнуолл. Длина этой трассы составляет 3000 миль, и непонятно, почему катер "FSC" должен дополнительно преодолевать 240 миль через опасные для скоростного катера воды Ла-Манша с его интенсивным судоходством.


Но еще большее удивление вызывают другие цифры, характеризующие "рекордный" катер "FSC". При длине корпуса 28 м и стартовом водоизмещении 47.5 т, включающем 19.5 т топлива, катер "FSC" с двумя далеко не самыми легкими двигателями — дизелями "MTU12V183TE94" мощностью по 970 кВт каждый — и водометами способен пройти упомянутый маршрут между Лондоном и Нью-Йорком всего за 47 часов со средней (!) скоростью 70 уз. При этом, как подчеркивает автор, катер "FSC", в отличие от других претендентов на установление рекорда, будет поддерживать эту скорость вне зависимости от погодных условий.

С последним утверждением, как и со скоростными возможностями катера-"рекордсмена", невозможно согласиться по следующим очевидным причинам.
Во-первых, глиссирующий катер водоизмещением более 40 т просто не сможет развить скорость в 70 уз при мощности двигателей всего в 1940 кВт даже на тихой воде. Опыт эксплуатации реальных катеров при загрузке, соответствующей водоизмещениям 45-60 т, и с близкими (а скорее — даже лучшими) глиссирующими обводами показывает что они способны развивать скорость в 65-67 уз при мощности энергетической установки в 2.5-4 раза более высокой, чем у "рекордного" катера "FSC"¹. Изменением формы глиссирующих обводов невозможно добиться повышения пропульсивных качеств в разы...

Во-вторых, никакие волнопронизывающие обводы корпуса не смогут полностью устранить отрицательное влияние океанского волнения на скорость катера длиной около 30 м. Для упомянутых в сноске катеров с обводами "глубокое V" такое влияние даже при сравнительно благоприятной погоде выражается в потере величины среднерейсовой скорости до 30% максимальной. Даже крупнотоннажный трансатлантический рекордсмен — 67-метровый "Destriero" при водоизмещении около 700 т — под воздействием океанских ветроволновых условий терял до 20% максимальной скорости.

Мало того, за счет использования удивительно маломощных двигателей и экономии их массы и массы запасов топлива, автор считает возможным применять в качестве материала корпуса сталь, тогда как конструкторы реальных скоростных катеров бьются за максимальное облегчение именно корпусных конструкций, используя для их постройки сложные композитные материалы высокой прочности — сэндвичевые конструкции с включением в них кевлара и армирования углеволокном.


Остается непонятным, результатами каких расчетов или экспериментов руководствовался В. Туголуков, объявляя о столь фантастических скоростных качествах катеров "FSC" в популярном зарубежном журнале, читаемом, в том числе, и квалифицированными специалистами?

Мы надеемся, что автор этого проекта откликнется и даст ответы на возникшие у нас вопросы, а также обоснует свои предложения.

Примечания

1. Например, трансатлантический рекордсмен 1989 г "Gentry Eagle" длиной 33.5 м при водоизмещении 6062 т и мощности ЭУ 8430 кВт развивал максимальную скорость 67 уз, а катер Фабио Буцци "Record!" длиной 24 м при водоизмещении 45-47 т и мощности ЭУ 4416 кВт способен был развивать скорость около 62 уз.

Еще один "пронизывающий волны"

Французская компания "BGV" ("Проектное бюро Жиля Ватона"), известная своими проектами не только высокоскоростных судов гражданского и военного назначения, но и крупных парусных яхт, разработала принципиально новую концепцию всепогодного скоростного судна, в основе которой лежит волнопронизывающий корпус. В принципе, корпус такого типа далеко не новость — новаторство концепции "BGV" заключается в том, что судно представляет собой тримаран с относительно короткими, смещенными в корму боковыми корпусами, установленными на концах коротких крыльев, напоминающих крылья экра-ноплана, которые обеспечивают аэродинамическую разгрузку. Кроме того, эти корпуса снабжены наклонными подводными крыльями, которые до сих пор чаще встречались на скоростных парусных катамаранах и тримаранах.

Разработчики уверяют, что судно такого типа будет способно развивать скорость до 68 уз (более 120 км/ч) в такую погоду, "когда любое классическое судно не осмелится покинуть порт", обеспечивая комфортный и стабильный ход даже на очень высокой волне. На основе новой концепции уже разработано несколько базовых проектов судов длиной от 53 до 155 м самого различного назначения — в перечне есть и паромы, и пассажирские лайнеры, самый крупный из которых способен взять на борт больше тысячи пассажиров, и "грузовик"-контейнеровоз, и, конечно, военный патрульный перехватчик. О том, взялась ли какая-нибудь верфь воплотить эти проекты в металле, пока не сообщается.