Информация об изображении
Модель тримарана концепции "DAT" длиной 13 м во время испытаний. Режим хода на крыльях
Конструктивные особенности тримарана "DAT" состоят в следующем.
Модель тримарана концепции "DAT" длиной 13 м во время испытаний. Режим хода на крыльях
Судно имеет средний корпус с отношением Lквл/Вквл около 7.5 и максимальной шириной ВКВЛ около 1/3 максимальной ширины главной палубы. Длина узких бортовых корпусов — аутригеров — составляет около 2/3 длины судна, а их осадка существенно меньше, чем среднего корпуса.
Тримаран оснащен системой подводных крыльев с регулируемой величиной подъемной силы (управляемые закрылки или изменение углов атаки крыльев в целом). Носовые крылья расположены в нос от ЦТ тримарана и опираются вертикальными стойками и на корпуса-аутригеры, и на средний корпус. Еще одно крыло расположено вблизи транца среднего корпуса.
Машинное отделение и движительно-рулевой комплекс (водометы) располагаются в кормовой части среднего корпуса.
В положении "на стопе" и при начале разгона все три корпуса тримарана погружены в воду. Когда же крыльевая система развивает подъемную силу достигающую на полных ходах 50-80% действующего водоизмещения, корпуса-аутригеры либо полностью выходят из воды, либо лишь слегка касаются ее килями.
При выходе тримарана "на крылья" обеспечивается возможность динамического регулирования ходовых дифферента и крена, а также стабилизация качки. Это достигается автоматизированным управлением величиной подъемной силы каждого из трех крыльев при помощи системы с гироскопическими датчиками.
На 40-метровом "DAT", рассчитываемом на скорость 36 уз, должны быть установлены два дизеля "MTU" по 1500 кВт (и два водомета "KaMeWa", а на скорость 45 уз — три дизеля "MTU" по 1740 кВт (и три водомета). В обоих вариантах проекта главные двигатели расположены необычно высоко относительно килевой линии — на водонепроницаемой платформе, простирающейся до самого транца. Бортовые корпуса-аутригеры также имеют водонепроницаемые платформы (палубы), расположенные выше статической ватерлинии. Благодаря такому горизонтальному разделению корпусов водонепроницаемыми перекрытиями судно имеет повышенную безопасность в аварийной ситуации, в частности, при получении пробоин.
Поскольку подводные крылья устанавливаются выше килевой линии наиболее глубокосидящего среднего корпуса, при посадке на грунт первым повреждается именно его днище. Увеличение осадки от проникшей в него воды приводит к большему погружению корпусов-аутригеров, которые способны обеспечивать плавучесть и остойчивость всего судна даже при разрушении днища среднего корпуса на всей его длине.
Так как ЦТ "DAT" всегда располагается в среднем корпусе, условий для создания опрокидывающего момента при повреждении, в отличие от катамаранов, не возникает. Параметры как обычной, так и аварийной остойчивости "DAT" полностью удовлетворяют требованиям правил IMO1.
Что касается пропульсивных качеств тримарана, то обширные модельные испытания в опытовом бассейне и испытания 13-метровой самоходной натурной модели в открытом море показали, что мощность, затрачиваемая на движение "DAT", примерно на треть ниже, чем необходимая для движения катамарана с одинаковыми водоизмещениями и эксплуатационной скоростью.
В ходе испытаний было также установлено, что использование крыльевой системы повышает пропульсивную эффективность "DAT" длиной до 35 м даже при скоростях всего около 25 уз. Обычно эффективность использования подводных крыльев падает с ростом размерений судов, однако, судя по результатам исследований, проведенных при разработке концепции "DAT", параметры, характеризующие сопротивление воды движению этих тримаранов длиной от 15 до 80 м в диапазоне изменения скоростей от 25 до 50 уз, заметно лучше, чем у сопоставимых с ними катамаранов и однокорпусных судов.
При этом было установлено, что, если при скоростях около 35 уз преимущество "DAT" выражается в экономии топлива порядка 30%, то при повышении скорости до 45 уз эта экономия возрастает до 50%.
Снижение сопротивления воды движению тримарана обусловлено как подъемом из воды корпусов-аутригеров, так и снижением волнового сопротивления, создаваемого узким средним 0.4 корпусом.
Очевидно, что постройка судна с тремя корпусами достаточно сложной формы и изготовление механизированной крыльевой системы из прочных коррозионно-устойчивых сплавов приведут к заметному удорожанию судна, по сравнению с традиционными однокорпусными судами и катамаранами. Однако, благодаря улучшению пропульсивных качеств, на тримаранах концепции "DAT" достаточно менее мощной и, следовательно, менее дорогостоящей энергетической установки.
Расчеты показывают, что при длине сравниваемых судов до 40 м стоимость "DAT" соответствует стоимости судов-конкурентов при скоростях порядка 3032 уз. В тех случаях, когда определяющим требованием является обеспечение высоких мореходных качеств и комфортных условий для пассажиров, "конкурентная" скорость может снизиться до 25 уз.
Пожалуй, большим, чем пропульсивные качества, достоинством "DAT" являются именно его высокие мореходные качества и, в частности, возможность обеспечения стабильного движения судна на взволнованном море с низким уровнем ускорений качки.
Расчеты вертикальных ускорений различных вариантов скоростных пассажирских паромов концепции "DAT" выполнялись с использованием результатов испытаний упомянутой выше самоходной модели. Она была выполнена в масштабе 1/4 скоростного парома проекта "ММ53РХС DAT" длиной 53.7 м (48.5 м по КВЛ), водоизмещением 415 т и пассажировместимостью около 430 чел.
Результаты испытаний этой модели были использованы для оценки мореходных качеств 15 вариантов тримаранов длиной от 15 до 100 м.
На приводимом графике представлены среднеквадратичные величины (СКВ) вертикальных ускорений качки для парома "ММ53РХС DAT", рассчитанные для движения его со скоростями примерно 32-36 уз различными курсами по отношению к направлению бега волн значимой высоты 3.0 м.
На поле графика нанесены также кривые критериев стандарта ISO 2631 от 1978 г. MSI2 и FDR3, характеризующих самочувствие людей, подвергающихся ускорениям качки на борту судна.
Из графика видно, что в частотной полосе колебаний качки 0.1-0.35 Гц, наиболее опасной для самочувствия человека, максимальное значение СКВ вертикальных ускорений составляет 0.037 g (частота — около 0.3 Гц) при ходе судна против волны. Максимальное же значение ускорений на курсах против волны (или близких к ним) составило 0.066 g при частоте около 0.5 Гц. Эти величины лежат существенно ниже СКВ-ускорений, соответствующих MSI 10% за два и четыре часа.
Записанные в режиме реального времени СКВ углов килевой качки при различных курсах судна к волне высотой 2.2-3.0 м находятся в диапазоне 0.35-0.62. Это означает, что величины ускорений, замерявшихся в ЦТ тримарана, будут лишь незначительно отличаться от тех, которые действуют в носовой части судна. В ходе испытаний длина волны превышала длину тримарана, т. е. условия килевой качки были наихудшими. Следует также отметить, что при замерах величин вертикальных ускорений на модели была повреждена система управления закрылка средней части носового крыла, что снизило эффективность работы системы стабилизации качки примерно на 20%.
Для сравнения степени стабильности хода "DAT" на волнении с другими типами скоростных судов на поле графика нанесены кривые замеров вертикальных ускорений для 49-метрового парома-катамарана, оснащенного системой стабилизации качки (управляемые Т-образные крылья в носовых частях корпусов и транцевые плиты).
Замеры на катамаране проводились на скорости 31 уз при значимой высоте волны 2.0 м как при включенной, так и при выключенной системе стабилизации. Можно видеть, что в районе пика СКВ-ускорения катамарана (частота колебаний — около 0.3 Гц) практически втрое выше тех, которые рассчитаны для "DAT" длиной 53.7 м. Более того, даже при дрейфе на волнении без хода углы бортовой и килевой качки тримарана существенно ниже, чем у судов других типов, благодаря форме его корпуса и демпфирующему эффекту крыльевой системы.
Разработчики концепции "DAT" предполагают в первую очередь реализовать ее в серии проектов скоростных пассажирских паромов длиной 23 м (50 пассажиров), 29 м (до 240 пассажиров), 40 м (400 пассажиров) и 56 м (438 пассажиров + 64 автомобиля), а также в проекте моторной яхты длиной 26 м, способной развивать скорость до 50 уз.
Примечания
1. IMO — International Maritime Organisation — Международная организация по морским делам.
2. MSI (Motion Sickness Incidence) — отношение числа пассажиров, пострадавших от морской болезни, к их общей численности на борту за определенный отрезок времени, проценты.
3. FDR (Fatigue Decreased Proficiency Limits) — временной предел потери работоспособности людей на борту судна в результате воздействия качки, часы.