Подлодки Корабли Карта присутствия ВМФ Рейтинг ВМФ России и США
Какой способ жилищного обеспечения военных вы считаете наиболее оптимальным?
Жилье в натуральном виде
    64,10% (50)
Жилищная субсидия
    17,95% (14)
Военная ипотека
    17,95% (14)

Поиск на сайте

Корабли с малой площадью ватерлинии: почему они нужны флоту?

Тема: Статьи

Современные подходы к кораблестроению требуют непрерывного поиска оригинальных технических решений для завоевания превосходства над потенциальными противниками в мировом океане. И все чаще конструкторы обращаются к проектам многокорпусных плавсредств - катамаранов и тримаранов. Достаточно вспомнить литоральные корабли ВМС США типа "Индепенденс" или новейшую российскую разработку "Русич-1". Доктор технических наук Виктор Дубровский рассказывает, как еще можно улучшить технические характеристики многокорпусников за счет оригинального решения - уменьшения площади ватерлинии.

Введение


К объектам с малой площадью ватерлинии относятся полупогружные (обычно – буровые) платформы и суда (корабли) с малой площадью ватерлинии (small water-plane area ships).

На рис. 1 показана схема внешнего вида полупогружной платформы. В рабочем положении ватерлиния находится примерно на середине высоты стоек (колонн), соединяющих понтоны с верхним строением, в походном – несколько ниже верхних палуб понтонов.

Рис. 1. Двухкорпусная полупогружная буровая платформа (ППБ)

Полупогружные платформы в мире используются с 50-х годов, с того времени было построено более 300 таких объектов достаточно большого водоизмещения. Практика показала, что они могут постоянно находиться в самых суровых морях планеты и работать большую часть времени, в том числе - при весьма интенсивном волнении. На рис. 2 показано двухкорпусное судно с малой площадью ватерлинии (СМПВ).

Рис. 2. Американское научно-исследовательское судно

Исследования, проектирование и постройка СМПВ началась в 60-е годы, с тех пор в мире построено более 70 таких судов, в основном – малого водоизмещения, часто используемых как экспериментальные.

Уже эти иллюстрации выявляют основное отличие объектов с малой площадью ватерлинии: снижение водоизмещающих объёмов вблизи ватерлинии с компенсацией этих объёмов за счёт более погруженных под поверхность частей судна.

В настоящее время водоизмещающие объемы, пересекающие свободную поверхность, обычно называют "стойками" (для судов) или "колоннами" (для платформ). Подводные объемы сегодня не имеют установившегося названия: говорят о "понтонах" для платформ и судов, о "подводных корпусах", "подводных объемах" и т.д. для судов.

В публикациях автора с 1978 года для судов используется следующая терминология: каждый корпус состоит из надводной платформы – стойки (стоек) – гондолы (последний термин был заимствован из авиации). Эта же терминология использована ниже.

Кроме того, для характеристики расположения корпусов друг относительно друга и относительно водной поверхности используются такие термины: поперечный клиренс (обычно – расстояние между диаметральными плоскостями корпусов); вертикальный клиренс (отстояние днища платформы от расчетной ватерлинии); продольный клиренс (расстояние между миделями корпусов, если они сдвинуты в продольном направлении).

Отмеченная особенность обводов влияет на все технико-эксплуатационные качества судов. Кроме того, как все многокорпусные объекты, СМПВ отличаются увеличенной площадью палуб относительно объёмного водоизмещения. Потому, как и все многокорпусники, СМПВ эффективны для транспортировки полезной нагрузки небольшого веса, требующей для своего размещения больших площадей палуб или большого объема, т.е. "легких" грузов. К таковым относятся пассажиры в каютах, накатная техника, лёгкие контейнеры, научно-исследовательские лаборатории, системы вооружения, прежде всего – авиационные. Поэтому, в частности, наиболее рационально проектирование СМПВ на основе заданной изначально требуемой площади палуб.

Соотношения размерений и типы СМПВ


Специфическое распределение водоизмещающих объемов определяет и специфику соотношений размерений СМПВ.

Для удобства использования внутренний объемов гондол и повышения технологичности их сборки целесообразно обеспечить безотрывное обтекание оконечностей: выбирать полуэллиптическую форму носа и конусообразную - кормы. Остальная длина представляет собой цилиндр. В результате, коэффициент полноты гондолы и корпуса в целом становится зависимым от удлинения гондолы L/D, где L - длина, D - диаметр гондолы.

Уменьшенная площадь ватерлинии требует увеличения расстояния между корпусами для обеспечения необходимой начальной поперечной остойчивости. Эти и другие, описанные ниже, особенности архитектурно-конструктивного типа определяют соотношения главных размерений, не характерные для однокорпусных судов и для многокорпусных судов с традиционными обводами. Наиболее вероятные значения этих соотношений приведены ниже при рассмотрении особенностей площади палуб и начальной остойчивости различных СМПВ.

До настоящего времени в той или иной мере изучено несколько типов СМПВ, хотя практически используются пока только двухкорпусные (большинство из более 70 построенных в последние годы СМПВ – дуплусы, в изложенной терминологии). На рис. 3 показаны изученные типы СМПВ.

Рис. 3. Изученные типы СМПВ: 1 – дуплус; 2 – трисек; 3 – трикор; 4 – СМПВ с аутригерами; 5 – корпус традиционной формы и аутригеры с малой площадью ватерлинии (вариант С.А. Руденко); 6 – однокорпусное СМПВ с гидродинамической разгрузкой

Следует отметить, что показанная терминология, предложенная автором в 1978 году, не является общепринятой. Например, в Японии все двухкорпусные суда называют катамаранами, независимо от формы обводов. Представляется, что выделение двух типов двухкорпусных СМПВ делает классификацию более точной. СМПВ с одной длинной стойкой в составе каждого корпуса впервые было построено в Голландии, название этого первого судна было предложено автором в качестве общего для судов данной архитектуры. Термин "трисек" был предложен авторами первого двухкорпусного СМПВ с двумя короткими стойками в составе каждого корпуса, построенного в США: "ТРИ СЕКции", т.е. платформа и два подводных объёма.

Кроме того, в англоязычной литературе все трехкорпусные суда называют тримаранами, независимо от формы и соотношений размерений. Напротив, в российской практике с 70-х годов (исследования ходкости быстроходных речных судов А.Г. Ляховицким) название "тримаран" применяется к трёхкорпусным судам с одинаковыми корпусами обычных обводов. Поэтому отдельное название трехкорпусных СМПВ с одинаковыми корпусами представляется целесообразным.

СМПВ имеют как общие особенности, отличающие их от однокорпусных судов и от многокорпусных с обычными обводами, так и специфические для каждого типа. Ниже эти особенности рассмотрены более подробно. Надо отметить, что почти каждая особенность конкретного типа судна может быть благоприятной, неблагоприятной или нейтральной для конкретной цели применения. Все эти вопросы кратко рассмотрены ниже.

Здесь в качестве базы для сравнения условно используется однокорпусный объект равного водоизмещения, хотя практически при выборе вариантов судна в самом начале его проектирования необходимо рассматривать также сопоставимые типы многокорпусных судов с традиционными обводами.

Особо следует отметить, что каждое СМПВ можно спроектировать так, что при полном водоизмещении судно будет иметь осадку по верху гондол, что расширяет возможности использования мелководных акваторий и портов. При этом для повышения мореходности на волнении следует предусмотреть прием водяного балласта. Понятно, что объем этого балласта соответствует объему погружаемой части стоек, т.е. относительно невелик по отношению к полному водоизмещению судна.

Однако сильное влияние относительно небольших объемов балласта на посадку СМПВ – существенное неудобство его эксплуатации. Если не предусмотреть заранее, простое расходование топлива при плавании приведёт к неприемлемым изменениям посадки, прежде всего – крена и дифферента. Поэтому, например, одно из первых в мире СМПВ, японский пассажирский паром, имел автоматическую систему балластировки для поддержания требуемых пределов изменения посадки в процессе эксплуатации.

Как это работает


1. Площадь палуб

Хотя перераспределение объемов больше всего влияет на гидростатику и гидродинамику, с точки зрения проектирования удобнее начать с рассмотрения относительной площади палуб. Это рассмотрение базируется на упомянутой выше системе наиболее вероятных соотношений размерений, которые и определяют специфику данного типа судов.

Основные результаты таких оценок приведены в Таблице 1.

Тип судна

Относительная длина одного корпуса

Вероятные соотношения размерений

Относительная площадь палуб

Однокорпусное

lMON=L/V1/3

L/B=8; AD~0.8

0.1*L2

Трисек или дуплус

l1=0.8*lMON

LSW=0.64*L; BOA=(0.3÷0.5)*LSW;

AD~1.0


(0.19÷0.32)*L2

Корпус с малой площадью ватерлинии и два аутригера

l1=0.8*lMON

LM=0.8*L; LM/BM=8; LA=(0.3÷0.4)*LM;

BOA=(0.3÷0.4)*LM;

(0.13÷0.16)*L2

Трикор

l1=0.5*lMON

L1=0.35*L;AD ~ 0.75; LOA=1.6*L1; BOA=(0.6÷0.8)*L1;

(0.25÷0.35)*L2

Таблица 1.


Здесь: L, V, B – длина, водоизмещение, ширина сравнимого однокорпусного судна, AD – коэффициент полноты верхней палубы; B1, BOA – ширина одного корпуса и габаритная ширина; LSW – длина по ватерлинии; LO-длина аутригера; LM - длина основного корпуса; lMON, l1 – относительная длина однокорпусного судна и одного корпуса многокорпусных судов.

Очевидно, что при равном количестве палуб СМПВ будет иметь в той или иной мере увеличенную, по сравнению с однокорпусным быстроходным судном, площадь палуб и внутренний объём надводной части. Именно поэтому полезная нагрузка большого объёма всегда размещается в соединяющей корпуса надводной платформе.

2. Начальная остойчивость и аварийная посадка

Продольная остойчивость СМПВ заметно ниже, чем сравнимого традиционного судна. Поэтому, в отличие от сегодняшней ситуации, когда продольная остойчивость не нормируется ни для каких типов судов, при проектировании СМПВ необходимо принимать какие-то ориентировочные пределы продольной метацентрической высоты. Учитывая соотношения габаритных размеров в плане, представляется удобным выбирать продольную высоту двухкорпусных СМПВ в 2 раза большей, чем поперечную, и в 3 раза большей – для трехкорпусных СМПВ.

Поперечная остойчивость СМПВ определяет соотношения их габаритных размерений в плане, см. Таблицу 2, где рассмотрены примеры СМПВ различных типов при одинаковом водоизмещении. Для пояснения места СМПВ в общем ряду многокорпусных судов в таблицу включены также суда с традиционной формой обводов: катамаран (двухкорпусное), тримаран (три одинаковых корпуса) и судно с аутригерами (большой центральный и два малых бортовых корпуса). Для упрощения принято требование обеспечения начальной поперечной остойчивости СМПВ такой же, как у сравниваемого однокорпусного судна.

Главные размерения и начальная поперечная остойчивость 1000-тонных судов различных типов (в скобках – размерения аутригеров):

Тип судна

Одно-корпусное (быстро-ходное)

Катамаран

Дуплус

Трисек

Тримаран

Трикор

Традиционный центр.корп.+2 аутригера

Центр. Корпус с МПВ + 2 аутригера

Длина одного корпуса, м

80

65,
80

47

47

50

40

95
(30)
65
(35)

Габаритная длина, м

80

65,
80

47

47

80

65

95

65

Ширина одного корпуса, м

10

6,
4

5

5

5

03.05.16

7
(1)
7
(1.5)

Габаритная ширина, м

10

18,
16

19

22

20

22

16

20

Площадь ватерлинии, кВ м

(640)

2 х310,
2х 250

2 х 65

2 х 45

(2) х 200

(2) х 50

2 х 30

2 х 45

Расчётная осадка, м

3

3

4

4

3

4

3 (2)

4 (2)

Высота центра величины, м

2

2

2.5

2.5

2

2.5

2

2

Высота борта, м

6

9

11.5

11.5

9

11.5

9

11.5

Высота центра масс, м

4

6

7

7

6

7

6

7

Поперечный метацентр.
.радиус, м

4

37,

19

6.5

6.5

23

8.5

6.5

7

Поперечная метацентр. высота, м

2

33,

15

2

2

19

4

2.5

2

Продольный метацентр. радиус, м

273

274,

218

22

11

303

156

325

32

Продольная метацентр. высота, м

272

270,

214

17

6.5

302

151

321

27

* - до палубы переборок.
Таблица 2.

Анализ приведенных данных показывает, что поперечный размер СМПВ выбирается по совершенно иному принципу, чем те же размерения многокорпусных судов с традиционными обводами. Габаритная ширина СМПВ определяется требованием определенной начальной остойчивости. Напротив, расстояние между корпусами традиционной формы выбираются минимально приемлемыми для снижения их гидродинамического взаимодействия, которое обычно неблагоприятно, т.е. по требованиям ходкости. При этом поперечная остойчивость всех судов с традиционными корпусами, кроме аутригерных, намного больше, чем сравниваемого однокорпусного. Более того, начальная поперечная остойчивость катамарана, при необходимости, может быть равной продольной, и даже немного ее превосходить. Остойчивость аутригерного судна сравнима с той же характеристикой однокорпусного или несколько больше, если нужно.

Продольная остойчивость СМПВ существенно меньше, чем всех остальных типов судов, как однокорпусных, так и многокорпусных. Это обстоятельство сильно влияет на многие характеристики СМПВ.

Прежде всего, отметим, что снижение остойчивости приводит к трудностям с ограничением угла аварийного крена (дифферента): затопление одинакового объёма приводит к существенно бОльшему крену или дифференту СМПВ, чем у однокорпусного судна сравнимого водоизмещения. При этом обычно обеспечение минимального надводного борта не вызывает трудностей, если палубой переборок является верхняя палуба, соединяющая корпуса надстройки.

Недостаток поперечной остойчивости СМПВ может быть отчасти компенсирован развалом стоек вблизи надводной платформы, что обеспечивает увеличение площади диаграммы остойчивости. Но главное – наличие у всех многокорпусников непроницаемой платформы, соединяющей корпуса. Этот объем резко снижает углы крена и дифферента, как только его борта или оконечности начинают входить в воду. Существенно снижается также вероятность заливания при аварии, поскольку обычно вырезы в платформе находятся достаточно далеко от бортов и оконечностей.

Обеспечение аварийной остойчивости СМПВ обычно также не вызывает проблем, как только в воду начинает входить водонепроницаемая надводная платформа.

В качество существенной конструктивной меры для обеспечения аварийной посадки СМПВ можно рекомендовать заполнение отсеков (обычно – в оконечностях) негорючими плавучими блоками (или крупными гранулами в сетках – для упрощения перемещений при ремонтах).

Обычно размеры аутригеров невелики и сравнимы с размерами статистически возможных пробоин при авариях. Это значит, что при аварии вероятно полное затопление аутригера, то есть существенная потеря площади ватерлинии и остойчивости. В свою очередь, это значит, что обычно поперечная остойчивость должна быть обеспечена одним аутригером. Однако заполнение аутригеров плавучими материалами позволяет уменьшить размеры, собственное сопротивление и массу аутригеров.

Таким образом, аварийная посадка и остойчивость СМПВ, как большинства многокорпусных судов, мало соответствует представлениям, заложенным в основу правил, ранее создававшихся для однокорпусных судов. В результате отсутствия специфических правил остойчивости любое СМПВ оказывается экспериментальным объектом, то есть все его характеристики определяются расчетами и согласуются с соответствующим Регистром для каждого проекта отдельно.

3. Мореходность

Высокая мореходность СМПВ является их главным отличием и наибольшим преимуществом. Описанные выше отличия геометрии и остойчивости СМПВ определяют также и особенности мореходности.

Известно, что собственные периоды качки сильно влияют на мореходность. Эти периоды определяются соотношениями восстанавливающих и инерционных сил и моментов. Для килевой качки – это соотношение продольной остойчивости и момента инерции масс (включая присоединенную массу воды) относительно поперечной оси.

При переходе от однокорпусного традиционного объекта к двухкорпусному СМПВ остойчивость падает сильнее, чем момент инерции масс. В результате собственный период килевой качки двухкорпусного СМПВ увеличивается примерно в 2 раза.

В отношении бортовой качки картина обратная: при примерно одинаковой начальной остойчивости резко увеличивается момент инерции масс (включая присоединённую) относительно продольной оси. В результате собственный период бортовой качки СМПВ также примерно в 2 раза больше, чем сравнимого однокорпусного объекта. Эти соотношения показаны на рис. 4.

Рис. 4. Собственные периоды бортовой (слева) и продольной (справа) качки в зависимости от водоизмещения: 1 – однокорпусные суда, 2 – СМПВ; штрих-пунктиром показаны периоды волнения разной интенсивности по шкале Бофорта

Понятно, что такие существенные отличия сильно меняют и поведение СМПВ на волнении. Так, если однокорпусные суда обычно попадают в резонанс по продольной качке на встречном волнении, то СМПВ – на попутном и близких к нему курсовых углах. Достаточно крупные СМПВ редко попадают в резонанс при движении лагом к волне. Амплитуды качки СМПВ без успокоителей в резонансных режимах больше, чем сравнимых судов других типов, но ускорения в этом режиме очень невелики.

На рис. 5 показаны амплитуды килевой качки двух 100-тонных катеров на встречном волнении. Эти данные были получены по результатам испытания моделей дуплуса и катамарана, однако амплитуды второго достаточно точно могут считаться равными амплитудам однокорпусного судна той же длины и водоизмещения.

Рис. 5. Амплитуды килевой качки двух 100-тонных катеров на встречном волнении в зависимости от скорости хода: 1 – катамаран или однокорпусное судно; 2 – дуплус. На поле нанесены баллы Бофорта

Очевидна совершенно непривычная для объектов с традиционными обводами зависимость качки от скорости дуплуса на встречном волнении: амплитуды падают с ростом скорости.

К сожалению, амплитуды вертикальных ускорений качки зависят от скорости иначе, см. рис. 6.

Рис. 6. Вертикальный ускорения в носовой части на встречном волнении тех же 100-тонных катеров: 1 – катамаран, 2 – дуплус. Цифрами около кривых показаны балла Бофорта

Очевидно, что при обычном ограничении скорости на встречном волнении величинами ускорений дуплус имеет существенное преимущество по достижимой скорости хода.

Уже первые натурные испытания СМПВ показали, что по уровню мореходности такое судно сравнимо с традиционным однокорпусным в 5-15 раз бОльшего водоизмещения (в зависимости от соотношения относительных площадей ватерлинии). На рис. 7 показаны амплитуды качки полунатурной модели СМПВ на естественном волнении с работающими и неработающими успокоителями качки.

Рис. 7. Амплитуды килевой и бортовой качки 10-тонной самоходной модели в резонансных режимах при работающей и неработающей системе успокоения качки (верхние кривые: амплитуды без успокоения качки, сплошная – бортовая , пунктир – килевая; нижние кривые: а

В 1978 году автором была опубликована и в 2000 году детализирована методика "сворачивания" всей информации о мореходности, позволяющая характеризовать её одним числом. Этот "коэффициент мореходности" представляет собой среднегодовую вероятность выполнения заданных норм мореходности рассматриваемым судном на заданной акватории.

Эти расчёты показывают, что СМПВ становится практически "всепогодным" при водоизмещении около 5 – 6 тысяч тонн.

4. Ходкость на тихой воде

Отдельный корпус СМПВ обычно отличается от такого же традиционного увеличенной смоченной поверхностью и сниженным коэффициентом остаточного сопротивления. При этом надо помнить, что эти величины являются взаимозависимыми в обычной системе прогнозирования буксировочного сопротивления натурного объекта: если искусственно увеличить смоченную поверхность, то коэффициент остаточного сопротивления, как величина относительная, снижается – при неизменной абсолютной величине этой составляющей сопротивления.

Рис. 8 содержит сравнение относительных величин смоченной поверхности корпусов двух типов: традиционных и с малой площадью ватерлинии.

Рис. 8. Относительная смоченная поверхность: верхние линии – корпуса с малой площадью ватерлинии при различной осадке; нижние линии – традиционные корпуса; здесь d– осадка, D - диаметр гондолы, B - ширина корпуса.

На рис. 9 показывает коэффициенты остаточного сопротивления традиционных корпусов и корпусов с малой площадью ватерлинии.

Рис. 9. Коэффициенты остаточного сопротивления одиночных корпусов: сплошные линии – традиционные корпуса, пунктир – корпуса с малой площадью ватерлинии (при осадке d = 1.25D, D – диаметр гондолы)

По существу, сравнивать ходовые качества корпусов различных типов можно только на уровне спроектированных судов одного назначения. При этом будет заметна и другая сторона обтекания двух или трех корпусов, из которых состоит многокорпусное судно, включая СМПВ: гидродинамическое взаимодействие корпусов, прежде всего – генерируемых ими волновых систем. Особенности взаимодействия разнообразны и зависят от количества, взаимного расположения, размерений и формы корпусов.

Можно предположить, что максимум верхней кривой соответствует числу Фруда около 0.5 по длине стойки, которых на корпусе СМПВ данного типа две.

Интересным примером "продольного взаимодействия является вариант замены каждого корпуса дуплуса двумя более короткими корпусами того же типа. При этом число Фруда по длине одной части такого тандема будет в 1.5 – 1.7 раза больше, чем исходного корпуса. И если исходный корпус двигался при относительной скорости около 0.5, т.е. на "горбе" волнового сопротивления, то более короткие корпуса в составе тандема будут двигаться уже в загорбовой зоне. Вместе со снижением смоченной поверхности при уменьшении удлинения такой переход может быть эффективным для снижения буксировочного сопротивления.

Кроме "продольного" взаимодействия имеет место и взаимодействие двух корпусов, размещённых на определенном (остойчивостью) расстоянии друг от друга.

В данном случае благоприятное взаимодействие наблюдается в довольно узких диапазонах относительной скорости (от 0.33 до 0.43 и 0.2 до 0.25); весь остальной изученный диапазон относительных скоростей характерен неблагоприятным – в той или иной мере – взаимодействием волновых систем. При высоких скоростях взаимодействие стремится к нулю.

Вариантом "продольного" взаимодействия является влияние продольного сдвига центрального корпуса трехкорпусного объекта на суммарное значение его коэффициента остаточного сопротивления.

Имеющиеся результаты испытаний большой отечественной серии моделей СМПВ позволяют оценивать все возможные варианты размерений и взаимного расположения корпусов на ранних стадиях проектирования.

Наибольшее влияние на остаточное сопротивление аутригерного судна оказывает продольное положение аутригеров.

Что касается движителей, то для СМПВ могут применяться те же их типы, что и для традиционных судов и кораблей, наиболее часто размещаемые по одному на каждом из двух корпусов или по одному на кормовых корпусах трехкорпусных объектов, или по одному или два на корме центрального корпуса судна с аутригерами. Поскольку СМПВ могут иметь увеличенную расчетную осадку, хотя бы при движении на достаточных глубинах, движители этих объектов обычно имеют увеличенные диаметры, что положительно сказывается на пропульсивном коэффициенте. Другой особенностью СМПВ является больший вязкостный попутный поток и сниженные коэффициент засасывания, что также означает повышение пропульсивного коэффициента.

Уникальная серия моделей СМПВ, испытанная в ЦНИИ имени А.Н.Крылова в 70-е годы, позволяет прогнозировать буксировочное сопротивление судов различных типов на ранних стадиях проектирования (без дополнительных испытаний до стадии технического проекта).

5. Прочность

Полная схема сил и моментов, действующих на многокорпусные суда, включая СМПВ, достаточна сложна. Однако на ранних стадиях проектирования основной внешней нагрузкой является поперечная горизонтальная сила и определяемых ею поперечный изгибающий момент, рис. 10.

Рис. 10. Схема поперечных нагрузок.

Наибольшие поперечные нагрузки действуют при стоянке лагом к волнению, что и является расчетным случаем для поперечной прочности.

Наиболее эффективно противодействуют общим поперечным нагрузкам поперечные переборки, расположенные по всей высоте борта СМПВ, рис. 11, и связанные с ними присоединённые пояски обшивок.

Рис. 11. Присоединённые пояски поперечных переборок СМПВ, которые являются наиболее эффективными прочными связями, обеспечивающими поперечную прочность

Расстановку обеспечивающих поперечную прочность переборок, каждая из которых должна быть от борта до борта и от днища до верхней палубы, необходимо начинать на первых этапах проектирования общего расположения. Если такая переборка должна быть проницаемой, то потеря ее прочности из-за вырезов должна компенсироваться подкреплениями.

Для двухкорпусных СМПВ продольная прочность менее важна, чем для традиционных судов, в основном потому, что меньше длина корпусов при равном водоизмещении. Продольная прочность трехкорпусных и аутригерных СМПВ играет значительную роль и должна проверяться, как и у традиционных корпусов. Общим отличием является падение продольного изгибающего момента СМПВ при росте скорости – у традиционных судов продольный изгибающий момент растет в увеличением скорости на встречном волнении. Наиболее нагруженным сечением СМПВ обычно является горизонтальное сечение каждой стойки в месте начала ее вертикального развала. Конструкцию стойки надо выполнять плавной – для недопущения концентрации напряжений в наиболее нагруженном сечении.

Если оценить необходимую толщину обшивки стойки в наиболее нагруженном сечении и принять эту толщину в качестве средней, а затем определить габаритные размеры всех частей конструкции, можно оценить массу корпусных конструкций СМПВ, см. рис. 12.

Рис. 12. Результаты расчётной оценки (на основании схем рис. 18 и 19) массы стального корпуса СМПВ различных типов и соотношений размерений

Обычно масса корпусных конструкций СМПВ по отношению к водоизмещению больше, чем у сравнимых традиционных судов, но меньше по отношению к площади палуб.

Наименьшей относительной массой отличаются СМПВ с аутригерами.

7. Проектирование

Для учёта особенностей СМПВ автором был предложен особый алгоритм их проектирования. Одним из основных исходных данных в этом алгоритме является необходимая для выполнения задач судна площадь палуб.

Как правило, проектируемое СМПВ не имеет прототипов, или доступ к соответствующей информации невозможен. Потому размерения выбираются вариантным методом при расчётной оценке основных технико-эксплуатационных качеств прямыми расчётами. Схема соответствующего алгоритма показана на рис.13.

Рис. 13. Схема алгоритма проектирования СМПВ

Результатом отечественных исследований характеристик СМПВ с конца 60-х годов стала возможность разработки ранних стадий проектов судов любого назначения. За указанное время автором было предложено множество вариантов СМПВ и других многокорпусных судов, см. рис. 14.

Рис. 14. Некоторые новые типы многокорпусных судов и кораблей различного назначения

Выводы, рекомендации


1. Основным преимуществом судов с малой площадью ватерлинии является высокая мореходность, сравнимая с мореходностью традиционных судов в 5-15 раз большего водоизмещения.

2. Имеющиеся отечественные материалы испытаний, расчетов и методические разработки позволяют выполнять ранние стадии проектов таких судов без дополнительных испытаний и расчётов.

Рекомендуется широкое применение судов с малой площадью ватерлинии во всех случаях, когда высокая мореходность увеличивает эффективность применения флота. Для демонстрации эффективности применения таких судов рекомендуется использование методики сравнения мореходности, "сворачивающей" всю информацию в одну цифру, "коэффициент мореходности".

Виктор Дубровский

Литература

1. "Многокорпусные суда", сборник, сост. и ред. Дубровский В.А. изд. "Судостроение", 1978, 297 стр.

2. Dubrovsky, V., Lyakhivitsky, A., Multi Hull Ships, 2001, ISBN 0-9644311-2-2, Backbone Publishing Co., Fair Lawn,USA, 495 p.

3. Dubrovsky, V., Ships With Outriggers, 2004, ISBN 0-9742019-0-1, Backbone Publishing Co., Fair Lawn,USA, 88 p.

4. Dubrovsky, V., Matveev, K., Sutulo S., Small Water-plane Area Ships, 2007, Backbone Publishing Co., ISBN-13978-09742019-3-1, Hoboken, USA, 256 p.

Интересуетесь не только ВМФ? Читайте военные новости всех видов вооруженных сил на сайте информационного агентства Военное.РФ.
Военная ипотека - вся правда о жилье для военнослужащих на сайте Mil.Estate.