Главная Архив номеров N-15 июнь 2007 Многокорпусные конструкции в коммерческом судостроении и первые шаги в их использовании для создания боевых надводных кораблей.
 

Авторизация



Многокорпусные конструкции в коммерческом судостроении и первые шаги в их использовании для создания боевых надводных кораблей. Печать

В. А. Дубровский, д.т.н., главный научный сотрудник ООО «БАЛТТЕХНОПРОМ»

50 лет назад использование многокорпусных судов было единичным и случайным, а кораблей совсем не было. Однако к настоящему времени построено:
- несколько сотен плавучих полупогружных платформ различного назначения;
- около тысячи скоростных пассажирских и автомобильно-пассажирских паромов-катамаранов (около 70% всех построенных скоростных паромов) [3];
- множество мелких прогулочных и промысловых катамаранов, включая скоростные;
- в Англии построен 1000-тонный прототип перспективного трёхкорпусного фрегата [4] ;
- в США строятся два трёхкорпусных корабля (если натурные испытания пройдут успешно, таких планируют построить десятки) [2] ;
- там же построен 1000-тонный двухкорпусный многоцелевой корвет со скоростью 50 узлов и сменным (контейнерным) вооружением [2] .
В мире построено также насколько десятков различных судов с малой площадью ватерлинии, СМПВ, как экспериментальных, так и используемых в коммерческих целях. Кроме того, для нескольких двухкорпусных автомобильно-пассажирских паромов применена форма обводов, представляющая собой СМПВ в носовой части, и катамаран - в кормовой (иногда такие обводы обозначаются как «полуСМПВ»). К такому типу принадлежит и названный выше скоростной корвет.
Паромы-катамараны широко применяются в мире, так что по этому типу судов имеется наиболее обширный натурный опыт. В частности, одна из аварий парома-катамарана, когда один его корпус был полностью затоплен, а второй затоплен более, чем на 40% при посадке на риф, но судно осталось на плаву, пассажиры и команда были эвакуированы, показала недостижимый для однокорпусных судов уровень непотопляемости. Построенные для коммерческих целей быстроходные катамараны были арендованы ВМФ США для проведения натурных исследований по перевозке войск и их снабжения [1] .
Так что построенный скоростной корвет явился приложением опыта проектирования и постройки множества катамаранов, включая несколько полуСМПВ близких к корвету размерений. Основными преимуществами корвета является повышенная мореходность, сниженные потери скорости на волнении, большая площадь палуб на тонну водоизмещения, увеличенная живучесть разделённой на два корпуса ЭУ.
Другой новый тип перспективного корабля, называемый за рубежом тримараном, сразу был предложен в Англии как вариант боевого корабля, там же построен прототип водоизмещением около 1000 т со скоростью 20 узлов, соответствующей скорости натурного фрегата того же типа 25-30 узлов. В качестве преимуществ такого фрегата называются повышенная мореходность, увеличенная площадь палубы, повышенная защита центрального корпуса в районе машинного отделения. Этот прототип был всесторонне испытан в море, опубликованные общие выводы вполне благоприятны. Регистр Ллойда уже разработал правила конструирования таких объектов. Как видим, этот прототип явился результатом скорее научного прорыва, чем практического применения коммерческого опыта.
Практически одновременно в Австралии был построен паром-тримаран со скоростью 50 узлов, имеющий гидродинамическую разгрузку (крыльями).
В мире имеется также достаточно обширный опыт эксплуатации судов на воздушной подушке (СВП), а также множество предложений использовать положительные качества таких объектов для повышения скоростей боевых кораблей и катеров. Однако такие факты, как замена паромов-СВП в Ла-Манше по мере их старения на паромы-катамараны, заставляет сомневаться в широкой практической применимости СВП в условиях морского волнения.
В военном кораблестроении наблюдается интересная тенденция. Если учесть, что для морских боевых кораблей на воздушной подушке рассматривается только скеговая схема, получается, что все новые типы боевых кораблей являются многокорпусными.
В чём же причина такого интереса к многокорпусным типам кораблей? Представляется, что в максимальном соответствии их особенностей требованиям к перспективным боевым кораблям, которые нуждаются в:
- большой площади палуб для размещения перспективных (заменяемых) систем вооружения, прежде всего - авиационного;
- высокой скорости хода как одном из главных тактических преимуществ;
- высокой мореходности как главном условии эффективности экипажа и вооружения;
- высокой живучести, т.е. большом запасе плавучести, достаточной аварийной остойчивости, разнесении частей энергетической установки;
- малой заметности для снижения вероятности поражения.
Все эти требования соответствуют особенностям многокорпусных кораблей различных типов [5], [6], [7 ] .
Так, удельная площадь палуб многокорпусных кораблей превышает ту же площадь однокорпусных кораблей в:
- 2,5 - 4 раза для катамарана;
- 1,9 - 2,3 раза для двухкорпусных кораблей с малой площадью ватерлинии;
- 1,6 - 2,3 раза для корабля с аутригерами и традиционным корпусом;
- 1,3 - 1,6 раза для того же корабля с малой площадью ватерлинии корпуса.
Все многокорпусные корабли имеют - в той или иной мере - повышенную мореходность по сравнению с однокорпусными:
- катамаран имеет сниженную в 2 - 2,5 раза бортовую качку (при сравнимом уровне её ускорений);
- корабль с аутригерами и традиционным центральным корпусом («тримаран» в западной терминологии) - сниженные в 1,5 - 2 раза амплитуды бортовой и килевой качки на большей части курсовых углов;
- все типы кораблей с малой площадью ватерлинии (КМПВ) имеют сниженные в 2 - 3 раза амплитуды, в 1,5 - 2 раза сниженные ускорения всех видов качки, а также минимальное дополнительное сопротивление на волнении (КМПВ сравнимы по мореходности с однокорпусными кораблями в 5-15 раз большего водоизмещения).
Все многокорпусные корабли имеют повышенную живучесть благодаря:
- возможности разделения ЭУ на несколько автономных и удалённых одна от другой частей;
- возможности обеспечения начальной поперечной остойчивости любого нужного уровня (например, поперечная остойчивость катамарана может быть равна продольной, и даже превышать её);
- возможности обеспечения запаса плавучести (в надводной платформе) в 2 - 5 раз большего, чем объёмное водоизмещение.
Снижение заметности многокорпусных кораблей достигается за счёт:
- снижения интенсивности волнового поля благодаря более удлинённым корпусам и (или) их благоприятному взаимодействию;
- снижения отражающей способности надводной части благодаря более монолитной надводной части с наклонными бортами, а также (обычным) поглощающим покрытиям (построенный в США «корабль-невидимку» радары не фиксировали даже в пределах прямой видимости);
- снижения подводного низко- и высокочастотного излучения движителей при использовании тянущих малошумных винтов и размещении ЭУ в надводной части;
- снижения теплового излучения благодаря размещению газовыхлопа между корпусами и дополнительным мерам его охлаждения.
Общими недостатками многокорпусных кораблей в сравнении с однокорпусными являются:
- увеличенная габаритная ширина;
- увеличенная масса металлических конструкций относительно водоизмещения (не относительно площади палуб!);
- возможность слеминга днища соединяющей корпуса платформы;
- увеличенная удельная смоченная поверхность, а потому - сниженные ходовые качества на экономических ходах.
Эти недостатки должны быть максимально компенсированы, а преимущества - использованы наиболее полно при проектировании. К сожалению, более всего мешает использованию многокорпусных кораблей недостаток знаний об их качествах, отношение к ним как к «экзотике», хотя во многих странах многокорпусные объекты давно стали вполне привычными как для кораблестроителей, так и для моряков.
Практический опыт создания и долголетней работы различных коммерческих многокорпусных судов хотя и полезен для подтверждения их применимости и экономической эффективности, но даёт меньше, чем хотелось бы, материала для практического проектирования. Тем не менее, в мире имеется очень значительный объём научной информации, включающей, например, данные серийных испытаний моделей катамаранов, различные отдельные исследования конструкции и прочности многокорпусных судов, в том числе имеется обширный опыт отечественных исследований, проводившихся в течение более 30 лет, но, к сожалению, не получивших практической реализации.
Кроме мирового опыта практического использования многокорпусных объектов в коммерческих целях, проектирование многокорпусных кораблей обеспечено в настоящее время:
- методикой проектирования, основанной на специфике этих кораблей;
- традиционными методами прогнозирования гидростатики;
- наличием серийных данных буксировочных испытаний, особенно многочисленных для катамаранов;
- наличием общей информации об особенностях внешних сил и прочности, обеспечивающей ранние стадии проектирования, некоторой статистики и данных серийных расчётов массы корпуса КМПВ;
- наличием общей информации об особенностях мореходности и данных отдельных испытаний, расчётными методами её прогнозирования, а также метода сравнения мореходности кораблей различных типов;
- наличием общей информации об управляемости, знанием тенденций влияния размерений на управляемость.
Выводы обзора.
1. Основной тенденцией развития мало- и среднетоннажных надводных кораблей является всё большее внимание к кораблям многокорпусным, поскольку они обеспечивают высокие достижимые скорости при одновременном повышении мореходности и наличии других преимуществ.
2. Более поздние стадии проектирования, как обычно, должны быть обеспечены испытаниями и расчётами характеристик конкретного корабля - независимо от его архитектурно-конструктивного типа.
3. Для повышения информированности специалистов всех уровней об особенностях многокорпусных кораблей необходима специальная информационная кампания, которая может включать как серию статей или издание более подробного обзора, а также семинары и циклы лекций по этой проблематике в различных заинтересованных организациях.
Литература.
1. Keane, R. “Naval Ship Design: High-Speed Is Back Again”, Proceedings of the 8-th International Marine Design Conference, 2003, Athens, Greece, pp.VI-1-VI25.
2. Мозговой, А. «Метаморфозы «Уличного Бойца»«, журн. Военный Парад,
№ 1,3, 2006.
3. Gee, N., The World Market for Fast Vessels”, International Conference FAST-2005.
4. Renilson, M.R., et al, “Trials to Measure the Hydrodynamic Performance of RV “Triton», International Conference “Design & Operation of Trimaran Ships”, April 2004, London, UK.
5. Dubrovsky, V., Lyakhivitsky, A., 2001, Multi Hull Ships, ISBN 0-9644311-2-2, Backbone Publishing Co., USA, 495 p.
6. Dubrovsky, V., 2004, Ships With Outriggers, ISBN 0-9742019-0-1, Backbone Publishing Co., USA, 88 p.
7. Dubrovsky, V., Matveev, K., Sutulo, S., 2006, “Small Water-plane Area Ships”, Backbone Publishing Co., ISBN-13978-09742019-3-1, 256 p.
 
Разработка сайтов