Научная статья на тему 'ГЛАВНОЕ О СУДАХ С МАЛОЙ ПЛОЩАДЬЮ ВАТЕРЛИНИИ'

ГЛАВНОЕ О СУДАХ С МАЛОЙ ПЛОЩАДЬЮ ВАТЕРЛИНИИ Текст научной статьи по специальности «Строительство и архитектура»

CC BY-NC
357
64
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
СУДНО / ПЛОЩАДЬ ВАТЕРЛИНИИ / ОСТОЙЧИВОСТЬ / МОРЕХОДНОСТЬ / СОБСТВЕННЫЙ ПЕРИОД КАЧКИ / УСПОКОЕНИЕ КАЧКИ / ХОДКОСТЬ / ПРОЧНОСТЬ / ПРОЕКТИРОВАНИЕ

Аннотация научной статьи по строительству и архитектуре, автор научной работы — Дубровский Виктор Анатольевич

Объект и цель научной работы. Объектом исследования являются суда с малой площадью ватерлинии (СМПВ), основная особенность которых - высокая мореходность. Цель данной работы - демонстрация больших возможностей применения таких судов и кораблей. Материалы и методы. Рассмотрены как сведения, полученные из зарубежной литературы, так и собственные данные автора. Примененные методы сравнения направлены на демонстрацию главных особенностей объектов различного назначения. Основные результаты. Краткий очерк истории развития СМПВ показал основные тенденции этого развития. Рассмотрение типов таких судов позволило выявить общие особенности и отличия каждого типа СМПВ. Выявленные преимущества и недостатки, особенности проектирования дают широкую картину возможных областей применения. Заключение. Существенное повышение мореходности водоизмещающих морских судов малого и среднего водоизмещения может быть обеспечено применением архитектуры с малой площадью ватерлинии. Экономически рациональными СМПВ являются все типы морских судов, которым необходима большая относительная площадь палуб, так называемых носителей вместимости (capacity carriers), таких как пассажирские, научно-исследовательские, боевые, накатные и т.п. суда. Для более эффективного использования СМПВ рекомендуется разработка альтернативных проектов этой архитектуры на ранних стадиях создания всех судов названных выше назначений.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

MAIN THINGS TO KNOW ABOUT SMALL WATERPLANE AREA SHIPS

Object and purpose of research. The object of study is small waterplane area twin hull (SWATH) ships whose main advantage is their excellent seaworthiness. The purpose of this work is to demonstrate the broad capabilities of such vessels. Materials and methods. The knowledge from foreign literature along with the author’s data are employed. Comparison methods focus on the main specific features of the technology for different fields of application. Main results. Brief review of the SWATH background is given highlighting the main trends of development. Common features and differences of each SWATH type is identified. The revealed merits and disadvantages, design details point to a broad range of possible applications. Conclusion. SWATH architecture may provide a considerable improvement in seaworthiness of small and medium displacement vessels. SWATH is an economically viable option for all types of marine vessels with a relatively large deck area, so-called capacity carriers, like passenger, research, ro-ro, naval ships, etc. For more efficient application it is recommended that alternative SWATH projects should be developed at an early design of vessels for the above missions.

Текст научной работы на тему «ГЛАВНОЕ О СУДАХ С МАЛОЙ ПЛОЩАДЬЮ ВАТЕРЛИНИИ»

ПРОЕКТИРОВАНИЕ И КОНСТРУКЦИЯ СУДОВ

DOI: 10.24937/2542-2324-2021-3-397-75-82 УДК 629.5.022.25

В.А. Дубровский

ФГУП «Крыловский государственный научный центр», Санкт-Петербург, Россия

ГЛАВНОЕ О СУДАХ С МАЛОЙ ПЛОЩАДЬЮ ВАТЕРЛИНИИ

Объект и цель научной работы. Объектом исследования являются суда с малой площадью ватерлинии (СМПВ), основная особенность которых - высокая мореходность. Цель данной работы - демонстрация больших возможностей применения таких судов и кораблей.

Материалы и методы. Рассмотрены как сведения, полученные из зарубежной литературы, так и собственные данные автора. Примененные методы сравнения направлены на демонстрацию главных особенностей объектов различного назначения.

Основные результаты. Краткий очерк истории развития СМПВ показал основные тенденции этого развития. Рассмотрение типов таких судов позволило выявить общие особенности и отличия каждого типа СМПВ. Выявленные преимущества и недостатки, особенности проектирования дают широкую картину возможных областей применения. Заключение. Существенное повышение мореходности водоизмещающих морских судов малого и среднего водоизмещения может быть обеспечено применением архитектуры с малой площадью ватерлинии. Экономически рациональными СМПВ являются все типы морских судов, которым необходима большая относительная площадь палуб, так называемых носителей вместимости (capacity carriers), таких как пассажирские, научно-исследовательские, боевые, накатные и т.п. суда. Для более эффективного использования СМПВ рекомендуется разработка альтернативных проектов этой архитектуры на ранних стадиях создания всех судов названных выше назначений.

Ключевые слова: судно, площадь ватерлинии, остойчивость, мореходность, собственный период качки, успокоение качки, ходкость, прочность, проектирование. Автор заявляет об отсутствии возможных конфликтов интересов.

SHIP DESIGN AND STRUCTURE

DOI: 10.24937/2542-2324-2021-3-397-75-82 UDC 629.5.022.25

V. Dubrovsky

Krylov State Research Center, St. Petersburg, Russia

MAIN THINGS TO KNOW ABOUT SMALL WATERPLANE AREA SHIPS

Object and purpose of research. The object of study is small waterplane area twin hull (SWATH) ships whose main advantage is their excellent seaworthiness. The purpose of this work is to demonstrate the broad capabilities of such vessels.

Materials and methods. The knowledge from foreign literature along with the author's data are employed. Comparison methods focus on the main specific features of the technology for different fields of application.

Main results. Brief review of the SWATH background is given highlighting the main trends of development. Common features and differences of each SWATH type is identified. The revealed merits and disadvantages, design details point to a broad range of possible applications.

Для цитирования: Дубровский В.А. Главное о судах с малой площадью ватерлинии. Труды Крыловского государственного научного центра. 2021; 3(397): 75-82.

For citations: Dubrovsky V. Main things to know about small waterplane area ships. Transactions of the Krylov State Research Centre. 2021; 3(397): 75-82 (in Russian).

Conclusion. SWATH architecture may provide a considerable improvement in seaworthiness of small and medium displacement vessels. SWATH is an economically viable option for all types of marine vessels with a relatively large deck area, so-called capacity carriers, like passenger, research, ro-ro, naval ships, etc. For more efficient application it is recommended that alternative SWATH projects should be developed at an early design of vessels for the above missions. Keywords: ship, waterplane area, stability, seaworthiness, natural period of motions, damping of motions, propulsion, design.

The author declares no conflicts of interest.

Краткий очерк истории развития

Background

Первые патенты на объекты с малой площадью ватерлинии были выданы в начале ХХ в. [1]. С середины века началось применение полупо-

UIZZJ

Рис. 4. Исследованные типы судов с малой площадью ватерлинии: 1 - дуплус (двухкорпусное судно с одной длинной стойкой на каждом корпусе); 2 - трисек (то же, с двумя стойками на каждом корпусе); 3 - трикор; 4 - судно с двумя аутригерами с малой площадью ватерлинии; 5 - судно с традиционным центральным корпусом и аутригерами с малой площадью ватерлинии (вариант С.А. Руденко); 6 - однокорпусное судно с крыльями с малой площадью ватерлинии

Fig. 4. SWATH vessels under investigation:

1 - duplus (twin hull with one long strut at each hull);

2 - trisec (twin hull with two struts at each hull);

3 - tricor; 4 - vessel with two SWATH outriggers;

5 - vessel with a traditional middle hull

and SWATH outriggers (S^. Ruddenko version);

6 - monohulls with SWATH foils

гружных буровых платформ, которые тоже относятся к объектам с малой площадью ватерлинии. К концу века в мире работало около 300 платформ такого типа.

В 60-х гг. начались исследования собственно СМПВ, в начале 70-х гг. были построены первые суда. К настоящему времени в мире работают или исследуются более 100 СМПВ различного назначения. Рис. 1 (см. вклейку) дает представление о форме обводов СМПВ.

Построенные СМПВ имеют различное водоизмещение и назначение. На рис. 2 (см. вклейку) показано наибольшее из построенных СМПВ.

Однако наибольший эффект особенностей СМПВ проявляется при небольших водоизмещени-ях (рис. 3, см. вклейку).

Типы судов с малой площадью ватерлинии

SWATH Types

В настоящее время практически применяются в основном двухкорпусные СМПВ, построено несколько СМПВ с аутригерами. В той или иной мере [2] изучены различные типы таких судов (рис. 4).

Очевидно разнообразие возможных вариантов СМПВ, которые могут быть применены для решения разнообразных практических задач.

Общие и частные особенности судов с малой площадью ватерлинии

General and specific features of SWATH vessels

Как и все многокорпусники, СМПВ отличаются от традиционных однокорпусных объектов следующими общими чертами:

■ увеличенная площадь палуб относительно водоизмещения;

■ возможность обеспечить требуемую поперечную остойчивость за счет изменения (поперечного) расстояния между корпусами;

■ возможность использования корпусов с различными соотношениями размерений, включая корпуса большого удлинения и корпуса, не имеющие собственной остойчивости вне многокорпусного судна;

■ увеличенная доля массы металлического корпуса по отношению к водоизмещению, но пониженная по отношению к площади палуб;

■ повышенная относительная смоченная поверхность (снижает ходовые качества на невысоких относительных скоростях).

Кроме того, СМПВ отличаются от других многокорпусных судов:

■ увеличенной относительной осадкой, что позволяет повысить диаметр и КПД движителей;

■ возможностью существенного изменения осадки за счет приема небольших количеств водяного балласта; это позволяет проектировать СМПВ с осадкой, равной высоте гондолы при полном водоизмещении, и предусматривать увеличение осадки балластированием при движении на волнении;

■ жесткой зависимостью поперечного габаритного размера от принятых норм начальной поперечной остойчивости;

■ сниженной продольной начальной остойчивостью, что заставляет в некоторых случаях ее нормировать и определять положение стоек на основании расчета продольной остойчивости;

■ повышенной эффективностью всех систем снижения качки;

■ большой (до 90 %) долей плоскостных, цилиндрических, конических секций в конструкции корпуса.

Каждый тип СМПВ имеет также и собственные

отличия. Так, дуплус обеспечивает наибольшую сре-

Таблица 1. Относительная площадь верхней палубы

Table 1. Relative upper deck area

ди СМПВ начальную поперечную остойчивость; трисек может иметь наименьшую относительную площадь ватерлинии; трикор может обеспечить наибольшее благоприятное взаимодействие волновых систем при определенных относительных скоростях, что дает высокие пропульсивные качества; суда с аутригерами имеют наименьший среди СМПВ вес металлического корпуса, особенно - проа (судно, состоящее из основного корпуса и одного аутригера), а потому наиболее дешевы в постройке и эксплуатации; в частном случае использования тянущих винтов на аутригерах может быть обеспечен наименьший уровень подводного шума.

Площадь палубы

Табл. 1 содержит сравнение относительной площади верхней палубы традиционного однокорпусного корабля и различных СМПВ.

Очевидно, что удельная площадь палуб СМПВ приблизительно равна или несколько больше, чем та же площадь сравнимого однокорпусного объекта.

Начальная остойчивость

Начальная поперечная остойчивость СМПВ близка к остойчивости однокорпусных объектов того же водоизмещения. Продольная остойчивость СМПВ всегда заметно ниже, что имеет и положительные, и отрицательные последствия. Поэтому необходимо нормирование не только поперечной остойчивости СМПВ, как и всех судов, но часто - и продольной остойчивости.

Минимальная площадь ватерлинии СМПВ определяется общим расположением (размещением) энергетической установки и прочностью. При выбранной площади требуемая начальная остойчивость определяет поперечное расстояние между корпусами, т.е. габаритную ширину СМПВ.

Тип судна Относительная длина корпуса Вероятные соотношения размерений Относительная площадь палубы

Традиционное однокорпусное lMON = L/Vm L/B = 8; Aud ~ 0,8 0,1L2

Дуплус или трисек h = 0,8-/MON Ll = 0,64 L; BOA = (0,3-0,5)-Ll; AUD ~ 1,0 (0,19-0,32)L2

С двумя аутригерами li = 0,8-/mon Ll = 0,8L; Lo = (0,3-0,4)L1; BOA = (0,3-0,5)L1 (0,18-0,3)-L2

Трикор Il = 0,5'lMON L1 = 0,35 L; Loa = 1,6 L1; BOA = (0,6-0,8) L1 (0,08-0,1 )L2

Здесь: Ь - длина однокорпусного аналога; V - объемное водоизмещение однокорпусного объекта; Ь1 - длина одного корпуса СМПВ; Ьд- длина аутригера; 1м0м - относительная длина однокорпусного аналога; 11 - относительная длина одного корпуса СМПВ; Лив - коэффициент полноты верхней палубы; В - ширина однокорпусного судна; В0А - габаритная ширина СМПВ.

На ранних стадиях проектирования СМПВ удобно использовать простую и универсальную норму поперечной остойчивости, применяемую в ВМФ США: крен не более 10 градусов при стоянке лагом к ветру со скоростью 100 уз (для неограниченного района плавания) или 50 уз (для ограниченного района).

Эта норма была использована при выборе поперечных размерений СМПВ, показанных в табл. 2.

При нормировании продольной остойчивости можно использовать, например, требование одинакового изменения крена и дифферента при перемещении заданного груза поперек или вдоль СМПВ. Тогда метацентрические высоты будут соотноситься как габаритные размеры в плане.

Мореходность

Отличие площади ватерлинии определяет основное преимущество СМПВ: мореходность, максимально достижимую для объектов без глубокопогружен-ных крыльев. Это же определяет высокую эффективность любых успокоителей качки. В среднем мореходность СМПВ данного водоизмещения сравнима с мореходностью однокорпусного объекта с большим в 5-15 раз водоизмещением (в зависимости от реализуемого соотношения площадей ватерлинии) (рис. 5).

Основные результаты снижения площади ватерлинии:

■ снижение возмущающих сил и моментов качки;

■ уменьшение продольной остойчивости и увеличение периодов качки;

■ резкое снижение сопротивления на встречном волнении, благодаря уменьшенной ширине ватерлинии и сниженной качке.

Большие собственные периоды качки всех видов определяют встречное и лаговое волнение как наиболее благоприятные для СМПВ, а попутные курсовые углы - как наиболее неблагоприятные. На попутном волнении (без успокоителей качки) достаточно тихоходные СМПВ имеют резонансную качку с большими амплитудами, но невысокими ускорениями (в отличие от объектов с традиционными обводами, у которых резонансная качка имеет как большие амплитуды, так и большие ускорения).

Для снижения резонансной качки СМПВ очень эффективны известные успокоители - управляемые подводные крылья, транцевые доски и интерцеп-торы для быстроходных и скоростных объектов, активированные воздухом цистерны для объектов тихоходных или работающих в море без хода.

Отличия собственных периодов влияют также на характер зависимости качки от кажущихся периодов при ходе на волнении (рис. 6, см. вклейку).

Очевидно, что с ростом скорости амплитуды качки СМПВ падают, а катамарана (судна из двух корпусов с традиционными обводами) растут.

К сожалению, такая зависимость не относится к ускорениям той же качки (рис. 7, см. вклейку).

Ускорения качки дуплуса не уменьшаются с ростом скорости, но растут достаточно медленно и достигают существенно меньших величин, чем у катамарана. Например, если принять за норму ускорение 0,4 g, видно, что при встречном волнении это требование не ограничит скорость при волнении 3 и 4 балла и допускает скорость около 14 уз при волнении 5 баллов. Для катамарана диапазон допустимых скоростей в этих условиях 7, 3 и 2 уз соответственно.

Таблица 2. Начальная поперечная остойчивость судов с малой площадью ватерлинии водоизмещением 1000 т (в скобках показаны размерения аутригера)

Table 2. Initial transverse stability of 1000-ton displacement SWATH (outrigger dimensions in brackets)

Тип судна Дуплус Трисек Трикор С двумя аутригерами

Длина корпуса (габаритная длина), м 47/47 47/47 40/65 65/65 (35)

Ширина корпуса (габаритная ширина), м 5/19 5/22 3,5/22 7 (1,5)/20

Площадь ватерлинии бокового корпуса, м2 65 45 50 40

Расчетная осадка (высота корпуса), м 4/11,5 4/11,5 4/11,5 4 (2)/11,5

Высота центра величины (высота центра масс), м 2,5/7 2,5/7 2,5/7 2,5/7

Метацентрический радиус (метацентрическая высота), м 6,5/2 6,5/2 8,5/4 7/2,5

Fig. 5. Comparison of natural perions of motions for different displacement vessels: left - roll, right - pitch (upper area) and heave:

1 - motion periods of traditional monohulls,

2 - motion periods of SWATH. Horizontal lines with numbers correspond to average wave periods of various sea states (Beaufort)

20 W, kt

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

30 W, kt

Рис. 5. Сравнение собственных периодов качки объектов разного водоизмещения: слева - бортовой качки, справа - килевой (верхняя область) и вертикальной: 1 - периоды качки традиционных однокорпусных объектов, 2 - периоды качки судов с малой площадью ватерлинии. Горизонтальные линии с номерами соответствуют средним периодам волнения различной интенсивности (баллы Бофорта)

Обычно скорости на достаточно интенсивном встречном волнении ограничиваются именно вертикальными ускорениями. На рис. 8 (см. вклейку) сравниваются достижимые скорости двух судов водоизмещением 1000 т при том же допустимом пределе ускорений.

Поскольку амплитуды качки СМПВ на встречном волнении падают с ростом скорости, для таких объектов целесообразно иметь большой запас мощности, который невозможно использовать на традиционных кораблях, потому что у них скорость на встречном волнении сознательно снижается для поддержания приемлемых характеристик мореходности.

Ходкость

Увеличенное погружение основного волнообразу-ющего объема под поверхность и увеличенная (обычно) осадка, позволяющая использовать движители большего диаметра (с большим КПД), обеспечивают СМПВ преимущество по ходовым качествам на достаточно больших относительных скоростях. Рис. 9 содержит сравнение адмиралтейского коэффициента СМПВ и катамаранов, натурные данные [3].

Этот рисунок показывает желательные величины относительных скоростей для эффективного по ходкости применения СМПВ.

Прочность

Как и для всех многокорпусных объектов, для СМПВ велика роль поперечной прочности. На ранних стадиях проектирования обычно оказывается достаточным рассмотреть поперечный изгибающий

момент при стоянке лагом к волне. Считается, что эта нагрузка определяется горизонтальными скоростями в волне, например [4] (рис. 10).

Этот момент эффективнее всего воспринимается поперечными переборками, каждая переборка находится в одной плоскости в подводном объеме (гондоле), стойке и соединяющей корпуса

С 300 250 200 150 100 50

l; 4 . 21 14

-"20 S2 13 < иПзП

П n 1 I 6 ¡£2 5 7

10 3

0

0,2

0,4

0,6

0,8

Fn£

Рис. 9. Адмиралтейский коэффициент (C = v3V/P; v - скорость в узлах; V - полное водоизмещение, м3; P - мощность энергетической установки, кВт) в зависимости от числа Фруда по длине (FnL = 0,515 v/(gL)0,5, где L - длина корпуса, м; g - ускорение свободного падения, м/с2) дуплусов (линиями отмечены верхняя и нижняя границы значений) и катамаранов (подчеркнутые номера рассмотренных судов)

Fig. 9. Admiralty coefficient (C = v3V/P; v -speed in knots; V - full displacement, m3; P - propulsion plant output, kW) versus length Froude number (FnL = 0,515 v/(gL)0,5, where L - hull length, m; g - gravitational acceleration, m/s2) of duplus vessels (lines refer to upper and lower value boundaries) and catamarans (numbers of considered vessels underscored)

Конструктивная ватерлиния

Рис. 10. Схема возникновения поперечного изгибающего момента судов с малой площадью ватерлинии

Fig. 10. Shematic of SWATH transverse bending moment

10

ММ - -----

/ X \ ^ \ «■' ^ 'А Минин для од о* 1альная тс нокорпуы ч СМИ шщина 1ЫХ судов 3 , Правила PC

' ✓ /

0

10

15

20

W, тыс. t

Рис. 11. Расчетная минимальная толщина обшивки судов с малой площадью ватерлинии (пунктир); сплошной линией показаны величины минимальной толщины обшивки по Правилам Морского регистра РФ

Fig. 11. Minimum design plating thickness of SWATH (dotted line); solid line shows RMRS rules for minimum plating thickness

надводной платформе. При этом наиболее нагружено сечение стойки в начале ее расширения.

Если допустить, что необходимая толщина обшивки в этом сечении распространяется на всю конструкцию корпуса, то это допущение позво-

ляет оценить необходимую толщину обшивок СМПВ [1] (рис. 11).

Применение показанных величин толщин позволяет оценивать массу корпусных конструкций СМПВ, если ранее определены его габаритные размеры. В свою очередь, это позволяет выбирать размерения СМПВ на ранних стадиях проектирования непосредственно, без использования каких-либо прототипов.

Управляемость

Как все многокорпусные объекты, СМПВ отличаются от однокорпусных повышенной устойчивостью на курсе, т.е. сниженной поворотливостью (рис. 12).

Особенностью СМПВ, отражающей их пониженную продольную остойчивость, является существенное изменение посадки при изменении курса. Имеется и обратный эффект: намеренное изменение ходовой посадки позволяет менять курс относительно тихоходных СМПВ, не имеющих рулей направления.

Особенности проектирования

Design specifics

Кратко описанные выше особенности СМПВ определяют и особенности их проектирования. Прежде всего, обычно проектируемое СМПВ не имеет достаточно близких прототипов. Это диктует необходимость прямой оценки технико-эксплуатационных качеств, что обеспечивается заданием необходимой площади палуб в качестве исходного требования на ранних стадиях проектирования. Кроме того, проектирование необходимо выполнять, варьируя основные соотношения главных размерений, прежде всего размерений в плане.

Задаваемая площадь палуб позволяет прямо оценить габаритные размеры вариантов СМПВ; при этом рекомендуется принимать максимально допустимую осадку и выбирать вертикальный клиренс по имеющимся натурным данным. Далее высота борта определяется количеством палуб внутри надводной платформы и расстоянием между палубами. В результате определяется масса металлического корпуса, а по ней - полное водоизмещение в нулевом приближении по приближенной статистике. Далее производится уточнение размерений в рамках первого и второго приближений. Обычно этого достаточно для концептуального проектирования, не требующего никаких дополнительных испытаний и расчетов.

Рис. 6. Зависимость амплитуд килевой качки на встречном волнении от скорости хода двух судов водоизмещением 100 т: катамарана (черные линии) и дуплуса (красные линии).

Цифрами обозначены баллы волнения по шкале Бофорта

Fig. 6. Pitch amplitudes vs speed, head seas, for two ships of 100 t displacement: catamaran (black lines) and duplus (red lines). Numbers are sea states, in Beaufort scale

Ускорения килевой качки, встречное волнение, а.

10

15

20

Скорость, уз

Рис. 7. Зависимость ускорений килевой качки от скорости хода тех же судов в тех же условиях, те же обозначения

Fig. 7. Pitch accelerations vs speed for the same vessels and symbols

Достижимая скорость, уз

Рис. 8. Достижимая скорость на встречном волнении скоростного однокорпусного корабля "черная линия) и дуплуса (красная линия) при предельном вертикальном ускорении 0,4 д

Fig. 8. Achievable speed in head seas: fast monohull (black line) and duplus (red line) at limiting heave acceleration of 0.4 g

Рис. 1. Корабль акустического дозора, США

Fig. 1. Acoustic surveillance vessel, USA

Рис. 2. Круизное судно с малой площадью ватерлинии

Fig. 2. SWATH cruise ship

Рис. 3. Лоцманское судно с аутригерами с малой площадью ватерлинии

Fig. 3. SWATH pilot ship with outriggers

Общие недостатки СМПВ

Common disadvantages of SWATH vessels

Как все многокорпусные объекты, СМПВ имеют

следующие недостатки:

■ увеличенная доля массы корпуса по отношению к полному водоизмещению (однако сниженная по отношению к площади палуб, а размерения судов многих назначений, например боевых кораблей, определяются сегодня величиной заданной площади палуб); увеличение массы корпуса означает соответствующий рост стоимости постройки и обслуживания корпусных конструкций. Там, где стоимость корпуса не является определяющей, этот недостаток заведомо перекрывается преимуществами СМПВ (например, для боевых кораблей стоимость корпуса составляет около 30 % стоимости постройки, так что некоторое (на 10-15 %) увеличение стоимости корпуса вполне компенсируется повышенной мореходностью);

■ увеличенная габаритная ширина (но обычно -уменьшенная длина);

■ возможность применения корпусов любого удлинения;

■ увеличение смоченной поверхности, что ухудшает ходовые качества на невысоких относительных скоростях. Как показано выше, СМПВ рационально применять на достаточно высоких скоростях.

Малая площадь ватерлинии определяет также

и такие специфические недостатки СМПВ, как:

■ сниженная продольная остойчивость, которая затрудняет обеспечение требуемой аварийной посадки. Эта проблема решается заполнением концевых отсеков негорючими пеноблоками; так же компенсируется и недостаточный водоизмещающий объем вблизи ватерлинии, приводящий к увеличенным углам крена при аварийном затоплении части отсеков судна;

■ увеличенные собственные периоды, которые приводят к резонансным - достаточно большим - амплитудам качки на попутных углах относительно волнения достаточно тихоходных СМПВ. Для снижения такой качки СМПВ очень эффективны известные успокоители -управляемые подводные крылья, транцевые доски и интерцепторы для быстроходных и скоростных объектов, активированные воздухом цистерны для объектов тихоходных или работающих в море без хода;

Рис. 12. Сравнение траектории циркуляции двух судов одинакового водоизмещения: пунктиром показана траектория однокорпусного объекта, сплошной линией - двухкорпусного судна с малой площадью ватерлинии

Fig. 12. Comparison of turning circles for two vessels: broken line - monohull, solid line - SWATH

■ малая ширина стоек, что создает неудобства

размещения энергетических установок в гондолах.

Общий недостаток многокорпусных судов - достаточно частый и интенсивный слеминг днища платформы - менее значим для СМПВ, поскольку они имеют существенно меньшие амплитуды качки, а частота и интенсивность слеминга экспоненциально зависит от амплитуд качки. Как все многокорпусные объекты, СМПВ плохо приспособлены к использованию во льдах; однако надо отметить, что любые более-менее быстроходные однокорпус-ные объекты тоже плохо приспособлены для плавания во льдах (ни толщины обшивки, ни конструкция и форма корпуса, например, обычных однокор-пусных боевых кораблей не позволяют им продолжительно работать во льдах, даже битых).

Часто в числе недостатков называют сложность докования, определяемую увеличенной шириной и необходимостью использования более чем одной доковых дорожек. Этот недостаток представляется достаточно надуманным, потому что увеличение количества доковых дорожек никак не влияет на процесс докования; кроме того, СМПВ обычно имеют небольшое водоизмещение, и потому легко могут быть поставлены в группе небольших судов в большие доки, предназначенные для крупнотоннажных судов.

В целом следует отметить, что нет типов судов, оптимальных для всех размеров, назначений и скоростей. Проблема только в том, чтобы обоснованно и непредвзято сравнивать варианты архи-

тектурно-конструктивных типов на ранних стадиях проектирования, которое должно минимизировать недостатки и полно использовать преимущества каждого типа судов для заданного назначения и условий эксплуатации.

Выводы

Conclusions

1. Существенное повышение мореходности во-доизмещающих морских судов малого и среднего водоизмещения может быть обеспечено применением архитектуры с малой площадью ватерлинии.

2. Экономически рациональными СМПВ являются все типы морских судов, которым необходима большая относительная площадь палуб, т.н. носителей вместимости (capacity carriers), таких как пассажирские, научно-исследовательские, боевые, накатные и т.п. суда.

3. Для более эффективного использования СМПВ рекомендуется разработка альтернативных проектов объектов таких типов на ранних стадиях создания судов названных назначений.

Список использованной литературы

1. Dubrovsky V., Lyakhovitsky A. Multi hull ships. USA, Fair Lawn: Backbone Publishing House, 2001. 495 p.

2. Dubrovsky V., Matveev K., Sutulo S. Ships with small water-plane area. USA, Fair Lawn: Backbone Publishing House, 2007. 256 p.

3. Yun L., BliaultA., RongH.-Z. High speed catamarans and multihulls: technology, performance and applica-

tions. New York: Springer, 2019. XLVII, [1], 746 p. DOI: 10.1007/978-1-4939-7891-5.

4. Guidelines for small waterplane area twin hull craft: GD 06-2005 / China Classification Society. Beijing, 2005. 61 p.

References

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

1. Dubrovsky V., Lyakhovitsky A. Multi hull ships. USA, Fair Lawn: Backbone Publishing House, 2001. 495 p.

2. Dubrovsky V., Matveev K., Sutulo S. Ships with small water-plane area. USA, Fair Lawn: Backbone Publishing House, 2007. 256 p.

3. Yun L., Bliault A., Rong H.-Z. High speed catamarans and multihulls: technology, performance and applications. New York: Springer, 2019. XLVII, [1], 746 p. DOI: 10.1007/978-1-4939-7891-5.

4. Guidelines for small waterplane area twin hull craft: GD 06-2005 / China Classification Society. Beijing, 2005. 61 p.

Сведения об авторе

Дубровский Виктор Анатольевич, д.т.н., ведущий научный сотрудник ФГУП «Крыловский государственный научный центр». Адрес: 196158, Россия, Санкт-Петербург, Московское шоссе, д. 44. Тел.: +7 (921) 984-19-53. E-mail: multi-hulls@yandex.ru.

About the author

Victor A. Dubrovsky, Dr. Sci. (Eng.), Leading Researcher, Krylov State Research Center. Address: 44, Moskov-skoe sh., St. Petersburg, Russia, post code 196158. Tel.: +7 (921) 984-19-53. E-mail: multi-hulls@yandex.ru.

Поступила / Received: 11.05.21 Принята в печать / Accepted: 23.07.21 © Дубровский В. А., 2021

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.