CC BY-NC
31
БОГ: 10.24937/2542-2324-2020-2-5-1-145-154 "УДК 629.5.022.22
Г.Б. Крыжевич1 ), А.Ю. Правдин2
1 ФОТЕ «Крыловскин государственный научный центр». Санкт-Петербург. Россгм -ООО «НПК «Морсвязьавтоматнка». Санкт-Петербург. Россия
КОНЦЕПЦИЯ МАЛОГО ПАССАЖИРСКОГО КАТАМАРАНА С ЭЛЕКТРОДВИЖЕНИЕМ
По итогам анализа расчетных и экспериментальных данных предложены принципиальные технические решения, обеспечивающие высокую комфортабельность и экономическую эффективность катамарана. Результаты исследовании могут быть использованы при рациональном проектировании комфортабельных и высокоэффективных пассажирских катамаранов.
Ключевые слова: суда многокорпусные, катамараны, внешние силы, слеминг. материалоемкость судов, комфортабельность судов.
Авторы заявляют об отсутствии возможных конфликтов интересов.
DOI: 10.24937/2542-2324-2020-2-S-I-145-154 UDC: 629.5.022.22
G. Kryzhevich1, A. Pravdin2
1 Krylov State Research Centre. St. Petersburg. Russia
2 JSC NPK Morsvyazavtomatica, St. Petersburg Russia
CONCEPT OF A SMALL PASSENGER CATAMARAN WITH ELECTRIC PROPULSION
Based on the analysis of calculation results and experimental data, this paper suggests principal technical solutions ensuring high comfort and cost efficiency of catamaran. These findings could be further used for optimal design of comfortable and efficient passenger catamaran.
Keywords: multi-hull ships, catamarans, external forces, slamming, material consumption of ships, comfort of ships. Authors declare Jack of the possible conflicts of interests.
Малые пассажирские катамараны (ПК) представляют собой класс комфортабельных судов, получивший в последние десятилетия большое развитие в мировом судостроешш и ставший доминирующим в перевозках между морскими городами и внутри морских мегаполисов. Эти суда позволяют быстро и в широком диапазоне погодных условий осуществлять коммерческие перевозки пассажиров и грузов как в прибрежной и межостровной зонах, так и в ак-
ваториях крупных морских портов. Для таких перевозок целесообразно создавать экологичные, комфортабельные и высокоприбыльные суда, к числу которых можно с полным правом отнести пассажирские и прогулочные катамараны с электродвижением, обеспечиваемым аккумуляторными либо солнечными батареями. На создании таких катамаранов специализируется ООО «НПК «Мор связь автоматика». спустившая на воду судно Есоуок 1.0 и строя-
Для цитирования: Крыжевич Г.Б., Правдин А.Ю. Концепция малого пассажирского катамарана с электродвнженнем. Труды Крыловского государственного научного центра. 2020; Специальный выпуск 2: 145—154.
For citations: Kryzhevich G.. Pravdin A. Concept of a small passenger catamaran with electric propulsion. Transactions of the Krylov State Research Centre. 2020; Special Edition 2: 145-154 (in Russian).
щее судно проекта Есоа^ег (водоизмещение - 62 т, количество пассажиров - 120 чел., экипаж - 3 чел., длина по КВЛ - 29,8 м), формирование концепции которого обсуждается в настоящей работе.
Снижение качки и внешних силовых воздействий на ПК в условиях морского волнения относится к числу сложнейших проблем проектирования, от успешного решения которой зависят устанавливаемые эксплуатационные ограничения по интенсивности волнения, дополнительное сопротивление воды движению судна на волнении, а также достигаемые показатели надежности, ресурса, материалоемкости, комфортабельности и, в конечном итоге, эффективности судна.
Для управления снижением качки и внешних сил на конструкции относительно редко используются возможности, связанные с выбором соотношений главных размерений и геометрии подводной части корпусов ПК, поскольку этот выбор диктуется главным образом требованиями к ходкости транспортного средства. При формировании же надводной части корпусов, наружных поверхностей соединительного моста (особенно в оконечностях судна) и назначении вертикального клиренса необходимо в первую очередь стремиться минимизировать действующие в условиях волнения внешние силовые воздействия на судно в целом (общие нагрузки) и на отдельные конструкции (местные нагрузки).
Традиционные решения по выбору облика ПК (например, использованные на отечественном катамаране «Сокол») предусматривают назначение существенной величины вертикального клиренса (расстояния от плоскости конструктивной ватерлинии до поверхности соединительного моста) по всей длине судна и дальнейшее плавное увеличение его в носовой части за счет формирования так называемого «подъема» моста (рис. 1а). Такой подъем носовой части соединительного моста обеспечивает определенное снижение вероятности возникновения слеминга в носовой оконечности в случае его появления и некоторое уменьшение интенсивности происходящих при этом явлении ударов. Отмечая положительную сторону такого технического решения, нельзя забывать и о его негативных последствиях. В частности, оно приводит к появлению дестабилизации килевой качки и общей вибрации [2] и, в конце концов, существенно увеличивает динамический изгиб судна в продольном направлении, являющийся важнейшей формой общего деформирования ПК. Подобное
решение неизбежно предопределяет высокий уровень амплитуд качки и вибрации в условиях интенсивного морского волнения, резкое увеличение вероятности и интенсивности ударного взаимодействия конструкций днища и соединительного моста с волнами с ростом балльности волнения. При большой интенсивности волнения и обычных скоростях хода амплитудные значения сил, вызванных такими ударами, имеют порядок водоизмещения судна, а ускорения достигают у ПК значений, превышающих ускорение свободного падения (в центре тяжести судна) или многократно - в три раза и более - превосходящих это ускорение (в носовой оконечности). Эти обстоятельства приводят к низкому уровню комфортабельности катамаранов (СК) и высокой доле массы конструкций в их водоизмещении.
Вместе с тем анализ особенностей динамики катамаранов с традиционной компоновкой [1], движущегося в условиях волнения, дает основание сделать два важных вывода:
■ слеминг носовой части соединительного моста, наблюдающийся на интенсивном волнении, приводит к появлению чрезвычайно больших возмущающих усилий, вызывающих рост амплитуд качки и вибрации катамаранов, а также к интенсивному изгибу судна в целом и перекрытий соединительного моста;
■ относительно большое удлинение корпусов катамарана (по сравнению с однокорпусным судном) вызывает относительно низкое гидродинамическое демпфирование качки и общую вибрацию судна (как известно, обычные демпфирующие силы при продольной качке и так называемая «транцевая добавка» к ним пропорциональны квадрату ширины ватерлинии корпуса) [2]. Следовательно, целенаправленные технические
мероприятия по снижению интенсивности слеминга в носовой части судна, по повышению гидродинамического демпфирования качки и вибрации, а также по исключению условий для дестабилизации качки и общей вибрации должны позволить проектанту снизить внешние силовые воздействия на конструкции СК и их материалоемкость, повысить комфортабельность судна и его ходовые качества в условиях волнения. Описанию путей достижения данных целей и получаемых при этом показателей эффективности и посвящена настоящая работа.
К эффективным способам достижения поставленных целей относится использование волнопро-
Рис. 1. Схемы продольных сечений скоростных катамаранов, имеющих переменный по длине вертикальный клиренс: а) только в носовой оконечности (традиционное решение); б) в носовой и кормовой оконечностях; в) переменный вертикальный клиренс в носовой и кормовой оконечностях и форму X-Bow носовых оконечностей корпусов с верхними инверсными частями; г) переменный вертикальный клиренс в носовой и кормовой оконечностях и клиновидная наделка в носовой оконечности соединительного моста
Рис. 2. Формы носовых оконечностей обычного водоизмещающего судна (модель 1) и X-Bow (модель 2)
тыкающих (волнопронзающих) и инверсных форм носовых оконечностей корпусов, реализованное в последние десятилетия при строительстве ряда судов в виде технологии X-Bow. Эта технология сочетает в себе несколько плодотворных идей. В самом названии X-Bow (bow - это «нос корабля») угадывается слово «axe» - топор, произносящееся точно так же, как название буквы X в английском алфавите. И нос корпуса (в простейшем его виде), построенного по технологии X-Bow, действительно напоминает лезвие топора - он суженный, с острым форштевнем. Сравнение формы X-Bow и обычного водоизмещающего носа дано на рис. 2.
Технология X-Bow может органично включать в себя принцип снижения сопротивления воды движению судна за счет использования бульбовой формы носовой оконечности. Наличие бульба вызывает
появление при движении судна специфической носовой волны, накладывающейся на основную носовую волну, характерную для любой носовой оконечности (в том числе без бульба). При наложении волны «вычитают» друг друга, благодаря чему волновое сопротивление судна уменьшается, заметно экономится топливо. Кроме того, объемный выступ увеличивает плавучесть носовой части, что несколько снижает килевую качку. За прошедший век бульб стал распространенным элементом в конструкции судов большого размера (танкеры, боевые корабли, круизные лайнеры), которые большую часть своего времени передвигаются на умеренной скорости.
Хорошие результаты демонстрируют испытания в бассейнах моделей судов, имеющих волно-рассекающий нос. Такой нос корпуса, соответствующий технологии X-Bow, может быть и округлым (рис. 3а), имеющим верхнюю инверсную (отклоненную в сторону миделя) часть. При взаимодействии со встречными волнами носовая оконечность типа X-Bow легко преодолевает вершины, «рассекая» их своим инверсным носом, поэтому ее целесообразно применить на проекте Есоа^ег.
Преодолевая вершину волны, нос обычной конструкции (рис. 36) разрушает ее, образуя брызговые фонтаны и способствуя заливанию палубы судна. В результате резко возрастает сопротивление движению судна в условиях волнения и теряется «мягкость» хода судна. Более традиционным для современных судов с малой скоростью хода является нос, оснащенный бульбом. По сравнению с исполнением X-Bow в форме, приближенной к лезвию топора, применение бульба оказалось менее эффективным средством снижения дополнительного сопротивле-
Рис. 3. Взаимодействие с вершинами волн носа X-Bow с округлой верхней инверсной частью (а) и носовой оконечности обычного водоизмещающего судна (б)
Рис. 4. Волнопротыкающие катамараны «Кот» (а) и «Барракуда» (б)
ния воды движению судна на волнении и противостояния ударам волн.
Иногда более эффективным оказывается техническое решение, основанное на использовании вол-нопротыкающего носа (рис. 4). Такие носовые окончания катамаранов характерны для австралийских проектов фирмы Incat Australia и российских проектов корпуса, разработанных проектно-дизайнерским бюро по катамаранам «Дискат», г. Новороссийск (катамаран «Барракуда»). Каждый корпус подобного катамарана содержит выступающие в носовом направлении за пределы нулевого теоретического шпангоута заостренные волнопротыкающие образования в виде бульбов с очертаниями нижних частей шпангоутных сечений и батоксов в виде клинообразных заострений. Поэтому носовая оконечность приспособлена к прорезанию волны, причем шпангоутные сечения в ней вытянуты в вертикальном направлении. Недостатками упомянутых катамаранов являются:
■ относительно высокий уровень амплитуд качки в условиях интенсивного морского волнения и повышенный уровень волновой вибрации, обусловленный большой протяженностью носовой оконечности из-за наличия бульба и действием на оконечность интенсивных волновых нагрузок, и как следствие - пониженная комфортабельность плавания;
■ повышенное сопротивление воды движению судна, обусловленное наличием протяженных по длине носовой оконечности судна заостренных волнопротыкающих образований, увеличивающих площадь смоченной поверхности судна, а также высоким уровнем амплитуд качки в условиях интенсивного морского волнения;
■ вызванный интенсивной качкой высокий уровень ударного взаимодействия с волнами конструкций носовой оконечности судна (днища и бульба), приводящий к повышению материалоемкости судна и снижению усталостной долговечности конструкций.
Эти недостатки не позволяют рекомендовать подобные носовые окончания двухкорпусников для вновь создаваемых малых катамаранов с волновыми и другими эксплуатационными условиями, характерными, например, для Финского залива (или более простыми погодными условиями).
Попытки снизить слеминговые нагрузки за счет увеличения вертикального клиренса вплоть до величин порядка 0,14-0,18Ь (Ь - длина судна между перпендикулярами) приводят лишь к незначительному уменьшению материалоемкости СК. Это объясняется тем, что с ростом клиренса увеличивается площадь внешней поверхности катамарана, неблагоприятно влияющая на затраты материала. Кроме того, при увеличении клиренса уменьшаются полезные объемы судна, пригодные для размещения перевозимых грузов, расположения жилых помещений и т.д.
Для более радикального снижения интенсивности качки и вибрации СК, повышения их комфортабельности, снижения внешних (обусловленных волнением) силовых воздействий на судовые конструкции и материалоемкости судов этого типа, а также для уменьшения дополнительного сопротивления воды движению катамарана на волнении вертикальное расстояние от нижней поверхности соединительного моста до уровня плоскости ватерлинии (вертикальный клиренс) предлагается выполнять переменным, с постепенным уменьшением
к кормовой оконечности (рис. 1б-г). Такая конструктивная мера позволяет существенно увеличить гидродинамическое сопротивление продольной качке в условиях интенсивного волнения. В носовой части катамарана наружная поверхность соединительного моста выполняется со значительным наклоном по отношению к плоскости конструктивной ватерлинии (формируется «подъем» моста), простирающимся в корму до 5-7 теоретического шпангоута. В средней части судна (от 5-7 до 13-15 теоретических шпангоутов) наружная поверхность соединительного моста имеет незначительный наклон или не имеет его вовсе (представляет собой горизонтальную плоскость). Вертикальный клиренс кш в этой части составляет 5-12 % от длины судна между перпендикулярами Ь. В кормовой части катамарана, начиная с 13-15 теоретического шпангоутов, предусматривается дальнейшее существенное уменьшение вертикального клиренса (по сравнению со средней и носовой частями) до величины Н, составляющей 25-35 % от клиренса Л . В части катамарана, примыкающей к кормовому перпендикуляру (к транцу), возможно выполнение участка моста с малым наклоном или без него (рис. 16) на длине, равной 0-10 % от длины судна между перпендикулярами.
Уменьшение вертикального клиренса в кормовой части катамарана, начиная с 13-15 теоретического шпангоутов, до величины Нв на транце обеспечивает (в случае контактов моста с жидкостью в условиях волнения) существенное увеличение сил сопротивления продольной качке и вибрации катамарана и, следовательно, уменьшение интенсивно-стей качки и вибрации, внешних сил, определяющих прочность конструкций, а также повышение комфортабельности судна в условиях волнения [2]. Кроме того, вследствие снижения амплитуд качки уменьшается дополнительное сопротивление воды движению катамарана на волнении и повышается скорость его хода.
В качестве переходной зоны (от клиренса кш в средней части катамарана к его значению в корме Нв) с плоской поверхностью выбран район, расположенный между 13 и 17 теоретическими шпангоутами (рис. 16), в котором (примерно в середине) расположена узловая точка формы основного тона колебаний корпуса судна (точнее, узел низшей формы балочных колебаний). В случае появления сле-минга в кормовой части соединительного моста, такое расположение переходной зоны обеспечивает минимальные гидродинамические силы, возбужда-
ющие динамический изгиб судна, и уменьшение его материалоемкости. Наличие небольшой кормовой части соединительного моста с малым наклоном его поверхности приводит к снижению не только возбуждения вибрации судна, но и его килевой качки.
Для экспериментальной проверки эффективности снижения внешних силовых воздействий с помощью уменьшения вертикального клиренса в кормовой оконечности СК в мореходном бассейне Крыловского центра выполнены сопоставительные испытания параметрической модели катамарана на встречном регулярном волнении [6]. В первом варианте исполнения вертикальный клиренс модели был переменным только в носовой оконечности судна (рис. 1а). После проведения испытаний этого варианта модели на кормовую часть ее соединительного моста последовательно устанавливались два варианта наделок с различной конфигурацией поперечных сечений, обеспечивавших снижение клиренса в кормовой оконечности модели и формирование плоских участков внешней поверхности моста в соответствии с рис. 16 (тип 6) или сводчатой поверхности моста (в форме ласточкиного хвоста, тип в). Результаты испытаний показали, что наличие на модели любого варианта наделки относительно слабо влияет на вертикальные ускорения носовой оконечности. Сильное влияние наделки оказывают на:
■ амплитуды вертикальной качки;
■ вертикальные ускорения в средней части судна
и в кормовой оконечности;
■ изгиб корпуса в продольном направлении;
■ дополнительное сопротивление воды движению
судна на волнении.
Влияние типа наделки, установленной в кормовой части моста, на вертикальные ускорения в кормовой оконечности, а также на дополнительное сопротивление воды движению модели отражено зависимостями, приведенными на рис. 5, 6. Полученные экспериментальные данные о величинах ускорений, параметрах качки и дополнительном сопротивлении воды движению катамарана на регулярном волнении позволили оценить величины этих параметров в условиях реального морского волнения с использованием известных методов [2, 3]. Для оценки характеристик внешних сил, определяющих прочность конструкций катамарана, использовались расчетные зависимости между ускорениями в центре тяжести судна и параметрами нагрузок (изгибающими моментами в сечениях катамарана и расчетными давлениями на ребра, пластины и перекрытия),
Рис. 5. Амплитудно-частотная характеристика вертикальных ускорений в кормовой оконечности, построенная на основе испытаний модели при различных отношениях высоты волны к ее длине Л/Х
Рис. 6. Амплитудно-частотная характеристика дополнительного сопротивления на волнении
приведенные в нормативно-технических документах Российского морского регистра судоходства [4]. Полученные таким образом на основе экспериментальных данных оценки показывают, что использование наделок первого и второго типов в кормовой части соединительного моста может дать существенный технический и экономический эффект при эксплуатации катамаранов в морских условиях. В частности, результаты испытаний модели дают основание считать, что при ходе катамарана со скоростью, соответствующей числу Фруда Fr = 0,56, на развитом волнении с достаточно большим средним периодом волнения Т (5,5 < Т^^Ьрр ^ < 6,5), благодаря уменьшению клиренса в кормовой части судна достигаются показатели эффективности, приведенные в таблице. Как следует из таблицы,
в указанном диапазоне применение на катамаранах наделки типа 6 (прямоугольной формы в плане) предпочтительно по сравнению с наделкой типа в. Вместе с тем при малых значениях Т (при коротких длинах волн) более эффективной оказывается наделка типа в.
Учитывая, что вибрационная составляющая изгибающих моментов в миделевом сечении судна, эксплуатирующегося в условиях интенсивного волнения, составляет не менее 40 % от суммарного расчетного момента, и исходя из данных таблицы, можно утверждать, что обусловленное использованием наделок снижение уровня общей вибрации катамарана в таких условиях составит не менее 40 %. Уменьшение расчетных нагрузок на 19-29 % (см. таблицу) и уровня
Таблица. Снижение (в процентах) параметров качки, нагрузок на конструкции и дополнительного сопротивления воды движению катамарана при уменьшении клиренса в кормовой оконечности по сравнению с судном, имеющим постоянный клиренс в средней и кормовой частях
Анализируемый параметр Вариант оформления кормовой части соединительного моста
Наделка типа б Наделка типа в
Амплитуды вертикальной качки 15 8
Наибольшие вертикальные ускорения в центре тяжести 28 18
Расчетные значения изгибающих моментов в миделевом сечении судна 29 19
Дополнительное сопротивление воды на волнении 70 29
вибрации на 40 % обеспечивают повышение эксплуатационного ресурса судовых конструкций не менее чем в два раза. Это означает, что благодаря применению наделок эксплуатационный ресурс судов, составляющий при традиционных технических решениях около 15 лет, может быть повышен не менее чем до 30 лет. Снижение материалоемкости корпуса катамарана при снижении расчетных нагрузок на 19-29 % составит 10-20 %.
Теоретические расчеты [1] показывают, что увеличение скорости хода катамарана (по сравнению с соответствующей числу Фруда Fr = 0,56) приведет к более существенному снижению расчетных нагрузок на катамаран, оснащенный наделками, и уровня его вибрации, а также к большему снижению материалоемкости и более значительному повышению ресурса.
Однако следует отметить, что при малой интенсивности волнения (при < 4,0), и малых значениях среднего периода волнения, исключающих появление резонансных режимов качки технические и экономические показатели эффективности использования наделок не велики. С учетом этого обстоятельства применение наделок следует настоятельно рекомендовать только для морских судов. Наибольший эффект они могут принести при использовании их на трансокеанских судах большого водоизмещения.
Описанные экспериментальные исследования показали относительно небольшое снижение вертикальных перегрузок в носовой части судна при уменьшении клиренса в кормовой оконечности катамарана. Это обстоятельство вынуждает искать принципиально другие пути снижения перегрузок в носовой оконечности. Дополнительные возможности для снижг-ния внешних силовых воздействий на СК возникают в том случае, когда при его проектировании выясняется, что площади палуб получаются избыточными (превышающими необходимые значения, обеспечивающие размещение грузов и пассажиров). В такой ситуации длина соединительного моста Ьм должна приниматься меньшей, чем длина судна между перпендикулярами Ь (рис. 1), поскольку при этом имеет место снижение площади соударения судна с волнами в тех районах моста, в которых относительная скорость соударения достигает наибольших значений. Результаты расчетов [1] показывают, что для достижения высокой комфортабельности судна (рис. 7) и минимальной материалоемкости судна целесообразно принимать длину моста Ьм = (0,7-0,9)Ь. Подобное
0,6 0,8 1,0 LJL
Рис. 7. Зависимость перегрузок a/g в центре тяжести скоростного катамарана от относительной длины моста LM/L при плоской форме носовой оконечности: ◊ - при Fr = 0,2; □ - при Fr = 0,6; Д - при Fr = 1
уменьшение длины соединительного моста обеспечивает снижение интенсивности слеминга, расчетных нагрузок на конструкции катамарана и доли массы конструкций в его водоизмещении.
Кроме предложенных выше мер, для снижения внешних силовых воздействий на носовую часть моста при интенсивном слеминге и улучшения ходкости судна на волнении пригодны следующие технические решения, поясняемые ниже.
При традиционной форме поверхности носовой части соединительного моста (рис. 1а) корпуса судна и мост препятствуют продвижению жидкости, содержащейся в гребне соударяющейся с судном волны, относительно катамарана в продольном направлении. Происходящие при этом негативные явления (ускорение потока жидкости в канале между корпусами и подтормаживание потока жидкости в носовой части судна, чрезвычайно быстрое формирование в начальной стадии удара волны вытеснения в районе заострения корпусов и подъема моста, а также переднего подпора жидкости в зоне подъема моста) способствуют резкому увеличению как ударного воздействия на соединительный мост в вертикальном направлении, так и дополнительного сопротивления жидкости движению судна. Для ослабления этих явлений и связанных с ними отрицательных эффектов целесообразно принятие следующих конструктивных мер (рис. 8, 9): ■ формирование на носовой части соединительного моста (в пределах зоны подъема на этой части батоксов) клинообразной наделки, заканчивающейся уступом в виде редана, кормовее которого
поверхность моста представляет собой горизонтальную плоскость;
формирование в средней части соединительного моста выемок (ниш), препятствующих ударному взаимодействию вершин волн с мостом на большом его участке, уменьшающих смоченную поверхность моста и инерционное воздействие жидкости на мост за счет снижения присоединенных масс жидкости и устраняющих стеснение потоков жидкости между корпусами (рис. 9); формирование такой поверхности корпусов, чтобы сечения ее горизонтальными плоскостями представляли собой несимметричный клиновой профиль, позволяющий отклонять поток жидкости, образующийся при взаимодействии корпу-
сов с гребнем волны, в боковом направлении (от диаметральной плоскости судна). При таком оформлении носовой оконечности судна ударное взаимодействие наделки с волнами сопровождается образованием брызговых струй, направленных в стороны (от диаметральной плоскости) и вверх. Эти струи могут беспрепятственно покидать зону слеминга, не вызывая существенного повышения вертикальных нагрузок на мост и лобового сопротивления. Создаются условия для уменьшения волн вытеснения в районе заострения корпусов и подъема моста, а также переднего подпора жидкости в зоне подъема моста, благодаря чему достигается уменьшение гидродинамических сил, действующих на соединительный мост и препятствующих
Рис. 9. Форма катамарана Ecocruiser (а) и его соединительного моста (б)
ходу судна. Кроме того, реданообразное окончание носовой клинообразной наделки не только исключает отмеченную ранее дестабилизацию килевой качки и общей вибрации, характерную для традиционной формы соединительного моста (рис. 1а), но и обеспечивает дополнительное гидродинамическое демпфирование качки и общей вибрации судна, происходящее за счет стекания импульсов в гидродинамический след за реданом [2]. Расчетные оценки показывают, что при таком конструктивном оформлении носовой оконечности и относительно высокой скорости хода (Fr = 0,56) ускорения в центре тяжести модели и прогибающие моменты в миделевом сечении судна уменьшаются ориентировочно в 1,7 раза по сравнению с вариантом традиционного конструктивного решения (рис. 1а). Кроме того, обеспечиваются условия для снижения материалоемкости, обусловленного не только уменьшением внешних нагрузок, но и возможностью существенного уменьшения вертикального клиренса в зоне расположения мостовой ниши, позволяющего дополнительно улучшить и другие показатели ПК.
Таким образом, в настоящей работе предложен ряд технических решений, направленных на формирование облика перспективного ПК для эксплуатации в окрестностях Санкт-Петербурга, на снижение внешних силовых воздействий на судно и повышение его ходкости в условиях морского волнения. К ним относятся следующие меры:
■ уменьшение вертикального клиренса в кормовой оконечности катамарана;
■ установка клинообразных наделок на носовой части соединительного моста СК с формированием реданообразного уступа в кормовой части этих наделок;
■ формирование в носовой части корпусов формы X-Bow с верхней инверсной частью, приспособленной к «рассеканию» волн;
■ выбор клинообразной формы ватерлиний в носовых частях корпусов, способствующей отклонению потока жидкости от диаметральной плоскости;
■ уменьшение относительной длины соединительного моста (отнесенной к расчетной длине судна). Экспериментальная и расчетная оценка эффективности этих конструктивных мер позволяет
относить их к числу важных проектных решений, направленных на снижение эксплуатационных ограничений по интенсивности волнения, дополнительного сопротивления воды движению судна, на повышение показателей надежности, ресурса, материалоемкости и комфортабельности СК. Все эти конструктивные решения нашли воплощение при создании современного комфортабельного ПК проекта Ecocruiser, представление об облике которого дают рис. 8 и 9.
Список использованной литературы
1. Крыжевич Г.Б., Фам Т. Ч. Совершенствование метода расчета нагрузок, определяющих общую прочность скоростного катамарана, и анализ влияния на них основных конструктивных факторов судна // Морской вестник. 2008. № 2 (26).
2. Крыжевич Г.Б. Демпфирование качки и общей вибрации скоростных судов и вопросы их рационального проектирования // Морской вестник. 2008. № 4 (28)
3. Бойцов Г.В., Крыжевич Г.Б. Вероятностные методы расчета прочности и надежности судовых конструкций. СПб.: ЦНИИ им. акад. А.Н. Крылова, 2008.
4. Крыжевич Г.Б. Вероятностный метод расчета нелинейной качки судна и силовых воздействий на корпусные конструкции // Судостроение. 1999. № 6.
5. Правила классификации и постройки высокоскоростных судов. СПб.: Российский морской регистр судоходства, 2004. НД 2-020101-11.
6. Крыжевич Г.Б. Формирование облика скоростного катамарана, направленное на сни-жение внешних силовых воздействий в условиях волнения // Труды ЦНИИ им. акад. А.Н. Крылова. 2011. Вып. 60 (344). С. 81-92.
Сведения об авторах
Крыжевич Геннадий Брониславович, д.т.н., профессор, начальник сектора ФГУП «Кры-ловский государственный научный центр». Адрес: 196158, Россия, Санкт-Петербург, Мос-ковское шоссе, 44. Тел.: +7 (812) 415-46-74. E-mail: g_kryzhevich@ksrc.ru.
Правдин Андриан Юрьевич, генеральный директор ООО «НПК «Морсвязьавтоматика». Адрес: 192174, Россия, Санкт-Петербург, ул. Кибальчича, 26, лит. Е. Тел: +7 (812) 622-23-10. E-mail: info@unicont.com.
Поступила / Received: 25.11.20 Принята в печать / Accepted: 14.12.20 © Крыжевич Г.Б., Правдин А.Ю., 2020
