Историческая эволюция штормовой мореходности корабля
от древности до наших дней

Предисловие

Авторами этого научно-просветительского издания по праву можно назвать многих русских моряков и корабельных инженеров, искренне дорожащих своей причастностью к реальному морскому делу, к независимой жизни в единении и согласии с морской стихией. Будь то морской ценз дальних плаваний или «плавали – знаем» океанских научных экспедиций, но именно такое жизненное богатство приводит людей к безусловному признанию древних морских законов, к почитанию неписаного опыта морских наставников и всей многовековой истории мореплавания. О штормах и хороших кораблях на море бытует единое мнение - корабль живет только в согласии с морем.

Морские и корабельные науки, заложившие основы почти всех точных и естественных наук на Земле, сами довольствуются лишь расширением горизонта непознанного, вновь и вновь осознавая значимость «хорошей морской практики» при проектировании новых кораблей, при прокладке новых штормовых морских маршрутов. Море безгранично, как и все науки в нем обретающиеся. Однако смысловой контекст «палубных баек» подчас не менее глубок и сложен, чем математические изыскания при создании корабельной архитектуры и строительстве морских портов и прибрежной навигационной инфраструктуры.

Ориентируя эту книгу на будущие поколения моряков и инженеров, авторы осознанно собрали воедино как исторические факты о древнем мореходстве, так и ставшие уже историческими математические основы проектирования добротной формы корпуса корабля, традиционные экспериментальные методы обследования и обоснования безопасности прибрежных гаваней и морских портов - убежищ.

Везде, где это возможно, в книге формулируются проектно-технические предложения об использовании как исторического опыта кораблестроения и мореплавания, так и новых аналитических и экспериментальных изысканий. И, несмотря на то, что в заключение приводятся и обосновываются законченные предложения о проектировании конкретных судов повышенной штормовой мореходности, все же главная суть сказанного в этой книге – это освещение многообразия путей морского научно-технического творчества, попытка собрать воедино множество необходимых знаний для выработки завершенных проектных решений об оптимальном корабле, об организации эффективного мореходства в штормовых условиях дальневосточных морей России.

География исследований и гидродинамических экспериментов, проведенных при участии моряков-наставников и активных мореплавателей и включенных в книгу, обширна. Это г. Сызрань – Волжское водохранилище; г. Калининград – Атлантический океан; г. Владивосток – Тихий океан; г. Ленинград – опытовый бассейн Корабелки; г. Южно-Сахалинск – Охотское море и Татарский пролив; г. Комсомольск-на-Амуре – опытовый бассейн Технического университета. В настоящее время работы по теме «Мореходность» продолжаются в соответствии с планами морских фундаментальных исследований Сахалинского государственного университета и Секции мореходных качеств судов в штормовых условиях плавания  РосНТО судостроителей им. А.Н. Крылова, при активном участии Сахалинского отделения Русского географического общества – исторического наследника Великих русских географических открытий на Дальнем Востоке.

Активизация морских работ, связанная с освоением ресурсов сахалинского шельфа и необходимостью подготовки молодых морских инженеров, позволила компании «Сахалин Энерджи Инвестмент Ко.лтд» поддержать иллюстрированное издание книги и проведение показательных учебно-исследовательских экспериментов с участием сахалинских юношеских судомодельных объединений. Авторы книги искренне благодарны этой компании за поддержку работы над книгой

Введение

Дальневосточные морские пути России, особенно в северо-западных акваториях Тихого океана, характеризуются постоянным ветровым волнением и зыбью повышенной интенсивности. Эффективность морских транспортных коммуникаций и рыбных промыслов в существенной степени определяется способностью судов двигаться произвольным курсом и выполнять производственные задачи при свежем ветре и волнении. Российский Военно-морской флот также должен выполнять поставленные перед ним задачи в любых погодных условиях, когда боеготовность и безопасность плавания в наибольшей степени зависят от мореходных качеств корабля в условиях ураганных штормов.

С древнейших времен кораблестроение и мореплавание вбирает в себя самые передовые научные знания и промышленные технологии, развитие которых становилось уделом наиболее грамотной и дальновидной технической и государственной элиты общества. Сохранение и преумножение морской технической культуры из поколения в поколение наследуется в виде лучших инженерных решений и научных знаний, что возможно только при высокой увлеченности молодежи морским делом, романтикой дальних морских странствий. Со временем, столь сложные и наукоемкие области человеческой деятельности приобретают либо стратегическое значение для активного развития общества, либо проявляются угрозами сокрушительных технических катастроф.

Нефтедобывающая платформа «Моликпак» в шторм. Фото с официального сайта компании «Сахалин Энерджи» - www.Sakhalinenergy.ru

Повышение интереса к вопросам мореходства в Сахалинской области, безусловно, является отражением перспектив экономического роста региона, зримым воплощением надежд сахалинских ученых и инженеров, связываемых с началом освоения богатейших ресурсов шельфа Сахалина и Курильских островов. Нефтегазовые проекты «Сахалин-1», «Сахалин-2» и др., в том числе реализуемые при участии иностранных компаний, привнесли множество новых морских технологий при проведении морских исследований. Активизация работ на море, связанная с обустройством инфраструктуры побережья, строительством новых береговых и морских инженерных сооружений, делает востребованным многолетний опыт освоения северных ледовых и штормовых акваторий, древний опыт хорошей морской практики.

Пионером реальных морских работ на сахалинском шельфе по праву считается компания "Сахалин Энерджи Инвестмент Компани Лтд." («Сахалинская энергия») – оператор проекта «Сахалин-2». Сложность инженерных работ на море обуславливается тем фактом, что на всем побережье северо-восточного шельфа о-ва Сахалин нет надежных портов-убежищ. Если, к примеру, для выполнения морских работ потребуется привести тяжелую судоподъемную и берегоустроительную технику, то судовладельцы рискуют потерять ее даже в случае поступления своевременных штормовых предупреждений – слишком далеки ближайшие крупные порты – укрытия в Японии и Приморском крае.

Штормовые и ледовые условия проведения морских работ существенно повышают требования к мореходности всех судов, работающих на сахалинских нефтепромыслах, заставляют уделять особое внимание к штормовой и ледовой устойчивости всех морских и прибрежных инженерных сооружений. Поиску методов непротиворечивого проектирования нового флота повышенной штормовой мореходности посвящена эта книга.

История вопроса

Начало ХХ века богато на бурные исторические преобразования, и характеризуется очень интенсивным развитием торгового мореплавания и военного присутствия развитых стран во всех акваториях Мирового океана. Невиданная ранее концентрация промышленных мощностей в кораблестроении, основывающихся на сложнейших технологических решениях, во многом определяли как пути мировой научно-технической революции, так и формирование «нового» глобального мироустройства.

Проектные решения, реализуемые в современном кораблестроении, дают большое разнообразие в форме и обводах корпуса, также как и в принципах построения общекорабельной архитектуры. Современные корабли существенно отличаются от своих однообразных по внешнему виду предшественников конца XIX – начала XX веков, на которых, к тому же, использовались практически такие же механические движители, но несколько отличные принципы поддержания хорошей мореходности, нередко обеспечиваемые существенно более сложной формой и конструкцией корпуса. Подобное замечание сформулировано в 1975 году морскими офицерами, участниками Великой отечественной войны, преподавателями Калининградского мореходного училища Г.С.Маленко и А.А. Камышевым. Проведенные тогда же простые опыты с малыми моделями наглядно подтверждали особые мореходные качества исторических кораблей и судов.

Три десятилетия спустя, с искренней благодарностью вспоминая авторитетных моряков – наставников, все же важнее отметить, что поддерживаемое ими техническое творчество юных курсантов было продолжением древней флотской традиции, традиции всемерной поддержки первых морских исследований будущих судоводителей – новых хранителей хорошей морской практики и основателей навигацких наук будущего. Убедительные наставления учителей, конечно же, заставили опробовать все их теоретические идеи о штормовой мореходности на действующих рыболовных судах – ПР «Трудолюбивый», РТМ «Садко», РТМС «Багратионовск», БМРТ «Мамин Сибиряк», СРТМК «Зайнулла Мустакимов» и «Углекаменск», и др. Таким образом, искомые исследования штормового мореплавания встали на позиции изучения основ хорошей морской практики, а экспериментальной базой стал анализ успешного маневрирования рыбопромысловых и транспортных судов в штормовом море. Впоследствии выводы из навигационной практики использовались в теоретических исследованиях, в постановке вычислительных экспериментов, а также в разработке программ опытовых сравнительных и мореходных испытаний моделей судов различных классов. В 1983-1984 годах дискуссии о штормовой мореходности проходили в стенах Дальневосточного государственного технического университета при участии В.А.Бабцева, многие любопытные кораблестроительные идеи которого еще ждут своей теоретической проработки. Наиболее значимые аналитические и экспериментальные работы выполнены в 1985-1986 годах при активном участии профессора кафедры теория корабля Ленинградского кораблестроительного института, д.т.н. А.Н. Холодилина, являвшегося руководителем настоящей работы в рамках научных исследований по специализации «Гидроаэромеханика корабля». Тогда же проведена широкая серия научных обсуждений, докладов и представлений результатов на выставках, в том числе на кораблестроительной секции всесоюзной конференции Советского научного общества истории философии, естествознания и техники (СНОИФЕТ), затем на заседании секции Научно-технического общества имени академика А.Н. Крылова, с опубликованием основных выводов в материалах Дальневосточного отделения этого Общества.

Сахалинская область – издревле рыбацкая страна, и потому контроль обстановки на море, эффективность и безопасность мореплавания в обширнейших акваториях Дальнего Востока России в полном объеме обеспечиваются авторитетными морскими службами сахалинских капитанов-наставников. В середине 90-х годов исследования по обустройству сахалинских морских акваторий и изучение штормовых мореходных свойств и безопасности мореплавания проводились на базе Сахалинского научно-исследовательского института рыбного хозяйства и океанографии при участии начальника службы мореплавания департамента по рыболовству и Курильским островам, капитана дальнего плавания В.Ф. Тарханцева. Безусловно, что только возвращение к истокам столь интересной работы, к заинтересованным в ее развитии мореплавателям позволило сформулировать постановку задачи и основные подходы к ее решению в завершенном виде, достаточном для представления ее в качестве научного направления, как: «Поисковые исследования штормовой мореходности корабля», которое развивается ныне в лаборатории вычислительной гидромеханики и морских исследований Сахалинского государственного университета. Активное участие в работах принимает Морской институт Дальневосточного государственного технического университета (ДВГТУ), кафедра кораблестроения и опытовый бассейн Государственного технического университета в г. Комсомольске-на-Амуре (КнАГТУ).

Но все же сахалинские капитаны А.М. Пятилетов, Е.Л. Хорунжик, А.В. Фомичев, со своими книгами, фотографиями, морскими документами и простыми рассказами о последних событиях на море, создали особо благоприятную творческую среду, без которой невозможно было бы ни продолжение морских исследований и историко-технических поисков, ни подготовка нашей книги.

Вопросы штормового мореходства и штормовой мореходности кораблей можно отнести к сложнейшим научным проблемам. На путях морских научных исследований предстоят фундаментальные математические открытия в области гидромеханики нестационарных течений жидкости, динамики корабля, моря, атмосферы и их взаимодействия. Современное развитие экспериментальной техники и новых средств телеметрии и телеуправления в будущем приведет к новым эффективным методам экспериментального поиска оптимальных проектных решений по форме корпуса и общекорабельной архитектуре новых кораблей. Но все это возможно только при полном взаимопонимании мореплавателей и кораблестроителей, только при создании благоприятных условий для увлечения навигационными и математическими науками юных наследников древних морских искусств.

При осознании сложности и глобальности научных задач их практическое решение лучше всего переносить в географические условия, где они наиболее востребованы, при обязательном привлечении к научным исследованиям увлеченной и инициативной творческой молодежи. В настоящей работе такую миссию возложило на себя Сахалинское отделение Русского географического общества, что позволило существенно расширить историко-географические исследования океанского мореходства, дополнить кораблестроительные задачи положениями из хорошей морской практики, связать эффективность мореходства и безопасность мореплавания с обустройством морского побережья, и что самое важное, – привлечь к изготовлению экспериментальных моделей и проведению опытовых испытаний школьников из судомодельных студий г. Южно-Сахалинска.

В итоге, авторскому коллективу удалось сформулировать и раскрыть три взаимосвязанных направления морских исследований, нацеленных на поиск непротиворечивых решений как по организации эффективного мореходства в штормовых условиях сахалинских морей, так и по оптимизации проектных решений при выборе формы корпуса и построении общекорабельной архитектуры кораблей и судов повышенной штормовой мореходности:

1. Технико-исторический обзор, анализ мореходных качеств и особенностей общекорабельной архитектуры наиболее известных исторических кораблей и судов. Сопоставление исторического опыта и современных решений по проектированию кораблей и судов океанского флота различного назначения.
2. Исследование гидродинамических особенностей обводов корпуса с использованием математических моделей корабельного волнообразования и взаимодействия корпуса с волнением и зыбью. Изучение вопросов гидрографического и навигационного обустройства морского побережья, реконструкции геометрии гаваней, выбора закрытых от ветров акваторий – укрытий от штормов;
3. Проведение натурных наблюдений за мореходными качествами современных судов, которые поверяются сравнительными испытаниями ходкости и штормовой мореходности различных моделей судов в опытовых бассейнах и на открытых акваториях с интенсивным ветровым волнением;

Исходя из принципиальной возможности оптимизации штормовой мореходности кораблей и судов различного класса, изложенные принципы проектирования формы корпуса и общекорабельной архитектуры реализованы в виде теоретических чертежей, эскизных прорисовок общего расположения и технико-эксплуатационных обоснований для следующих типов кораблей и судов:

• быстроходный патрульно-гидрографический корабль;
• морской спасатель или научно-исследовательское судно;
• пассажирское судно;
• универсальное транспортное судно;
• рыболовный траулер или экспедиционный транспортный рефрижератор.

Все перечисленные проекты кораблей и судов были переданы в судомодельную студию Южно-Сахалинского дворца детского и юношеского творчества, где были изготовлены их модели с длинами корпуса порядка 1,3 – 1,4 м, оснащенные двигателями, комплексами радиоуправления и датчиками крена, дифферента и скорости хода, передающими измеряемые данные на удаленный компьютер по телеметрическим радиоканалам цифровой связи.

Летом и осенью 2003 года судомоделисты – школьники активно использовали эти модели при проведении соревнований и опытов, демонстрирующих мореходные качества моделей судов с улучшенными мореходными качествами. В ноябре – декабре, при участии Н.А. Мытника и студентов – кораблестроителей, проведены испытания ходкости и качки на регулярном волнении в опытовом бассейне кафедры кораблестроения Комсомолького-на-Амуре Государственного технического университета, при этом активно использовались видеосъемки и комплекты телеметрических датчиков.

В подтверждение актуальности освещенных в нашей книге исследований, 29 апреля 2002 г. в США также объявлено о завершении конкурсных исследований по архитектуре нового боевого корабля повышенной мореходности - корабля XXI века. Такими должны стать эсминцы типа «Zumwalt» проекта DD(X) и крейсера типа «Arsenal» - проекта CS(X), форма корпуса которых в немалой степени соответствует результатам и выводам исследований кафедр гидромеханики и теории корабля Ленинградского кораблестроительного института, и по теме «Мореходность», выполняемой в лаборатории вычислительной гидромеханики и морских исследований Сахалинского государственного университета. Военное ведомство США ведет финансирование завершающих стадий проектирования, выполняемых корпорациями General и Northrop Grumman, с последующим строительством нового корабля на верфях Ingalls Shipbuilding в Паскагула (Pascagoula), штат Миссисипи.

Сахалинский государственный университет, совместно с Научно-инженерным обществом судостроителей им. А.Н. Крылова и Русским географическим обществом (до 2015.12.18), активизировали научно-технические работы и исследования в развитие морских наук на Сахалине; проведены четыре Морские научно-технические конференции "Мореходство и морские науки" в 2008-02-12, 2009-09-23, 2011-02-15, 2012-09-05/2013-02-12 гг. Основные корабельные достижения регулярно представляются на международных и российских морских научных форумах, оформлены Патенты на изобретения, получено признание в виде общероссийских премий и научных наград.

Начиная с третьего Морского научного форума на Сахалине 15-16 февраля 2011 года - "Мореходство и морские науки - 2011" - оргкомитет заручается поддержкой Центрального Правления НТО Крылова в Санкт-Петербурге на общероссийском уровне, что позволяет получить международный статус и код ISSN 2227-4375 для регулярного научного издания всех выпусков избранных докладов конференции.

В настоящее время находят поддержку и рассматриваются планы активизации морской деятельности и рыболовства в Сахалино-Курильском крае, изложенные 16 октября 2012 г. в докладе на IV Съезде Российского Научно-инженерного общества судостроителей имени Алексея Николаевича Крылова: Деятельность НТО судостроителей о. Сахалин и его задачи на следующий период. Регулярно публикуются новые научно-технические результаты и конкретные разработки в области перспективного судостроения для достижения эффективного мореходства и рыболовства в штормовых широтах Дальнего Востока России

Содержание
§ 1. ИСТОРИЯ КОРАБЛЕСТРОЕНИЯ КАК ПОИСК НЕПРОТИВОРЕЧИВОГО ДИАЛОГА С ОКЕАНОМ
§ 2. УСЛОВИЯ ШТОРМОВОГО МОРЕХОДСТВА И МОРСКАЯ ИНФРАСТРУКТУРА
§ 3. ПРОЕКТНЫЕ ОСОБЕННОСТИ КОРАБЛЯ ПОВЫШЕННОЙ ШТОРМОВОЙ МОРЕХОДНОСТИ
§ 4. ПРОРАБОТКА ПЕРСПЕКТИВНЫХ ПРОЕКТОВ КОРАБЛЕЙ ПОВЫШЕННОЙ МОРЕХОДНОСТИ
Морское дело и научно-техническое творчество юношества
Краткий толковый словарь морских и кораблестроительных терминов
Аннотированный список использованной литературы