Мореходство и морские науки - 2009

Многокорпусные суда: некоторые итоги развития и новые технические решения

1. Типы многокорпусных судов

Многокорпусное судно может состоять из различного количества корпусов различной формы с разными размерениями, включая корпуса с малой площадью ватерлинии (МПВ корпуса). Каждый тип многокорпусных судов отличается от однокорпусных и других многокорпусных своими особенностями.

Некоторые типы корпусов, включая корпуса МПВ, поодиночке имеют нулевую или отрицательную начальную остойчивость; составляющие судно корпуса могут также быть несимметричными относительно собственных ДП.

Рис. 1 и 2 демонстрируют многообразие типов многокорпусных судов, в той или иной мере исследованных к настоящему времени (Dubrovsky, 2004; Dubrovsky and Lyakhovitsky, 2001; Dubrovsky, Matveev, Sutulo, 2007; указанные книги содержат также обширный библиографический материал).

Рис. 1. Многокорпусные суда с традиционной формой корпусов: 1,2 – катамараны с симметричными и несимметричными корпусами; 3, 4 – такие же тримараны; 5 – катамаран со сдвинутыми корпусами; 6 – проа; 7 – судно с (двумя) аутригерами.

Двухкорпусное судно с одинаковыми корпусами обычно называют катамараном. (В Японии иногда так называют любое двухкорпусное судно, но предшествующее определение представляется более удобным.) Катамараны отличаются от всех других судов наибольшей начальной поперечной остойчивостью, которая может быть равна продольной и даже несколько ее превышать. В отличие от однокорпусного судна, большая начальная остойчивость катамарана совсем не обязательно приводит к резкой бортовой качке.

Термин «тримаран» впервые был практически применен в 70-е годы в СССР для обозначения судов с одинаковыми корпусами обычной формы. Однако позже этот термин стал применяться в англоязычных странах для обозначения любого трехкорпусного судна, включая судно с аутригерами. Эту разницу в терминологии следует иметь в виду.

Катамаран со сдвинутыми корпусами обладает некоторыми особенностями тримарана.

Проа – это двухкорпусное судно с одним меньшим корпусом (аутригером).

Судно с малой площадью ватерлинии (СМПВ) обычно состоит из основного погруженного объема (гондолы) и пересекающих поверхность тонких стоек, соединяющих гондолу с надводной платформой.

Рис. 2. Многокорпусные суда с малой площадью ватерлинии: 1 – дуплус (два одинаковых корпуса с малой площадью ватерлинии, одна длинная стойка на каждой гондоле); 2 – трисек (такие же коруса, но с двумя короткими стойками на каждой гондоле); 3 – трикор (три одинаковых корпуса с МПВ); 4 – судно в главным корпусом с МПВ и двумя аутригерами произвольной формы; 5 – судно с традиционным центральным корпусом и двумя аутригерами с МПВ (вариант С. А. Руденко); 6 – однокорпусное судно с МПВ и крыльями.

Наименьшей удельной площадью ватерлинии и высокой мореходностью обычно обладает трисек, однако он же наиболее неудобен с точки зрения эксплуатации (крайне чувствителен к перемене нагрузки, например, при расходовании топлива). До настоящего времени наиболее часто применялись дуплусы, однако интенсивно исследуются и СМПВ других типов.

Показанные варианты многокорпусных судов имеют более или менее существенное научное или практическое значение, в том числе показанное ниже на основании 50-летнего опыта автора.

2. Характеристики многокорпусных судов

Анализ статистических данных позволяет определить наиболее вероятные соотношения размерений многокорпусных судов в отличие от тех же соотношений однокорпусных:

·   габаритная длина к такой же ширине, Bm/L=0,3-1,0 (против 0,1-0,3 для однокорпусных);

·   высота борта к длине, H/L=0,1–0,2 ( 0,07–0,1 для однокорпусных);

·   ширина одного корпуса к осадке, B1/d=0,5–2,5 (обычно 2–4 для морских однокорпусников).

·   длина одного корпуса к его ширине, L/B1=3–30 (обычно 3–11 для морских однокорпусных).

Увеличенная высота борта многокорпусных судов является результатом необходимости достаточного расстояния днища соединяющей корпуса платформы от расчетной ватерлинии (вертикального клиренса). Обычно многокорпусные суда предназначены для объемных грузов, как пассажиры, колесная техника, лаборатории, легкие контейнеры и т. п., и эти грузы размещаются в соединяющей корпуса платформе.

Значительное расстояние автомобильного ангара (в платформе) от уровня воды обеспечивает существенно более высокий уровень безопасности многокорпусных паромов. Рассмотрим для примера три автопарома приблизительно одной длины, скажем, 100 м. На однокорпусном пароме автомобильную палубу невозможно разместить выше, чем на расстоянии 1–2 м от ватерлинии, как по соображениям остойчивости, так и потому, что объемы под этой палубой не для чего использовать. На сравнимом катамаране автомобильная палуба будет расположена примерно на 5 м выше, в платформе. А на сравнимом дуплусе – примерно на 7 м выше. Поскольку вероятность достижения волнами заданного уровня снижается по экспоненте при росте этого уровня, а также благодаря меньшей качке дуплуса¸ вероятность заливания волнами автомобильного ангара через ворота существенно падает при переходе от однокорпусного парома к многокорпусным, см. табл. 1.

Таблица 1
Приблизительная оценка вероятности заливания волнами ангара автопаромов.

Представляется очевидным высокая безопасность многокорпусных паромов – даже без дополнительных мероприятий, обычных для паромов однокорпусных.

Относительная площадь палуб многокорпусных судов следующим образом соотносится с той же площадью однокорпусных того же водоизмещения:

– в 2,4–4 раза больше для катамарана;

– в 1,9–2,3 раза больше для двухкорпусных СМПВ (дуплус и трисек);

– в 1,6–2,0 раза больше для судна с аутригерами и традиционным корпусом;

– в 1,3–2,3 раза больше для аутригерного судна с корпусом с малой площадью ватерлинии.

Большое преимущество катамарана в отношении площади палубы очевидно, но другие типы многокорпусников также обладают этим преимуществом. Например, на рис. 3 показан вариант трехкорпусного авианосца с двумя взлетно-посадочными комплексами, что обеспечивает такому кораблю существенные тактические преимущества по сравнению с существующими кораблями.

Рис. 3. Трехкорпусный авианосец с малой площадью ватерлинии и двумя взлетно-посадочными комплексами. (Для использования авиации на волнении до 9 баллов включительно).

Представляется очевидным, что никакой однокорпусный вариант не может обеспечить такую же площадь полетной палубы и мореходность.

Начальная поперечная остойчивость многокорпусного судна сильно зависит от его типа. Высокая начальная поперечная остойчивость позволяет размещать достаточно большие грузы на верхних палубах многих катамаранов. В целом большая площадь палубы и высокая начальная остойчивость являются одними из основных, но не единственными причинами широкого практического применения судов этого типа.

Начальная поперечная остойчивость трисека или судна с аутригерами, напротив, практически близки или несколько превышают остойчивость сравнимых однокорпусных судов. Продольная остойчивость СМПВ невелика и, например, у трисека может быть близкой к его же поперечной остойчивости. В частности, это означает сложность обеспечения непотопляемости СМПВ при затоплении носовых отсеков. Как будет отмечено ниже, небольшая начальная остойчивость СМПВ, как поперечная, так и продольная, является одной из основных причин их высокой мореходности.

Рис. 4. Поперечный метацентрический радиус BMI некоторых многокорпусных судов (отнесенный к тому же радиусу сравнимого однокорпусного судна BMM): 1 – катамаран; 2 – дуплус; 3 – судно с аутригерами (Dubrovsky, 2004).

Поперечный метацентрический радиус зависит от квадрата поперечного клиренса (расстояния между ДП бортовых корпусов); СМПВ, с их минимальной площадью ватерлинии, имеют наибольшие относительные расстояния между корпусами.

Нужно отметить, что при проектировании судов с аутригерами необходимый момент инерции ватерлинии (относительно продольной оси) может быть обеспечен одним или двумя аутригерами: в одном случае второй аутригер считается затопленным в результате предшествующей аварии. Второй случай обеспечивает наименьшие размерения аутригеров, т.е. их наименьший собственный вес, собственное сопротивление; один обеспечивающий остойчивость аутригер означает наибольшие размерения аутригеров и/или наибольшую габаритную ширину судна.

У многокорпусных судов нет обычного для однокорпусных конфликта между удлинением корпуса и начальной остойчивостью: последняя может быть обеспечена при любом удлинении за счет выбора поперечного клиренса. Поэтому необходимое для высоких ходовых качеств, особенно при высоких скоростях, большое удлинение корпусов многокорпусного судна обеспечивается достаточно просто.

Для правильно спроектированного многокорпусного судна наличие водонепроницаемой и разделенной переборками надводной платформы, соединяющей корпуса, является существенным резервом непотопляемости и аварийной остойчивости; размеры платформы не так сильно зависят от необходимой поперечной остойчивости, т. к. объем платформы может быть перераспределен нужным образом.

Гидростатические характеристики многокорпусных судов (кривые теоретического чертежа, остойчивость и непотопляемость) могут быть определены известными расчетными способами, но использование для этого программ для однокорпусных судов не рекомендуется.

Большинство многокорпусных судов с традиционными корпусами не нуждаются в особом регулировании начальной поперечной остойчивости, т. е. их расстояние между корпусами может быть выбрано из других соображений (например, для буксира – катамарана – для обеспечения заданного крена при максимальном натяжении буксирного каната в поперечном направлении).

Напротив, начальная остойчивость СМПВ и судов с аутригерами должна как-то лимитироваться. При разработке концепт-проектов, показанных ниже, автор применял нормы поперечной остойчивости, используемые в ВМФ США: крен стоящего лагом к ветру судна не должен превышать 10 градусов, при этом для судов неограниченного района плавания принимается скорость ветра 100 узлов, для ограниченного района – 50 узлов.

Буксировочное сопротивление многокорпусных судов (при сравнении с однокорпусными) определяется двумя противодействующими тенденциями: увеличением относительной смоченной поверхности и снижением остаточного сопротивления (надо отметить, что увеличение удельной смоченной поверхности тем меньше, чем больше отношение ширины к осадке сравниваемого однокорпусного судна). Кроме того, в той или иной мере имеет место гидродинамическое взаимодействие корпусов – положительное или отрицательное.

Однако раздельное сравнение смоченных поверхностей и коэффициентов остаточного сопротивления бесполезно, поскольку при сегодняшней схеме пересчета данных испытаний с модели на натуру эти величины взаимосвязаны. Так что сравнивать можно только абсолютное буксировочное сопротивление спроектированных для решения определенной задачи судов разных типов.

Главной причиной высоких ходовых качеств катамаранов при высоких скоростях является большое удлинение составляющих их корпусов; взаимодействие корпусов, обычно отрицательное, можно минимизировать соответствующим выбором расстояния между ними (поперечного клиренса).

Рис.5. Транспортная эффективность катамаранов и однокорпусных судов в зависимости от числа Фруда по водоизмещению (здесь: W_P – дедвейт, кН; v – скорость, м/сек.; P – установленная мощность, кВт). 1, 2 – средние и лучшие характеристики однокорпусных судов; 3, 4 – то же, катамаранов.

Рис. 5 содержит обобщенные статистические данные о транспортной эффективности построенных катамаранов в сопоставлении с однокорпусными судами (Anosov, 2005).

Для судов других типов, например, трехкорпусных, характерно существенное взаимодействие генерируемых корпусами волновых систем (в основном – поперечных). Это взаимодействие наиболее интенсивно у судов с одинаковыми корпусами, см. рис. 6 (Dubrovsky, 2008). Два одинаковых корпуса, сдвинутых в продольном направлении друг относительно друга, также могут обеспечить существенное (положительное) взаимодействие при числах Фруда по длине от 0,4 до 0,7.

Рис. 6. Установленная мощность катамарана и двух тримаранов водоизмещением 500 т в зависимости от скорости в узлах: 1 – катамаран, относительная длина корпуса l₁ = 7,9; 2) тримаран, l₁ = 6,3; 3) тримаран, l₁ = 7.4 (здесь l₁ = L₁/V₁^1/3; L₁ - длина одного корпуса, м; V₁ – его объемное водоизмещение)

Преимущество тримаранов в определенном диапазоне скоростей является результатом благоприятного взаимодействия волновых систем.

Те же движители, что и у однокорпусных судов, применимы для судов многокорпусных в соответствующих диапазонах нагрузок на движители. Однако переход от однокорпусного судна к, например, катамарану, всегда означает увеличение гидравлического сечения движителей, т. е. повышение пропульсивного коэффициента. Обычно движители на многокорпусном судне установлены в ДП каждого корпуса, т. е. вязкостный след за корпусом используется в полной мере, что также повышает пропульсивный коэффициент. Что касается СМПВ, то эти суда обычно имеют увеличенную осадку, что позволяет размещать на них движители увеличенного диаметра, это также повышает пропульсивный коэффициент.

Мореходность многокорпусных судов зависит от количества, расположения и формы обводов составляющих корпусов. И каждый тип многокорпусников имеет те или иные преимущества по сравнению с однокорпусным судном. Прежде всего, все многокорпусники имеют разное соотношение между силами инерции и плавучести, что определяет отличия собственных периодов качки, весьма существенные для мореходности.

Например, большая поперечная остойчивость катамарана «пересиливает» увеличение момента инерции массы относительно продольной оси, так что собственный период бортовой качки катамарана примерно вдвое меньше, чем у сравнимого однокорпусного судна. Это означает, что резонанс бортовой качки при положении судна лагом к волнам наступает при меньших длинах волн, у которых меньше энергия. На более длинных волнах бортовая качка катамарана далека от резонансных условий и потому существенно меньше, чем у однокорпусного судна.

Практический пример этого был продемонстрирован траулерами советской постройки «Эксперимент» и «Эксперимент-2», которые штормовали лагом к волне 6 баллов при водоизмещении около 1000 т. Очевидно, что такой вариант плавания недоступен однокорпусному судну даже намного большего водоизмещения.

Если катамаран правильно спроектирован, ускорения его бортовой качки не больше, чем у сравнимого однокорпусного судна – при меньших амплитудах качки. А продольная качки катамарана на встречном волнении примерно такова же, как и качка однокорпусного судна той же длины и водоизмещения – при возможном дополнительном влиянии соотношений размерений корпусов катамарана. Продольная качка тримарана тем меньше качки катамарана, чем больше габаритная длина первого.

Преимущества мореходности СМПВ являются прямыми и косвенными результатами малости площади их ватерлинии. Собственные периоды всех видов качки СМПВ в среднем примерно в два раза больше, чем сравнимых однокорпусных судов, также из-за разности соотношений остойчивости и инерции.

Возмущающие силы и моменты, действующие на СМПВ на волнении, пропорциональны площади ватерлинии. При этом крупнотоннажные относительно тихоходные СМПВ и полупогружные платформы почти никогда не попадают в резонансные условия. СМПВ других размеров попадают в условия резонанса, но, в отличие от однокорпусных судов, не на встречном волнении, а на кормовых курсовых углах. Увеличение скорости приводит к снижению качки СМПВ на встречном волнении. Очень маленькое дополнительное сопротивление СМПВ на встречном волнении также является следствием малой площади ватерлинии.

Резонансные амплитуды качки СМПВ больше, чем у однокорпусных судов, однако обычно в более узком диапазоне частот. Этот недостаток компенсируется большой эффективностью успокоителей качки, генерируемые которыми силы и моменты приближаются по величинам к возмущающим силам и моментам на корпусах с малой площадью ватерлинии. Успокоительные цистерны, активизированные воздухом, можно рекомендовать для тихоходных или стоящих на волнении СМПВ и платформ.

В целом правильно спроектированные СМПВ имеют примерно такую же мореходность, как однокорпусные суда в 5–15 раз большего водоизмещения (в зависимости от удельной площади ватерлинии).

Метод сравнения мореходности судов различных типов (Dubrovsky, Lyakhovitsky, 2001) показал существенное (в 1,5–2 раза) преимущество СМПВ в отношении среднегодовой достижимой скорости при выполнении заданных норм мореходности. Водоизмещение «всепогодного» (не теряющего скорость и не меняющего курс на волнении до 6 баллов включительно) СМПВ может быть около 5–6 тыс. т, см. рис. 7., где показан средний оперативный индекс для Северной Атлантики, т. е. часть времени, когда выполняются заданные нормы мореходности и скорость не снижается намеренно. (Указанная интенсивность волнения была принята потому, что более интенсивное волнение встречается не чаще, чем 1 раз в год.)

Рис. 7. Средний оперативный индекс боевых СМПВ и существующих однокорпусных кораблей различного водоизмещения в Северной Атлантике (Dubrovsky, Matveev and Sutulo, 2007): 1 – однокорпусные корабли с вертолетами; 2 – такие же корабли без вертолетов; 3 – СМПВ с вертолетами

В настоящее время мореходность многокорпусных судов не прогнозируема с достаточной для проектирования степенью точности без выполнения модельных испытаний, поскольку применимость имеющихся программ не проверена в достаточной степени для разных типов судов.

Вертикальный клиренс (расстояние от днища надводной платформы до расчетной ватерлинии) является одной из важнейших характеристик многокорпусных судов. Его величину можно обоснованно выбрать только после получения экспериментальных данных о перемещении уровня воды относительно днища платформы на волнении. Для ранних стадий проектирования разработаны основанные на проведенных испытаниях и небольшой статистике рекомендации по выбору вертикального клиренса (Dubrovsky and Lyakhovitsky, 2001).

Отмеченные выше особенности качки СМПВ определяют отличия их тактики штормования: если однокорпусные суда обычно штормуют на встречном или иногда – на попутном волнении, то для СМПВ лучший вариант – встречное волнение, на котором поддержание высокой скорости снижает и их качку.

Особенностями управляемости многокорпусных судов являются повышенная устойчивость на курсе и сниженная поворотливость. Последнее связано с тем, что эти суда обычно имеют повышенное удлинение корпусов и часто – повышенную скорость хода. Эти особенности наиболее сильно проявляются у трехкорпусных судов и судов с аутригерами.

Рис. 8. Расчетные оценки доли веса металлического корпуса СМПВ в полном водоизмещении в зависимости от произведения габаритных размеров: 1 – трехкорпусные, удлинение гондолы L/D= 15, выдвиг a/L=0,6; 2 – двухкорпусные, L/D = 24; 3 – то же, L/D=9 (5, 6, 7, 8 – двухкорпусные, осадка 5, 7, 9, 11 м соответственно); 4 – с аутригерами, удлинение гондолы корпуса L/D = 24, аутригеров L/D=9; здесь L- длина гондолы одного корпуса или аутригера; D – диаметр гондолы

Управляемость СМПВ сильно зависит от их ходовой посадки (динамического дифферента и изменения средней осадки на ходу). Тихоходные СМПВ иногда управляются без использования вертикальных рулей, только за счет изменения посадки на ходу горизонтальными рулями-успокои­те­ля­ми. Для повышения маневренности многокорпусных судов используются те же дополнительные устройства, что и для однокорпусных.

Обычно поперечная прочность более важна для многокорпусных судов, чем продольная (кроме быстроходных судов с традиционными обводами). Однако продольная прочность достаточно важна для трехкорпусных судов.

Сегодня можно считать доказанным, что внешние поперечные нагрузки на многокорпусное судно определяются горизонтальными скоростями в волне. Поэтому изменения горизонтального клиренса приводят к существенно меньшим изменениям массы поперечных связей, чем изменение осадки и вертикального клиренса. Поперечные нагрузки линейно зависят от водоизмещения бортовых корпусов, поэтому эти нагрузки (и масса поперечных связей) минимальны для судов с аутригерами, см. рис. 8.

Продольный изгибающий момент СМПВ на волнении пропорционален площади ватерлинии и уменьшается с ростом скорости. Это – одна из причин как меньшего влияния продольной прочности на массу корпусных конструкций СМПВ, так и желательности штормования на встречном волнении при наибольшей достижимой скорости.

Поперечная прочность многокорпусных судов наиболее эффективно обеспечивается поперечными переборками в платформе с их присоединенными поясками как частями верхней палубы и днища платформы. Эти переборки должны опираться на переборки в корпусах (для СМПВ – в стойках и подводных гондолах).

Обеспечение продольной прочности тримаранов и трикоров требует наличия простирающихся на всю длину платформы продольных переборок, опирающихся на поперечные переборки в корпусах (стойках и гондолах).

Общей проблемой обеспечения прочности многокорпусных судов является слеминг днища платформы. Главными мерами по снижению слеминга являются снижение качки, увеличение вертикального клиренса, снижение ударных давлений за счет специальной конструкции днища платформы. Все эти методы приводят, в той или иной мере, к увеличению водоизмещения и-или стоимости постройки судна.

Если относить массу корпуса к произведению габаритных размеров судна, то этот показатель многокорпусных судов на 10–15 % меньше, чем однокорпусных. Но доля веса корпуса многокорпусных судов в весовом водоизмещении выше, чем однокорпусных. Это – еще один довод в пользу применения многокорпусников только там и тогда, где и когда настоятельно нужна большая площадь палуб и/или внутренний объем.

Приведенные на рис. 8 данные позволяют оценивать массу корпуса различных СМПВ на ранних стадиях проектирования.

В целом представляется, что широкий диапазон возможностей различных многокорпусных судов позволяет расширить область их применения, в том числе – использования новых вариантов судов, предложенных автором и кратко показанных ниже.

3. Некоторые примеры.

3.1. Общая картина.

Некоторая общая картина предложенных автором судов показана на рис. 9 в координатах «скорость–водоизмещение». Поле предложенных вариантов судов для «объемных» грузов включает, с одной стороны, самостабилизирующийся гоночный катер для скорости 150–200 узлов, а с другой – авианосец водоизмещением около 65 тыс. т с двумя взлетно-посадочными комплексами, рис. 9.

Рис. 9. Примеры новых судов, предложенных автором (в скобках показана расчетная интенсивность волнения)

3.2. «Рассекающие волны» тримараны, РВТ

Предложенный новый тип скоростного судна с аэродинамической разгрузкой, судя по результатам модельных испытаний, смог бы обеспечить повышение достижимых скоростей примерно в два раза по сравнению с современным уровнем – при одновременном некотором повышении мореходности (Dubrovsky, 2004).

Рис. 10. «Рассекающий волны» тримаран для скоростных рейсов через Атлантику

Например, на рис. 10 показан вариант РВТ со скоростью 130 узлов для доставки 200 пассажиров из Нью-Йорка в Лондон за одни сутки (Dubrovsky, 2009).

Показанная на рис. 9 линия РВТ ограничена по водоизмещению и скоростям наличием газовых турбин максимальной мощности. Ни один вариант однокорпусного судна не сможет обеспечить аналогичные характеристики ходкости и мореходности.

3.3. «Полуглиссирующее» СМПВ с крыльями.

Рис. 11. Форма обводов «полуглиссирующего» СМПВ с гидродинамической разгрузкой

Частичная разгрузка СМПВ со специальной формой обводов подводными крыльями может обеспечить повышение их скоростей до начала режима глиссирования.

Например, на рис. 11 показан вариант «полуглиссирующего» СМПВ как скоростного парома для 150 человек с дополнительной полезной нагрузкой 10 т.

Рис. 12. Существенные амплитуды килевой качки 170-т СМПВ с крыльями в зависимости от высоты волны встречного волнения: 1 – однокорпусное судно, 15 узлов; 2 – СМПВ с крыльями, 50 узлов


Рис. 13. Существенные вертикальные ускорения в носовой части 170-т СМПВ с крыльями на встречном волнении: 1 – однокорпусное судно, 15 узл.; 2 – СМПВ с крыльями, 50 узлов

Этот паром будет иметь водоизмещение около 170 т, расчетную скорость 50 узлов, дальность плавания полным ходом 500 миль, мощность 10–12 мВт, расчетную мореходность 5 баллов.

Основанные на результатах модельных испытаний данные об амплитудах и ускорениях килевой качки такого судна показаны на рис. 12 и 13.

Очевидно, что рассмотренное СМПВ существенно превосходит однокорпусное 1000-т судно по мореходности.

3.4. «Полуглиссирующие» двухкорпусные СМПВ

Рис. 14. Возможный внешний вид скоростного ударного корвета (60 узлов, расчетная интенсивность использования вертолета 5 баллов, см. таблицу 2)

Высокую мореходность и повышенную скорость, в том числе – на волнении, может обеспечить предложенная автором новая форма обводов СМПВ (Dubrovsky, 2000); в частности, эта форма весьма перспективна для небольших быстроходных боевых кораблей с авиационным вооружением, как показанный на рис. 14 ударный корвет.

Таблица 2
Главные размерения и основные характеристики сравниваемых корветов.

Такая же форма обводов может быть использована и для однокорпусного МПВ корвета с аутригерами (Dubrovsky, Sahoo, 2006), см. таблицу 2. (Здесь маркой «X-Craft» обозначен построенный в США двухкорпусный корвет с уменьшенной площадью ватерлинии в носовой части –«полуСМПВ».)

Рис. 15. Достижимая скорость на встречном волнении различной интенсивности: 1 – СМПВ с аутригерами и крыльями; 2 – двухкорпусной СМПВ; 3 – построенный корвет-полуСМПВ

Рис. 15 позволяет сопоставить достижимые скорости показанных в таблице 2 корветов на встречном волнении с различной высотой волны 3 %-ной обеспеченности.

Очевидно, что однокорпусный корабль сравнимого водоизмещения не может обеспечить аналогичное сочетание скорости и мореходности.

3.5. Контейнеровозы

Судно с аутригерами для доставки контейнеров с жидким газом в мелководные гавани, показано на рис. 16; малая осадка в порту (по верху гондолы) достаточно просто обеспечивается особенностями геометрии СМПВ. Назначение такого судна было предложено автору г-ном П. Пефанисом в ходе личных переговоров.

Рис. 16. Мелкосидящий в гавани контейнеровоз с двумя возможными методами погрузки-разгрузки

Дедвейт этого судна около 3 тыс. т, расчетная скорость 18 узлов, осадка в порту 3,5 м, в море – 5,5 м, что обеспечивает бесперебойную эксплуатацию при волнении до 7 баллов включительно.

Рис. 17 демонстрирует результаты оценки качки показанного выше контейнеровоза без успокоителей.

Рис. 17. Амплитуды качки малого контейнеровоза на волнении различной интенсивности: 1 – бортовая качка, судно без хода лагом к волне, градусы; 2 – килевая качка, полная скорость, встречное волнение, градусы; 3 – относительные вертикальные ускорения в центре масс, встречное волнение, полная скорость

Очевидно, что судно будет иметь приемлемый уровень бортовой качки при высоте волны до 5 м и килевой качки – до высоты 3,3 м. С точки зрения вертикальных ускорений в центре масс допустимой является высота волны около 4 м, что примерно соответствует интенсивности волнения 5 баллов. На волнении 6 баллов и выше курсовой угол движения судна без успокоителей по отношению к волнам будет выбираться эмпирически. Эффект успокоителей должен рассматриваться на более поздних стадиях проектирования.

Рис. 18. Трансатлантический быстроходный контейнеровоз (Dubrovsky, Matveev, 2007)

Всепогодный 40-узловой трансатлантический контейнеровоз грузоподъемностью 6 тыс. т. показан на рис. 18.

Никакое однокорпусное судно сравнимого водоизмещения не сможет обеспечить устойчивую перевозку контейнеров через океан с такой скоростью.

3.6. Носитель беспилотных летательных аппаратов

Беспилотные летательные аппараты (БПЛА) могут обеспечить сбор и передачу широкого спектра и большого объема информации с минимальными затратами. Желательно иметь минимальные по стоимости постройки и эксплуатации и наиболее мореходные носители таких аппаратов. Один из вариантов показан на рис. 19 и предназначен для 10–12 БПЛА самолетного типа с размахом крыла 6 м и 4–6 – с размахом 15 м, а также может нести необитаемые подводные аппараты.

Рис. 19. Боковой вид предложенного носителя БПЛА (Dubrovsky, 2008)

При замене больших БПЛА двумя складными ангарами и оборудовании дополнительных ВПП, это судно может нести 2–5 ударных вертолетов для борьбы с пиратами при волнении до 5 баллов включительно.

Очевидно, что никакое однокорпусное судно не может обеспечить такую мореходность при сравнимом водоизмещении.

3.7. Пассажирское судно для побережий без портов

Рис. 20. Пассажирское судно для берегов без портов и гаваней (Dubrovsky, Matveev, 2005)

Всепогодное судно с двумя вертолетами, рис. 20, было предложено автором для перевозки пассажиров без захода в порты и гавани. При этом пассажиры могут быть приняты с берега и доставлены обратно вертолетами.

При водоизмещении не менее 5 тыс. т это судно сможет обслуживать вертолеты на волнении до 6 баллов включительно. Понятно, что ни одно однокорпусное судно, даже существенно большего водоизмещения, не сможет обеспечивать такую устойчивость транспортировки.

3.8. Дешевая модернизация малотоннажных пассажирских однокорпусных паромов

Множество существующих однокорпусных паромов может быть достаточно дешево модернизировано путем установки дополнительных аутригеров. Сама эта операция не требует докования, поскольку все соединения корпусных конструкций располагаются в надводной части.

Рис. 21. Схема модернизации однокорпусного парома

Рис. 21 показывает вариант модернизации строящегося в Китае малотоннажного авто-пассажирского парома, при этом может быть увеличена вдвое пассажировместимость, а также повышена безопасность (за счет увеличения начальной поперечной остойчивости – без заметного ухудшения бортовой качки).

Ежегодно мы узнаем об авариях однокорпусных паромов и гибели людей. Эти жертвы могут быть предотвращены путем достаточно дешевой модернизации таких судов.

Выводы

Представляется очевидным, что многообразие типов многокорпусных судов и разнообразие их возможностей может обеспечить либо дальнейшее повышение технических характеристик, либо предложение новых видов обслуживания пассажиров и грузоперевозчиков. Никакие однокорпусные суда не могут соперничать с многокорпусными в этом отношении.

Литература

1. Allan, R. G. and Dubrovsky, V., 2007. A twin-hulled concept for offshore terminal escort tugs, International Tug & Salvage, July/August. – P. 53–58.
2. Anosov, V. N., 2002, High-speed ships of XX century. Polytechnica Publishing House, St. Petersburg. – P. 123.
3. Dubrovsky, V., 2000, SWATH seakeeping allows growth in speed, Speed at Sea, February. – P. 27–28.
4. Dubrovsky, V., 2003, Speed doubling in the Mediterranean Sea: From the idea to financial comparison, Proceedings of the 8th International Marine Design Conference. – P. 137–148.
5. Dubrovsky, V., 2004, Ships with outriggers. Backbone Publishing, Fair Lawn, NJ. – P. 88.
6. Dubrovsky, V., 2008 a, A carrier for unmanned aircraft, The Naval Architect, June. – P. 87–88.
7. Dubrovsky, V., 2008 b, Three identical hulls: Ultimate options for longitudinal shift, Ships and Offshore Structures. – Vol. 3. – Issue 2 (January).
8. Dubrovsky, V., 2009, Wave-piercing trimaran: The concept and some applications, Ships & Offshore Structures. – Vol. 4. – Issue 1. – P. 89–93.
9. Dubrovsky, V. and Lyakhovitsky, A., 2001, Multi-hull ships. Backbone Publishing, Fair Lawn, NJ. – P. 495.
10. Dubrovsky, V. and Matveev, K., 2005, New types of sea-going multi-hull ships with superior comfort level and safety, Proceedings of Joint West Coast Conference “Passenger Vessels for the New Millenium”, May 12–15, California Maritime Academy, Vallejo, CA.
11. Dubrovsky, V. and Matveev, K., 2007, Concept consideration of all-weather container ships with small water-plane area, Ships & Offshore Structures. – Vol. 2. – P. 379–381.
12. Dubrovsky, V., Matveev, K. and Sutulo, S., 2007, Small water-plane area ships, Backbone Publishing, Hoboken, NJ. – P. 256.
13. Gee, N., 2005, The world market for fast vessels, Papers of FAST-05 Conference, June 27–30, St. Petersburg.