"Главный Калибр" - О катамаранах

[GeorgeK30]

.

ЕжеКТТСник "Главный Калибр"

Размышления на тему судов с малой площадью ватерлинии

 

 

Всем здравия!

 

Пришло время дать небольшой залп по неокрепшей психике форума!

 

Автор статьи: Савельев Андрей

Статью предоставил @_KOHCTPUKTOP_ специально для "Главного калибра"

 

  Скрыть содержимое

Размышления на тему судов с малой площадью ватерлинии.

 

Все привыкли к традиционному облику кораблей и судов с одним корпусом. Данный тип складывался веками. Менялись принципы приведения судов в движение, от вёсел и паруса до атомного реактора, менялись материалы, менялось всё, кроме одного: судно всегда имело один корпус.

Такая ситуация существовала приблизительно до середины XX века. Благодаря общему прогрессу в судостроении и областях науки и техники, связанных с ним, появилась возможность обратить своё внимание на многокорпусные суда.

Многокорпусные суда в некоторых случаях обладают преимуществами по сравнению с однокорпусными. Более высокая поперечная остойчивость, выигрыш в сопротивлении, большая площадь палуб.

Но есть и ряд проблем. Главные среди них – большая масса корпуса и худшая стабилизация судна на волнении и связанная с этим обитаемость. По опыту эксплуатации скоростных пассажирских паромов на Черном море, в случае даже достаточно небольшого волнения ковровые покрытия в салонах приходилось отмывать...

Вот тут и есть смысл вспомнить про суда с малой площадью ватерлинии (далее СМПВ). Основное отличие СМПВ от катамаранов с обычными обводами как раз и заключается в малой площади ватерлинии. Это дает преимущество как в сильном снижении волнового сопротивления, так и в снижении возмущающих сил на корпусе при прохождении сквозь волны, что значительно улучшает обитаемость, условия работы различного оборудования на судне, работу с летательными аппаратами.

 

Фото №1. СМПВ Kaimalino

 

Как видим, СМПВ состоит из двух подводных корпусов продолговатой формы, обеспечивающих необходимую плавучесть, верхней части корпуса для размещения оборудования, экипажа и т.д. и стоек с узким сечением, соединяющих их.

Наиболее полные исследования возможностей СМПВ провели в США в ходе эксплуатации приведенного выше Kaimalino (фото №1). С 1975 по конец 90-х годов судно находилось в эксплуатации у различных ведомств, включая ВМФ и Береговую охрану США.

Было выявлено, что при водоизмещении около 200 тонн условия обитаемости и работы с вертолетом не уступают кораблю водоизмещением 3000 т (USCGC Hamilton).

 

Фото №2. СМПВ Kaimalino с вертолетом на борту.

 

Но, как говорится, недостатки схемы СМПВ являются продолжением её достоинств.

СМПВ в большинстве случаев требует установки систем стабилизации (см. крылья и горизонтальную перемычку на фото №1).

Из-за малой начальной остойчивости СМПВ очень резко реагируют на перемещение ЦТ. Поэтому для судов со значительным перемещением ЦТ в процессе эксплуатации данная схема плохо подходит.

Для обеспечения выполнения требований по аварийной остойчивости при пробитии отсеков одного борта (особенно это относится к пассажирским судам) приходится стойки выше ВЛ «разваливать» по ширине (см. фото №3).

 

Фото №3. Хорошо видны характерные «ляжки» в верхней части стоек.

 

Еще одной проблемой схемы СМПВ для небольших по размеру судов является компоновка главной энергетической установки. Т.к. главные двигатели не представляется возможным разместить в подводных корпусах, их размещают в верхней части корпуса. А передачу вращения на винты осуществляют через редукторы по схеме «Z», как на угловых колонках. Такая схема, использующая индивидуально изготавливаемые редукторы, сложна и крайне дорога.

 

Фото №4. Редукторная передача на пароме Seagull.

На сегодняшний момент просторы морей «бороздят» не более нескольких десятков СМПВ. Большинство из них имеют небольшие размеры. Их назначение охватывает самые различные области. Для примера приведу некоторые из них.

 

Пассажирские суда и паромы

Построено достаточно много пассажирских судов от размеров яхты до океанского лайнера.

Фото №5 и 6. Пассажирский лайнер Radisson diamond длиной 131 м. Самый крупный СМПВ.

 

Океанографические и научно исследовательские суда

Тоже достаточно большая по количеству построенных судов категория СМПВ.

Фото №7. Океанографическое судно ВМФ США Loyal (длина 72 м). Одно из немногих СМПВ, построенное серией – 4 шт. Американцы всегда работают «с размахом».

 

Патрульные, лоцманские и рабочие катера

Фото №8. Лоцманское судно Borkum (длина 21 м). Построено 2 судна.

Фото №9. Патрульный катер Канадской береговой охраны Frederick G. Creed (длина – 20 м).

 

Фото №10. Патрульный катер Skrunda Латвийских ВМФ (длина – 26 м). Построено 5 шт.

Но, несмотря на успешную эксплуатацию СМПВ, массового распространения данный тип судов на сегодняшний день не получил. Видимо, это связано со сложностью и дороговизной постройки. Хотя проработок СМПВ различного назначения, включая авианосцы, выполнено предостаточно.

 

Единственный сегмент судостроения, где безоговорочно применяется схема с малой площадью ватерлинии – это плавучие полупогружные буровые установки (см. фото №11).

 

Фото №11. Плавучая полупогружная буровая установка в рабочем положении.

 

Кроме того, на базе СМПВ получил распространение гибридный тип обводов. В носовой части обводы соответствуют обводам СМПВ, плавно переходя к корме к обводам катамаранного типа (см. фото №12).

 

Фото №12

Данный тип обводов позволил увеличить начальную остойчивость и разместить главную энергетическую установку внизу корпусов.

 

В нашей стране также была предпринята как минимум одна попытка постройки пассажирского СМПВ. К сожалению, из-за финансовых неурядиц 90-х годов судно проекта А4 (проект КБ «Агат»), строившееся на заводе «СФ Алмаз», не было достроено. Полностью готовый корпус стоит в эллинге завода до сих пор (см. фото №13). Автор статьи занимался расчетами остойчивости данного проекта.

Фото №13. Проект А4.

В заключение хочется сказать, что, на мой взгляд, сегодня возможности СМПВ не оценены в должной мере.

Особенно это касается авианесущих кораблей. Применение данной схемы позволит иметь авианосцу водоизмещением ок. 50 000 т мореходность аналогичную авианосцу «Nimitz» (100 000 т). При этом большая, широкая полетная палуба позволит разместить большее количество линий старта самолетов, обеспечит большую «парковочную» зону. Ангар также будет иметь большие размеры, что упростит обслуживание самолетов.

Но для окончательного вывода о преимуществе схемы с малой площадью для авианесущего корабля требуется полноценная проработка с учетом задач, поставленных для ВМФ, возможностей судостроительных заводов, условий базирования корабля, требований по возможности прохождения сквозь каналы и т.д., что является уже отдельной темой для обсуждения.

[Skramasaks]

А как же "Волхов"? https://ru.wikipedia.org/wiki/Коммуна_(спасательное_судно)102 года в строю!

[ilya_aLenin]

тессераконтера

[Ssupersvintuss]

У китаёз вроде все свежие ракетные катера по такой схеме.

Скрытый текст

 

 

[Гость]

2 часа назад, Skramasaks сказал:

А как же "Волхов"? https://ru.wikipedia.org/wiki/Коммуна_(спасательное_судно)102 года в строю!

 

28 минут назад, Ssupersvintuss сказал:

У китаёз вроде все свежие ракетные катера по такой схеме.

Я так понимаю это все-же традиционные катамараны, ну накрайняк - гибриды

[Гость]

2 часа назад, GeorgeK30 сказал:

Автор статьи: Савельев Андрей

Автор из наших? В смысле - в игре?

[uvz520]

2 часа назад, Skramasaks сказал:

А как же "Волхов"? https://ru.wikipedia.org/wiki/Коммуна_(спасательное_судно)102 года в строю!

да и ваще Полинезия негодует с Новой Зеландией

автор нупь и опазорился

пусть хоть погуглит само название катамаран -катумаран-2бревна

[Ssupersvintuss]

12 минуты назад, Nechriste сказал:

Я так понимаю это все-же традиционные катамараны, ну накрайняк - гибриды

Ну дык и тема соответствующе называется.

4 минуты назад, uvz520 сказал:

да и ваще Полинезия негодует с Новой Зеландией

Там у них несколько другой вариант больше в ходу - асимметричное судно с поплавком-балансиром. Хотя встречались и большие(по тем временам) именно двухкорпусные корабли.

[uvz520]

3 минуты назад, Ssupersvintuss сказал:

Ну дык и тема соответствующе называется.

Там у них несколько другой вариант больше в ходу - асимметричное судно с поплавком-балансиром. Хотя встречались и большие(по тем временам) именно двухкорпусные корабли.

а у них ни рулетки ни циркуля всё на глазок и ни кто ни виноват что глаз кривоват но название они придумали

и судно много корпусное тоже

но если настаиваете я ещё и про волн вое сопротивление двинуть могу

да и балансир там у лодочек рыбатских а большие их катумараны  конкуренции не выдержали с современными судами

[Гость]

15 минут назад, Ssupersvintuss сказал:

Ну дык и тема соответствующе называется.

Ну называется да, я както даже внимания не обратил, но речь идет про СМПВ...

[_KOHCTPUKTOP_]

3 часа назад, Skramasaks сказал:

А как же "Волхов"? https://ru.wikipedia.org/wiki/Коммуна_(спасательное_судно)102 года в строю!

Суда с малой площадью ватерлинии, о которых говорит в статье мой коллега, и катамараны, к которым относят "Волхова/Коммуну", мягко говоря не одно и то же. Принципиальные отличия есть. У классических катамаранов и прочих многокорпусников площадь ватерлинии сознательно снижать никто не пытается. А у СМПВ она уменьшена насколько это технически осуществимо.

[Tarki_Tau]

Будет ли детальное расследование для уточнения этого вопроса?

[uvz520]

10 часов назад, _KOHCTPUKTOP_ сказал:

Суда с малой площадью ватерлинии, о которых говорит в статье мой коллега, и катамараны, к которым относят "Волхова/Коммуну", мягко говоря не одно и то же. Принципиальные отличия есть. У классических катамаранов и прочих многокорпусников площадь ватерлинии сознательно снижать никто не пытается. А у СМПВ она уменьшена насколько это технически осуществимо.

ну так то оно так а вот случись что вот вам и пожалуйста

если с точки зрения конструктора нам необходима большая ширина палубы или увеличить остойчивость

то схема многокорпусника позволит  сделать нормальный кораблик

ну типа если попутать ширину и длину и как это будет выглядеть сами можете представить

коммуну строили тоже из этих соображений +очень удобно подъёмные механизмы разместились  представите себе мореходность классического плавклана

а по "площади вл" и звените рисовать в лом

но есть тема -волновое сопротивление это соотношение длины ширины по квл и скорости

наверное замечали когда нормальное возмещающее судно идёт то за кормой типа ямки в воде образуется особенно у коротких буксиров заметно так вот если увеличить длину судна на размер этой ямки то сопротивление воды не увеличится а объём полезный корпуса  будет больше

дальше если бортовые корпуса будут классической формы то бортовая качка для такого кораблика будет  полный ахтунг а вот погружённые поплавки  на типа стойках  не сильно изменяют погружённый объём при прохождении поперечной волны

как то так

 

 

[uvz520]

а чё там расследовать не я могу и главы из учебников и справочников постить а оно нааддда

 

[nevic]

18 минут назад, uvz520 сказал:

не я могу и главы из учебников и справочников постить

Жду.

[Ssupersvintuss]

16 часов назад, GeorgeK30 сказал:

Еще одной проблемой схемы СМПВ для небольших по размеру судов является компоновка главной энергетической установки. Т.к. главные двигатели не представляется возможным разместить в подводных корпусах, их размещают в верхней части корпуса. А передачу вращения на винты осуществляют через редукторы по схеме «Z», как на угловых колонках. Такая схема, использующая индивидуально изготавливаемые редукторы, сложна и крайне дорога.

Кстати, вопрос - а что мешает использовать дизель-электрическую(на более крупных - турбоэлектрическую) или к примеру дизель-гидравлическую схему? Необходимость в сложных и штучно изготавливаемых редукторах отпадёт ведь.

[_KOHCTPUKTOP_]

7 часов назад, uvz520 сказал:

ну так то оно так а вот случись что вот вам и пожалуйста

если с точки зрения конструктора нам необходима большая ширина палубы или увеличить остойчивость

то схема многокорпусника позволит  сделать нормальный кораблик

ну типа если попутать ширину и длину и как это будет выглядеть сами можете представить

коммуну строили тоже из этих соображений +очень удобно подъёмные механизмы разместились  представите себе мореходность классического плавклана

а по "площади вл" и звените рисовать в лом

но есть тема -волновое сопротивление это соотношение длины ширины по квл и скорости

наверное замечали когда нормальное возмещающее судно идёт то за кормой типа ямки в воде образуется особенно у коротких буксиров заметно так вот если увеличить длину судна на размер этой ямки то сопротивление воды не увеличится а объём полезный корпуса  будет больше

дальше если бортовые корпуса будут классической формы то бортовая качка для такого кораблика будет  полный ахтунг а вот погружённые поплавки  на типа стойках  не сильно изменяют погружённый объём при прохождении поперечной волны

как то так

 

 

Вы правы. Суда с минимальной площадью ватерлинии как раз и имеют преимущество за счет уменьшения одной из составляющих сопротивления. И верно подмечено, что на такие суда волнение оказывает куда меньшее воздействие.

Собственно говоря ради этого и пытаются проверить работоспособность концепции СМПВ.

Другое дело, что при современном уровне развития конструкционных материалов, судового оборудования и пр. недостатки пока перевешивают достоинства.

Но дорогу осилит идущий.

[uvz520]

8 часов назад, Ssupersvintuss сказал:

Кстати, вопрос - а что мешает использовать дизель-электрическую(на более крупных - турбоэлектрическую) или к примеру дизель-гидравлическую схему? Необходимость в сложных и штучно изготавливаемых редукторах отпадёт ведь.

а ни чево

но механизмы надо время от времени обслуживать ну и иногда ремонтировать

а в затопленных полу корпусах  да через не широкие стойки аутригеры это сложновато

а про гидропривод он среди названых имеет самый маленький кпд

ну и сложность z образной передачи в том что присутствие паразитно реактивных моментов резко возрастает в углах этой передачи

ну типа представ те себе гребной винт весом 1-2 т и вот надо его раскрутить на полный ход от 0 ну к примеру до 1000 об в мин а с поkный вперёд на полный назад?

 какая сила инерции вал будут действовать

с прямым валом там проще он вдоль хребта-киля идёт и есть возможность его крепко установить а с z образным это сложнее но проще чем с гидро или электро трансмиссиями

[uvz520]

3 часа назад, _KOHCTPUKTOP_ сказал:

 

я там проблема не в материалах такие суда гораздо сложнее в постройке а значит и дороже класических

[Ssupersvintuss]

11 минуту назад, uvz520 сказал:

с прямым валом там проще

Ну с прямым-то ясный перец проще. Только тут его не поставишь.

12 минуты назад, uvz520 сказал:

но механизмы надо время от времени обслуживать ну и иногда ремонтировать

а в затопленных полу корпусах  да через не широкие стойки аутригеры это сложновато

Электромоторы в случае дизель-электрической трансмиссии особо частого ухода и ремонта не потребуют. Там кроме подшипников валов особо и ломаться-то нечему. Ну, если обмотки не пережигать конечно.

В любом случае для ремонта-обслуживания(нечастого) есть такая чтука как сухой док - совсем незачем заниматься этим через стойки.

Дизель-электрические и турбоэлектрические СУ давно и успешно применяют на судах обычной, однокорпусной схемы. Не вижу препятствий почему не использовать их и тут. Гидропривод да, скорее экзотика(хотя и он применялся емнип).

Такой тип СУ не подойдёт разве что совсем малотоннажным судам(катерам), из-за некоторого увеличения габаритов и сложности конструкции. Но на "маломерках" и обычный редуктор даже Z-образной схемы будет не особо тяжёлым, сложным и дорогим. Можно наверное даже обойтись стандартными деталями для автомобилей - те же редукторы главной передачи от какого-нибудь тяжёлого грузовика, например. Дёшево и сердито.