Глиссировать можно по-разному, в том числе и “не по правилам”... Именно так считает известный английский инженер-кораблестроитель Эрбил Х. Сертер (Erbil H. Serter)*, досконально изучивший проблемы обеспечения мореходных качеств высокоскоростных судов, и доказывает это утверждение многолетними исследованиями. Но подробнее мы остановимся на этом несколько ниже, а для начала вспомним об основных проблемах, связанных с процессом глиссирования.

Глиссирующим принято считать такое судно, у которого поддержание не менее половины веса приходится на гидродинамическую подъемную силу, создаваемую за счет формы соприкасающихся с водой участков корпуса при его движении. Остальная часть веса поддерживается силами плавучести. На гоночных спортивных катерах доля гидродинамической подъемной силы в поддержании веса судна может достигать 95%.

Скорость выхода судна на режим глиссирования зависит от формы обводов днищевой части корпуса, мощности двигателей и характеристик движителей. Обычно разгон судна перед выходом на режим глиссирования сопровождается возрастанием угла атаки днищевой поверхности, притапливанием кормы, интенсивным брызгообразованием и временным резким повышением сопротивления, отражающимся на графиках в виде так называемого “горба” кривой сопротивления.

Устойчивое движение в режиме глиссирования, когда сопротивление воды снижается благодаря существенному сокращению смоченной поверхности корпуса и уменьшению затрат мощности на волнообразование, поддерживается грамотным размещением центра тяжести судна (так называемой “центровкой”), правильным выбором формы глиссирующей поверхности и характеристик движителей, а также использованием управляемых транцевых плит или интерцепторов, регулирующих ходовой дифферент.

Для быстрого преодоления глиссирующим судном режима разгона желательно снабжать его гребными винтами с регулируемой тягой. Для преодоления “горба” сопротивления используют двухскоростные редукторы, муфты “проскальзывания”, винты регулируемого шага, вентилируемые (частично погруженные) винты, регулирование дифферента за счет создания гидродинамических усилий или “перецентровки” катера смещением по длине грузов (жидкого балласта, топлива, экипажа и др.).

Чрезвычайно серьезной проблемой для создателей глиссирующих судов является возможность поддержания ими высокой скорости на взволнованной водной поверхности. Известно, что при выходе в море или крупные озера нельзя рассчитывать на отсутствие волнения, а движущееся по волнам на большой скорости глиссирующее судно будет испытывать тяжелые удары о воду (слемминг) при встречном волнении, забрасывание кормы (брочинг) и рыскание при попутном волнении или при ходе косым курсом к волне. Удары о волну и зарывание в нее, сопровождающееся сильным брызгообразованием, обычно резко понижают скорость хода судна, могут нанести повреждения его корпусу и оборудованию, создают труднопереносимые условия для экипажа и пассажиров.

Преодолеть эти трудности в значительной мере удается при использовании на глиссирующих корпусах обводов днища типа “глубокое V”, т.е. днища с килеватостью 20-27°, простирающейся, как правило, от миделя до транца. Появившиеся в конце 50-х годов прошлого века обводы этого типа позволили существенно повысить мореходные качества скоростных судов, по сравнению с глиссирующими корпусами традиционных форм, килеватость днища которых снижалась по мере приближения к транцу до 5-9°, а то и до 0°.

Килеватое днище при снижении качества глиссирования на тихой воде обеспечивает демпфирование ударов при соприкосновении корпуса со встречной волной и лучшее удержание судна на курсе при ходе на взволнованной поверхности.

Только с появлением обводов “глубокое V” сделались регулярными соревнования высокоскоростных катеров класса “оффшор” в открытом море и стали возможными рекордные трансокеанские переходы катеров со средними скоростями около 50 узлов (“Gentry Eagle”, “Atlantic Challenger”, “Destriero”).

Сегодня практически на всех скоростных однокорпусных судах (в том числе и на полуглиссирующих и на водоизмещающих) используют остроскулые обводы с днищем типа “глубокое V”, поскольку именно они обеспечивают наилучшую мореходность. Чтобы убедиться в этом, достаточно изучить приобретенный западноевропейскими судостроителями десятилетний опыт постройки и эксплуатации крупных автомобильно-пассажирских паромов, развивающих среднерейсовые скорости до 40-45 узлов.

Дальнейшее развитие скоростных мореходных плавсредств как для коммерческого судоходства, так и для военно-морских флотов и служб береговой охраны, заставляет исследователей искать пути совершенствования обводов корпусов и пропульсивных систем.

Несомненный интерес представляют исследования, проводимые в течение ряда последних лет представленным в начале статьи инженером Э.Х. Сертером.

С середины 90-х годов он отрабатывает испытаниями моделей серии 7Х обводы остроскулого глиссирующего корпуса с днищем типа “глубокое V”, “вогнутым” в продольном направлении. Кормовые участки батоксов, включая килевую линию, плавно отгибаются вниз по мере приближения к транцу, оставаясь параллельными один другому. Носовой участок килевой линии также приспущен от плоскости статической ватерлинии. Эти отгибы вниз носа и кормы и создают упомянутую “вогнутость” на виде корпуса сбоку.

Корпус имеет две острые скулы. Одна — со встроенным брызгоотбойником — простирается на всю длину корпуса, поднимаясь в носовой оконечности по S-образной траектории почти до уровня верхней палубы. Вторая — ограничена по длине носовой оконечностью и характеризуется пологим подъемом над плоскостью ватерлинии. Форштевень отличается резким изломом профиля в районе пересечения с нижней скулой. При этом нижний участок форштевня имеет лишь небольшое отклонение от вертикали.

Основная особенность предлагаемых Э. Сертером обводов состоит в том, что они обеспечивают выход на режим полного хода с частично приподнятым, благодаря действию гидродинамических сил, корпусом, практически без изменения ходового дифферента и длины действующей ватерлинии катера, тогда как на глиссирующих катерах с традиционной формой обводов при выходе на режим полного хода длина действующей ватерлинии резко сокращается.

Сохранение длины действующей ватерлинии позволяет пользоваться при сравнении параметров сопротивления разноразмерных геометрически подобных корпусов числом Фруда, отнесенным к длине (FrL)*, тогда как для обычных глиссирующих корпусов для этого используют число Фруда, отнесенное к корню кубическому из объемного водоизмещения.

Первые сообщения о результатах испытаний новых обводов “вогнутого” корпуса появились в 1994 г.

Буксировочные испытания несамоходных моделей серии 6Х проводились в Гамбургском опытовом бассейне в 1988-1991 гг. и завершились постройкой 8-метровой самоходной модели.

В дальнейшем там же были проведены буксировочные испытания моделей серии 7Х применительно к скоростным судам разной длины (от 20 до 65 м). На фотографиях, сделанных в ходе этих испытаний, можно видеть, что ходовой дифферент буксируемой модели с ростом скорости изменяется незначительно, так же как и длина действующей ватерлинии.

Отогнутая вниз поверхность кормовых участков днища, работая как постоянные (встроенные) транцевые плиты, создает в корме гидродинамическую подъемную силу, выравнивающую дифферент — уменьшающую подъем носовой части.

Вытянутая заостренность носового участка ватерлинии обеспечивает плавное разрезание встречной волны, практически исключающее слемминг. Постоянно заглубленные острые носовые обводы и развитая килеватость днища предотвращают брочинг и рыскание при ходе на попутном или косом волнении.

Малые углы входа носовых участков ватерлиний и наличие брызгоотбойников уменьшают волнообразование в носовой части судна.

Некоторое увеличение смоченной поверхности, по сравнению с глиссирующими корпусами традиционных форм, естественно, приводит к возрастанию сопротивления трения. Однако оно с лихвой компенсируется существенным и более значимым уменьшением остаточного (волновой и индуктивной составляющих) сопротивления.

Исследования Э. Сертера показали, что при правильно подобранной и взаимно согласованной форме носовых и кормовых участков батоксов корпуса скоростных судов с “вогнутым” днищем возможно обеспечить снижение общего сопротивления воды движению, исключить появление “горба”, резко уменьшить носовое волнообразование, избежать тяжелых перегрузок при ходе на встречном волнении.

В этом и состоит “глиссирование не по правилам”: Сертер пошел на “вредное” увеличение смоченной поверхности и сопротивления трения, но выиграл на существенном уменьшении общего сопротивления, особенно заметном при ходе на волнении.

Твердый приверженец использования водометных движителей на скоростных судах и боевых кораблях, Э. Сертер утверждает, что эффективность работы водометов на корпусах с “вогнутым” днищем увеличивается благодаря снижению ходового дифферента (уменьшение вертикальной составляющей тяги) и более рациональной ориентации водозаборных отверстий на днищевой поверхности.

Летом 2000 г. в Каусе на верфи “Эдвансед Боат Констракшн” был спущен на воду экспериментальный катер “Е-7Х” с “вогнутым” днищем, специально построенный для проведения скоростных и мореходных испытаний в открытом море. Обводы корпуса этого катера сохраняют все отмеченные выше особенности, характерные для моделей серии 7Х. Отмечая это событие, высказывающиеся в прессе специалисты назвали обводы экспериментального катера “революционными”.

Катер “Е-7Х” имеет длину по КВЛ 10.0 м. Отношение длины к ширине по КВЛ равно 3.2. Параметры самоходной модели открытого моря предполагают использование результатов испытаний для постройки катеров с наибольшей длиной до 36 м и водоизмещением до 170 т.

С возрастанием отношения LКВЛ\BКВЛ до 4, 6 или 8 результаты испытаний могут быть использованы при проектировании более крупных судов с длиною по КВЛ до 50 м и скоростями хода до 60 уз.

Исходя из оптимального для обводов “Е-7Х” числа Фруда, равного 1.6, предполагается использование результатов его испытаний для катеров со следующими соотношениями между длиной LКВЛ в метрах и максимальной скоростью хода (Vs) в узлах: 10 — (30-32); 15 — (37-38); 20 — (40-43); 30 — (50-52).

Оптимальной величиной крейсерской скорости для “Е-7Х” будут 26-28 уз. Нижней границы этого диапазона катер сможет достичь при мощности главных двигателей всего 2ґ150 л.с. В качестве движителей на “Е-7Х” использованы водометы

Как заявляют исследователи, возможности рационального использования предлагаемых Э. Сертером обводов достаточно широки. В зависимости от размеров судна диапазон эффективного применения корпусов с “вогнутым” днищем может быть расширен до скоростей, характеризуемых числами Фруда от 0.6. Пока что Э.Сертер рекомендует использовать их для судов со значениями FrLЁ1.0. Отнюдь не исключено использование предлагаемых обводов и для судов-катамаранов.

Жизнь покажет, справедливы ли утверждения Э. Сертера о “скором конце эпохи классических глиссеров”. Представляется, однако, что предложенные им обводы будут мирно сосуществовать с грамотно спроектированными глиссирующими обводами известных форм, а использоваться будут в первую очередь на тех скоростных судах и кораблях, для которых главным качеством является хорошая мореходность (патрульные катера, малые боевые корабли, пассажирские паромы).

В. Зубрицкий