Начну рассуждения на судостроительную тему с одного фото. Недавно находясь в Калининградской области, мы решили съездить в Клайпеду. Наш вполне обычный маршрут лежал по Куршской косе, отделяющей просторы Балтийского моря от Куршского залива. Этот закрытый водоем соединяется с морем широким судоходным каналом как раз на окраине Клайпеды. От конечной автобуса в город ходит пассажирский паром, с борта которого открывается отличный вид на Клайпедский порт. Рассматривая акваторию, я не мог не обратить внимание на необычный сухогруз у пирса.
Больше всего удивляла странная носовая оконечность судна. Этот нос вызывал в памяти крейсер «Аврора» на вечной стоянке. Но все-таки он не был полностью похож: вместо остроконечного подводного завершения было плавное закругление до самого киля. Сверившись с всеведущим Яндексом, я выяснил, что сфотографировал нидерландское судно Symphony Performer с тоннажем 6740 тонн, спущенное на воду в 2017 году и приписанное к Роттердаму. Голландец был построен в Германии в городе Лер на верфи Ferus Smit Leer GmbH и принадлежал компании Symphony Shipping BV .
Судовладелец на своем сайте хвалил себя, называя амбициозной и прогрессивной компанией, и что самое интересное, у всех его восьми судов был такой же странный нос. Посмотрите, как тот же судостроитель спускает на воду для Symphony другое судно, похожее, но большего размера.
Все тот же полукруглый «топор» спереди и надстройка на высоком полубаке. Пришлось углубиться в тему чтобы выяснить, чем хорош инверсный нос и откуда появилась такая конструкция. Термин «инверсный» ( т.е. обратный с наклоном форштевня к корме) появился недавно, или недавно вошел в моду. Во всяком случае, когда я много лет назад сдавал экзамен то теории корабля, мы таких слов не употребляли. Изобрели это чудо инженеры норвежской компании Ulstein в 2005 году. Проектируя судно для обслуживания буровых платформ в северных бурных морях, корабелы решили обратиться к далекому прошлому мореходов-викингов и взяли за основу известную форму их корабля – драккара с резной головой чудовища наверху вытянутого носа.
И, о чудо! Модель в опытовом бассейне показала выдающийся результат. Сопротивление воды получилось меньше, чем у традиционных конструкций особенно на волнении. Обрадованные норвежцы назвали это событие современной революцией в судостроении, ни больше, ни меньше!
Всем известно, что значительную долю в препятствии движению корабля оказывает волновое сопротивление, особенно от носовой оконечности. Судно тратит энергию на образование разбегающихся волн, и чтобы уменьшить эти затраты повсеместно применяется бульб: яйцевидный подводный выступ. Вот на фото эта часть конструкции корпуса нашего современного фрегата «Адмирал Горшков».
Этот выступ первым гонит волну и рассчитан так, что на крейсерской скорости волна от бульба находится в противофазе с волной от форштевня. Складываясь, эти волны взаимно гасятся и сопротивление значительно уменьшается. Но бульб эффективен только на определенной скорости, а норвежское изобретение, названное создателями « X - BOY », т.е. «нос- топор» работает в широком диапазоне.
Подводя теорию под эмпирическое открытие предков, инженеры объяснили феномен так. На волнении традиционный нос корабля периодически поднимается, бьется о волну, расталкивая воду и разбрасывая брызги. Но если сделать его инверсным и круглым с передней точкой ниже воды, а еще выполнить борта заваленными вовнутрь, то оконечность будет разрезать воду более плавно и легко, как мы режем наклонным ножом пленку для теплицы. Правда остается вопрос уменьшения остойчивости, поскольку нависающий обычный нос при погружении в воду создает восстанавливающий момент, а инверсный – нет. Но проблема решается за счет общей конструкции корпуса.
Но как же можно говорить об инновациях и изобретениях, когда похожий нос в конце 19-го века имели военные корабли всех флотов мира! Только к двадцатым годам следующего века от него начали отказываться. Чтобы не утомлять Уважаемого читателя обилием материала приведу картинки характерных линейных кораблей только трех стран: Франции, Великобритании и США. Остальные корабли ничем не отличались. Итак: 19-й век.
Мы видим на схематических изображениях остроконечные инверсные носы.
А вот век 20-ый:
Форштевни стали прямыми без обратного наклона.
Так что наша «Аврора» не одинока со своей носовой оконечностью. Да что там «Аврора»! Посмотрите на французский броненосный крейсер «Дюпюи-де-Лом». Вот где нос, так нос!
Дело в том, что эта конструкция не имеет отношения к гидродинамике. Просто во второй половине 19-го века в извечном соревновании брони и снаряда назрел кризис. Гладкоствольные орудия перестали пробивать толстую сталь бортов и казематов, а античный таран вдруг приобрел вторую жизнь. У все на глазах были как боевые, так и не боевые потери. Например, когда 22 июня 1893 года английский броненосец «Кемпердаун» случайно протаранил на маневрах флагман флота броненосец «Виктория», и пустил его на дно за тринадцать минут вместе с доброй половиной команды и командующим адмиралом Трайоном.
Следуя общему мнению, таран приделывали даже к подводным лодкам! Вот картинка ПЛ «Морж» самого известного российского конструктора субмарин И.Г. Бубнова или ПЛ «Почтовый» С.К. Джевецкого. Сразу узнается знакомая форма корпуса.
Кораблестроение демонстрирует инертность и консерватизм, поскольку конструкция носа с тараном оставалась в ходу десятилетия, когда надобность в ней уже очевидно отпала. Сейчас возрождением этой идеи выглядит сверхсовременный американский эсминец «Цумвальт» ( Zumwalt), но его инверсный узкий нос нужен для обеспечения стелс-технологии, т. е. малой видимости на радаре. Он уменьшает длину надводной части корпуса.
Но вернемся к теме проектирования гражданских судов. После норвежской революции каждый судостроитель, если он хочет называться современным и идущим в ногу со временем, должен выполнять заказы с инверсным носом. В Поволжье Зеленодольское проектно-конструкторское бюро создает для военных малый танкер с повышенным ледовым классом: проект 03182. Новомодный инверсный нос задал конструкторам работы. Как для любой инновации, потребовались новые расчетные схемы, да и технологически дело оказалось сложнее, чем обычно. В результате получился какой-то симбиоз старого и нового: снизу вроде топор, а сверху расширение. Вот фото построенного танкера на Нижегородском заводе «Волга» в 2018 году.
Чтобы получить профессиональное мнение о предмете разговора, я попросил прокомментировать «революцию в кораблестроении» конструктора-корпусника, заместителя руководителя одного из Волжских судостроительных КБ. Вот его оценка.
Прежде всего надо отметить два момента.
Первый: судостроение тяготеет к моде и традициям. Инженерше расчеты гидродинамики весьма сложны и требуют проверок опытом. Найденные удачные конструкции транслируются во множество проектов. Теперь инверсный нос входит в моду, поэтому его будут применять часто, не глядя на конкретные преимущества.
Второе: оптимальная форма носа для каждого конкретного корабля должна быть своя, рассчитанная в зависимости от назначения, типичных условиях плавания, особенностей эксплуатации и т. д. При этом идеальных решений не существует.
Объективные исследования показывают, что найденная норвежцами форма хорошо работает при волнении, поэтому логично приметь ее для судов серверных бурных широт. Для спокойной воды и движения с одинаковой скоростью находятся другие, более эффективные решения. Так что ажиотаж вызван скорее рекламой, но невозможно не признать рационально зерна. Главное-не жалеть денег на поиски нового и лучшего решения. Сейчас отечественное судостроение переживает непростое возрождение, так что пожелаем ему удачи.
