Возможно, вы когда-нибудь замечали странный каплевидный выступ, который находится в носовой части корабля ниже ватерлинии. Этот нарост, который по форме чем-то напоминает нос обезьяны Кохау, в судостроении получил название Бульб (франц. — «Луковица»). Обтекаемое образование обшивки было придумано вовсе не для красоты и имеет свое конкретное предназначение.
Волновое сопротивление
Основных функций у бульба две: снижение волнового сопротивления при движении на тихой воде и повышение топливной эффективности.
Проблема волнового сопротивления особенно актуальна для больших кораблей с длиной ватерлинии более 15 метров и узким корпусом. Когда корабль, не оснащенный бульбом, движется вперед, вода под естественным сопротивлением перемещается от носа к корме и распределяется по всей длине судна. В результате создаются те самые волны, которые можно заметить сбоку от корабля при движении. Но есть еще та часть воды, которая попадает прямо под осевую линию форштевня. Что происходит с ней?
Врубаемся в волны
Волны вокруг корабля — это перемещающиеся формы энергии в водной среде. Эту энергию им придает движущаяся масса судна, которая создается двигателями. Часть мощности двигателей, как известно, уходит на вращение винтов, однако оставшаяся энергия тратится по сути впустую. И речь тут идет не только о трении корпуса о воду.
Нос корабля в процессе движения также создает волну, на преодоление которой требуется энергия. Эта энергия и называется волновым сопротивлением судна. Она зависит, в первую очередь, от скорости и длины самого судна. С увеличением скорости движения и длины ватерлинии в его кормовой части возникает значительное разрежение, а в носовой — зона повышенного давления. Другими словами, носовая волна давит на переднюю часть корабля и тем самым еще больше тормозит его.
Бульб распределяет это давление и снижает волновое сопротивление еще на подходе гребня волны к корпусу судна. Благодаря ему формируются взаимно гасящие друг друга волны, что приводит к увеличению скорости и значимой экономии топлива.
Еще одним преимуществом бульба является снижение динамических эффектов, возникающих при перемещении судна по крену. На большинстве судов внутреннее пространство бульба используется для заполнения его балластом, чтобы уменьшить эффект от крена и увеличить поперечную остойчивость корабля. На судах без бульба эту роль обычно выполняет форпик — крайний носовой отсек судна между форштевнем и первой переборкой.
А еще бульб иногда используют для размещения в нем подруливающих устройств, которые помогают управлять судном на малых скоростях или при остановленном главном двигателе. Кроме того, на военных кораблях, использующих высокочастотную подводную акустику, в дополнение к положительному эффекту снижения сопротивления бульбовый обтекатель может служить защитным корпусом для гидроакустических станций.
Разновидности бульба
На сегодняшний день существует три основных типа носового бульба:
Бульб типа «Дельта» имеет бо́льший объем в своей нижней части. Такой бульб проектируется, в основном, для судов с частым изменением уровня осадки, так как может оставаться погруженным в воду при любых нагрузках. Частое изменение уровня ватерлинии присуще многим танкерам, которые в зависимости от маршрута следования могут иметь разное полное водоизмещение.
Бульб типа «О» имеет максимальный объем в средней части и используется, в основном, для сухогрузов.
Бульб типа «Nabla» имеет форму перевернутой капли. Такой тип обеспечивает максимальную мореходность, поэтому используется преимущественно на военных кораблях.
Проектируется бульб для конкретного скоростного диапазона, так как при отклонении фактической скорости от заданных параметров его эффективность существенно снижается. С развитием компьютерных технологий, стало легче рассчитывать коэффициент полезного действия бульба, поэтому скоростные показатели современных кораблей, как и экономия топлива, значительно увеличились.