интересная книжка с критикой традиционных форм современных НК
:
Историческая эволюция штормовой мореходности корабля
от древности до наших дней
По материалам поисковых и научно-исследовательских работ:
Калининград,1975 – Владивосток,1983, Ленинград,1985, Санкт-Петербург,2002, – Сахалин,2010.
В.Н. Храмушин, С.В. Антоненко, А.А. Комарицын,
П.Ф. Бровко, Ю.И. Недорез, А.Е. Солдатенков, О.Э. Суров, А.В. Файн, В.А. Шустин.
Сахалинское книжное издательство г. Южно-Сахалинск 2004 (ред.2010)
http://shipdesign.ru/History.htmlПредварительные предложения по корабельной архитектуре
Проектирование корабля, как инженерного сооружения, должно обеспечивать сочетание свойств непротивления стихии с возможностями активного управления судном в штормовом море в соответствии с его назначением.
Современные корабли обладают огромными запасами мощности главных двигателей, а также очень прочными корпусами, что позволяет им уверенно штормовать в открытом море при активном использовании (и чрезмерной перегрузке) винто-рулевых комплексов. Учитывая исторический опыт мореплавания и непротиворечивого проектирования кораблей различного назначения, можно существенно повысить эффективность, экономичность и безопасность эксплуатации флота.
Однако, учитывая большие технические возможности и энергетические мощности современных кораблей, оптимизация формы корпуса и общекорабельной архитектуры может быть проведена с целью существенной специализации корабля как по его назначению, так и по режимам его повседневной эксплуатации и боевого использования. Чрезмерная специализация инженерной системы, как и ее оптимизация по жестко заданным формальным критериям, может привести к появлению критических режимов эксплуатации сверхспециализированного корабля, когда человек будет не в состоянии адекватно оценивать обстановку на море и предпринимать действия по управлению кораблем, особенно в сложных условиях плавания, во внештатных или аварийных ситуациях.
К примеру, достижение наилучшей штормовой мореходности может позволить поддерживать высокую скорость хода при стабилизации корпуса активными успокоителями качки, малейшая ошибка в управлении которыми будет представлять немалую опасность для удержания корабля на поверхности воды. Поэтому специализированное проектирование должно требовать более углубленного изучения особенностей эксплуатации флота в штормовых режимах плавания, чтобы после математизации основных законов и опытовых экспериментов по штормовому управлению кораблем можно было воспользоваться как аналитическими возможностями бортовых вычислительных комплексов, так и практическим опытом по обеспечению безопасности корабля при сбоях автоматических систем управления, формализованных в рамках тех же компьютерных экспертных систем.
В заключение можно сформулировать основные требования к мореходным качествам судна и на их основе построить гипотетическую модель формы корпуса и общекорабельной архитектуры:
-
Кораблям ВМФ, исследовательским и рыболовным судам необходимы:
стабилизация корпуса (как платформы для оборудования);
поддержание активного движения в любых погодных условиях (имеется в виду заданный курс и скорость);
- Суда спасательной и патрульной службы должны иметь возможность поддержания хода на произвольном курсе относительно штормового волнения, а также активно маневрировать в любых погодных условиях;
- К транспортному судну с маломощными двигателями не всегда возможно предъявление требований о всепогодной эксплуатации, однако поддержание хода в условиях интенсивного волнения является чисто экономическим требованием. Сохранение активного хода на волнении также необходимо для уклонения или обхода циклонов, а при встрече с ураганными штормами судно должно иметь возможность пассивного штормования в режиме носом на волну, обеспечивающем минимальные нагрузки на корпус и груз;
- Конечно, это необходимо для всех морских судов, а для пассажирских и рыбообрабатывающих судов важно также и по этическим нормам (здесь нет проблем ни с обеспечением высокой скорости транспортировки грузов, ни с поддержанием боеготовности) – это требование безопасности штормового плавания без хода, которое должно быть обеспечено проектированием специальной формы корпуса и надстроек.
Реально – это три взаимоувязанные проблемы: 1 - ходкость; 2 - стабилизация корпуса; 3 - безопасность плавания, которые должны решаться применительно к реальному плаванию, в том числе в условиях штормового волнения.
Следуя вышеописанным проектным требованиям, полученным из исторического анализа свойств корабельной архитектуры, в предполагаемый проект нового корабля должны быть включены следующие 6 взаимозависимых правил:
1. Смещение центра величины в нос до приведения на одну вертикаль или даже опережения динамического центра бокового сопротивления. Это обеспечит стабилизацию качки при движении на волнении, а без хода создаст предпосылки для безопасного штормования;
2. Существенное уменьшение площади, а также поперечного и продольного моментов инерции действующей ватерлинии и заострение ее в оконечностях для уменьшения силового воздействия умеренного волнения и сохранения ходкости в условиях океанского плавания;
3. Исключение развала бортов, широкой и непрерывной верхней палубы (а также наклона вперед надводной части форштевня). Во время штормового плавания это снимет проблему чрезмерной качки и ударов волн как по корпусу, так и по палубе, а также создаст условия для активного управления ходом судна;
4. Существенное уменьшение надводных объемов корпуса в оконечностях. Если надводный центр парусности привести к средней части корпуса, то это улучшит штормовую управляемость, если же обеспечить завал борта на уровне действующей ватерлинии, то это стабилизирует ход на волнении без усиления килевой качки и рыскания, так как движущийся с высокой скоростью корабль перейдет в режим прорезания волн;
5. Последнее не противоречит переносу основных надводных объемов в кормовую часть корпуса (конечно же, без образования широкого транца и плоского кормового подзора) по правилу: нос загружается в подводной части, а кормовой объем нависает над водой, в том числе и за кормовым перпендикуляром. Таким образом, будут выполнены требования безопасного штормования в режиме носом на волну. Такое решение учитывает свойства реального штормового волнения, исключая, может быть, условия непредсказуемости волнообразования в центре циклона. Завышенные кормовой надводный объем и высота юта не мешают поддержанию эффективности хода и управляемости, так как ускоренный движителем поток "удерживает" кормовой подзор на осредненном уровне поверхности взволнованного моря.
6. Существенное уменьшение парусности и высоты надстроек, с переносом соответствующих помещений внутрь гидродинамически обоснованного корпуса – это уже хорошая морская примета: "Красота корабля определяется отсутствием на его борту ненужных вещей". Попутно снимаются ограничения на выбор штормового курса, обусловленные заливаемостью, а также решается проблема ветрового крена, и, как следствие, за счет уменьшения начальной метацентрической высоты корпус может стать пассивным по отношению к кренящему воздействию волн, и, уж конечно, - это основное и единственное решение задачи в борьбе с обледенением.
Указанные правила не противоречат другим мореходным качествам:
- Ходкость на спокойной воде, обусловленная бульбовыми обводами и округлыми шпангоутами, вмещающими наибольший объем в минимальную поверхность судовой обшивки;
- Исключение отрыва пограничного слоя в районе руля и движителей достигается плавностью продольных линий теоретического чертежа, образующих обводы корпуса;
- Проходимость во льдах может быть достигнута в режиме подламывания льда снизу, что также решает проблему ледовой защиты движителей.
- В описанных правилах упомянут завал борта в районе действующей ватерлинии (пп.4). Это новый элемент формы корпуса, выведенный из принципа непротивления морской стихии. Скорее всего, корабелы прошлого века широко использовали бы такой завал борта у корпусов военных кораблей, если бы форма мидель-шпангоута не определялась громоздкостью паровых машин, используемых в то время в качестве главных двигателей.
http://shipdesign.ru/History_1.html
они предлагают:
Корабль гидрографической и патрульной службы
Патент № RU 2384456 C2, от 20 марта 2010 г. Бюл. № 8.
Корабль гидрографической и патрульной службы для всепогодного океанского дежурства по охране морских рубежей и контроля морских акваторий на Дальнем Востоке России, отличающийся тем, что его форма корпуса и общекорабельная архитектура оптимизированы для эффективного решения широкого круга морских экспедиционных научно-исследовательских, поисковых и боевых задач в условиях ураганных ветров и интенсивного штормового волнения.
Ключевыми особенностями корабля являются:
– надводный объем герметичного корпуса меньше водоизмещения корабля;
– заваленный в средней части корпуса борт корабля имеет максимальный углом наклона на уровне действующей ватерлинии;
– диаграмма статической остойчивости имеет S-образную форму с углом заката 180°.
– в штормовых условиях на любой участок палубы вдоль борта корабля заливается примерно одинаковым количеством воды;
– наводная часть форштевня корабля завалена в корму, а в подводной части форштевня сделан наклонный подрез;
– крейсерская корма имеет завал надводного борта и минимальное нависание кормового подзора, допускаемого использованием двухвальной схемой винто-рулевого комплекса;
– непосредственно за гребными винтами установлены горизонтальные крылья активных успокоителей качки на подпружиненных баллерах, которые в случае остановки главных машин начинают работать в качестве аварийных штормовых движителей;
– геометрия корпуса корабля с палубными рубками определяется охватывающим круговым цилиндром, при этом подводная часть корпуса гладкая и не содержит продольных скуловых или днищевых килей, а вдоль бортов на верхней палубе устраивается открытый проход, на котором потоки воды из гребней штормовых волн удерживаются с помощью палубных рубок и продольных комингсов;
– все бытовые и служебные помещения корабля располагаются под верхней палубой, которая одновременно является главной палубой прочного водонепроницаемого корпуса.
Фиг.1.
Представлен общий вид корабля. Гидроакустическая станция располагается на выдвижных штоках в средней части корпуса. Подводная часть форштевня имеет подрез, способствующий свободному рысканию носовой части корпуса корабля на интенсивном штормовом волнении. Форштевень завален в корму для обеспечения косого подрезания гребней волн на ходу корабля и недопущения взлета носовой части корпуса над поверхностью воды. Корма крейсерская, с полным кормовым подзором для двухвинтовой схемы главных движителей. В потоке за гребными винтами установлены горизонтальные крылья активных успокоителей качки с подпружиненными баллерами, которые при потере хода начинают работать в качестве штормовых аварийных движителей. Руль управления полубалансирный, расположен в диаметральной плоскости корабля. Корабль оснащен орудием главного калибра, четырьмя ракетными шахтами контейнерного типа и двумя скорострельными зенитными пушками. Научно-поисковое оборудование представлено четырьмя параванами или самоходными аппаратами с кабельным управлением. В кормовой части имеется ангар и аппарель для спуска на воду крупногабаритных самоходных или буксируемых аппаратов.
http://www.shipdesign.ru/Invent/05.html