Экспертный совет: Будут ли в России строить суда с малой площадью ватерлинии?
Публикация MASHNEWS о судах с малой площадью ватерлинии (СМПВ), представленных Северным ПКБ, вызвала целый ряд откликов специалистов. Журналисты издания обсудили перспективы СМПВ в России с отраслевыми экспертами — доктором технических наук Виктором Дубровским (экс-ведущий научный сотрудник Крыловского центра), главным конструктором маломерного судостроения Кингисеппского машиностроительного завода (КМЗ) Дмитрием Бабиным и руководителем проектов отдела пропульсивного оборудования компании «МСС» Павлом Полтавцом.
Немного терминологии:
В русском языке закрепился термин «суда с малой площадью ватерлинии» (СМПВ).
В английском – Small Waterplane Area Twin Hull (SWATH), что в переводе означает «двухкорпусное судно с малой площадью ватерлинии».
СМПВ характерны своей формой корпуса, у которой подводная часть состоит из двух погружённых понтонов, соединённых с надводной платформой тонкими стойками. Различные типы судов, спроектированные по этой технологии, могут содержать два, три и более понтонов и называются дуплус, трикор, проа и т.д.
Виктор Дубровский об истории СМПВ
«Первые патенты на объекты (судов) с малой площадью ватерлинии зарегистрировали в начале ХХ века, — рассказывает эксперт. — С середины столетия началось применение полупогружных буровых платформ, которые тоже относятся к объектам с малой площадью ватерлинии. К концу XX века в мире работало около 300 платформ такого типа. В 1960-х годах начались исследования собственно в области СМПВ, а в начале 1970-х построили первые такие суда. К настоящему времени в мире действует или создаётся порядка сотни СМПВ различного назначения».
Один из создателей технологии — канадский изобретатель Фредерик Крид (Frederick Creed). Он спроектировал судно, которое по замыслу автора не должно было реагировать на качку, как обычные однокорпусные суда. В 30-х годах XX века Фредерик Крид завершил свой проект, а в 1946-м получил патент в Великобритании.
Судно канадской береговой охраны Frederick G. Creed, созданное на базе наработок конструктора по теме SWATH, и названное в его честь. ФОТО — Wikipedia
Форма судна предусматривала два торпедообразных понтона под водной поверхностью, на которых располагались опоры, а на них, над водой, — платформа.
СМПВ: главные преимущества
Виктор Дубровский назвал следующие особенности и преимущества технологии СМПВ:
«Суда с малой площадью ватерлинии совсем не обязательно бывают двухкорпусными. Прежде всего, как и все многокорпусные объекты, СМПВ отличаются от традиционных однокорпусных увеличенной площадью палуб (по отношению к водоизмещению). Это обеспечивает им преимущество при использовании в качестве так называемых »носителей вместимости« (capacity carriers), т.е. для лёгких, но объёмных »грузов«. В качестве боевых кораблей с малой площадью ватерлинии КМПВ наиболее удобны для несения авиационного вооружения, включая беспилотники».
Лоцманское СМПВ с аутригерами Explorer. ФОТО – Abeking & Rasmussen
«Основное преимущество СМПВ — существенное снижение качки всех видов, — продолжил Виктор Дубровский. — Это объясняется как уменьшением водоизмещающих объёмов в районе ватерлинии, где наибольшее влияние волн, так и увеличенными, примерно в два раза, собственными периодами качки всех видов. Даже в резонансных режимах неумеряемой качки, при существенных её амплитудах, ускорения качки существенно меньше, чем у сравнимых традиционных. Кроме того, на СМПВ намного более эффективны все типы успокоителей — потому что они противостоят сниженным возмущающим силам и моментам. Очень приближённо можно считать, что СМПВ имеют качку, как однокорпусные, обладающие в 5–15 раз бо́льшим водоизмещением — в зависимости от достигаемого снижения относительной площади ватерлинии. Это показано как модельными, так и натурными испытаниями».
Специалист считает, что наиболее эффективны в варианте СМПВ мало- и среднетоннажные суда и корабли, поскольку крупные объекты реже попадают на существенные для них волны. Виктор Дубровский отметил также, что сегодня Россия обладает наибольшим научным заделом для создания СМПВ и КМПВ различного назначения, включая оригинальную методику проектирования без прототипов.
Только ментальная инерция и недостаток знания заказчиков и судостроителей мешают созданию таких объектов, в том числе — и для мирового рынка.
СМПВ в России: предложения ведущих КБ
На сегодня в России нет ни одного реализованного проекта СМПВ. Хотя ещё в середине 1980-х годов Северное проектно-конструкторское бюро разрабатывало катамаран с малой площадью ватерлинии (КМПВ) проекта 12000 «Тюлень» (конструктор Александр Шныров).
КМПВ проекта 12000 «Тюлень». ФОТО – Северное ПКБ
Несколько позже в бюро создали концепт сторожевого корабля – полупогруженного катамарана с бо́льшими размерениями (130Х30 м), эскизные проекты авианесущих КМПВ по темам «Дельфин» и «Меркурий». А в начале 90-х годов XX века Шныров спроектировал круизное судно «Золотое руно».
Проект СМПВ «Золотое руно» от Северного ПКБ. ФОТО – MASHNEWS
А конструктор Зеленодольского ПКБ Станислав Руденко ещё в 1970-х годах предложил тип корабля с традиционным центральным корпусом и двумя аутригерами с малой площадью ватерлинии. Особенность проекта — вынесенная в аутригеры пропульсия: двигатели и движители. Такое решение обеспечивает минимальный уровень подводного шума. ЗПКБ неоднократно представляло свои разработки по теме на МВМС, однако пока они остаются на стадии аванпроектов.
Проект корвета-тримарана «Русич». ИЛЛЮСТРАЦИЯ – ЗПКБ
На МВМС-2015 ЗПКБ представило корвет-тримаран «Русич-1» с аутригерами. Последние спроектированы как выносные модули с энергетическими установками, таким образом пропульсия вынесена за пределы основного корпуса. Конструкторы изготовили и испытали 12-метровую модель корабля. По сравнению с однокорпусными аналогами её характеристики оказались выше. Со слов представителей Зеленодольского ПКБ, результаты исследований бюро позволяют сделать вывод об эффективном применении оружия с СМПВ при волнении моря до шести баллов. При этом стандартное ограничение у однокорпусных судов — 3–5 баллов.
Таким образом, в России сложились две конструкторские школы, занимающиеся СМПВ — в Петербурге и Зеленодольске.
В сентябре на выставке «НЕВА-2021» Северное ПКБ представило концепт линейки судов с малой площадью ватерлинии, предполагающий целый ряд модификаций: грузовое судно, морское круизное судно и яхту. Длина судна по проекту — 52 м, ширина – 16,4 м, водоизмещение – 900 т при при осадке в 4 м, а грузоподъёмность – около 150 т. Дальность плавания – около 600 миль. На морском круизном судне предусмотрена вертолётная площадка со средствами обеспечения взлёта, посадки и обслуживания лёгкого вертолёта. Учитывая интерес к проектам, можно сделать вывод, что интерес к СМПВ не только не угасает, а увеличивается, причём не только в России.
Проект перспективного грузового СМПВ от Северного ПКБ. ИЛЛЮСТРАЦИЯ – Северное ПКБ
Виктор Дубровский оценил концепты СПКБ:
«Благодарен уважаемым коллегам из Северного ПКБ за поддержание интереса к СМПВ и КМПВ. Надо сказать, области их эффективного применения — значительно шире. Прежде всего на мировом рынке есть постоянный спрос на патрульные суда, которые должны находиться в море на любом волнении и обладать минимальным водоизмещением и ценой. А у СМПВ до 85-90% поверхностей — плоскости, цилиндры или конусы, что сильно упрощает и удешевляет сборку корпусов».
Собеседник издания также отметил рациональность ряда технических решений конструкторов СПКБ. Важно, что они приняты уже на ранней стадии проектирования, добавил Дубровский. Так, «размещение главной энергетической установки в подводной части сильно упрощает передачу мощности на движители и понижает центр тяжести судна, хотя практически реализовать такое решение будет не просто, — считает эксперт. — А выбор вертикального клиренса примерно равным расчётной осадке обеспечит практическое отсутствие слеминга днища соединительной платформы на любом волнении».
«Пока не привлекли внимания...»
«К сожалению, СМПВ как объекты с максимальной достижимой мореходностью, пока не привлекли внимания многих проектантов, — подчеркнул Виктор Дубровский. — Вероятно, это связано с сегодняшней тотальной нацеленностью на ледовые условия использования. Хотя и однокорпусные быстроходные, особенно малотоннажные, суда и корабли так же мало приспособлены для работы во льдах... И тем уникальнее показанный Северным ПКБ архитектурно-конструктивный вариант, обещающий существенные преимущества в мореходности, а потому – в безопасности и комфортабельности плавания».
Проект перспективного круизного СМПВ от Северного ПКБ. ИЛЛЮСТРАЦИЯ – СПКБ
Главный конструктор маломерного судостроения Кингисеппского машиностроительного завода Дмитрий Бабин назвал мореходные характеристики СМПВ практически безупречными. По его словам, архитектурно-конструктивный тип таких судов позволяет им передвигаться по морской взволнованной воде с максимальным комфортом:
«Амплитуда продольной качки существенно снижена относительно корпусов водоизмещающего или глиссирующего характера, — говорит Дмитрий Бабин. — Возможность увеличения палубного и надстроечного пространства предполагает широкий простор для любого вида деятельности и направленности таких типов судов: военно-морской флот, транспортный флот, промысловый флот и, конечно, научно-исследовательские суда, в том числе и гидрографические. Казалось бы, одни плюсы, но есть и ложка дёгтя: сниженная продольная остойчивость не только увеличивает собственные периоды качки, но и делает судно очень чувствительным к продольному перемещению грузов».
Последнее важно учитывать при проектировании, резюмировал Бабин.
Виктор Дубровский в свою очередь уточнил, что следует устанавливать нижний предел продольной метацентрической высоты, обычно она принимается в два раза большей, чем поперечная, которая у СМПВ сравнима с той же величиной традиционных однокорпусных объектов.
«Кроме того, этот архитектурно-конструктивный тип СМПВ применим при водоизмещении (судна) от 50 тонн», — добавил Дубровский.
Проект перспективной яхты-СМПВ от Северного ПКБ. ИЛЛЮСТРАЦИЯ – СПКБ
Руководитель проектов отдела пропульсивного оборудования компании «МСС» Павел Полтавец полагает, что СМПВ — интересная концепция, которая пока так и не нашла своего заказчика и строителя в России. Реализовать подобный проект, как считает эксперт, — сложная и одновременно интересная задача для проектанта, заказчика и поставщика оборудования.
«Особые сложности, с которыми столкнутся корабелы — размещение таких элементов, как движительный комплекс, главная энергетическая установка, рулевые машины и подруливающие устройства, — отметил Полтавец. — Выбор каждого из представленных элементов — постоянный баланс между серьёзным ограничением пространства, для установки и обслуживания, риском выхода из строя оборудования (даже при небольшой аварийной ситуации) и усложнением конструкции с механическими потерями в эффективности оборудования. С другой стороны Северное ПКБ — это опытнейшее конструкторское бюро, которое способно находить решения даже в самых сложных ситуациях, что неоднократно доказывалось на практике. Со стороны ООО “МСС” готов сказать, что участие в подобном проекте — это незаменимый опыт и крайне интересная задача для производителей и поставщиков пропульсивного и энергетического оборудования».
В 1993 году на судостроительном заводе «Алмаз» (совр. СФ «Алмаз») заложили СМПВ проекта А-4. Достроить судно не удалось, и в 2020 году уже сформированный корпус, более 20 лет простоявший без дела, разрезали на металл.
Российский СМПВ проекта А-4. ФОТО — И. В. Бородулин, fleetphoto.ru
Все опрошенные журналистами издания специалисты отмечают, что в современных условиях диверсификации возвращение к проектам судов с малой площадью ватерлинии выглядит перспективным. Однако окончательный вердикт концептам СМПВ вынесут не столько специалисты судостроения, а заказчики и экономика.
Остатки уничтоженного корпуса СМПВ проекта А-4. ФОТО — Curious, airbase.ru
СПРАВКА MASHNEWS:
По технологии СМПВ/SWATH построен целый ряд гражданских и военных плавсредств. Среди них хорошо известны:
