Развитие транспорта в России (стр. 4 из 8)

- Низкий надводный борт, не воспринимающий кренящее давление ветра, и широкий корпус, обеспечивающий хорошую поперечную остойчивость;

- Округлая форма мидель-шпангоута обеспечивает крутые ветви диаграммы статической устойчивости, что в совокупности с низким центром тяжести позволяет корпусу легко удерживаться на наклонной поверхности волны. Это необходимо для обеспечения незаливаемости;

- Зауженные и высокие V-образные шпангоуты в носу и в корме способствуют демпфированию килевой качки. При килевой качке эти шпангоуты расталкивают воду, создавая динамические условия незаливаемости в оконечностях;

- Судно делается симметричным относительно носа и кормы, что является главным условием непротивления стихии. Для удержания курса лагом к волне (т.е. вдоль волновых фронтов - когда корпус не пересекают волновые хребты), оказываются достаточными усилия гребцов на веслах, а при усилении волнения и потере хода, эта задача может быть решена с помощью только одного рулевого весла.

Tакая форма корпуса хорошо использует свойства ветрового волнения при малой длине разгона свободных волн. (Длительный шторм в океане порождает волнение в форме суперпозиции волн зыби и активных молодых волн, что с позиций рулевого, делает непредсказуемым подход волны к корпусу и затрудняет маневрирование с целью уклонения от волны). Групповой характер ветрового волнения обуславливает появление крупных "девятых валов", которые всегда имеют четко выраженную продольную вытянутость, а по динамическим свойствам эти валы подобны стоячим волнам, то есть вершина вала не несет на корпус судна обрушающегося потока. Кормчему необходимо следить, чтобы корпус судна удерживался лагом к волне, далее судно свободно кренится, удерживая палубу параллельно волновой поверхности. Незаливаемость в этом режиме плавания обеспечивается, даже если высота "девятого вала" в несколько раз превышает высоту корпуса судна (или речной лодки). Захватывающее и красивое плавание, когда со стороны видно как судно полностью погружается в пучину, затем на мгновение появляется на вершине волны в полной сохранности!

Hо мореходность такого судна не безгранична, и в случае нарушения характера качки за счет неуправляемого поворота судна, или при усилении шторма, первая губительная волна попадает в корпус в районе скулы или кормовой раковины.

Активное штормование с ходом по волне

Образец корпуса, допускающего активное
маневрирование в штормовом море, что необходимо для ухода в укрытие от реальной штормовой опасности. При этом обводы корпуса учитывают особенности
штормового плавания по волне, под управлением штормовых парусов и навесного руля.

Рисунок 3 – Рыболовное судно русских поморов.

Hовый, дерзкий метод штормового плавания пришел на флот с введением парусного вооружения. Это штормовой ход по волне, который может использоваться современными спортивными яхтами. Древними аналогами таких парусников можно назвать: арабские парусники, китайские джонки и рыболовные суда русских поморов. Причем, для русских поморов такие режимы плавания обосновываются тем, что при усилении северного ветра в Баренцевом море, к примеру, рыбакам необходимо двигаться к берегу и укрываться в прибрежных шхерах. Это необходимо еще и потому [Бадигин К.С., 1956], что их суда приспособлены к лову рыбы и плаванию во льдах, но не могут выдержать реальных северных штормов, и не имеют достаточной автономности для длительного плавания в ледяных полях в северной части Баренцева моря..

- Судно должно иметь полные кормовые обводы, с глубоко посаженным пером руля. При этом надводная часть кормы не должна нависать над водой, что необходимо для исключения захвата корпуса быстро движущимся гребнем попутной волны. Руль желательно иметь заглубленным настолько, чтобы его основная площадь находилась на уровне подошвы волны, так как поток воды в гребне движется в попутном направлении и быстрее самого судна.

- Штормовой парус должен обеспечивать перемещение центра парусности в нос, что в совокупности с полной кормой и обтекаемыми носовыми обводами сделает возможным удержание курса по волне и по ветру. Здесь, носовая оконечность не должна иметь заостренного и килеватого форштевня, так как последнее будет перемещать центр динамического бокового сопротивления в нос и тем самым нарушать устойчивость на штормовом курсе.

- В отличие от финикийского судна, такой корпус требует непрерывного и активного управления движением с помощью кормового руля. В случае, если корпус все же захватывается и ставится лагом к волне, то вывести судно на исходный курс можно только с помощью управления парусом, так как судно сразу же теряет ход.

Kонечно заливаемость при таком режиме плавания не исключена, но разрушительная сила попутной волны ослаблена ходом судна вперед и поэтому вода на палубе не представляет серьезных трудностей по управлению рулем и парусом.

Pассмотренные выше два типа корпуса представляют собой два проекта, в которых: первое судно является наилучшим для плавания на веслах, второе для плавания под парусами. Оба корпуса сохранились до наших дней: первый используется при изготовлении спасательных шлюпок и буксиров; второй - при изготовлении спортивных яхт и опять - буксиров спасателей - если брать во внимание архитектуру надстроек. Это хорошие малые суда, которые способны сохранять активность (ход и управляемость) при движении в условиях усиливающегося штормового волнения. Но это режимы плавания, в которых корпус судна подвергается большим перегрузкам, обусловленным штормовой качкой, поэтому обводы таких корпусов не могут быть использованы при проектировании крупных судов, по двум причинам:

- Ограниченная безопасность штормового плавания - так как при усилении волнения, непредсказуемость появления волн и зыби вблизи корпуса превзойдут опыт и искусство рулевого, или же энергия волн и ветра превзойдут возможности экипажа по управлению парусным вооружением;

- Естественно, что такое судно, при необходимости поддержания хода и управляемости, будет предполагать интенсивный обмен энергией между корпусом и волнением. Это недопустимо для крупного судна, потому, что пропорциональное увеличение прочности корпуса нереализуемо, также, и по техническим причинам.

Здесь же следует вспомнить что, оба проекта требуют большой начальной статической остойчивости, что достигается за счет существенного увеличения площади верхней палубы и как следствие ведет к разрушительному разгулу штормовых волн на этой палубе.

И снова, обращаясь к Финикии, мы находим третье решение - как прообраз будущего всепогодного корабля. Это древний военный корабль - галера.

Штормование носом на волну

Изображен "Корабль Аргонавтов", который унаследовал
мореходные качества Финикийских военных кораблей. Такой асимметричный относительно мидель шпангоута корпус позволяет удерживать курс штормового плавания носом на волну.

Рисунок 4 – Древний военный корабль

B отличие от торговых судов, военные корабли финикийцев не были симметричны относительно мидельшпангоута. Существует однобокое мнение, что таран-бульб галеры выполняет роль только боевого тарана, при этом не берется в расчет, что такое устройство очень затрудняет маневрирование. Если речь вести о ходкости и уменьшении волнового сопротивления, то для скорости хода галеры он, скорее всего, окажет отрицательное влияние увеличением смоченной поверхности корпуса. Бульб также делает невозможным уверенное плавание под парусами, так как смещение центра бокового сопротивления корпуса в нос, делает корабль очень неустойчивым на курсе. Это устройство можно определить как революционное решение в судостроении, так как оно отменяло важнейшее свойство для судов прибрежного плавания - это возможность подхода к пологому берегу. Итак - финикийский военный флот строился для длинных морских вояжей, что соответствовало колониальной политике этой страны.

Bспомним, что на взволнованном море трудно управится с веслами маленькой шлюпки, и сделаем вывод, что галера должна быть приспособлена к безопасному штормовому плаванию без хода. Пусть это будет штормовое плавание без хода и с удержанием курса носом на волну. Особенностями формы корпуса, обеспечивающими такой режим, являются:

- Нарушение симметрии корпуса относительно мидель-шпангоута со значительным смещением центра величины и центра бокового сопротивления в нос. Установленный с этой целью бульб благоприятно сказывается на устойчивости движения на волнении и стабилизации продольной качки. При этом динамический центр качки о рыскания оказывается вблизи форштевня;

- Плавный подъем днища в корме и нависание кормовой оконечности высоко над водой раскрепощают рыскание. Можно объяснить необходимость использования именно рулевого весла, которое может исполнять роль очень эффективного при маневрировании плавникового движителя и, пожалуй, единственного движителя в свежую погоду, направление приложения силы у такого движителя, к тому же, может быть произвольным.

- Смещение центра парусности за счет кормовой надстройки и объемных кормовых, фигур также служит хорошим средством для использования силы ветра при приведении корабля носом на волну. Здесь также уместно обратить внимание на низкий бак - это означает, что мореплаватели не боялись попадания воды на палубу через форштевень. Любопытными деталями корпуса являются, также, гальюн и княвдигед, которые способны разрушить монолитность фронта, падающей на носовую палубу волны.

Такие галеры существовали вплоть до нового летоисчисления, их строили греческие, затем римские кораблестроители. Hа примере трех вышеприведенных проектов древних кораблей и судов, были показаны почти все известные в кораблестроении инженерные решения для обеспечения заданной мореходности корпуса.