Для катеров при их небольшом водоизмещении влияние мореходности на достижимые скорости на волнении ещё выше, чем для достаточно крупных водоизмещающих кораблей.
Быстроходные и, тем более, скоростные катера начинают менять курс или намеренно снижать скорость уже на волнении 1–3 балла в зависимости от водоизмещения.
Рассмотрим сначала относительные показатели необходимой энерговооружённости катеров, рис. 2, где аргументом является число Фруда по водоизмещению(1).
Рис. 2. Удельная мощность быстроходных и скоростных катеров различных типов:
1 – однокорпусные катера a – худшие, b – лучшие; 2 – катера на крыльях; 3 – катамараны;
4 – СМПВ; 5 – катера на воздушной подушке, c – худшие, d – лучшие.
Понятно, что, по существующему определению, однокорпусные катера и катамараны, число Фруда которых равно и превосходит 3.0, являются глиссирующими.
Очевидно, что с точки зрения необходимой энерговооружённости лучшими являются катера на воздушной подушке.
Совершенно иначе обстоит дело с точки зрения мореходности. На рис. 3 сопоставлены относительные вертикальные ускорения на встречном волнении катеров различных типов в зависимости от относительной высоты волн.
Рис. 3. Приблизительное сравнение относительных вертикальных ускорений катеров различных типов на встречном волнении:
1 – глиссеры; 2 – катера на малопогруженных крыльях; 3 – катера на воздушной подушке;
4 – "рассекающие волны" катамараны; 5 – СМПВ; 6 – катера на глубокопогруженных крыльях.
Очевидна основная причина постоянных поисков путей замены глиссеров в качестве скоростных катеров: из сравнимых типов катеров глиссеры наименее мореходны.
Катера на подушке занимают некоторое промежуточное положение между крылатыми с глубокопогруженными крыльями и глиссерами. Надо отметить, что имеется принципиальная возможность умерения качки КВП путём динамического управления подачей воздуха в различные точки подушки, но осуществление этого принципа представляется очень сложным и пока нигде не реализовано.
А вот другой органический недостаток КВП: большое дополнительное сопротивление на волнении очень трудно, если не невозможно, снизить. Дело в том, что КВП необходим постоянный контакт с водной поверхностью для поддержания подушки – а потому эти катера воспринимают энергию волн всей своей немалой шириной…
Следует отметить также особое положение экранопланов среди всех скоростных объектов. С одной стороны, по достижимым скоростям они находятся вне конкуренции, и в этом плане могут широко применяться на достаточно спокойных водоёмах. А с другой – трудно рассчитывать на применение на море плавсредства, даже одно случайное соприкосновение которого с волной может окончиться аварией с непредсказуемыми последствиями…
Итак, наибольший недостаток КВП, имеющих лучшие пропульсивные характеристики на тихой воде – это большое дополнительное сопротивление, а потому – значительное падение скорости на волнении. На рис. 4 сопоставлены величины падения скорости катеров различных типов на встречном волнении. Размерения и водоизмещение катеров были выбраны таким образом, чтобы они имели примерно одинаковую стоимость постройки.
Рис. 4. Ориентировочное сравнение потери скорости на встречном волнении быстроходных и скоростных объектов различных типов при примерном равенстве стоимости постройки:
1 – однокорпусный, 1 000 т; 2- на глубокопогруженных крыльях, 175 т;
3 – скеговый на подушке, 500 т; 4 – амфибийный на подушке, 200 т; 5 – с малой площадью ватерлинии, 800 т.
Надо отметить, что показанные величины водоизмещения и скорости на тихой воде очень приблизительны, но сравнение выявляет основные зависимости падения скорости на волнении. Во-первых, оба типа КВП отличаются интенсивным снижением скорости под действием волнения. Во-вторых, проявляется особенность объектов на глубокопогруженных крыльях: они мало теряют скорость, пока не срывается режим обтекания крыльев, но после этого падение наиболее значительно из всех сравниваемых типов. Так что в широком диапазоне высот волн наименьшие потери скорости имеют корабли и катера с малой площадью ватерлинии.
Кроме того, характер показанной зависимости для однокорпусного корабля заставляет предположить, что все эти зависимости построены без учёта существенного намеренного снижения скорости для поддержания приемлемого уровня комфорта по мореходности. А учёт этих дополнительных потерь, очевидно, выявил бы ещё более интенсивное снижение скорости у объектов всех типов, кроме КМПВ. В частности, ещё и потому, что для КМПВ поддержание мореходности обычно требует не снижения, а повышения скорости. Между прочим, поэтому для этого типа объектов эффективен возможно больший запас мощности ЭУ – именно для обеспечения максимальной мореходности.
Так что надо отметить, что сегодня нет типа скоростного катера, который одновременно решал бы задачу существенного повышения скорости и задачу существенного повышения мореходности. Предложенный автором примерно 10 лет назад "рассекающий волны" тримаран позволяет повысить достигнутые на сегодня в море скорости примерно вдвое, но при этом только незначительно повысить мореходность. Пример возможной реализации такого катера показан на рис. 5.
Рис. 5. Вариант патрульного "рассекающего волны" тримарана, несущего вертолёт
С другой стороны, также предложенные автором новые обводы СМПВ позволяют заметно повысить достижимую скорость кораблей и катеров таких типов, но ценой некоторого снижения мореходности по сравнению с обычными на сегодня объектами этого типа.
Примечания
1. Число Фруда - является мерой относительной скорости судна; выражается соотношением скорости движения тела и одного из характерных размеров судна. Для водоизмещающих судов таким размером является длина по ватерлинии; для судов с динамическим поддержанием, у которых в процессе движения длина по ватерлинии изменяется, используют значение ширины (преимущественно для глиссеров) и, в наиболее универсальной форме, корень кубический из объемного водоизмещения. При исследовании движения на мелководье характерной величиной является глубина воды.
Важное
