Технико-исторический анализ мореходности

П

о выражению Томаса Джилмера [Джилмер Томас С., 1984]: "Проектирование кораблей часто считают искусством .", он продолжает: " . Значение его как искусства недооценивается лишь теми конструкторами, воображение и творческая мысль которых ограничены . ". Думается, что при проектировании судовых обводов, последнее будет актуально вплоть до появления методов вычислительной оптимизации, учитывающей не только ходкость корабля на спокойной воде, но и весь комплекс вопросов штормового плавания на взволнованной поверхности моря. В настоящее же время неизвестно удовлетворительных оптимизационных решений как в задаче о ходкости, так и в задаче о мореходности. Нет таких решений и для поверочных расчетов по заданной форме корпуса, и не только в случае плавания на волнении, но даже и на спокойной воде.

Древние инженерные решения по мореходности судна

И

звестно, что Фараон Нэхо (612-576гг. до н.э.), для организации внешней торговли и мореплавания, обращался к услугам финикийцев, государство которых находилось на богатой лесом территории современного Ливана и Сирии. Расцвет кораблестроения и морской славы Финикии приходится на 1200-700гг. до н.э.

Рисунок 1 – Египетское папирусное судно

Корпус судна хорошо приспособлен для речного плавания с частыми подходами к необорудованному пологому берегу.

Э

то были крупные торговые суда с палубами, по форме корпуса и мореходным качествам похожие на ладьи викингов, а также военные корабли с тараном и даже, двумя рядами весел. Как о великих мореплавателях можно судить потому, что финикийцы имели колонии по всему побережью Средиземного моря, о них знали далеко за пределами Гибралтарского пролива, в том числе на английских островах и даже за мысом Доброй Надежды. [Курти О., 1977].

Рисунок 2 – Финикийское морское торговое судно.

Подобно судам викингов, такое судно в состоянии удерживаться лагом к штормовой волне. В этом режиме плавания килевая качка демпфируется развалом шпангоутов в оконечностях, а большая поперечная остойчивость корпуса позволяет отслеживать поверхности волны, чем обеспечивается незаливаемость.

M

орская слава Финикийцев говорит о хорошей мореходности их торговых судов. Принципы проектирования формы корпуса таких судов дольше всего сохранялись в ладьях Викингов. Для анализа опыта штормового плавания можно обратится к практике использования самодельных деревянных лодок, которые уверенно ходят по взволнованной поверхности Волжских водохранилищ, держа курс "лагом к волне". Kорпус этих судов является наиболее ярким примером приспособляемости к свойствам ветрового волнения. Здесь корабелы преследуют цель минимизации силового взаимодействия корпуса с волнением, ставя условием обеспечение незаливаемости палубы

Штормовое плавание лагом к волне

O

сновными особенностями обводов корпуса, которые обеспечивали штормовую незаливаемость верхней палубы, можно выделить следующие:

- 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.

T

акая 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!

Другое по технологическим наукам

Российско-германский энергетический пакт
Один из первых телеграфов, первые динамомашины, трамваи и электропоезда, лифты и еще много чего, вплоть до ноутбуков, – всем этим мир обязан компании Siemens. А Россия – еще и первыми телеграфными линиями, лампочками и электростанциями. Только обязана она не немецким Сименсам, а своим – российским ...