Обзор некоторых распространенных ошибочных представлений о влиянии ширины корпуса или балласта
на мореходность моторных и парусных судов.

Майкл Кастен.
"Kasten Marine Design, Inc".
Порт Таунсенд, 2002г.
Перевод Ольги Николаевской.

ВВЕДЕНИЕ.

Эта статья первоначально была подготовлена как ответ на вопросы, размещенные в списке рассылки TRAWLER WORLD о влиянии ширины корпуса и балласта на остойчивость и поведение судна при бортовой качке. Существует много мнений среди разработчиков судов относительно влияния количества балласта на остойчивость, и ширины корпуса на комфортность. Большая часть из того, что я прочел на эту тему, в лучшем случае, неполно отражает суть вещей.

Иногда появляются немногочисленные соответствующие истине крупицы информации…

О БОРТОВОЙ КАЧКЕ.

Увеличение ширины корпуса определенно не способствует увеличению комфорта. Также оно не обеспечивает повышение безопасности, или того, что можно назвать способностью судна противостоять волнению.

Рассмотрим следующее…
Относительно легкое судно с широкой плоскостью ватерлинии по природе своей испытывает сильную бортовую качку на воде. Иначе говоря, такое судно очень чутко реагирует на форму водной поверхности. Это относится к большинству полуглиссирующих судов и фактически ко всем глиссирующим судам. Добавление балласта или расширение плоскости ватерлинии в этих случаях приводит только к ухудшению эксплуатационных качеств из-за повышения водоизмещения и к более резкой бортовой качке из-за увеличения ширины корпуса.

В целом, можно говорить, что большая ширина обеспечивает меньший УГОЛ крена, но она также обусловливает намного более резкие, быстрые и порывистые УСКОРЕНИЯ качки. При других равных факторах, этот эффект пропорционален КУБИЧЕСКОЙ СТЕПЕНИ ширины корпуса.

Добавление балласта к любому из этих типов судов или расширение корпуса, как правило, НЕ делают лодку более комфортной. Почему?

Увеличение ширины корпуса или балласта обусловит более интенсивную бортовую качку с более резким возвратом, хотя оно и может уменьшить крен.

В большей или меньшей степени это относится и к моторным судам полного водоизмещения и парусным судам. Благодаря их менее широкой плоскости ватерлинии и большему водоизмещению, у этих типов судов, как правило, менее интенсивная бортовая качка, больший период колебаний и более плавный возврат из крена. Меньшая ширина корпуса почти всегда означает, что крен будет больше.

Для моторных судов наиболее эффективной в отношении уменьшения бортовой качки, и, скорее всего, наиболее дешевой политикой, станет использование соответствующим образом спроектированных параванов. Это несколько ухудшит эксплуатационные качества, особенно на высоких скоростях, но для тех случаев, когда эксплуатационные качества имеют первостепенное значение, параваны можно поднять на борт…

На моторных судах, если стоимость не имеет значения, а удобство эксплуатации является фактором первостепенной важности, возможно, наилучшим выбором станут активные стабилизаторы, несмотря даже на то, что они эффективны только на ходу.

На парусных судах вес такелажа и ветер в парусах прекрасно работают на снижение бортовой качки.

Почти на всех судах удобство и смягчение воздействия волн могут быть улучшены заданием ширины корпуса, минимально необходимой для начальной остойчивости и для несения паруса, и путем увеличения поперечного момента инерции судна. Повышение момента инерции осуществляется распределением грузов ближе к бортам судна вместо сконцентрированного их размещения.

Попросту говоря, мы уверенно можем сказать, что судно с массой, распределенной ближе к бортам, будет более устойчивым к изменениям в движении. Таким образом, оно будет более "динамически стабильным".

Интуитивно это можно понять как эффект гироскопа. Например, стальному судну, по сравнению с таким же, но изготовленным из стекловолокна, будет свойственно распределение массы дальше от его центра вращения. Поэтому стальное судно будет соответственно иметь больший момент инерции и, следовательно, будет менее активным динамически как в смысле бортовой, так и килевой качки.

Эти факторы находятся в ряду других, влияющих на "комфортность", которая обычно учитывается, когда идет речь о бортовой качке.

Конечно, самочувствие экипажа как фактор безопасности нельзя недооценивать…!
Дальнейшее обсуждение этой темы можно найти на моей WEB-странице, где описаны другие возможные подходы к уменьшению бортовой качки.

ОБ ОСТОЙЧИВОСТИ.

Приведенные выше факторы влияют, прежде всего, на начальную, или "собственную" остойчивость.

Совершенно к другой категории относится предельная остойчивость судна, которая обыкновенно увеличивается с помощью добавления балласта. Улучшит ли добавление балласта предельную остойчивость конкретного судна, скажет лишь тщательный анализ.

В отношении предельной остойчивости обычно существуют и другие, не принимаемые во внимание, факторы, не последним из которых является расположение точек потенциального затопления судна. На моторных судах расположение вентиляционных отверстий машинного отделения является наиболее распространенным оскорблением здравого смысла и опыта в смысле затопления. Следом приходят на память скользящие стеклянные двери и окна…

Парусные суда обычно хорошо защищены от затопления. Тем не менее, вентиляционные отверстия, люки, вход в каюту являются возможными местами затопления.

Политика, нацеленная на "удержание воды снаружи" и гарантирование того, что все возможные места протекания закрыты, обеспечит наибольший выигрыш в предельной остойчивости любого судна. Независимо от типа, большинство моторных судов, если обеспечена достаточно сильная надстройка с прочными окнами, люками и дверьми, снабженными соответствующей гидроизоляцией, обладают неограниченной положительной остойчивостью.

Фактически, величина положительной остойчивости таких моторных судов почти всегда превышает остойчивость типичного парусного судна того же размера. Это может явиться сюрпризом, но подтверждается снова и снова тщательным анализом различных типов судов.

Однако ключевым фактором здесь является сильная надстройка и соответствующим образом укрепленные отверстия, способные реально противостоять проникновению воды в случае опрокидывания.

КАКОЙ КРИТЕРИЙ ПРИМЕНИТЬ…

Существует несколько сильно упрощенных и поэтому "старомодных" подходов к рассмотрению вопроса об уменьшении влияния волнения и пригодности судна к морским переходам, например, отношение "A/B" для моторных лодок, выдвинутое Beebe, обычно приводимое "балластное отношение" для парусных лодок, высота метацентра, введенная первоначально Чепмэном в 1600-е годы, и т.д. Все они заняли свое место в истории дизайна лодок, однако, сейчас мы располагаем намного лучшими инструментами для анализа.

Более точные сравнения являются более тонкими и требуют, следовательно, более пристального внимания, чем беглый обзор. Например, при исследовании мореходности, остойчивости и движения при бортовой качке важно рассмотреть не только плоскость ватерлинии, центр тяжести, водоизмещение и момент инерции, но и такие факторы, как форма погруженной части корпуса, расположение дополнительных частей, водонепроницаемость элементов палубы и т.д.

Компьютерный анализ позволил создать намного более подробную картину различных составляющих способности судна противостоять волнению, чем это было возможно даже 20 лет назад.

В отношении предельной остойчивости ISO (Международная Организация Стандартизации, для стран Европейского Союза), IMO (Международная Организация Мореходства) и US Coast Guard (Пограничная береговая служба Соединенных Штатов Америки) располагают строгими критериями, применяемыми к торговым моторным и парусным судам. Для каждого нового проекта, после тщательного исследования веса с целью определения центра тяжести, может быть выполнен анализ остойчивости при больших кренах, чтобы оценить соответствие критериям остойчивости, установленным организациями ISO, IMO, USCG.

Международные критерии пригодности использования судна для мореплавания в смысле обеспечения комфортности находятся в стадии разработки. Программное обеспечение для персонального компьютера, которое может легко выполнить анализ динамики движения судна, создано совсем недавно.

Принято считать, что при изучении способности судна противостоять волнению и оценки его пригодности для мореплавания не существует абсолютных истин, а есть лишь тенденции и обобщения…
Обобщения неизбежно сводятся к излишнему упрощению, поэтому они почти всегда ведут не в том направлении, если их применять слишком широко … или слепо…

 

24.10.2002