История мореплавания
Рефераты >> Транспорт >> История мореплавания

Наблюдения за ударами волн о борт броненосца «Орёл» с правого крыла среднего мостика показали следующую картину: очередной океанский вал настигает корабль и налезает на борт, иллюминаторы кают-компании и офицерских кают скрываются под водой, затем волна наваливается на срез верхней палубы и заливает ее так, что средняя (152 мм) башня кажется торчащей прямо из воды. От такого удара в правый борт, по представлениям В.П. Костенко, корабль должен был бы качнуться резко влево, но вместо этого «Орел» не только сохраняет вертикальное положение, но даже чуть кренится на правый борт! Столь «неожиданное» открытие корабельный инженер связывал именно с особенностями формы надводного борта броненосца: крутым завалом бортов выше броневого пояса и у верхней палубы, а также открытыми срезами вдоль бортов по носу и корме.

С приобретением механического двигателя крупные корабли снова обрели способность активно маневрировать в условиях штормового волнения, подобно небольшим судам древности, управляемым с помощью кормовых весел–плавников. Движители современных кораблей способны развивать огромные мощности для приведения его в движение при любом состоянии моря, что при исправной работе машин может сделать любое судно в полной мере готовым к встрече со штормовой стихией. При определенной опытности рулевого и достаточной надежности двигателей в условиях работы с большими перегрузками корабль может противостоять ударам каждого из гребней волн, при малейшей же ошибке рискует либо опрокинуться под давлением штормовой стихии, либо «разломиться» под жесткими ударами штормовых волн.

Но все же эти режимы штормового хода не представляют особого интереса, так как они не отвечают требованиям безусловной безопасности мореплавания, и при поломке рулевой машины или остановке главного двигателя корабль может оказаться в бедственном положении, подобно неуправляемому самолету.

Важнее отметить, что в отличие от исторических гребных и парусных кораблей на современном флоте используются абсолютно идентичные движители. Это гребные винты и стоящие за ними навесные рули. Что совершенно нельзя сказать о форме корпуса или архитектурном облике современных кораблей и судов, даже в случае их абсолютно одинакового назначения. Не является ли это свидетельством частичной потери единого системного подхода к достижению наилучшей мореходности, так как оптимальные проектные решения в технике никогда не отличались слишком большим разнообразием?

Поэтому представлялось актуальным рассмотреть особенности мореходных качеств кораблей с существенно отличными судовыми обводами и принципиально разной общекорабельной архитектурой. Так, физико-геометрический анализ взаимодействия корпуса корабля с «трохоидальным» морским волнением показывает существенные гидродинамические преимущества корпуса крейсера "Аврора" в сравнении, к примеру, с ракетным крейсером "Варяг". Приведенный здесь схематический рисунок с распределением гидродинамических сил волновой природы не оригинален, его показывал преподаватель, капитан дальнего плавания Г.С. Маленко на учебном курсе морского дела Калининградского мореходного училища в 1976 году, т.е. старые судоводители знали и не скрывали этого несложного "неписаного правила морской практики", довольно важного для обеспечения хорошей мореходности и безопасности штормового плавания корабля.

Даже небольшой завал надводного борта в средней части корпуса благоприятно влияет как на уменьшение бортовой качки, так и на снижение заливаемости верхней палубы, что в первую очередь обуславливается особенностями гидродинамического непротивления или соответственно ослабленного воздействия преграды – корпуса на форму и динамику движущихся на него гребней штормовых волн.

Надвигающийся на корпус корабля гребень волны несет потоки воды со скоростью превышающей фазовую скорость распространения этой волны. Если надводный борт завален внутрь корпуса, то в точке встречи с судовой обшивкой жидкость в гребне волны успевает приобрести направленную вниз составляющую скорости, которая способна увлечь весь поток воды из гребня волны под днище, и тогда волна может проявиться на противоположной стороне корпуса корабля с минимальными искажениями формы ее изначального фронта. Аналогичная форма мидель-шпангоута, как бы вписанного в окружность, использовалась также и на парусных кораблях, предназначенных для океанского плавания, критерии остойчивости у которых изначально ставились существенно выше, чем у судов с механическим двигателем, и, тем не менее, возможность увеличения ширины ватерлинии при больших углах крена за счет расширения верхней палубы не использовалась (как у парусного галиона «Голден Хинт»).

Рис.29. Схематический рисунок, иллюстрирующий характер воздействия морского волнения на корпус корабля, подтверждает принципиальные различия в перераспределении кренящих гидродинамических сил для исторических кораблей конца XIX века и для современных кораблей постройки середины - конца XX века. На схеме А показано, что крен от прямого воздействия гребня волны на надводный борт корабля может быть минимизирован с помощью завала борта, а длинная вдолькорпусная надстройка на верхней палубе, округлость шпангоутов и бортовые кили в этом случае, и только при условии завала надводного борта, смогут частично скомпенсировать остаточный кренящий момент от воздействия ветра и волнения. Если же корпус имеет развал бортов (схема Б), то и бортовые кили, и распределение давлений в подводной части корпуса будут усиливать кренящий момент под воздействием морского волнения. Над палубой окружность средних шпангоутов может обобщенно дополняться (замыкаться) за счет вытянутой вдоль корпуса надстройки, которая не позволит перетекать массе воды, попавшей на палубу, с одного борта на другой. Удержав попавшую на палубу воду на наветренном борту, суммарный кренящий момент может быть уменьшен, и наоборот, если масса воды по «плоской» палубе перейдет на противоположный борт, то возникнет дополнительный и неблагоприятный (точнее, опасный) кренящий момент.

Под воздействием бортового ветра и волнения корпус корабля получает заметный боковой дрейф, который усиливается еще и оттого, что в подошве волны скорость жидкости направлена навстречу волнению, отчего судно получает постоянный кренящий момент. В таком режиме бортовые кили только ухудшают условия плавания судна лагом к волне, а применение таких успокоителей качки на парусниках вообще нецелесообразно. Однако, если за счет завала бортов под днище будет увлекаться поток жидкости из гребня волны, то бортовые кили действительно смогут создать небольшой восстанавливающий момент сразу же после удара крупной штормовой волны в борт корабля. В случае же развала надводного борта, поток из гребня волны не увлекается под днище и, отталкиваясь от корпуса, увеличивает скорость бокового дрейфа корабля, а бортовые кили в таких условиях могут способствовать только ускоренному опрокидыванию.


Страница: