В последнее десятилетие судостроители все активнее обращаются к концепции многокорпусных судов, в частности катамаранов (двухкорпусных) и тримаранов (трехкорпусных). Ярким примером стал пассажирский катамаран водоизмещением свыше 1000 тонн, построенный в Горьком в 1969 году. Что же делает двухкорпусную схему такой привлекательной для конструкторов?
Ключевые преимущества катамаранов
1. Снижение сопротивления и повышение эффективности. Основное ожидаемое преимущество — значительное уменьшение общего сопротивления корпуса. Это позволяет либо увеличить скорость судна при той же мощности силовой установки, либо, наоборот, сохранить скорость, снизив потребляемую мощность. Этот аспект критически важен, так как требуемая для движения мощность растет пропорционально кубу скорости. Чтобы удвоить скорость, мощность нужно увеличить в восемь раз. Именно поэтому на современных судах часто встречаются силовые установки мощностью в десятки тысяч лошадиных сил.
Наглядный пример: авианосец «Франклин Рузвельт» расходует около 110 тонн топлива в час. Снижение сопротивления такого корабля всего на 10% позволило бы сэкономить примерно 440 тонн топлива в сутки за счет снижения требуемой мощности на 20%. Поэтому поиск путей снижения гидродинамического сопротивления — одна из приоритетных задач мирового судостроения.
Практика показывает, что сопротивление правильно спроектированных катамаранов может быть на 10% и более ниже, чем у традиционных однокорпусных судов. Это достигается за счет более выгодного расположения гребных винтов и возможности оптимизировать соотношение длины к ширине (L/B) для каждого корпуса в отдельности. На обычных судах это соотношение часто приходится искусственно занижать (до 8-9) для обеспечения остойчивости, в то время как для минимального сопротивления оптимальным является значение 11-12. Некоторые специалисты также говорят о положительной интерференции волн между корпусами («катамаранный эффект»), хотя это явление требует дополнительных исследований.
2. Выдающаяся остойчивость. Катамараны обладают уникальной возможностью — их остойчивость можно проектировать практически без компромиссов для ходовых качеств. По своей природе они могут иметь остойчивость, сравнимую с плотом, то есть сопротивляться крену с минимальными углами наклона. Это делает катамараны идеальными кандидатами для пассажирских судов и парусных яхт, где комфорт и безопасность имеют первостепенное значение. В отличие от классической парусной яхты, которая для противодействия ветру сильно кренится, катамаран может оставаться практически ровным.
3. Просторная палуба. Благодаря разнесенным корпусам, катамараны имеют значительно большую полезную площадь верхней палубы по сравнению с однокорпусными судами аналогичного водоизмещения. Это преимущество востребовано на авианосцах, круизных лайнерах, плавучих отелях, спасательных и водолазных судах.
Почему катамараны не стали массовыми?
Возникает закономерный вопрос: если катамараны обладают такими замечательными характеристиками, почему они не доминируют в мировом флоте? Ответ кроется в ряде существенных технических и экономических недостатков.
1. Конструктивная сложность и прочность. Главная проблема — необходимость создания очень жесткого и прочного соединения между двумя корпусами. Эта поперечная связь (мост) работает в крайне сложных условиях, воспринимая огромные изгибающие и динамические нагрузки, особенно при волнении. Для наглядности: если бы авианосец «Франклин Рузвельт» был построен как катамаран, на его поперечную связь действовал бы момент в миллионы тонно-метров. Конструкция такого узла становится чрезвычайно сложной и материалоемкой. На обычных судах вопросы поперечной прочности корпуса обычно не являются критическими.
2. Технологические и экономические минусы. Постройка катамарана требует больше времени и средств. Необходимо строить два корпуса вместо одного, что занимает два стапельных места. Соединение корпусов часто выполняется уже на воде, что увеличивает объем дорогостоящих достроечных работ у причала, в то время как современная тенденция — спуск на воду практически готового судна.
3. Ограничения по компоновке. Катамаранная схема плохо сочетается с необходимостью размещения крупногабаритных внутренних объемов, таких как ангары для самолетов на авианосцах или грузовые трюмы на транспортных судах. Кроме того, габаритная ширина катамарана может создавать проблемы при заходе в существующие сухие доки для ремонта.
Перспективные области применения
Несмотря на недостатки, у катамаранов есть своя перспективная ниша. Они идеально подходят для:
- Пассажирских судов среднего размера и круизных лайнеров, где важны комфорт и устойчивость.
- Специализированных судов: плавучих госпиталей, спасателей, водолазных ботов, судоподъемных судов (классический пример — «Коммуна», где пространство между корпусами используется для размещения поднимаемого объекта).
- Спортивных и прогулочных судов, особенно парусных яхт и катеров. Для них преимущества в скорости, остойчивости и площади палубы перевешивают технологические сложности, так как размеры и нагрузки здесь несопоставимо меньше, чем у крупных кораблей.
Таким образом, катамаранная схема — это не универсальное решение, а мощный инструмент в руках конструктора, оптимальный для конкретных, четко определенных задач, где ее преимущества раскрываются в полной мере.
В. СМИРНОВ, инженер