Суда с динамическими принципами поддержания (СДПП): СПК и СВП завоевывают широкое признание как удобное и рентабельное скоростное транспортное средство.

Для дальнейшего совершенствования СПК и СВП, улучшения их мореходных качеств, повышения рентабельности на протяжении многих лет ведутся исследования. За последние годы появились работы, посвященные гидродинамике подводных крыльев, аэрогидродинамике воздушной подушки, теории и практике проектирования движителей, описанию энергетических установок (ЭУ) СДПП, общей и местной прочности, конструкционным материалам, анализу опыта эксплуатации СДПП.

Вышедшая в 1974 г. книга авторов настоящего справочника “Особенности проектирования судов с новыми принципами движения” в силу незначительного тиража стала библиографической редкостью и не может удовлетворить запросы инженеров-кораблестроителей, преподавателей, аспирантов и студентов, специализирующихся в области теории проектирования судов. Учебник А. М. Ваганова “Проектирование скоростных судов”, изданный в 1978 г., является полезным вкладом в учебную литературу по проектированию, но не освещает с достаточной полнотой принципиальные вопросы проектирования СПК и СВП.

Предлагаемый вниманию читателей справочник восполняет недостаток литературы по вопросам общего проектирования СДПП. В книге систематизирован материал в объеме, необходимом для исследовательских проектных проработок, выполняемых в процессе формирования концепции судна и обоснования проектного предложения. Помимо общих методов проектирования приводятся рекомендации по формированию функции общественной полезности, по технико-экономическому обоснованию оптимального решения, по расчетам гидродинамического комплекса, аэродинамике воздушной подушки, движителей, определению внешних сил, действующих напряжений в корпусе, крыльях, гибких ограждениях. Даны рекомендации по выбору типа ЭУ, отдельные численные примеры.

Во многих случаях приведено по нескольку формул для определения одной и той же величины. Это сделано сознательно. Не всегда удается обоснованно отдать предпочтение какой-либо одной формуле, когда точность нескольких из них примерно одинакова. В этом случае конструктор, сообразуясь со стоящими перед ним задачами и объемом исходной информации, может выбрать из приведенных наиболее подходящую формулу самостоятельно или вычислить искомую величину как среднюю по нескольким формулам. Формулы и графики основаны как на теоретических выводах, так и на обработанном статистическом материале многих источников. Приведены справочные данные по СПК и СВП.

Главное внимание уделено выбору архитектурного типа, главных размерений и основных элементов СДПП вначале проектирования, когда определяются основные свойства судна: мореходность, экономичность и др., остающиеся практически неизменными на дальнейших этапах проектирования.

На первых стадиях проектирования не всегда может быть отдано предпочтение какому-либо типу СДПП.

В ряде случаев приходится разрабатывать проект в нескольких вариантах, и только комплексная объективная оценка позволяет сделать окончательный выбор дальнейшего направления работ. Вот почему сочтено целесообразным в одной книге объединить материалы по проектированию СПК и СВП.

Книга состоит из двух частей. Часть I посвящена проектированию СПК, часть II — проектированию СВП. Часть I написана А. И. Косоруковым; часть II —Б. А. Колызаевым (гл. I, II), В. А. Литвиненко (гл. V, VI, VII, § 6 гл. III), С. А. Смирновым (гл. III, § 5, 7 гл. IV, § 20 гл. VI), им же собраны материалы по СВП скегового типа, представленные в гл. II.

В справочнике нашли отражение рекомендации принятого Ассамблеей Межправительственной морской консультативной организации (ИМКО) и вступившего в силу в 1979 г. Кодекса безопасности судов с динамическими принципами поддержания, оказывающие влияние на выбор элементов судна.

Основные характеристики СПК и СВП иностранной постройки, представленные в таблицах, графиках, тексте и схемах, взяты из зарубежных периодических публикаций.

Книга написана на основе результатов исследований, выполненных авторами, и обобщения данных, приведенных в отечественной и зарубежной литературе.

Авторы выражают признательность рецензентам: к. т. н. В. К. Дьяченко и к. т. н. Б. А. Цареву за ценные замечания и рекомендации, направленные на повышение качества книги, считают необходимым выразить благодарность также Л. В. Озимову, И. В. Озимову, Е. 3. Новикову, Т. Н. Беляевой, Ю. М. Мохову, А. Н. Багно, Е. Г. Финкельштейн, В. К. Зороастрову, Г. Д. Барановой, чьи материалы и рекомендации были использованы при написании книги.

Народнохозяйственная эффективность транспорта, в том числе и морского, определяется комплексом технико-экономических показателей, в числе которых важную роль играют скорость и регулярность доставки грузов по назначению, себестоимость перевозок и др.

Резкое повышение волнового сопротивления, наступающее при Fr L больше 0,35, — так называемый “волновой барьер”, создает ограничения для совершенствования морских водоизмещающих судов. Дальнейшее увеличение скорости судна приводит к нерациональному росту необходимой мощности механизмов.

Единственная возможность преодолеть трудности — подъем корпуса судна из воды и снижение сопротивления движению за счет динамических сил поддержания. Существует несколько способов подъема корпуса судна. Один из них основан на использовании принципа глиссирования, в других применены подводные крылья или воздушные подушки.

В настоящее время определились два основных решения проблемы создания скоростных СДПП, обладающих приемлемыми мореходными качествами.

Первое решение. Применяют подводные несущие крылья, устанавливаемые под корпусом судна на стойках. Подъемная сила, возникающая на крыльях при движении, полностью поднимает корпус судна из воды, благодаря чему уменьшаются сопротивление движению судна и удары корпуса о волну. Это позволяет обеспечить СПК более высокие мореходные качества по сравнению с мореходными качествами других судов аналогичного водоизмещения.

Исторически СПК берут начало от глиссирующих судов, которые могут развивать большие скорости. Однако гидродинамические характеристики их относительно невысоки, а мореходные качества совершенно неудовлетворительны из-за больших ударных перегрузок на волне. С целью повышения скорости и мореходности на глиссеры установили подводные крылья. При этом энерговооруженность судов заметно снизилась, а мореходные качества существенно улучшились, скорость движения СПК на волне почти не уменьшилась.

Лидирующее положение в разработке пассажирских СПК для речных, озерных и прибрежных морских линий занимает наша страна. Пассажирские СПК отечественного производства, созданные под руководством Р. А. Алексеева: “Ракета”, “Метеор” и “Комета”, — получили широкое признание в зарубежных странах.

Определенных успехов добилась фирма “Супрамар” (Швейцария), по проектам которой в ряде стран осуществляется строительство пассажирских и служебных СПК серии РТ для прибрежных морских линий.

Качественно новый этап в развитии СПК начинается с внедрения глубокопогруженных автоматически управляемых подводных крыльев (АУПК), обеспечивающих резкое повышение мореходности этих судов. В этом направлении активно работает в США фирма “Боинг”, которая основные усилия направляет на создание и отработку военных катеров и кораблей на АУПК (“Хай Пойнт”, “Тукумкэри”, “Пегасус” и др.).

Ведутся работы по созданию СПК и КПК и в других странах (ПНР, Италия, Франция, Канада, Англия, Япония, Нидерланды), где строят прогулочные катера, СПК, а в ряде случаев и КПК по своим оригинальным проектам.

Второе решение. Применяют воздушную подушку — слой сжатого воздуха, создаваемого под корпусом судна с помощью специальных нагнетателей и поддерживающего его над опорной поверхностью.

Мысль о возможности создания аппарата на воздушной подушке высказывалась еще в XVIII в. Однако активное развитие скоростных СВП началось лишь с конца 30-х гг. нашего столетия. Выдающийся вклад в развитие СВП внес видный советский ученый В. И. Левков, который в предвоенные годы провел серию испытаний моделей СВП в аэродинамической лаборатории, построил и испытал несколько типов катеров на воздушной подушке специального назначения водоизмещением до 15 т. Среди проектов проф. В. И. Левкова, реализации которых помешала Великая Отечественная война, были суда водоизмещением до 30 т.

Основные работы по созданию современных СВП за рубежом начались во второй половине 60-х гг. после патентования английским инженером К. Коккерелом в 1955 г. СВП с сопловой схемой формирования воздушной подушки. С 60-х гг. ведется активное строительство пассажирских и грузопассажирских СВП нескольких типов.

В нашей стране также серийно строят СВП амфибийного и скегового типа. СССР занимает ведущее положение в строительстве крупных СВП. В перспективе возможно и третье решение: применение аэродинамического крыла, которое при движении вблизи поверхности воды обладает за счет эффекта экрана повышенной аэродинамической подъемной силой и пониженным сопротивлением.

Работы по созданию аппарата с динамической воздушной подушкой, получившего название экраноплан, находятся в стадии научных экспериментов и отработки небольших опытных образцов.

• Методологические основы проектирования.
• Формирование функции общественной полезности.
• Способ определения основных элементов СПК в первом приближении. Уравнение ходкости. Уравнение (функционал) вместимости. Уравнения непотопляемости, плавучести, прочности. Уравнение (функционал) масс.
• Прогнозирование стоимости постройки СПК и эксплуатационных затрат.
• Построечная цена судна.
• Себестоимость перевозки пассажиров (грузов).
• Оптимизация элементов СПК.
• Рекомендации к схеме расчета элементов СПК в первом приближении (пример расчета).
• Расчет элементов СПК во втором приближении. Выбор элементов крыльевого устройства. Уточнение массы корпуса. Уточнение состава и массы ЭУ. Определение состава электроэнергетической системы. Уточнение запасов топлива и масла. Обеспечение безопасности СПК. Замечания к корректировке элементов СПК во втором приближении.