Станислав РУДЕНКО

Как показала практика, комплексное решение этих разнородных проблем на основе традиционной архитектуры однокорпусных судов труднореализуемо. Возможности их практически исчерпаны. В наибольшей мере это относится к небольшим и, следовательно, недорогим кораблям массовой постройки, у которых весьма ограничены характеристики поперечной остойчивости, мореходности, обитаемости, воздушной и подводной шумности, возможности размещения механизмов, оборудования, пожарозащищенности, технологичности постройки и т.д.

Решением возникших проблем в рамках однокорпусного корабля было значительное увеличение размеров и водоизмещения судов и кораблей. Это достигалось дорогой ценой: увеличением стоимости постройки, эксплуатации и ремонта судов и кораблей. Увеличение размеров кораблей не поспевало за стремлением заказчиков напичкать корабль техническими средствами и другими видами полезных нагрузок. Теснота и ограниченная мореходность однокорпусных кораблей стали традиционными.

Их зачинателем следует считать библейского Ноя, который натолкал в свою посудину «всякой твари по паре». А особая мореходность ему и не была нужна, так как он решал сугубо ограниченную задачу – как можно быстрее выброситься на гору Арарат, а не плавать долго по бурному морю.

С тех пор кораблестроение так и шло по традиционному пути Ноя, только корабли становились все больше, все сложнее и дороже, хотя их задача в корне изменилась: не добираться до горы Арарат, а долго работать в штормовых морях. Мореходность этих кораблей так и остается дефицитной.

В отличие от европейских кораблестроителей полинезийцы для качественного улучшения мореходности своих лодок тысячу лет назад догадались прикрепить к их бортам два бревна. Так появился тримаран – новый архитектурно-конструктивный тип судна, с помощью которого туземцы освоили Великий океан. Это была настоящая инновация.

Только в конце ХХ века цивилизованные Европа и Америка под давлением крайней потребности решения усложненных оперативных задач обратились к полинезийскому опыту: стали проводить интенсивные исследования тримаранной архитектуры и строить такие суда и корабли. Только никаких принципиальных инноваций в этих работах нет. В корпусе тримаранов размещаются и энергетическая установка (у полинезийцев – гребцы), и полезная нагрузка (например, вооружение), и люди. Боковые плавучести улучшают только поперечную остойчивость и бортовую качку. Остаются прежними принципы компоновки общего расположения корабля: приоритетной является задача расположения энергетической установки, она занимает лучшую среднюю часть корпуса, а полезная нагрузка и особенно люди размещаются по остаточному принципу в стесненных, неспокойных по качке оконечностях корпуса и в громоздкой надстройке.

Все усложнено, затруднены постройка и особенно ремонт кораблей. Растет стоимость их постройки и эксплуатации. Традиционная форма тримарана, решая только важную, но локальную задачу улучшения мореходности кораблей, не может развязать гордиев узел комплекса проблем современного флота – оперативных, кораблестроительных, эксплуатационных, технологических и финансовых.

Чтобы разрубить этот узел проблем, требуется принципиально новое конструктивное решение. Такое очень простое инновационное решение было предложено в Зеленодольском ПКБ в 1974 г., задолго до начала исследований в области традиционного тримараностроения на Западе.

Суть инновационной конструкции зеленодольского тримарана заключается в том, что вся энергетическая установка корабля выносится из главного корпуса и размещается в боковых плавучестях, которые из-за своей необычной формы названы аутригерами. И по форме, и по размерам они принципиально отличаются от боковых корпусов традиционных тримаранов. Это особая схема – судно с аутригерами (САР), которое обладает особыми свойствами.

Освобождение корпуса от энергетической установки в корне меняет принципы компоновки общего расположения. Приоритетным становится расположение полезной нагрузки и людей с обеспечением наилучших условий для их действий и обитания. Им больше не мешает энергетическая установка, занимавшая от четверти до половины лучшей части корпуса.

Размещение энергетической установки в аутригерах превращает ее в два предельно завершенных конструктивно-функциональных энергетических модуля с обеспечением наилучших условий для обслуживания и ремонта главных, вспомогательных механизмов и их систем. Их больше не теснят полезная нагрузка и обитаемые помещения корабля. Исчезает традиционная теснота. Планировка САР приобретает системный зональный характер.

Освобождение корпуса САР от энергетической установки вызывает цепную реакцию важных положительных следствий. Становится возможным принять на корабль в 1,5-2 раза больше полезной нагрузки без увеличения его размеров. Соответственно, по сравнению с традиционным однокорпусным кораблем, несущим такую же полезную нагрузку, – оказываются меньшими водоизмещение и стоимость постройки корабля с аутригерами-энергетическими модулями. Уменьшается потребная мощность энергетической установки, расход ее топлива и его запас на заданную дальность плавания. Уменьшаются и другие составляющие эксплуатационных затрат в течение 30-40 лет жизненного цикла корабля.

Постоянное базирование вертолета типа Ка-27 возможно на однокорпусном корабле при его водоизмещении не менее 2000 т, а на корабле с аутригерами – при его водоизмещении 600 т. При этом посадочная площадка вертолета на однокорпусном корабле располагается в самой корме с максимальными амплитудами качки и рыскания корабля. На САР эта площадка располагается в середине корпуса – в плоскости центра масс корабля, то есть в центре качки, с минимальным влиянием ее на процесс посадки вертолета. Это вместе с качественным уменьшением качки САР позволяет увеличить предел использования вертолета по погодным условиям на два балла волнения моря, что подтверждено заключением разработчиков вертолета Ка-27. Практически использование вертолета на САР ограничивается не его качкой, а аэродинамическими характеристиками самого вертолета.

В освобожденном от энергетической установки корпусе САР нет традиционных для однокорпусных кораблей кубриков. Весь экипаж размещается в каютах, главным образом в средней части корпуса с минимальным влиянием качки, к тому же уменьшенной благодаря тримаранной архитектуре. Эти обстоятельства обеспечивают качественное улучшение условий обитаемости.

Радикально уменьшаются размеры надстройки, упрощаются общекорабельные системы, отсутствует необходимость принимать на корабль подруливающие устройства, успокоители качки. Проявляются и другие положительные следствия.

В мировой практике сформировалась устойчивая тенденция модульного проектирования и строительства кораблей на основе модулей средств вооружения и отдельных устройств. При модульном исполнении комплектующих технических средств САР упрощается технология постройки и ремонта корабля, уменьшается их трудоемкость и стоимость.

Зеленодольский тримаран – уникальный в мировой практике корабль, на котором вся энергетическая установка скомпонована в предельно завершенных модулях, включая воздухоприемные, газоотводные системы, валопроводы, движители, системы управления и т.д. Разнесение модулей по разные стороны корпуса и расположение двигателей выше ватерлинии на 2-3 м, делает энергетическую установку непотопляемой и качественно улучшает ее живучесть.

Модульный метод постройки, ремонта и модернизации энергетической установки на 10-15% уменьшает трудоемкость постройки САР, на 40-50% сокращает длительность заводского ремонта корабля и соответственно увеличивает его коэффициент оперативного напряжения (КОН) с возможностью сокращения количества строящихся серийных кораблей.

Гребные винты однокорпусного корабля, расположенные под кормой корпуса, работают в неравномерном, косом и завихренном потоке, что приводит к уменьшению кпд винтов, к высокому уровню вибрации и раннему развитию кавитационных явлений. Гребные винты зеленодольского тримарана, расположенные на гондолах аутригеров, работают практически в идеальных условиях равномерного, прямого, невозмущенного потока воды. Это способствует повышению кпд винтов и понижению уровней вибрации и подводного шума.

Перераспределение масс по длине корпуса зеленодольского тримарана, сосредоточение масс аутригеров с энергетической установкой вблизи центра масс тримарана в 1,5-2,5 раза уменьшает продольный момент инерции масс. Это приводит к уменьшению килевой качки без каких-либо устройств-успокоителей качки – беспрецедентное качество тримарана.

Можно продолжать изложение положительных следствий новой тримаранной архитектуры. Она обеспечивает комплексное улучшение оперативных, кораблестроительных, эксплуатационных, технологических качеств и характеристик при уменьшении финансовых затрат. Это подтверждено большим объемом экспериментальных работ и проектно-конструкторских разработок. На самоходной модели водоизмещением 2,4 т проведены ходовые, маневренные, мореходные и прочностные испытания в широких диапазонах волнения моря и скоростей хода. Испытания подтвердили результаты исследований.

Многие заключения научных организаций и эксплуатирующих структур подтвердили целесообразность реализации разработок зеленодольского тримарана для кораблей и судов различного назначения. Малые тримараны способны заменить большие морские однокорпусные корабли.

Вызывает удовлетворение растущее внимание и в мировом, и в российском масштабах к тримаранной тематике. Так, например, в апрельском 2011 г. выпуске журнала «Национальная оборона» опубликована статья Дмитрия Курочкина под заглавием «Уроки «Тритона». Корвет будущего: каким ему быть?» Автор последовательно излагает доводы против многокорпусного корвета будущего. Так же последовательно в статье не видятся принципиальные отличия разных схем тримаранов. Из-за нечеткого представления об отличиях принципиальных схем разных тримаранов и их характеристик в статье вынесен приговор тримаранам вообще: «…можно предположить, что для кораблей класса корвет многокорпусная схема принесет больше минусов, нежели плюсов». Имеются в виду, конечно, «минусы» в сравнении с однокорпусным (ОК) корветом.

В «Уроках «Тритона» остались незамеченными изложенные выше уникальные качества САР и вытекающие из них следствия. Зато сделан акцент на увеличенной ширине САР и на связанных с этим опасениях в части швартовки корвета, его докования и плавания в ледовых условиях. Это подано в «Уроках…» как определяющее без учета особых оперативных качеств САР. Это свидетельствует об одностороннем подходе автора.

Чтобы развеять разного рода опасения, информируем:

— головной институт по базированию кораблей ГМПИ-23 не обнаружил непреодолимых обстоятельств для швартовки корвета САР. Институт согласовал проработку Зеленодольского ПКБ, в которой показаны и случаи усложненной швартовки, и случай упрощенной швартовки с учетом особой маневренности САР. При швартовке лагом для САР требуется меньшая длина стенки, чем для корвета ОК с таким же вооружением, посколку у САР при меньшем водоизмещении меньше длина;

— определены несколько способов докования САР в зависимости от имеющихся доков на соответствующих флотах;

— корвет САР рассчитан на плавание в ледовых условиях категории Arc 4; соответствующие испытания модели САР проведены в ледовом бассейне ЦНИИ им. акад. А.И. Крылова. В заключении института даны дополнительные рекомендации для улучшения плавания САР в этих условиях, в частности, характерный только для САР способ защиты гребного винта от попадания в него битых льдин, что в принципе не может быть обеспечено на однокорпусном корабле;— морской Регистр РФ подтвердил возможность плавания САР в ледовых условиях Arc 4 и выразил готовность оказать методическую помощь в защите гребного винта от битых льдин.

Упущение в «Уроках…» модульной конструкции энергетической установки САР привело к неправомерному распространению на САР вывода, относящегося к другим формам тримарана, у которых нет модулей ЭУ и действительно «…гораздо более высокая стоимость, что объясняется более сложной технологией строительства… Этот факт, особенно в современных условиях, может оказаться критичным».Оценку такому переносу на САР этого вывода могут дать следующие факты:

— базовый центр по технологии судостроения и судоремонта ОАО «ЦТСС» дал заключение о том, что благодаря модульной конструкции энергетической установки трудоемкость и продолжительность строительства корвета САР по сравнению с корветом ОК такого же водоизмещения меньше на 5 и 10% соответственно. При модульном методе монтажа ЭУ корвета САР в несколько раз сокращается его стапельное время с соответствующим уменьшением начисления на стоимость постройки за амортизацию стапеля;

— три судостроительных завода (из трех запрошенных) подтвердили готовность строить САР с учетом модулей ЭУ.

Так что никакого кризиса у САР нет. Скорее наоборот – преимущество, которое станет еще большим, если учесть, что при одинаковом вооружении водоизмещение САР в 1,5-2 раза меньше, особенно при наличии вертолета с постоянным базированием. Соответственно уменьшаются трудоемкость и стоимость постройки корвета САР.

Еще большая разница выявляется при сравнительной оценке трудоемкостей и стоимостей постройки всей планируемой серии корветов обоих архитектурных типов. Величина КОН корвета САР, увеличенная на 10-15%, позволяет сократить на 10-15% количество серийных корветов САР при сохранении объема штатных оперативных задач серии корветов.

Подобный эффект продолжается 30-40 лет на все время эксплуатации корветов. При одинаковой численности серии корветов эксплуатационные расходы корветов САР благодаря меньшему в 1,5 раза водоизмещению, на 20-30% меньше расходов однокорпусных кораблей. В случае сокращения серии корветов САР, благодаря увеличению КОН, расходы на них дополнительно уменьшатся приблизительно на 10%.

Очередной раз неправомерно перенесена на САР одна из «…серьезнейших проблем многокорпусных кораблей и судов – слеминг» их мостов. Эта известная неприятность характерна только для катамаранов, у которых мост, соединяющий корпуса, начинается почти в самом носу, то есть в месте наибольших вертикальных перемещений при килевой качке. Это обстоятельство вместе с присущей катамаранам увеличенной килевой качкой и приводит к слемингу моста.

Это явление отсутствует не только на САР, но и на «Тритоне» и LCS-2. У них мосты начинаются кормовее носа на 1/3-1/2 длины корпуса. Мореходные испытания самоходной модели САР водоизмещением 2,4 т исключили опасение слеминга моста.

Что касается некоторых недостатков САР, связанных с его габаритной шириной, то это естественно: известно, что не бывает идеальных, без недостатков, технических решений. Важно то, что эти недостатки САР не являются определяющими, и практика сумеет нивелировать их ради качественно улучшенных оперативных возможностей корвета САР. Важно то, что комплекс преимуществ САР основан на его компоновке, и потому этот комплекс является врожденным.

Иногда выдвигается довод, что корабль типа САР еще не проверен. Такой «довод» может до бесконечности затягивать создание этого корабля. Его образ отрабатывается и совершенствуется уже 37 лет. За эту треть века не созданы другие технические решения, которые превосходили бы корабли с энергетическими модулями по комплексу оперативных качеств и по экономичности.

Это означает, что идея кораблей с аутригерами – энергетическими модулями прошла и выдержала проверку временем и за треть века осталась непревзойденной, морально не устаревшей.

Наибольшим риском для корвета ХХI века является понижение уровня требований к его оперативным качествам до уровня ограниченных возможностей однокорпусного корабля. Это будет корвет прошлого века.

Таким образом, работы Зеленодольского ПКБ по кораблям и судам с аутригерами – энергетическими модулями имеют ярко выраженный инновационный характер и потому в полной мере соответствуют важнейшему принципу современной государственной политики Российской Федерации – развитию российской экономики и оборонного потенциала на основе инновационных технологий.

Станислав Александрович РУДЕНКО – главный конструктор многокорпусных судов и кораблей ОАО «Зеленодольское ПКБ», доктор технических наук