Общее

Морской нож совершенствуется

В апреле 1981 г. исполни­лось ровно десять лет с того мо­мента, когда коснулся воды самый первый «Морской нож», сконструи­рованный и построенный авиацион­ным инженером, летчиком и моря­ком Питером Пейном (см. «КЯ» № 38, 59, 74, 78). Дальнейшая исто­рия «Ножа» — еще одно доказатель­ство тому, что даже самое много­обещающее изобретение далеко не сразу завоевывает общественное признание, что любая новинка тре­бует кропотливой доводки.

В докладе, прочитанном П. Пей­ном на совместной конференции американских обществ авиационных и корабельных инженеров, прохо­дившей в октябре 1979 г. в Балти­море, автор заявил, что за послед­ние годы не было существенного развития самой идеи «Морского ножа», а усилия автора были напра­влены на улучшение ходовых ка­честв и стартовых свойств суперкри­тического глиссирующего корпуса, на исследование вопросов движе­ния на волнении, и, наконец, на по­иск путей реализации идеи в реаль­ных конструкциях коммерческих и боевых катеров.

По-прежнему П.Пейн не находит полной поддержки со стороны пра­вительственных организаций; боль­шинство исследований и практиче­ских шагов он вынужден делать с помощью созданной им самим фир­мы «Пейн инкорпорейтед».

Чтобы накопить эксперименталь­ные данные для постройки полно­размерных «ножей» в будущем, П. Пейн провел длительные модельные испытания в опытовом бассейне Военно-морской академии США в Аннаполисе.

Масштабная модель длиной 60,5 см (без кормовой наделки) ве­сила 1,22 кг, что соответствовало полноразмерному «ножу» длиной 6,63 м и массой 1612 кг. Испытания проводились как на тихой воде, так и на волнении. Полученные резуль­таты еще раз подтвердили, что суперкритический корпус на волне идет тем «комфортабельнее», чем выше частота встречи с волной; ре­зонансные частоты килевой и вер­тикальной качки «ножа» оказываются значительно ниже этой частоты. Дру­гими словами, перегрузки, испыты­ваемые быстроходным «ножом», должны быть существенно ниже, чем при ударах на волне лучших глиссирующих корпусов.

Однако П. Пейн проводил испытания на регулярном синусоидальном вол­нении, когда длина волн равнялась одной и двум длинам корпуса, а крутизна склона волны составляла около 1/20. На практике же крутиз­на склона волны нередко оказыва­ется намного выше. И это особенно ощутимо для 6-метрового катера, у которого в условиях реального вол­нения также величины вертикальных и продольных ускорений могут быть значительно выше полученных в бассейне.

В экспериментальном центре Адмиралтейства (Англия) были про­ведены сравнительные испытания «Морского ножа» и близкого по ха­рактеристикам катера с обводами глубокое V «Эвенджер» — одного из лучших катеров, спроектирован­ных известным конструктором оке­анских гоночных судов Доном Шедом. Под водительскими креслами обоих катеров были установлены спе­циальные приборы для измерения величины вертикальных ускорений — акселерометры. При этом кресло во­дителя «Морского ножа» распола­галось почти вдвое дальше в нос от ЦТ, чем на «Эвенджере», хотя изве­стно, что для обычного глиссирую­щего катера ускорения в носу в несколько раз больше, чем в районе ЦТ. И даже несмотря на это пере­грузки на волне у «Морского ножа» были «драматически» лучше, чем у «Эвенджера». Любопытно, что теория давала результаты, от­личающиеся от реальных всего на 10%. Интересны результаты сравни­тельной записи вертикальных уско­рений в течение 10 мин при ходе против волн высотой 0,3—0,46 м этих двух катеров; в пересчете

«Морской нож», обводы которо­го рассчитаны на самые высокие скорости движения в бурном море, конечно, и не мог обладать опти­мальными характеристиками во всем диапазоне скоростей. И дей­ствительно, его кривая буксировоч­ного сопротивления имеет характе­рный горб; другими словами, на малых скоростях движения и в мо­мент выхода на глиссирование «нож» обладает чрезмерно большим со­противлением, требующим значи­тельного запаса мощности для вы­хода на глиссирование.

Наблюдая из иллюминатора сов­ременного реактивного самолета за превращениями его плоскостей при взлете, наборе высоты или посад­ке, мы давно уже не удивляемся.

Мы понимаем, что в широком диа­пазоне скоростей, которые последо­вательно проходит самолет от мо­мента разгона и отрыва от дорож­ки и до момента приземления, не может быть одной неизменной оп­тимальной формы плоскостей. Пи­тер Пейн, используя авиационный опыт, пришел к выводу, что и его высокоскоростному «ножу» не обойтись без элементов изменяе­мой геометрии несущей плоско­сти— днища. Подобные элементы должны уменьшить сопротивление на малых скоростях и облегчить выход на глиссирование, задержи­вающийся из-за неоптимальной для этих скоростей формы кормовой части корпуса. Это даст возможно­сть уменьшить мощность и вес двигателей, снизится расход топлива, судно будет преодолевать горб сопротивления быстро и с меньшим дифферентом, станет более прие­мистым (это особенно заботило представителей , которые предъяв­ляют повышенные требования ко всему комплексу стартовых характе­ристик).

Первая попытка была основана на том, чтобы позаимствовать идею у той же авиации. У летающих ло­док, поднимающихся с воды, попе­речный редан имел характерную форму, примененную с целью уменьшения аэродинамического со­противления во время полета. На этом пути конструктора ждала не­удача. Если летающая лодка после разбега неизменно от воды отрыва­лась, то у «Морского ножа», имею­щего похожие обводы кормовой оконечности, поток воды не отделя­лся, происходило как бы его «при­липание» к кормовой наделке; это вызывало появление большой под­сасывающей силы с увеличением осадки кормой на ходу.

Следующая идея Пейна заклю­чалась в установке жесткого обте­кателя кормового редана. С увели­чением скорости такой обтекатель, шарнирно закрепленный у кормо­вого среза редана, мог бы втяги­ваться внутрь корпуса и убираться в специальную нишу.

Такой обтекающим обводы «Морского ножа»; запатентовал он и оригинальное па­русное судно-тримаран, которое «опирается» на те же «Морские ножи».

Было бы просто удивительным, если бы изобретатель не попробо­вал создать на базе «ножа» катер неограниченного класса для океан­ских гонок. Такой катер уже по­строен. И мы имеем возможность процитировать письмо конструктора в редакцию, в котором он сообща­ет некоторые подробности проекта гоночного «Морского ножа».

Катер спущен на воду в самом конце 1980 г. Длина его —10,4 м; полный вес с тремя членами эки­пажа и 2 тыс. л топлива — 5 т. Ка­тер оснащен двумя бензиновыми двигателями (рабочий объем цилин­дров 8200 см3) с приводом на ча- стично-погруженные гребные винты. Конструктор считает, что новый «Морской нож» способен поддер­живать в морских условиях ско­рость 160 км/ч, причем его супер­критический корпус, пронзая встре­чные волны, и на таких скоростях еще не будет стремиться припод­нимать нос.

Корпус — композитный. Верхняя его часть сделана из «Белкобальзы» — нового многослойного материала из фанеры, стеклопластика и баль­зы, разработанного фирмой «Балтэк Корп.» Борта толщиной 3,8 см име­ют два слоя морской фанеры и бальзовый наполнитель. Обшивка днища представляет собой мощную пластину из двух стальных листов толщиной 6 мм с 50-миллиметро- вым наполнителем из еловой фане­ры. Носовой и кормовой транцы вы­резаны из 63-миллиметровых пане­лей, состоящих из алюминиевых ли­стов с еловым наполнителем.

Редан на этом катере несколь­ко ниже, чем на ранее построен­ном «ноже», и сдвинут вперед до положения вблизи ЦТ. Это вызва­но необходимостью вентиляции ре­дана встречным потоком воздуха, чтобы избежать подсасывающей на­грузки на редан, которая теорети­чески оценивается довольно внуши­тельной цифрой — более 1000 кгс.

Для регулировки дифферента применено управляемое вентилируе­мое подводное крыло, установлен­ное на нижнем конце пера руля. Сам руль (сварной металлический) сделан пустотелым, чтобы обеспе­чить свободный подвод воздуха к этому крылу.

Предметом особой заботы кон­структора является устойчивость движения. На скоростях свыше 70 уз теоретически возможно появле­ние продольной неустойчивости. Во время серии испытаний предстоит проверить обоснованность этого предположения, а возможно и устранять эту неустойчивость одним из известных способов. Возможно, на старт очередных океанских гонок нового сезона вый­дет и этот новый катер Питера Пей­на. Тогда, очевидно, «катерный мир» сможет узнать новые подробности интересного проекта, оценить катер в открытом море.