Морские катамараны


Целесообразно ли покупать морской катамаран? Кому подойдёт такой выбор?

Вопросы особенно тем актуальны, кто решил купить морской катамаран бу в Европе. Ведь рассматриваемая разновидность водного транспорта весьма востребована в зоне ЕС. Причём на знаменитых яхтенных выставках территория выделенных зон, занимаемых массивными многокорпусниками, заметно выросла. Во Франции, числящейся главным производителем данного типа судов, им уже посвящают отдельные красочные шоу, ничуть не менее громкие, чем мероприятия посвящённые однокорпусникам.

Многим нравятся морские катамараны из-за пространства на борту – это настоящие жилые дома, только на воде. При этом дополнительный комфорт придаёт гибкое межкаютное планировка, которую может выбрать сам владелец судна . Хозяева вправе распределить: какой «корпус» пойдёт для обитания гостей, а какой отвести себе, даже выделив отдельный отсек — детям.

Значительный плюс катамарана это большая остойчивость даже при сильном волнении. Переворачивание такой покупки — маловероятно. Да и качка в отличии от однокорпусника переносится на катамаране значительно легче.


В чём ещё может порадовать вас катамаран, так это в возможности пробираться в мелкие бухточки, что весьма затруднительно для парусной яхты из-за наличия киля.

Следует учитывать и минусы подобных судов. Как бы вы не хотели, но катамаран, равный по габаритам с однокорпусником, обойдётся покупателю дороже не только в постройке, но и во время эксплуатации. Больше получатся и расходы на стоянку. Устроить её, кстати, временами проблематично из-за габаритности судна.

Морские катамараны

Обычно парусный катамаран не ходит строго против ветра (впрочем, это совершенно не распространяется на моторную версию). Угол хода в бейдевинд — примерно шестьдесят градусов (меньше лишь у спортивных аналогов), что, как вы понимаете, не слишком радует. Поэтому передвижение парусного катамарана против ветра в основном происходит под мотором, а это дополнительный расход топлива и ваших средств. Однако, для желающего купить именно катамаран это не будет препятствием.

В итоге можно сказать, что морской катамаран — правильный вариант для длительных путешествий в сравнительно закрытых акваториях (например, межостровное пространство), или для долгого семейного проживания в уютных каютах.

scanmarine.ru


Морские катамараны

Секрет двухкорпусных судов был издавна известен полинезийцам, строившим свои быстрые и мореходные лодки с двумя удлиненными корпусами. Давно уже европейские мореплаватели и судостроители пытались перенять конструкцию полинезийских катамаранов — так называются два расположенных на известном расстоянии один от другого корпуса, связанных воедино платформой (соединительным мостом). Еще в 1663 г. в Англии проводились первые опыты с катамаранами, а в 1834 г. в царской России был построен первый пароход-катамаран, ходивший по Неве. В 1850 г. вошел в строй пассажирский паром-катамаран, а в 1874 г. — катамаран «Каталия», который перевозил через Ла-Манш 1000 пассажиров. Однако этим, равно как и построенным позднее катамаранам не суждено было достичь больших успехов, и им не выпала честь открыть эру многокорпусных судов. Совершенно очевидно, что общество в то время еще не испытывало потребности в судах такого типа — однокорпусные суда справлялись со всеми задачами вполне исправно. Совсем по-другому обстоит дело сегодня, а тем более будет обстоять в будущем. Новые виды грузов, требующие больших объемов и площадей грузовых помещений, повышенные требования к скорости и особенно к остойчивости судов, которые в связи с быстро развивающимся освоением богатств Океана будут призваны решать принципиально новые задачи на море, делают многокорпусные суда одним из самых перспективных типов судов будущего.


огокорпусные суда начали приобретать практическое значение после постройки в Советском Союзе в 1961 г. первого грузового катамарана, что дало новый толчок развитию судов этого типа. В настоящее время строятся не только грузовые, но и пассажирские, и рыболовные катамараны, и прежде всего паромы в двухкорпусном исполнении. Разумеется, вероятность встретить катамаран в составе транспортных судов морского торгового флота пока еще мала. Это объясняется тем, что технические преимущества катамаранов достигаются слишком дорогой ценой, и потому суда этого типа не везде применимы.

В чем же заключаются преимущества многокорпусного судна перед однокорпусным, которые заставляют надеяться, что транспортные задачи будущего призваны решать суда именно этого типа? Самое главное преимущество, которое успели оценить еще древние жители Океании, заключается в исключительно хорошей поперечной отстойчивости — качестве, которое предотвращает опасность опрокидывания судна. Благодаря тому, что два жестко соединённых мостом корпуса отстоят сравнительно далеко один от другого, у катамарана образуется большой переносный момент инерции площади действующей ватерлинии относительно продольной оси. Именно это обеспечивает высокую поперечную отстойчивость, недостижимую на однокорпусном судне сравнимых размеров.


тественно, что катамаран особенно пригоден для работ, связанных с повышенными требованиями к отстойчивости. В частности, это имеет значение не только для научных океанографических судов, мореходных плавучих кранов или малых рыболовных судов, которые должны работать и на взволнованном море, но также для транспортных судов. Такие виды грузов, как контейнеры, автомашины и промышленное оборудование в сборе, требуют сравнительно большой кубатуры. Если же размещать эти грузы только в глубине трюмов, то будет недостаточно эффективно использоваться грузоподъемность судна. Поэтому такие грузы оказывается необходимым ставить и вверху, намного выше ватерлинии, и даже на верхней палубе (разумеется, в том случае, если это позволяет остойчивость судна). И там, где возможности однокорпусного судна в этом плане будут исчерпаны, на сцену выходит катамаран. В числе других преимуществ катамаран предположительно сможет достигнуть более высоких скоростей и лучших маневренных качеств, чем у однокорпусного судна. Здесь нельзя не сказать, что именно проблема скорости оказывается самой спорной при исследованиях катамаранов. При небольших скоростях у катамаранов ни в коем случае не может быть получено выигрыша в мощности по сравнению с однокорпусным судном. Существенно большая по сравнению с однокорпусным судном смоченная поверхность двух корпусов приводит к повышению сопротивления воды. Лишь при высоких скоростях начинает проявляться преимущество более острых обводов корпуса катамарана, которое выражается в уменьшении волнового сопротивления и позволяет многокорпусному судну при высоких скоростях иметь- те же или даже лучшие ходовые качества, чем у однокорпусного судна.

льшое влияние на ходкость катамаранов оказывает взаимное расположение его корпусов: создаваемые ими системы волн интерферируют, уменьшая или, наоборот, увеличивая сопротивление воды. Поскольку главные двигатели устанавливаются в каждом корпусе катамарана, мощность, подводимая к одному гребному винту, уменьшается вдвое, что позволяет повысить коэффициент полезного действия винтов. Заслуживают внимания также исключительно хорошие маневренные качества катамаранов. Однако, чтобы рассеять иллюзии, необходимо сразу подчеркнуть, что ни стремление повысить скорость, ни даже желание улучшить маневренные качества не являлись побудительными мотивами постройки уже плавающих катамаранов. Здесь наряду с повышенной поперечной остойчивостью сыграла роль так же увеличенная в несколько раз по сравнению с однокорпусным судном площадь палубы. Это особенно важно для перспективных морских грузоперевозок, когда контейнеры и тяжеловесы станут преобладающими среди генеральных грузов.

Ни одно практическое решение в области техники не дает одних только преимуществ. Так же обстоит дело и с многокорпусными судами. Строительная стоимость таких судов намного выше, чем однокорпусных. Это объясняется повышенным расходом материалов на постройку двух корпусов и соединительного моста, необходимостью дублирования в каждом корпусе энергетической установки, систем и устройств, а также значительным увеличением трудоемкости строительных работ, особенно сборочно-монтажных.


азанные обстоятельства служат главной причиной очень медленного развития этого типа судов. Кроме того, для катамаранов существуют специфические проблемы, которые отсутствуют для однокорпусных судов. К ним относится прежде всего обеспечение поперечной прочности судна — прочности соединительного моста, связывающего оба корпуса катамарана. На волнении осадки обоих корпусов изменяются во времени не одинаково. Различия в силах поддержания обоих корпусов в каждый данный момент времени приводят к возникновению поперечных изгибающих моментов. Это, в свою очередь, вызывает появление напряжений в конструкциях соединительного моста. Напряжения в связях соединительного моста имеют место даже при плавании на тихой воде, так как скорость набегающего потока между корпусами катамарана будет больше, а давление воды на внутренние борта катамарана меньше, чем на наружные борта.

Рассмотренные обстоятельства обусловливают необходимость тщательно продуманной конструкции и увеличения размеров прочных связей катамарана, в результате чего масса корпуса у него получается больше, чем у однокорпусного судна равной грузоподъемности. Поэтому во всех случаях, когда речь идет о получении наибольшей грузоподъемности при наименьшей осадке, многокорпусные суда оказываются полностью несостоятельными.


перевозках навалочных грузов или нефти обычное однокорпусное судно намного экономичнее катамарана. Однако при перевозке тяжеловесов, которые, так же как контейнеры или поддоны для грузовых операций, требуют большой площади палубы, катамаран представляется перспективным типом судов. Создано много проектов контейнеровозов-катамаранов, предназначенных для трансокеанских рейсов. Однако, например, сравнение английских проектов одно- и двухкорпусного контейнеровозов, предназначенных для перевозки до 1500 контейнеров, едва ли позволяет обнаружить преимущества катамарана. Тем не менее, во многих судостроительных странах, в том числе в Японии, разработан ряд проектов двухкорпусных контейнеровозов и катамаранов. В большинстве проектов контейнеровозов-катамаранов, по-видимому, не учитываются потребности перспективного морского судоходства. Но до тех пор, пока для таких судов будут предусматриваться такая же технология грузовых операций и те же скорости, что и для однокорпусных судов, подобные проекты имеют мало шансов на реализацию.

Применение катамаранов целесообразно для решения специальных транспортных задач в рамках программы освоения Океана, например, для перевозки труб. Большая площадь палубы может дать заметные преимущества также при перевозках скота, как это предусматривается в одном японском проекте. Катамаран вполне может стать судном завтрашнего дня, эксплуатация которого даст толчок к революционным изменениям в технологии морской транспортировки грузов.


частности, можно представить себе совершенно новые способы транспортировки и перегрузки. Катамаран, похожий на перевернутый плавучий док, сможет, например, перевозить большие баржи в пространстве под соединительным мостом. Баржи будут поднимать на палубу катамарана или только до нижней поверхности соединительного моста и, закрепив там, отправлять таким образом в трансокеанское путешествие. Частично этот принцип уже нашел воплощение в устройстве лихтеровоза типа «Bacaf». Большинство уже построенных катамаранов предназначено для исследовательских целей и лова рыбы, а также для перевозки пассажиров и для паромного сообщения. Катамараны различного назначения эксплуатируются в настоящее время прежде всего в России, США, Японии и Великобритании. К середине 70-х годов во всем мире насчитывалось около 150 многокорпусных судов. Транспортные катамараны составляют менее 1/3 этого количества, причем речь идет главным образом о пассажирских судах и паромах. Наибольшим катамараном до настоящего времени является построенный в 1969 г. в Японии двух-корпусный паром «Рокко Мару» водоизмещением 2950 т.

По вопросу применения катамаранов для грузовых перевозок известны интересные предложения, предварительно следует сказать, что применение многокорпусных судов для морских перевозок грузов является делом отдаленного будущего. До тех пор пока существующая технология транспортировки и перевозки грузов еще удовлетворяет потребности общества, не может быть и речи о какой-либо замене однокорпусных судов многокорпусными.


реход к многокорпусным судам при перевозке контейнеров или других грузовых единиц станет возможным лишь тогда, когда суда-катамараны смогут развивать большие скорости, чем сравнимые однокорпусные суда, при той же мощности энергетических установок. Но для этого должна быть открыта новая эра в проектировании и конструировании многокорпусных судов. Известный доселе катамаран, который состоит из двух судовых корпусов обычного типа, не имеет перспектив в смысле дальнейшего улучшения ходовых качеств. Вместе с тем сама возможность широкого применения катамаранов зависит именно от того, удастся ли уменьшить их сопротивление. Здесь полезно привести следующие соображения. Чем дальше от поверхности воды отстоит большая часть водоизмещения, тем меньше волновое сопротивление. Этот эффект используется в проектах частично или полностью погруженных подводных транспортных судов. Такие суда, однако, весьма неудобны с точки зрения проведения грузовых операций. Но все будет выглядеть совсем по-другому, если грузовые помещения оставить над поверхностью воды, а необходимые силы поддержания создавать за счет глубоко погруженных корпусов.

В качестве примера такого судна можно взять американский проект многокорпусного судна, известного под названием «Трисек». Главные составные части этого судна, а именно: два сигарообразных подводных корпуса, надводная грузовая платформа и соединяющие их вертикальные стойки имеют весьма технологичную конструкцию, так как состоят преимущественно из цилиндрических и прямоугольных секций, изготовление которых может быть в высокой степени автоматизировано.


одельные эксперименты показали, что суда типа «Трисек» смогут развивать скорость до 40 уз, а в военном варианте — даже до 80 уз. Высказываются мнения, что конструкция типа «Трисек» является идеалом для судов будущего, особенно для тех, которым требуется большая площадь грузовых помещений и которые к тому же должны быть очень быстроходными. Разумеется, это может быть реализовано только в том случае, если одновременно будет обеспечена высокопроизводительная технология проведения грузовых операций. Суда такого типа позволят применить новые формы транспортировки, еще не известные современному судоходству. Например, сменная верхняя часть — грузовая платформа — может быть совсем удалена с судна и заменена платформой, нагруженной уже новым грузом. Такой метод аналогичен применению буксиров-толкачей со сменными грузовыми лихтерами. Возможна также замена грузовой платформы новой верхней частью судна совершенно другого назначения. Пока снятая грузовая платформа будет разгружаться и вновь загружаться, нижняя часть судна, приняв на себя верхнюю платформу с помещениями для пассажиров, могла бы совершить, например, еще один, дополнительный рейс. Можно представить себе также пассажирский вариант «Трисека», на котором пассажирам будут предоставлены одновременно все преимущества скоростного надводного и подводного плавания. Нетрудно составить также и другие комбинации. Действительно, можно предположить, что речь идет об идеальном судне.

Однако реализация возможных преимуществ «Трисека» сопряжена с рядом проблем. Начнем с остойчивости. Для ее обеспечения необходимо, чтобы стойки, соединяющие надводную часть судна с подводными корпусами, имели достаточные размеры. Если площади ватерлиний соединительных стоек малы, судно при воздействии любой внешней силы будет сильно крениться до того момента, пока надводная его часть не войдет в воду. В условиях открытого моря такие воздействия от волнения или ветра — обычное явление. Если же сделать соединительные стойки слишком широкими, то будут утрачены преимущества в ходкости. У судна типа «Трисек» сопротивление воды, т. е. требуемая мощность энергетической установки, становится меньше, чем у сравнимого однокорпусного судна, лишь начиная с 35—37 уз. (Здесь имеет значение не абсолютная величина скорости, а относительная скорость — так называемое число Фруда). При меньших скоростях «Трисек» по своим ходовым качествам уступает однокорпусным судам, а при этих высоких скоростях потребуются колоссальные мощности. Так, при водоизмещении 40 тыс. т для «Трисека» потребуется энергетическая установка мощностью минимум 170 тыс. кВт. Наконец, нельзя забывать, что, несмотря на сравнительно простую технологию изготовления отдельных частей «Трисека», расход материалов на его корпуса гораздо больше, чем для однокорпусногр судна-аналога, и это соответствующим образом скажется на строительной стоимости судна. И все же, несмотря на все эти проблемы, такой тип многокорпусного судна к моменту времени, когда на однокорпусных контейнеровозах уже будет достигнут предел скорости, представит собой принципиально новое решение проблемы. Необходимо учесть также, что «Трисек» представляет собой качественно новое решение, которое не может просто вписаться в рамки существующей технологии транспортировки грузов морем. Следует стремиться к обеспечению максимальной эффективности всего транспортного конвейера в целом, добиваться того, чтобы каждое звено этого конвейера соответствовало другим звеньям. А ведь судно по существу является лишь одним из звеньев этого конвейера. Хотя еще и неясно, когда суда типа «Трисек» смогут войти в состав мирового торгового флота, их конструктивный принцип уже находит практическое применение. Построенное в 1969 г. в Голландии исследовательское судно «Дуплус» имеет два торпедообразных погруженных корпуса, на которые опирается надводная платформа с помощью простирающихся по всей длине судна весьма узких соединительных стоек.

Родственную «Трисеку» форму имеет и судно с горизонтальной погрузкой «Биа», построенное в 1975 г. по заказу шведской судоходной компании. Здесь уже нашел воплощение принцип раздельного изготовления подводных и надводной частей судна. На двух отдельно изготовленных цилиндрических корпусах установлена верхняя часть 4500-тонного судна с горизонтальной погрузкой. Такой способ постройки, по данным фирмы-изготовителя, привел к снижению строительной стоимости по сравнению с судном традиционного типа на 25%. Однако необходимо сразу же заметить, что на этом судне, получившем обозначение «Кататран» (КАТАмаран ТРАНсатлантический), не ставилось задачи и практически не было возможностей достижения высоких скоростей. Речь шла только о рациональном способе постройки. Тем не менее, не следует недооценивать значение полученного результата. Возможно, именно это обстоятельство будет играть решающую роль в дальнейшем развитии конструкции морских судов. Независимо от того, будет ли применяться описанный только что метод постройки или какой-нибудь другой, можно предвидеть, что по крайней мере на коротких морских линиях для перевозок пассажиров, легковых автомашин, срочных грузов, контейнеров, трейлеров и т. п. многокорпусное судно представит альтернативу не только однокорпусному судну традиционного типа, но и некоторым нетрадиционным средствам морского транспорта — судам на подводных крыльях и на воздушной подушке, а также самолетам местных авиалиний и вертолетам. Одной норвежской фирмой разработан проект скоростного судна «Вестмаран», предназначенного для перевозки 142 пассажиров. Третье поколение судов этого типа будет развивать скорость до 50 уз.

Очень необычной является запатентованная в Швеции конструкция судна «Си Салки», состоящая из понтона, покоящегося на двух поплавках. В поплавках размещены энергетические установки со всеми судовыми запасами, а в понтоне — жилые и другие помещения. Понтон может соединяться с поплавками с помощью шарнирной подвески, что позволит уменьшить его качания при движении по взволнованному морю. Это усовершенствование, безусловно, заслужит одобрение пассажиров такого судна. Во всяком случае, на поплавках могут быть предусмотрены бортовые управляемые рули, благодаря которым «Си Салки» будет иметь лишь незначительную качку. Высота соединительных стоек между водоизмещающими корпусами-поплавками и надводным понтоном такова, что волны проходят ниже понтона, не задевая его. В то время как на судах традиционного типа морское волнение ведет к значительному снижению скорости, «Си Салки» будет продолжать плавание с почти неизменной скоростью даже при развитом волнении. Имеется ряд модификаций судов такого типа: паром, быстроходный контейнеровоз или судно для перевозки автомобилей. Здесь возможна также смена находящегося над поверхностью воды понтона, что позволит достичь высокой степени использования по времени находящихся в поплавках энергетических установок. Даже не рассматривая других проектов, можно признать, что катамаран, особенно в нетрадиционном исполнении, вызывают все больший интерес именно с точки зрения специализации на морском транспорте.

seaships.ru

1. Катамараны с корпусами большого удлинения и V-образными обводами

Основной составляющей полного сопротивления быстроходного судна является волновое сопротивление, обусловленное возникновением судовых волн под действием сил тяжести частиц жидкости. Вызванное движением судна волнообразование состоит из носовой и кормовой групп расходящихся и поперечных волн, причем основную роль в создании сопротивления играют именно поперечные волны. В процессе движения судна происходит наложение — интерференция этих групп волн. При одних скоростях движения возникает неблагоприятная интерференция, в результате которой амплитуда результирующих волн возрастает и волновое сопротивление увеличивается; при других скоростях, наоборот, наблюдается благоприятная интерференция носовой и кормовой групп волн, т.е. происходит снижение интенсивности волнообразования за кормой и общая величина волнового сопротивления Rв уменьшается.

Картина волнообразования за корпусом движущегося судна, а следовательно и величина Rв, зависят прежде всего от скорости движения, поэтому волновое сопротивление моделируется по числу Фруда

При малых скоростях, определяемых числом Фруда 0.10÷0.15, волновое сопротивление практически отсутствует. С увеличением скорости оно резко возрастает и при Fr ~ 0.5 наблюдается четко выраженный максимум Rв — возникает проблема преодоления так называемого «волнового барьера» (для этого приходится использовать различные гидромеханические и конструктивные средства).

Волновое сопротивление весьма существенно зависит также от формы обводов корпуса и соотношения главных размерений судна. При этом преобладающее влияние на Rв оказывают: коэффициент общей полноты судна 5; относительная длина корпуса L/B или L/V1/3 (где V — объемное водоизмещение судна); относительная ширина В/Т, а также обводы судна в оконечностях. При этом увеличение относительной длины способствует снижению Rв тем большему, чем выше число Фруда.

Волновое сопротивление интенсивно уменьшается с увеличением глубины погружения тела (корпуса судна). Известно, что подводные лодки в подводном положении не испытывают волнового сопротивления. Относительная глубина погружения корпуса, при движении на которой не будет волнообразования, может быть определена из условия H/L ≥ 1.5·Fr-0.15.

И наконец, у движущегося катамарана возникает гидромеханическое взаимодействие волновых систем обоих корпусов. При благоприятном их взаимодействии может быть достигнуто некоторое снижение Rв, величина которого зависит также от обводов корпусов и их горизонтально-поперечного клиренса.

В целях повышения пропульсивных и мореходных качеств корпуса катамаранов обычно выполняются с большим относительным удлинением lк/bк. В этом отношении следует, например, отметить серию из шести судов австралийской фирмы «InCat». На самом крупном катамаране этой серии «InCat 050», построенном в 1998 г., корпуса имеют очень высокое относительное удлинение — 19.1, что и позволило существенно снизить волновое сопротивление на режиме полного хода и обеспечить эксплуатационную скорость 42 узла при относительно умеренной мощности энергетической установки.

В стадии постройки находится еще более крупный катамаран со «сверхузкими» корпусами, имеющими относительное удлинение 21.7. При главных размерениях 120x29x4.7 м длина корпусов по КВЛ равна 102.3 м, а ширина — 4.7 м. При дедвейте 1200 т и газотурбинной ЭУ мощностью 4×13100 кВт судно будет способно развивать скорость 51 узел, имея на борту 1200 пассажиров и 460 автомобилей.

Японская фирма «IHI» разработала типоразмерный ряд катамаранов со «сверхтонкими» корпусами типа «SSTH» (Super Slender twin hull) длиной от 30 до 200 м. Один из наиболее крупных катамаранов этой серии, имеющий главные размерения 153.5×27.5 м, будет способен развивать скорость 37 узлов при двухвальной энергетической установке общей мощностью 41 200 кВт.

Известно, что при движении на волнении судно испытывает вертикальную, бортовую и продольную качку, в результате чего возникают заливание палубы и надстроек, опасность слеминга (т.е. гидродинамических ударов корпуса о встречную волну) и потери остойчивости. Все эти явления значительно ухудшают комфортность пассажиров и обитаемость экипажа. От воздействия волн возникают ускорения (перегрузки), которые принято оценивать в долях от ускорения свободного падения g (если величина этих перегрузок, измеренных в центре тяжести судна, ниже 0.2g, мореходность судна оценивается как достаточная).

Кроме того, в условиях волнения ухудшаются ходовые характеристики судна вследствие возрастания сопротивления движению и снижения эффективности работы движителей. В ряде случаев возникает необходимость намеренного снижения скорости движения судна или даже изменения его курса.

Одним из конструктивных средств повышения мореходности катамаранов является использование обводов типа «глубокое V», которые до недавнего времени широко применялись лишь в катеростроении. По сравнению с обычными малок-леватыми и круглоскулыми, V-образные обводы, смягчающие удары о волну, позволяют значительно снизить вероятность слеминга и повысить устойчивость судна на курсе; кроме того, снижается заливаемость его водой, возрастает остойчивость. Важным эксплуатационным преимуществом V-образных обводов является снижение фактической потери скорости при ходе на волнении.

С целью дальнейшего повышения эффективности эксплуатации большинство построенных за последнее время скоростных катамаранов оборудовано специальной системой стабилизации движения судна в условиях волнения MDS (Motion Damping System). Эта система включает Т-образные подводные крылья с закрылками, устанавливаемые в носовой оконечности каждого корпуса, активные триммеры на транце — управляемые транцевые плиты, а также интерцепторы по периметру корпусов. Как показал опыт, система MDS обеспечивает умерение (на 50%) амплитуд килевой качки и перемещений при вертикальной качке; снижение в 1.5-2 раза перегрузок, а также упрощение дифферентовки в условиях волнения. В результате существенно повышается уровень комфортности на борту.

В частности, такая система применена на пассажирском катамаране с остроскулыми обводами, построенном на украинской верфи «Море» (Феодосия). Катамаран водоизмещением 77 т имеет плавные размерения 30.4×8.6×0.9 м и вместимость 200 пассажиров. Два носовых Т-образных крыла выполнены из титанового сплава. Интерцепторы установлены в корме. Дизельная ЭУ мощностью 4×788 кВт работает на два винта, обеспечивая скорость 45 узлов.

2. Катамараны с относительно малой площадью ватерлинии

Как отмечалось выше, снижение волнового сопротивления может быть достигнуто и заглублением плавучего объема судна, т.е. создания катамарана с подповерхностными корпусами типа SWATH (СМПВ). Эта модификация в последнее время также получает развитие. Конструктивно СМПВ состоит из двух подводных сигарообразных корпусов с большим относительным удлинением, каждый из которых при помощи одной или двух вертикальных стоек соединен с надводной частью судна, имеющей вид несущей платформы. На этой платформе размещаются перевозимый груз, помещения для пассажиров, оборудование. В подводных корпусах располагаются энергетическая установка, судовые системы и устройства, балластные и топливные цистерны.

Характерной особенностью катамаранов-СМПВ является малая площадь действующей ватерлинии — она определяется лишь площадью сечения уровнем воды поддерживающих стоек. Их основными эксплуатационными преимуществами являются высокие мореходные качества и комфортность, снижение потери скорости хода на волнении. Эти положительные качества обусловлены малым возмущающим воздействием волн на судно (благодаря уменьшенной площади ватерлинии) и большими величинами собственных периодов вертикальной и продольной качки, в результате чего судно менее подвержено слемингу и заливаемости. Однако СМПВ имеют большую удельную смоченную поверхность корпусов, по сравнению с обычными катамаранами, а это приводит к возрастанию сопротивления трения. Такие суда по энергетическим характеристикам могут быть конкурентоспособными с другими многокорпусниками лишь при достаточно высоких скоростях, при которых волновое сопротивление становится основной составляющей полного сопротивления. У катамаранов типа СМПВ снижение волнового сопротивления достигается за счет заглубления корпусов и использования благоприятной интерференции — наложения волновых систем.

В последнее время в качестве гибридных катамаранов проектируют и строят двухкорпусные суда с частичным использованием концепции СМПВ. Такие суда получили название «полу-СМПВ» (semiSWATH). Конструктивно они выполняются с уменьшенной шириной корпусов в районе эксплуатационной ватерлинии. По этому принципу спроектирован и построен ряд довольно крупных катамаранов в Норвегии, Дании и Австралии.

Значительный интерес представляют катамараны гибридного типа «HSS.1500» и подобные им, но меньшие по размерам, типа «HSS.900». Комплекс примененных на этих судах конструктивных и гидромеханических средств обусловил значительное снижение волнового сопротивления на расчетной скорости (40 уз) и повышение эксплуатационных качеств. Отметим необычные по форме обводов корпуса с большим относительным удлинением, уменьшенную (по сравнению с обычными катамаранами) площадь действующей ватерлинии, применение носовых бульбов, а также установку на обоих корпусах активных успокоителей бортовой качки и носовых подруливающих устройств. Улучшены маневренные качества катамаранов, конструктивно обеспечено уменьшение уровня вибраций и перегрузок от воздействия волн, а также шумности в пассажирских салонах.

Как показал анализ испытаний головного катамарана «Stena Explorer» (типа «HSS.1500»), его число Фруда составляет 0.58 (для судов типа «HSS.900» оно еще больше и равно 0.7). Таким образом, можно заключить, что расчетный режим эксплуатации этих судов, благодаря применению ряда новых решений, приходится на закритическую по волновому сопротивлению область (т.е. выше, чем Fr ~ 0.5). Этому способствуют также повышенная энерговооруженность судна (суммарная мощность главной ЭУ составляет 68 000 кВт) и высокая эффективность многоваль-ной водометной пропульсивной установки.

Успешно эксплуатируются датские катамараны «Mai Mols» и «Mie Mols» типа «Seajet-250», на которых применена та же концепция полу-СМПВ. Эти суда паромного типа имеют следующие основные характеристики: главные размерения — 76.12×23.4×3.36 м; дедвейт — 250 т; вместимость — 450 пассажиров и 120 автомобилей. Двухвальная газотурбинная ЭУ суммарной мощностью 24 800 кВт, осуществляющая привод четырех водометов «КаМеВа», обеспечивает эксплуатационную скорость 43.6 уз и максимальную — 46.4 уз.

Корпуса сварной конструкции выполнены из алюминия. В районе эксплуатационной ватерлинии они частично сужены, что обусловило некоторое уменьшение площадей ватерлиний. Корпуса спроектированы с большим удлинением и бульбообразной носовой оконечностью, что также способствует снижению волнового сопротивления на расчетной скорости. Отмечается, что примененные решения обусловили снижение на 50% вертикальных и продольных перемещений и перегрузок при эксплуатации на волнении. Благодаря дополнительной плавучести соединительного моста и разделения корпусов на водонепроницаемые отсеки обеспечены непотопляемость и аварийная остойчивость судна при затоплении обоих корпусов на 1/3 их длины.

Дополнительное сопротивление при ходе на волнении не превышает 4-6%; суда сохраняют проектную скорость при эксплуатации на волне высотой до 2.5 м.

Концепция полу-СМПВ применена также на нескольких катамаранах типа «Auto Express 82», построенных в Австралии. Это паромные суда «Felix» и «Dolphin», имеющие главные размерения — 82.3×23.0x2.7 м; дедвейт — 320 т; вместимость — 676 пассажиров и 156 автомобилей; четырехвальная водометная установка типа «КаМеВа 112» с приводом от четырех дизелей суммарной мощностью 24 000 кВт обеспечивает эксплуатационную скорость 40.5 уз и максимальную 41.5 уз.

3. Катамараны с нетрадиционными принципами поддержания

Большинство построенных и проектируемых в настоящее время катамаранов являются судами водоизмещающего типа, плавучесть которых обеспечивается гидростатической (Архимедовой) силой поддержания. Известно, что по мере увеличения скорости движения величина этой силы уменьшается, так как возникают и начинают играть все более важную роль гидродинамические силы поддержания. Существуют различные средства практического осуществления гидродинамического принципа поддержания. Для этого используют глиссирующие или полуглиссирующие обводы корпуса, а в последнее время применяют несущие подводные крылья, которые позволяют поднять (или приподнять) корпуса из воды и тем самым уменьшить сопротивление движению. Подъем судна из воды может быть осуществлен также при помощи аэростатических сил, создаваемых воздушной подушкой.

Катамараны на подводных крыльях

Крыльевое устройство, необходимое для движения судна в крыльевом режиме, должно обеспечивать быстрый выход судна на крылья, устойчивое и безопасное движение его не только на тихой воде, но и на волнении (при заданной высоте волны), сохранять постоянство подъемной силы крыльев в широком диапазоне скоростей хода. Разумеется, оно должно быть простым и надежным в эксплуатации.

На большинстве построенных морских катамаранов-СПК применены глубокопогруженные, автоматически управляемые подводные крылья (АУПК). Постоянство подъемной силы этих крыльев обеспечивается изменением угла атаки механических закрылков путем поворота их при помощи автоматической системы. Как показал опыт эксплуатации, АУПК не только обеспечивают повышение скорости, но и позволяют существенно уменьшить вредное влияние качки и повысить комфортность.

На некоторых КПК применены стреловидные в плане крылья. Придание крылу стреловидности оттягивает появление кавитации (она возникает на большей скорости движения), повышает устойчивость судна на курсе и его мореходность. Скорость, соответствующая моменту отрыва корпуса от воды, у большинства катамаранов-СПК находится в пределах 0.5÷0.6 от скорости полного хода.

Норвежской фирмой «Westmarin West AS» построен скоростной КПК «Foilcat 2900», крыльевое устройство которого состоит из носовых разрезных и кормового сплошного (неразрезного) крыльев, выполненных из нержавеющей стали. Размах каждого носового ПК — 2.5 м, а кормового — 7.79 м. Оба крыла являются плоскими и глубокопогруженными, имеют стреловидность в плане. Кормовое крыло воспринимает 60% массы судна, а остальная часть нагрузки приходится на носовые крылья. В качестве движителей применены два тянущих гребных винта диаметром 1.25 м, передача мощности к которым от дизелей осуществляется через угловую передачу.

Большой интерес представляет построенный в Японии фирмой «МНУ» высокоскоростной СПК «Rainbow». На нем применен ряд новых технических решений, обеспечивающих всемерное снижение водоизмещения, повышение гидродинамической эффективности крыльевого устройства и водометных движителей. Особенностью корпусов является применение V-образных обводов на значительной части их длины, что способствует повышению мореходности судна. Корпуса выполнены из алюминия, причем в конструкцию включены дополнительные элементы для снижения вибрации и уровня шума в пассажирских салонах (до 76 дБ).

Крыльевое устройство состоит из двух идентичных по всем характеристикам АУПК из нержавеющей стали. Размах каждого крыла — 12.8 м. Концевые участки крыльев — цельные, а остальная часть — полая. Для обеспечения стабильности движения установлена специальная система управления крыльями APF (Auto Pilot on Foils).

Пропульсивная установка состоит из четырех высокооборотных облегченных дизелей марки «S16R-MTK-S», обладающих повышенными эксплуатационными характеристиками, и двух водометов «MWJ-5000A», разработанных «Мицубиси». Необычный по типу и конструкции лопастной механизм этого водомета, имеющий рабочее колесо каскадного типа с двумя рядами лопаток, способен развивать дополнительную тягу для преодоления «горба» сопротивления при выходе на крылья. Управляемость и маневренные качества обеспечиваются реверсивно-рулевым устройством водометов, а также системой закрылков, установленных на стойках носового крыла.

Другая японская фирма «Hitachi Zosen», продолжая работы по созданию новых и все более совершенных катамаранов, построила головной СПК типа «Superjet-40» водоизмещением 300 т со скоростью хода 45 узлов. Это — дальнейшее развитие ранее построенной серии паромов типа «Superjet-30»: увеличены размерения и пассажировместимость (до 300 чел.); применение более мощной энергетической установки позволило повысить скорость на 7 узлов. Два АУПК расположены между корпусами, имеющими V-образные обводы. Четыре дизеля (по два в корпусе) работают на два водомета. Отмечаются повышенный уровень комфортности, хорошие мореходные качества и маневренность ОТК.

Проектирование и постройка двухкорпусных СПК осуществляются также и в Южной Корее. Так, фирмой «Huindai Heavy Ind» еще в 1993 г. построен первый КПК, имеющий главные размерения — 45.0×11.4×1.6 м и пассажировместимость 300 чел. Крыльевое устройство состоит из двух АУПК. Двухвальная дизельная энергетическая установка общей мощностью 8210 кВт обеспечивает эксплуатационную скорость 40 узлов. На основе успешного опыта эксплуатации этого катамарана разработан проект более крупного ОТК длиной 80 м (дедвейт 240 т), рассчитанного на перевозку 630 пассажиров и 160 автомобилей. Четыре газовые турбины общей мощностью 28 000 кВт, работающие на два водомета, обеспечивают скорость 45 узлов.

Отметим, что водоизмещение уже находящихся в эксплуатации ОТК, как правило, не превышает 300 т. Создание более крупных катамаранов на крыльях, как отмечают специалисты, проблематично, поскольку существенно возрастают габариты и масса крыльевого устройства; кроме того, возникают конструктивные трудности осуществления автоматизации крыльев столь больших размеров. Именно поэтому, когда речь идет о более крупных катамаранах, подводные крылья на сегодня рассматриваются не как средство повышения скорости, а лишь как основная часть системы стабилизации движения и дифферентовки судна (см. выше о системе MDS).

Катамараны на воздушной подушке

Известны два принципиально отличных типа судов на воздушной подушке: амфибийные, корпус которых при движении может полностью отрываться от воды, так что судно способно выходить на берег, и неамфибийные, или скеговые, с неполным отрывом корпуса от воды, имеющие жесткие бортовые ограждения (скеги) зоны воздушной подушки.

Первые скеговые СВП малых размерений были построены в 60-х годах, в том числе и в нашей стране; скорость их составляла 30-40 узлов. Опыт создания и эксплуатации этих скеговых СВП в последнее время используется для разработки проектов и постройки все более крупных катамаранов на воздушной подушке (СВП).

Каждый корпус такого СВП состоит из основной части и отходящих от нее вниз по бортам скегов — узких корпусов, ширина которых обычно меньше половины ширины основной части. На малотоннажных СВП применяют «узкие скеги», а на среднетоннажных и крупных судах выполняют скеги в виде объемных водоизмещающих конструкций.

Эти скеги-корпуса не только ограждают область ВП, но и обеспечивают плавучесть и остойчивость катамарана, его общую и местную прочность; служат объемом для размещения двигателей и движителей.

На корпусах СВП в статическом положении возникает гидростатическая (Архимедова) сила поддержания

(где Wск — погруженный объем одного скега), а при движении возникает также некоторая гидродинамическая подъемная сила.

Отличительной особенностью СВП является наличие специального подъемного комплекса, предназначенного для создания и поддержания ВП под днищем основной части корпусов. Равнодействующая статических давлений воздуха на днищевую часть корпуса является аэростатической подъемной силой СВП, которая определяется выражением

(где Рвп — давление воздуха в подушке; Sвп — площадь подушки). Таким образом, общая сила поддержания катамарана будет равна

На построенных СВП 80-85% общей силы поддержания Y приходится на Yас и 15-20% — на Yгс. Важным конструктивным элементом двухкорпусных СПК является гибкое ограждение области воздушной подушки в оконечностях. Оно должно быть достаточно гибким и иметь специальную форму, обеспечивающую наименьшее гидродинамическое сопротивление.

Отмеченные выше особенности гидроаэродинамической компоновки СВП обуславливают необходимость отдельной ЭУ для создания и поддержания воздушной подушки; на построенных и проектируемых катамаранах ее мощность составляет 25-30% полной мощности ЭУ судна.

В качестве главных двигателей на СВП используются высокооборотные легкие дизели и газовые турбины в различном сочетании, в качестве движителей — гребные винты различных типов (в т.ч. ВРШ, ЧПВ и суперкавитирующие, предназначенные для работы в условиях сильно развитой кавитации) и водометы. Характерным является широкое применение многовальных водометных установок с повышенными энергетическими характеристиками. Это обусловлено такими преимуществами водометов, по сравнению с гребными винтами, как удобство компоновки в узких скегах (корпусах), конструктивная простота и повышенная надежность эксплуатации, возможность уменьшения осадки судна, пониженная шумность и уровень вибрации корпуса, высокие маневренные качества водометного судна.

Анализ опыта эксплуатации свидетельствует о перспективности дальнейшего развития гибридных катамаранов на воздушной подушке, обеспечивающих повышенный уровень комфортности. Отмечаются малая подверженность судна влиянию ветра и достаточная устойчивость на курсе, относительно малые перегрузки от воздействия на судно морских волн, отсутствие высокочастотных шумов, которые на амфибийных СВП создаются воздушными пропеллерами.

Наиболее крупным катамараном этого типа является техносуперлайнер TSL-A «Hisho», разрабатываемый по японской программе создания скоростных паромов типа «РО-РО». Этот паром имеет главные размерения 125x27x4.7/1.5 м (величина осадки 1.5 м соответствует режиму движения на воздушной подушке); полезная нагрузка 1100 т. Пропульсивная ЭУ, состоящая из двух газовых турбин типа LM 1600 общей мощностью 26 200 кВт, работает на четыре водомета, обеспечивая скорость 42-50 узлов. Дизельная ЭУ из четырех двигателей по 4410 кВт работает на вентиляторы для создания и поддержания ВП.

www.barque.ru

Катамаран – это двухпалубное судно, которое, как правило, должно быть соединено в единый корпус специальным мостом. В некоторых спортивных вариантах этого судна палуба вообще отсутствует, вместо нее устанавливается металлическая сеть.

Само слово катамаран происходит от одного из диалектов дравидийского языка, распространенного в южной Индии, изначально произносилось как каттумарам, что буквально обозначало связанные между собой бревна.

Такое плавсредство появилось еще в глубокой древности. История помнит подобные катамарану суда, которые использовались еще несколько тысяч лет назад. Наибольшее распространение катамараны тогда получили в странах Океании, также использовались и европейскими народами, например, римлянами при осадах, на них дополнительно устанавливали лестницы для штурма.

Но со временем такие плавательные суда утратили популярность ввиду сложности при изготовлении и постоянных проблем с обеспечением устойчивости и прочности на волнах. Поскольку в качестве морских судов катамараны не оправдывали себя, их стали строить в основном для использования на внутренних водоемах, реках, озерах и т.д.

Катамаран на фото
Катамаран на фото

Катамараны сегодня

В настоящее время катамараны можно встретить практически во всех уголках мира, в основном, в качестве развлечения для туристов на водоемах. Чаще всего это педальные катамараны, которые не могут развивать большой скорости. Такой водный транспорт продолжает активно развиваться и все большую популярность набирают яхты-катамараны, основными материалами для их изготовления являются:

  • алюминий;
  • многокомпонентные материалы;
  • сталь (морская).

Такие яхты делятся на серийные и индивидуальные, последние изготавливаются под заказ и могут быть укомплектованы исходя из предпочтений заказчика. Это позволяет отнести такие яхты-катамараны к люксовой категории. Подавляющее большинство таких судов имеют парусно-моторное снаряжение.

Особенность конструкции яхт-катамаранов позволяет развивать очень высокую как для водного транспорта скорость, некоторые экземпляры могут разгоняться 250 километров в час, а то и больше, что привело со временем к появлению новой спортивной дисциплины водномоторной Формулы 1 или же катера 1 класса, которые тоже имеют конструкцию, схожую с катамараном.

Современный катамаран

Отличия яхт и катамаранов

Несмотря на существование яхт-катамаранов, яхты и катамараны имеют отличия, это 2 разных вида транспорта. Катамараны часто относят к яхтам по одной единственной причине – яхтой принято считать судно любого типа, предназначенное для отдыха. А самое главное отличие в том, что большой катамаран – это, по сути, двойная яхта, в которой в 2 раза больше места, каждый поплавок может быть оснащен отдельными гальюнами, камбузом, комнатами, условиями и т.д.

Катамаран, как и яхта, может ходить как под парусом, так и приводиться в движение мотором, но говоря об устойчивости на воде при волнении, разница просто колоссальная. Благодаря большей площади, качение практически не ощущается, поэтому получить достойный отдых на таких катамаранах смогут даже те, у кого морская болезнь.

Яхта-катамаран гораздо безопаснее показывает себя на отмели, так как киль у такого судна не настолько глубоко уходит под воду. Это открывает на порядок больше возможностей, ведь можно отправиться в труднодоступные гавани, в которые классические яхты не могут зайти.

Катамаран фото

Другие виды катамаранов

Вместе с усовершенствованием составляющих композитных материалов стали появляться новые виды катамаранов, в основном они оснащаются парусным вооружением. В СССР и на всем постсоветском пространстве довольно часто можно встретить справные или надувные катамараны, которые обычно используются для выхода в водоемы с целью порыбачить или же просто отдохнуть.

Такие катамараны удобны тем, что имеют сравнительно небольшой вес, их можно складывать и перевозить. Такие туристические сплавные катамараны состоят из 2 воздухонепроницаемых баллонов, поверх обтянутых качественной, плотной резиной. Часто каждый баллон для увеличения безопасности также имеет по 2 отсека с отверстиями для надувания.

Существуют и детские пластмассовые катамараны, которые приводятся в движение с помощью педалей.

Катамараны используются традиционно аборигенами, проживающими на тропических островах, чтобы переправляться с одного на другой и для рыбалки. В этом случае конструкции катамарана изготавливаются из бамбука, который хорошо держится на воде и может выдерживать большой вес.
Парус для такого плавсредства обычно изготавливается из пальмовых листьев, но иногда встречаются и другие варианты. В конструкции применяются древесные породы, прочность обеспечивается связыванием бамбука и бревен канатом из волокна пальмы.

power-boat.ru


Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте как обрабатываются ваши данные комментариев.