Подводный воздух: Корабль на пузырьках

В самом деле, для судна двигаться по воде намного сложнее, чем может показаться со стороны. Вода обладает определенной вязкостью и в любом случае создает довольно значительное противодействие, для больших кораблей особенно значительное. Обычно говорят о том, что нос судна «разрезает» воду, однако на самом деле он не столько разрезает ее, сколько толкает перед собой, что особенно заметно при движении на больших скоростях. В какой-то момент этот эффект становится столь заметным, что дальнейшее увеличение скорости практически невозможно.

На деле максимальная скорость судна прямо пропорциональна длине его ватерлинии — иначе говоря, чтобы сделать его более быстроходным, приходится увеличивать его размеры. Это, с другой стороны, увеличивает массу корабля и трение его корпуса с водой. Судостроитель попадает в своего рода замкнутый круг, который и ограничивает все его возможности по созданию быстроходных кораблей. Конструкторам приходится изрядно ломать головы, отыскивая все более экзотические формы и подходы с тем, чтобы принципиально уменьшить трение или противодействие головной волны.

Какие же существуют решения для снижения трения о среду, сквозь которую движется объект? Один из них можно увидеть на поверхности мячика для гольфа: небольшие углубления на ней создают вихри в ближайшем воздушном слое, разрушают его и позволяют мячу двигаться быстрее и более прямолинейно. Кстати, так же поступают и дельфины, у которых при плавании на больших скоростях кожа образует сходные углубления. Впрочем, для кораблестроения, где используются стальные корпуса, этот подход мало применим.

С другой стороны подошли к проблеме разработчики Mitsubishi, которые предложили снижать трение о воду, окружая корпус судна массой воздушных пузырьков — мы писали об этом в заметке «Воздушная подкладка». Но участники европейского консорциума Effect Ships International AS пошли сходным, но другим путем.

Они отталкивались от механизма, который позволяет скоростным катерам развивать скорость, гораздо большую той, нежели позволяет длина их ватерлинии: для этого катера буквально пробиваются сквозь воду, разрушая головную волну. Корпус устраивается таким образом, чтобы при движении создавать «подъемную силу», выталкивающую судно из воды и позволяющую ему двигаться практически по самой поверхности и над ней. Лишь малая часть корпуса остается погруженной в воду, трение и противодействие головной волны минимальны. Крайним примером подобного подхода можно назвать корабли на воздушной подушке, в движении вообще не касающиеся воды и способные развивать впечатляющую скорость. Правда, при высокой волне они неспособны стабильно поддерживать свой «полет», что резко ограничивает применимость таких судов.

Итак, авторы проекта ASV учли эти принципы и создали прототип корпуса судна довольно оригинальной конструкции. Его V-образный нос расходится парой острых, постепенно уплощающихся граней, которые разрезают встречный поток воды и направляют его в стороны и вдоль проходящей по центру выемки, которая, в свою очередь, имеет пару острых выступов. Она же и наполняется воздушными пузырьками, так что трение корпуса о воду резко падает — по расчетам разработчиков, вдвое, что на 40% повышает энергоэффективность, даже с учетом дополнительных расходов на работу воздушной системы.

Стоит сказать, что работает эта система также лишь на сравнительно спокойной воде. Предполагается, что увенчается ее разработка созданием быстроходных кораблей прибрежной зоны, имеющих около 20 м в длину и способных перевозить до сотни пассажиров на скорости до 35 узлов (более 60 км/ч). Отдельно авторы отмечают чрезвычайную плавность движения, что должно понравиться людям, страдающим морской болезнью. Рассматриваются возможности и создания судов других размеров, от 15 до 100 м длиной. Возможно, технология будет использована и для более крупных судов, вплоть до коммерческих грузовых.

Чтобы добиться минимального веса судна корпус планируется изготавливать с применением углеволоконных композитов. Если это будет успешно проделано, суда можно будет оснащать бесшумными электродвигателями взамен дизельных.

По публикации Gizmag