Транспортные суда и суда специального назначения

Именно транспортный флот несет наибольшие экономические потери вследствие использования традиционных обводов носовой оконечности из-за воздействия морского волнения, которое как известно повсеместно. И отнюдь не по причине дополнительного волнового сопротивления!

В отличии от днищевого слеминга бортовой слеминг встречается постоянно и для его возникновения не требуются значительные амплитуды продольной качки и тем более оголение днища. В большей степени он зависит от состояния волнения, скорости и от формы обводов в носовой части, а результирующая сила воздействия на судно помимо других факторов определяется площадью воздействия повышенных гидродинамических нагрузок, то есть поверхностей, образующих развал борта.

Удары волн в развал носа сами по себе весьма опасны, поскольку вызывают вибрацию корпусных конструкций, местные повреждения в виде гофрировки наружной обшивки, вмятины в верхней части наружной обшивки носа и в палубе полубака (рис.ниже), а также общие повреждения корпуса от динамических ударных моментов в виде разрывов палубы и борта.

По данным работы (Сидорченко В. Ф Морские катастрофы. Юридический центр Пресс, Санкт Петербург, 2006, 244с.) слеминг можно сравнить с ударами своеобразного гигантского водяного молота, непрерывно бьющего по судну. Установлено, что волна высотой 6 м создает усилие в 360 т на метр длины гребня. Иначе говоря, если по носу судна ударит часть такой волны длиной всего в несколько метров, то это будет равнозначно общему удару в 1000 т.

Естественно, что не каждое судно выдерживает такие удары: волны срывают шлюпки и спасательные плоты, повреждают конструкции и корпус судна или разрушают их.

По данным Межправительственной океанографической комиссии ЮНЕСКО, ежегодный ущерб только транспортному флоту, причиняемый явлением слеминга, составляет около 500 млн долл. (Шлыгин И. Ветровые волны в океане // Морской флот. 1988. № 3. С. 42–43.)

Однако в гораздо большей степени транспортный флот теряет не от повреждений и подобных, показанных на рис. выше катастроф, хотя и они обходятся в сотни миллионов долларов, а в последние десятилетия количество подобных катастроф в связи с ростом размерений и скоростей судов растет.

Наибольший ущерб в десятки миллиардов долларов мировому транспортному флоту наносит намеренное снижение скорости капитанами судов во избежание значительного бортового слеминга, исходя из опыта и субъективного восприятия, что называется «хорошей морской практикой». И они совершенно правы, поскольку недостаточное снижение скорости небезопасно для судна и экипажа, что многократно подтверждено многими авариями на практике.

Такие данные были получены в ходе долговременной (4 года) записи процессов реакции корпуса при эксплуатации судна в Тихом океане на постоянной линии Япония - США. Для удобства сопоставления результаты были пересчитаны на условия равной повторяемости волнения (в баллах). Наглядно видно, что число существенных ударов достигает максимума на волнении всего 5-6 баллов, а при дальнейшем увеличении балльности заметно снижается судоводителем.

Вероятно, это же (более значительные удары в условиях относительно неразвитого волнения) касается и интенсивности давлений, что подтверждает авария рефрижератора «Профессор Попов». Рефрижератор двигался в груженном состоянии в условиях  волнения 6 баллов против волны. Капитан из-за ударов волн в носовую оконечность уменьшил скорость движения до 8-9 узлов, судно продолжало испытывать бортовой слеминг, однако по мнению капитана и помощников капитана эти удары не превышали привычных значений. Лишь по приходу рефрижератора во Владивосток оказалось, что судну чудом удалось избежать катастрофы, поскольку осмотр судна показал, что палуба вместе с ширстреком и верхняя часть правого борта на расстоянии около 1/3 от носового перпендикуляра потеряла устойчивость и выпучилась вместе с набором. То есть намеренное снижение скорости судна (полная скорость хода 22 узла) до 8 узлов оказалось не достаточным. Необходимо было еще большее снижение скорости движения рефрижератора.

Так морское волнение и бортовой слеминг ограничивает скорость доставки товаров и в целом развитие мировой торговли.

Страдают от явления бортового слеминга все суда - и крупнотоннажные и небольшие транспортные суда каботажного плавания.

Транспортные суда небольших размерений, в отличии от крупнотоннажных, находятся под воздействием волн практически постоянно (см. рис. ниже) в силу своих малых размерений. И таким образом вынуждены снижать скорость значительно чаще.

Крупнотоннажный флот испытывает существенный бортовой слеминг относительно реже в силу своих значительных размерений. Однако для него значительные удары в развал борта значительно более опасны, особенно для относительно скоростных судов типа контейнеровозов, газовозов, СПГ-танкеров и других, имеющих традиционно существенный развал бортов (см. рис. выше) и одновременно полное раскрытие верхней палубы, в силу суммирования динамических изгибающих моментов с изгибающими моментами на тихой воде, волновых и скручивающих моментов. Следствием этого является гораздо большее снижение скорости движения крупнотоннажными скоростными судами, что с учетом значительного объема и стоимости перевозимого груза крупнотоннажными судами обходится судовладельцам значительно дороже.

Поскольку рост скорости движения является одной из тенденцией развития мирового флота, которая безусловно будет лишь усиливаться в будущем, судовладельцы обречены терять в будущем из-за бортового слеминга все больше и больше, если суда продолжат бороться с волнами имея традиционные обводы.

Испытывают значительные удары встречных волн и крупнотоннажные суда с относительно невысокой скоростью движения, типа танкеров и балкеров, а также, например, суда типа река-море с высоким коэффициентом общей полноты (см.рис. ниже) которые имеют очень полные носовые обводы.

Рис. Иллюстрация вертикальных поверхностей носовых оконечностей крупнотоннажных судов.

Использование запатентованных обводов носовой оконечности DolphinBow® (Нос дельфина) (рис. ниже) с отрицательном углом наклона форштевня обеспечивает гармоничное, безударное обтекание корпуса судна встречной волной (подробнее см. раздел «Наши патенты») таким образом являясь тем техническим решением, которое трудно переоценить.

Для каждого типа транспортных судов, в силу их значительного отличия, являются наиболее важными те или иные преимущества, обеспечивающие обводы DolphinBow®.

Например, для относительно небольших судов типа «река море», особенно для судов без люковых крышек, поднятый в результате использования запатентованного решения бак надежно защищает груз от встречного волнения, что особенно важно при выходе из реки в море (см. рис. ниже). Кроме того, важное значение имеет ледовый бульб, который существенно снижает ледовое сопротивление при движении в реках в период становления льда.

А например, для судов контейнеровозов имеющих значительные скорости хода и мощности главных двигателей, превышающие 100тыс.л.с. и в тоже время полное раскрытие палубы, помимо отсутствия бортового слеминга и соответственно динамических ударных изгибающих моментов, что определяет большие скорости хода, актуальность использования DolphinBow® связана  с защитой контейнеров при заливаемости, а также существенное снижение в десятки тонн при свежем ветре аэродинамического сопротивления, создающегося вертикальной стеной контейнеров в носу высотой над палубой бака до 25м (см. рис. ниже).

Испытания моделей в аэродинамической трубе (рис.ниже), показали, что уменьшение общего сопротивления движению судна за счет уменьшения аэродинамического сопротивления достигаемого использованием  подобных форм закрытие бака составляет около 5%.

В целом рост эффективности судов контейнеровозов за счет использования обводов DolphinBow® достигает от 12 до 23% в зависимости от размерений, скорости и района эксплуатации.

Для пассажирских судов и паромов первостепенно важными при использовании технического решения DolphinBow® являются обеспечение безопасности пассажиров в условиях развитого волнения, а также меньшие ускорения продольной качки и как следствие улучшение обитаемости и комфорта пассажиров. Как их называют норвежцы, это суда без морской болезни.

Суда специального назначения, а именно оффшорные суда различного типа, научно-исследовательские суда, суда обеспечения, суда спасатели и подобные находятся в условиях воздействия волн практически постоянно в силу своих незначительных размерений.

Не случайно массовое использование форм корпуса с отрицательным углом наклона форштевня произошло именно на оффшорных судах.

Практические испытания показали, что судно с отрицательным углом наклона форштевня в условиях волнения 5-6 баллов развивает скорость на 45-55% выше чем такое же судно с одинаковым упором винта с традиционной формой носовой оконечности.