Экспериментальное судно с малой площадью ватерлинии SSP Kaimalino (США)
Как известно, катамараны имеют ряд преимуществ перед однокорпусными судами. Главные – повышенная остойчивость и меньшая амплитуда качки, обусловленные сравнительно большим расстоянием между двумя корпусами. При этом катамараны не лишены некоторых проблем, связанных с относительно высоким сопротивлением воды. В первой половине прошлого века появилось интересное предложение, призванное избавить катамараны от этих недостатков. В 1938 году британский изобретатель Фредерик Дж. Крид предложил уменьшить размеры смоченной поверхности за счет изменения конструкции корпусов.
За рубежом новая схема получила название SWATH (Small Waterplane Area Twin Hull – «Малая ватерлиния двойного корпуса») или semi-submerged catamaran («полупогружаемый катамаран»), в отечественной литературе она упоминается как «Судно с малой площадью ватерлинии» (СМПВ). Суть этой идеи состоит в конструировании боковых корпусов особой формы. Их подводная часть должна выполняться в виде цилиндрической конструкции с носовым и кормовым обтекателями. Надводная платформа судна должна крепиться к ним при помощи вертикальных платформ соответствующего сечения. Такая конструкция опор приводит к сокращению смоченной поверхности, а подводные корпуса-понтоны призваны обеспечивать необходимую остойчивость, запас плавучести и т.д.
Суда системы SWATH имеют большое преимущество в остойчивости как перед однокорпусными судами, так и перед катамаранами классический схемы. Они могут оставаться стабильными даже при сравнительно сильном волнении. Кроме того, такая конструкция позволяет развивать большие скорости за счет значительного сокращения волнового сопротивления. Таким образом, техника класса СМПВ имеет большие перспективы и в гражданском, и в военном судостроении.
В начале семидесятых годов перспективным изобретением заинтересовались американские военные. Суда класса SWATH могут использоваться в качестве универсальных морских платформ и способны выполнять различные задачи, для решения которых требуется сохранение положения даже при сильном волнении. К примеру, такое судно может работать вертолетоносцем или транспортом для перевозки различных грузов, способным передавать их другим судам.
7 марта 1973 года на верфи Coast Guard Yard в г. Кертис Бэй (шт. Мэриленд) было заложено опытовое судно SSP Kaimalino, которое предполагалось использовать в качестве экспериментальной платформы. Индекс SSP расшифровывался как Semi-Submerged Platform («Полупогружаемая платформа»), а имя «Каималино» было взято из гавайского языка и означало «тихая вода». Проект был разработан организацией Naval Undersea Center (Перл Харбор, Гавайи). Всего за несколько месяцев судостроители выполнили все необходимые работы и передали судно научно-исследовательской организации David W. Taylor Naval Ship Research and Development Center, которая в дальнейшем отвечала за его испытания.
Главной и самой необычной особенностью судна SSP Kaimalino была его конструкция, построенная в полном соответствии с концепцией SWATH. Основная часть корпуса оставалась над водой. Ниже поверхности находились два торпедообразных корпуса-понтона с двумя стабилизаторами в носовой части и горизонтальной перемычкой-стабилизатором в кормовой, а также четыре вертикальные опоры обтекаемой формы. Над водой находился прямоугольный корпус со скошенной носовой частью и обтекаемыми поверхностями на днище носовой части. В центре корпуса имелось крупное окно. В дальнейшем его использовали для проведения различных исследований.
СМПВ «Каималино» имело общую длину 26,76 м, ширину 14,2 м и нормальную осадку 4,65 м. В первом варианте, до модернизации, водоизмещение составляло 196 т. Подводные корпуса-понтоны имели диаметр 1,98 м, а их объем был достаточен для обеспечения необходимой плавучести. В случае использования судна в качестве плавучей вертолетной площадки в распоряжении летчиков оказывалось 306 кв. м крыши корпуса.
Специфическая архитектура сказалась на компоновке внутренних объемов корпуса. Носовая часть корпуса судна была отдана под мостик. По бокам мостика имелись люки, ведущие в передние вертикальные опоры корпуса. Через них специалисты могли спускаться в нижние корпуса-понтоны для обслуживания. Позади мостика имелись жилые помещения для экипажа и специалистов-испытателей в количестве до 15-16 человек. Одно из таких помещений находилось у левого борта, сбоку от центрального окна корпуса. С другой стороны от окна расположили зал для специальной аппаратуры. Судно могло брать на борт до 16 т различной полезной нагрузки, в первую очередь научного оборудования. В корме находилась силовая установка. Внутри подводных корпусов-понтонов поместили топливные баки.
Поскольку суда системы SWATH в теории могут иметь относительно высокую скорость, SSP Kaimalino получило соответствующую силовую установку системы CODOG (Combined, diesel or gas). В средней части корпуса, позади центрального окна, располагалось помещение с двумя дизельными двигателями General Motors 8V-71T мощностью по 160 л.с. (брутто). По бокам от этого помещения имелись залы с газотурбинными двигателями General Electric T64-6B мощностью по 5000 л.с. При помощи двух редукторов мощность двигателей передавалась на два гребных винта, расположенные в кормовой части подводных корпусов-понтонов. Редукторы могли обеспечивать только попеременную работу дизельных и газотурбинных двигателей. Совместная работа не предусматривалась.
Строительство судна завершилось в 1973 году. Тогда же его испытали сотрудники судостроительного завода. В течение некоторого времени продолжалась проверка и доводка различных бортовых систем, после чего «Каималино» передали ученым. Площадкой для испытаний и исследований, начавшихся в 1975 году, стали тихоокеанские акватории вокруг Гавайских островов. Первый выход в море, совершенный в интересах науки, состоялся в июле 1975-го.
Хотя использованная архитектура и газотурбинные двигатели позволяли судну развивать высокие скорости, в ходе первых испытаний его разогнали только до 22 узлов. На таких скоростях проверялись особенности обтекания корпуса нестандартной конструкции, поведение судна и другие параметры. Проверялась и дальность плавания. При использовании дизельных двигателей и экономической скорости 5 узлов судно могло преодолеть до 1500 морских миль. Для газотурбинных двигателей наиболее выгодной была скорость 17 узлов, однако в таком случае дальность плавания сокращалась до 450 миль.
В ходе первых испытаний судно SSP Kaimalino подтвердило некоторые расчетные характеристики. Так, в сравнении с однокорпусными судами оно вело себя стабильнее и меньше качалось на волнах. Кроме того, имелся определенный запас для увеличения максимальной скорости хода. При таких характеристиках экспериментальное судно могло стать хорошей платформой для строительства техники различного назначения.
В 1980 году судно отправили на гавайский судостроительный завод Dillingham Shipyard, где оно прошло модернизацию. На корпусе были установлены дополнительные модули из стекловолокна, предназначенные для улучшения плавучести конструкции. Эти и другие доработки привели к увеличению водоизмещения до 228 т. После модернизации в 1981 году «Каималино» вновь вышло на испытания.
Суда, подобные экспериментальному, планировалось использовать в разных целях, в том числе в качестве плавучих платформ для морской авиации. Для таких испытаний судно SSP Kaimalino оснащалось специальным жестким покрытием крыши корпуса, закрывавшим центральное окно. С использованием вертолетов SH-2 Seasprite отрабатывались взлет и посадка на стоящее или движущееся судно. Скорость движения при этом постоянно увеличивали. Было установлено, что вертолеты могут уверенно осуществлять посадку и взлет при скоростях судна до 25 узлов.
В 1982 году флотские специалисты провели еще один любопытный эксперимент. На этот раз судно SSP Kaimalino оснастили строенным торпедным аппаратом Mk 32. При помощи этого оборудования изучалась возможности применения SWATH-судов в качестве противолодочных кораблей. Грузоподъемность существующего экспериментального судна позволяла перевозить набор необходимого оборудования для поиска подлодок противника, а торпедные аппараты давали возможность не только находить, но и уничтожать их. Таким образом, при минимальных переделках экспериментальное судно могло стать боевым кораблем.
Различные испытания и исследования с участием экспериментального судна SSP Kaimalino продолжались до 1994 года. За двадцать с лишним лет был собран большой объем данных о поведении подобных судов в различных условиях и возможности их использования в качестве платформ для различного специального оборудования. В некоторых таких испытаниях использовалось центральное окно корпуса, через которое в воду опускались различные элементы научной аппаратуры.
В 1994 году экспериментальное судно после двух десятилетий эксплуатации перевели в г. Сан-Диего (шт. Калифорния). Следующие три года «Каималино» простояло без дела, но уже в 1997-м его вновь вернули в эксплуатацию. На этот раз судно должно было стать платформой для отработки различных идей и решений в рамках нового проекта Sea Slice. Новое судно Sea Slice так же строилось по схеме SWATH/СМПВ, однако отличалось от SSP Kaimalino предназначением. На нем предполагалось устанавливать вооружение и аппаратуру военного назначения.
Необходимо отметить, что результаты исследований, проведенных с помощью судна «Каималино», использовались не только в проекте Sea Slice. Несколькими годами ранее компания Lockheed построила экспериментальный стелс-корабль Sea Shadow, который имел характерную конструкцию с двумя подводными корпусами-понтонами и вертикальными опорами.
По состоянию на середину прошлого десятилетия экспериментальное судно SSP Kaimalino оставалось в эксплуатации и активно использовалось американскими учеными в научно-исследовательских целях. Несмотря на свой солидный возраст, это судно было в хорошем состоянии и могло продолжать выполнять свои функции. В ходе продолжавшихся экспериментов судно позволило собрать большой объем информации, который до сих пор используется при создании новых проектов перспективной техники для американского флота.
Таким образом, экспериментальный проект «Каималино» можно признать полностью успешным. Его реализация позволила не только построить одно из самых интересных современных судов, но и собрать сведения о технике класса Small Waterplane Area Twin Hull. Эти данные, идеи и технические решения могут быть использованы в массе перспективных проектов в судостроении. Более того, некоторые новые корабли для ВМС США разрабатывались и строятся именно с использованием сведений, полученных в ходе испытаний SSP Kaimalino.
По материалам:
Polmar, N. The Naval Institute Guide to Ships and Aircraft of the U.S. Fleet, 18th Edition, Naval Institute Press, Annapolis, 2004
http://dtic.mil/
http://shipwiki.ru/
http://ship.bsu.by/
Отчет об испытаниях 1976 года:
http://dtic.mil/dtic/tr/fulltext/u2/a033226.pdf
За рубежом новая схема получила название SWATH (Small Waterplane Area Twin Hull – «Малая ватерлиния двойного корпуса») или semi-submerged catamaran («полупогружаемый катамаран»), в отечественной литературе она упоминается как «Судно с малой площадью ватерлинии» (СМПВ). Суть этой идеи состоит в конструировании боковых корпусов особой формы. Их подводная часть должна выполняться в виде цилиндрической конструкции с носовым и кормовым обтекателями. Надводная платформа судна должна крепиться к ним при помощи вертикальных платформ соответствующего сечения. Такая конструкция опор приводит к сокращению смоченной поверхности, а подводные корпуса-понтоны призваны обеспечивать необходимую остойчивость, запас плавучести и т.д.
Суда системы SWATH имеют большое преимущество в остойчивости как перед однокорпусными судами, так и перед катамаранами классический схемы. Они могут оставаться стабильными даже при сравнительно сильном волнении. Кроме того, такая конструкция позволяет развивать большие скорости за счет значительного сокращения волнового сопротивления. Таким образом, техника класса СМПВ имеет большие перспективы и в гражданском, и в военном судостроении.
В начале семидесятых годов перспективным изобретением заинтересовались американские военные. Суда класса SWATH могут использоваться в качестве универсальных морских платформ и способны выполнять различные задачи, для решения которых требуется сохранение положения даже при сильном волнении. К примеру, такое судно может работать вертолетоносцем или транспортом для перевозки различных грузов, способным передавать их другим судам.
7 марта 1973 года на верфи Coast Guard Yard в г. Кертис Бэй (шт. Мэриленд) было заложено опытовое судно SSP Kaimalino, которое предполагалось использовать в качестве экспериментальной платформы. Индекс SSP расшифровывался как Semi-Submerged Platform («Полупогружаемая платформа»), а имя «Каималино» было взято из гавайского языка и означало «тихая вода». Проект был разработан организацией Naval Undersea Center (Перл Харбор, Гавайи). Всего за несколько месяцев судостроители выполнили все необходимые работы и передали судно научно-исследовательской организации David W. Taylor Naval Ship Research and Development Center, которая в дальнейшем отвечала за его испытания.
Главной и самой необычной особенностью судна SSP Kaimalino была его конструкция, построенная в полном соответствии с концепцией SWATH. Основная часть корпуса оставалась над водой. Ниже поверхности находились два торпедообразных корпуса-понтона с двумя стабилизаторами в носовой части и горизонтальной перемычкой-стабилизатором в кормовой, а также четыре вертикальные опоры обтекаемой формы. Над водой находился прямоугольный корпус со скошенной носовой частью и обтекаемыми поверхностями на днище носовой части. В центре корпуса имелось крупное окно. В дальнейшем его использовали для проведения различных исследований.
СМПВ «Каималино» имело общую длину 26,76 м, ширину 14,2 м и нормальную осадку 4,65 м. В первом варианте, до модернизации, водоизмещение составляло 196 т. Подводные корпуса-понтоны имели диаметр 1,98 м, а их объем был достаточен для обеспечения необходимой плавучести. В случае использования судна в качестве плавучей вертолетной площадки в распоряжении летчиков оказывалось 306 кв. м крыши корпуса.
Специфическая архитектура сказалась на компоновке внутренних объемов корпуса. Носовая часть корпуса судна была отдана под мостик. По бокам мостика имелись люки, ведущие в передние вертикальные опоры корпуса. Через них специалисты могли спускаться в нижние корпуса-понтоны для обслуживания. Позади мостика имелись жилые помещения для экипажа и специалистов-испытателей в количестве до 15-16 человек. Одно из таких помещений находилось у левого борта, сбоку от центрального окна корпуса. С другой стороны от окна расположили зал для специальной аппаратуры. Судно могло брать на борт до 16 т различной полезной нагрузки, в первую очередь научного оборудования. В корме находилась силовая установка. Внутри подводных корпусов-понтонов поместили топливные баки.
Поскольку суда системы SWATH в теории могут иметь относительно высокую скорость, SSP Kaimalino получило соответствующую силовую установку системы CODOG (Combined, diesel or gas). В средней части корпуса, позади центрального окна, располагалось помещение с двумя дизельными двигателями General Motors 8V-71T мощностью по 160 л.с. (брутто). По бокам от этого помещения имелись залы с газотурбинными двигателями General Electric T64-6B мощностью по 5000 л.с. При помощи двух редукторов мощность двигателей передавалась на два гребных винта, расположенные в кормовой части подводных корпусов-понтонов. Редукторы могли обеспечивать только попеременную работу дизельных и газотурбинных двигателей. Совместная работа не предусматривалась.
Строительство судна завершилось в 1973 году. Тогда же его испытали сотрудники судостроительного завода. В течение некоторого времени продолжалась проверка и доводка различных бортовых систем, после чего «Каималино» передали ученым. Площадкой для испытаний и исследований, начавшихся в 1975 году, стали тихоокеанские акватории вокруг Гавайских островов. Первый выход в море, совершенный в интересах науки, состоялся в июле 1975-го.
Хотя использованная архитектура и газотурбинные двигатели позволяли судну развивать высокие скорости, в ходе первых испытаний его разогнали только до 22 узлов. На таких скоростях проверялись особенности обтекания корпуса нестандартной конструкции, поведение судна и другие параметры. Проверялась и дальность плавания. При использовании дизельных двигателей и экономической скорости 5 узлов судно могло преодолеть до 1500 морских миль. Для газотурбинных двигателей наиболее выгодной была скорость 17 узлов, однако в таком случае дальность плавания сокращалась до 450 миль.
В ходе первых испытаний судно SSP Kaimalino подтвердило некоторые расчетные характеристики. Так, в сравнении с однокорпусными судами оно вело себя стабильнее и меньше качалось на волнах. Кроме того, имелся определенный запас для увеличения максимальной скорости хода. При таких характеристиках экспериментальное судно могло стать хорошей платформой для строительства техники различного назначения.
В 1980 году судно отправили на гавайский судостроительный завод Dillingham Shipyard, где оно прошло модернизацию. На корпусе были установлены дополнительные модули из стекловолокна, предназначенные для улучшения плавучести конструкции. Эти и другие доработки привели к увеличению водоизмещения до 228 т. После модернизации в 1981 году «Каималино» вновь вышло на испытания.
Суда, подобные экспериментальному, планировалось использовать в разных целях, в том числе в качестве плавучих платформ для морской авиации. Для таких испытаний судно SSP Kaimalino оснащалось специальным жестким покрытием крыши корпуса, закрывавшим центральное окно. С использованием вертолетов SH-2 Seasprite отрабатывались взлет и посадка на стоящее или движущееся судно. Скорость движения при этом постоянно увеличивали. Было установлено, что вертолеты могут уверенно осуществлять посадку и взлет при скоростях судна до 25 узлов.
В 1982 году флотские специалисты провели еще один любопытный эксперимент. На этот раз судно SSP Kaimalino оснастили строенным торпедным аппаратом Mk 32. При помощи этого оборудования изучалась возможности применения SWATH-судов в качестве противолодочных кораблей. Грузоподъемность существующего экспериментального судна позволяла перевозить набор необходимого оборудования для поиска подлодок противника, а торпедные аппараты давали возможность не только находить, но и уничтожать их. Таким образом, при минимальных переделках экспериментальное судно могло стать боевым кораблем.
Различные испытания и исследования с участием экспериментального судна SSP Kaimalino продолжались до 1994 года. За двадцать с лишним лет был собран большой объем данных о поведении подобных судов в различных условиях и возможности их использования в качестве платформ для различного специального оборудования. В некоторых таких испытаниях использовалось центральное окно корпуса, через которое в воду опускались различные элементы научной аппаратуры.
В 1994 году экспериментальное судно после двух десятилетий эксплуатации перевели в г. Сан-Диего (шт. Калифорния). Следующие три года «Каималино» простояло без дела, но уже в 1997-м его вновь вернули в эксплуатацию. На этот раз судно должно было стать платформой для отработки различных идей и решений в рамках нового проекта Sea Slice. Новое судно Sea Slice так же строилось по схеме SWATH/СМПВ, однако отличалось от SSP Kaimalino предназначением. На нем предполагалось устанавливать вооружение и аппаратуру военного назначения.
Необходимо отметить, что результаты исследований, проведенных с помощью судна «Каималино», использовались не только в проекте Sea Slice. Несколькими годами ранее компания Lockheed построила экспериментальный стелс-корабль Sea Shadow, который имел характерную конструкцию с двумя подводными корпусами-понтонами и вертикальными опорами.
По состоянию на середину прошлого десятилетия экспериментальное судно SSP Kaimalino оставалось в эксплуатации и активно использовалось американскими учеными в научно-исследовательских целях. Несмотря на свой солидный возраст, это судно было в хорошем состоянии и могло продолжать выполнять свои функции. В ходе продолжавшихся экспериментов судно позволило собрать большой объем информации, который до сих пор используется при создании новых проектов перспективной техники для американского флота.
Таким образом, экспериментальный проект «Каималино» можно признать полностью успешным. Его реализация позволила не только построить одно из самых интересных современных судов, но и собрать сведения о технике класса Small Waterplane Area Twin Hull. Эти данные, идеи и технические решения могут быть использованы в массе перспективных проектов в судостроении. Более того, некоторые новые корабли для ВМС США разрабатывались и строятся именно с использованием сведений, полученных в ходе испытаний SSP Kaimalino.
По материалам:
Polmar, N. The Naval Institute Guide to Ships and Aircraft of the U.S. Fleet, 18th Edition, Naval Institute Press, Annapolis, 2004
http://dtic.mil/
http://shipwiki.ru/
http://ship.bsu.by/
Отчет об испытаниях 1976 года:
http://dtic.mil/dtic/tr/fulltext/u2/a033226.pdf
Информация