Суда с инверсным носом
В середине прошлого десятилетия в судостроении произошла маленькая революция: в море вышло судно странной наружности. Судовая надстройка его смещена к носу, а сам нос имеет необычную форму, придающую ему сходство с утюгом. Сегодня моря «утюжат» уже несколько десятков судов такой конструкции. В чем же причина ее популярности?
Инверсный нос, передняя точка которого находится в нижней (у ватерлинии), а не в верхней части, изобрели, конечно, не в XXI веке. Можно вспомнить, например, боевые корабли столетней давности. Инверсным носом оснащались русские броненосцы класса «Бородино», имевшие в своей основе французский прототип. Причем эта конструктивная особенность шла «в пакете» с завалом бортов внутрь. Это означает, что весь корпус судна выше ватерлинии постепенно сужался, подобно усеченной пирамиде. Суда схожей конструкции строили и в других странах, в частности, в США, однако впоследствии про инверсный нос практически позабыли.
Спасибо викингам
На новой норвежской банкноте в сто крон изображен гокстадский корабль — обнаруженный в ходе раскопок драккар викингов IX века. Дальние потомки средневековых скандинавских воинов из норвежской компании Ulstein уверяют, что вернуться к хорошо забытому старому их сподвигли вовсе даже не бронированные монстры начала века, а именно гокстадская находка и ряд других дошедших до нашего времени драккаров и кнорров (боевых и грузовых судов викингов). Обводы закругленных носов старинных кораблей вдохновили создателей судов, сконструированных по технологии X-Bow.
Врубаемся в волны
Однако помимо оригинального дизайна есть в технологии X-Bow и чисто прагматическое содержание. Когда судно движется в воде, среда сопротивляется его движению. И речь идет не только о трении корпуса о воду. Нос судна создает носовую (ударную) волну, на преодоление которой также требуется энергия. Еще больше энергии приходится тратить, если вода неспокойна и судно движется против волн.
Чуть больше ста лет назад, еще в эпоху боевых кораблей с инверсным носом, был придуман «бульб». Бульб — это продолговатый округлый выступ на носу судна, располагающийся ниже ватерлинии. Если конструкция рассчитана правильно, при обтекании водой бульба образуется волна, которая своей нижней точкой совпадает с гребнем волны, формируемой собственно носом корабля. Таким образом, волны «вычитают» друг друга, и лобовое сопротивление судна уменьшается, заметно экономится топливо. Кроме того, объемный выступ увеличивает плавучесть носовой части, что несколько снижает килевую качку.
За прошедший век бульб стал распространенным элементом в конструкции судов большого размера (танкеры, боевые корабли, круизные лайнеры), которые большую часть своего времени передвигаются на высокой крейсерской скорости (при небольшом размере корпуса и малых скоростях более важным фактором становится трение, а бульб увеличивает омываемую водой площадь корпуса судна).
Первым заказчиком судна по технологии X-Bow стала норвежская же компания Bourbon Offshore, занимающаяся монтажом и обслуживанием энергетической инфраструктуры в море (буровые платформы, трубопроводы, ветрогенераторы). В этой сфере востребованы специальные суда обслуживания, называемые килекторами. У килекторов много функций: они ставят так называемые мертвые якоря для статичных объектов типа буровых платформ, обеспечивают подводные работы, служат буксирами. При сравнительно небольших размерах им приходится преодолевать большие расстояния в открытом море, противостоять штормам. Килектор, построенный компанией Ulstein, получил имя «Orca», что значит «косатка». Плавные, более свойственные для живой природы обводы носовой части судна, очевидно, навели на мысль назвать килектор в честь морского животного.
Разрабатывая технологию X-Bow, Ulstein проводила в бассейнах испытания моделей судов с инверсным носом и носом обычной конструкции, но оснащенным бульбом. Эти тесты показали, что идея, заимствованная у викингов, работает более эффективно. В самом названии X-Bow (bow — это нос судна) угадывается слово «axe», которое произносится похоже на то, как звучит название буквы X в английском алфавите. «Axe» значит «топор». И нос судна, построенного по технологии X-Bow действительно напоминает лезвие топора — он суженный, с острой кромкой (форштевнем) и округлый. При погружении в воду по ватерлинию мы видим только верхнюю, выступающую вперед часть дуги. Наваливаясь на волну, судно обычной конструкции сначала задирает нос вверх, а затем падает с гребня волны вниз, сотрясаясь и рассыпая облако брызг, заливающих палубу. Судно с X-Bow буквально ныряет в волну, «разрубая» ее своим инверсным носом.
Более традиционная для современных судов конструкция носа, который оснащен бульбом. По сравнению с X-Bow бульб оказался менее эффективным средством снижения лобового сопротивления и противостояния волнам.
Результат? Тратится меньше энергии на сопротивление волне, не так сильны удары корпуса о воду, на палубу и надстройку летит минимум брызг. Уменьшается килевая и бортовая качка. X-Bow обеспечивает не только больший комфорт в бурном море, но и дает реальные экономические преимущества на спокойной воде. В 2007 году Ulstein организовала своего рода соревнования между двумя судами, обладающими сопоставимыми водоизмещением и мощностью силовой установки. В эксперименте были задействованы «Skandi Caledonia» с обычной конструкцией носа плюс бульб и уже переданное к тому моменту компании Bourbon судно «Orca». При отсутствии сильного волнения и одинаковых затратах энергии «Orca» показывала скорость 13 узлов против 8-и у «Skandi Caledonia».
Но еще до этого «Bourbon Orca» не раз прошла испытание открытым морем. В ноябре 2016 года на пути к нефтедобывающей платформе «косатка» встретила мощный шторм, двигаясь наперекор 15-метровым волнам. Члены экипажа отметили удивительную мягкость хода судна в таких сложных условиях плавания. Мореходные качества новинки превысили все ожидания.
