Начальник отдела государственных научно-технических программ АО «Концерн-Океанприбор» Хаджи-Мурат Валеев рассказывает порталу Sudostroenie.info о совместном с главным конструктором ООО «Беркут-Марин» Денисом Морозовым изобретении обводов днища глиссирующего судна, которое меняет представление о мореходности и скорости.
— Какая проблема стояла перед вами, когда вы взялись за создание катера, который может ходить по волне до четырех-пяти баллов без снижения скорости?
— По жизни я был далек от всех вопросов и тонкостей судостроения, хотя в свое время получил профессию инженера-кораблестроителя, но работал по другим специальностям, включая и… должность главного звукорежиссёра Ленинградского государственного академического театра балета под управлением Б. Эйфмана.
Проблема была, можно сказать, вульгарно-бытовой. Рыбалка. Все выходные, все свободное время я провожу на рыбалке. В Ладоге. Погода редко баловала.
Когда попадаешь в шторм и надо оттуда быстро уйти, возникает ситуация, при которой обычный катер на скорости по волнам идти не может. Переходит в водоизмещающий режим движения. А если и пытается идти быстро, то с риском для жизни и для здоровья. Когда волна метр-полтора, ты на скорости можешь либо опрокинуться, либо повредить позвоночник. Или сломать руку. В общем, всё, что в человеке ломается.
Попадая в такую ситуацию, мечтаешь только об одном – быстрее оказаться на берегу и любоваться разгулом стихии со стороны. Что называется «битиё» определяет сознание. Жизнь заставила напрячь серое вещество. Пришлось вспомнить всё то, чему нас учили в ленинградской корабелке. Не по долгу службы, а потому что потребовали реалии жизни.
— Насколько важна килеватость при эксплуатации глиссирующего судна?
— В килеватости заложена основа основ мореходности. На суше все просто: вы едете на машине по кочкам, ямам и так далее, и на ней установлены амортизаторы. Система работает прекрасно, все. На воде этого нет. Пытаются делать двухкорпусные с амортизированными вкладышами суда. Дальше: ставят амортизированные кресла для водителей и пассажиров. Механизируют днища. А хотелось решить задачу строго в рамках классической гидродинамики. Что называется, без костылей для инвалидов.
Необходимо вспомнить, что принцип килеватости — это принцип амортизации. В чем проблема? Когда ты плоским днищем катера врезаешься в волну на большой скорости, а это, как минимум, скорость устойчивого глиссирования, ты получаешь удар кувалдой по корпусу, по днищу. Потому что на скорости вода превращается в железобетон, в асфальт. Ассоциации могут быть любыми, смысл один – твердая.
Когда же ты входишь в волну килеватым днищем, этим клином раздвигаешь воду, увеличивая время контакта. У нас применяется волшебное слово — это дельта времени, необходимая для того чтобы снизить влияние удара на судно и все, что находится на нем.
— Расскажите подробнее про дельту времени.
Я бы сравнил гидродинамику с теорией взрыва. Химическая реакция окисления может проходить с разной продолжительностью. Тление — горение — взрыв, детонация. Объем окисления один, а эффект совершенно разный. В нашем примере, когда плоское днище, на скорости встречается с водой, получается детонация при взрыве.
Иными словами задачи взрывотехников и конструкторов судов с гидродинамическим способом поддержания диаметрально противоположны – для первых сокращение времени реакции приводит к большим разрушениям и это хорошо, для нас водоплавающих наоборот, надо увеличить время контакта с водой, растянуть его. Получить нашу дельту времени.
В этом и заключается функция килеватости. Чем больше угол киля, тем дольше длится вход в волну. Происходит резкое гашение удара. Энергия слеминга уходит на преодоление сопротивления клина – процесс растягивается во времени. Кстати счет времени идет на миллисекунды и за этот отрезок 10g преобразуются в 2g.
— Каковы пределы угла килеватости у катеров?
— Физику не обманешь. Условия глиссирования предполагают поддержание несущегося по воде судна на плаву с минимальным пятном смоченной поверхности – условие снижения сопротивления трения.
Динамические силы поддержания, по уверениям теоретиков, действуют максимум до угла килеватости в 28-30 градусов. И все, больше нельзя, считали ученые всего мира. Далее она падает, почти по экспоненте. Это правда, но не вся.
Мы с Денисом Морозовым, главным конструктором ООО «Беркут-Марин», у которого я заказывал катера, смогли это обойти. Заглянули за стену, на которой отмечено табу.
— Сколько времени прошло от первоначальной идеи до воплощения?
— Чертеж второго опытного образца был закончен за месяц до начала работы VII Международного военно-морского салона, где он должен быть экспонирован. Далее началась работа цехов фирмы «Беркут-Марин». Один месяц трудились рабочие и управленцы предприятия. От заготовки деталей до выставочного стенда ФГУП ЦНИИ «КМ «Прометей».
— Опишите, как проходил процесс строительства катера?
— Долго спорили, проблем было много, было больше вопросов, чем ответов. Я же не люблю наваренные из уголков продольные реданы, потому что там короткие швы, за которые цепляется все, что угодно. В конечном итоге это просто грубо и непрофессионально. Гаражной сборкой веет. Днище должно быть чистым.
Фокус простой. Обычному катеру с маленькой килеватостью мы сделали разные углы килеватости на разных уровнях. 18 градусов, потом, грубо говоря, 25 градусов, и, наконец, 45 градусов. При этом самый нижний сегмент обладает минимальным уровнем динамической поддержки, но работает как амортизатор.
Казалось бы, простая вещь. Но одновременно убивается два зайца. Потому что в гидродинамике есть еще одна проблема: чем больше угол килеватости, тем мощнее должен быть двигателем. Если мы делаем килеватость всего днища постоянной по глубине например 25 градусов, то должны ставить мощный двигатель — 350 лошадей, например. Но на полную мощность он должен работать только преодолевая «горб» сопротивления, а дальше на 30-35 процентов меньше.
Мы нашей конструкцией решили проблему не только мореходности но и энергоэффективности. Для выхода на глиссирование катер использует часть корпуса с углом килеватости 18 градусов. А дальше развивается скорость на частях корпуса с большими углами. И мне не нужен мощный мотор и большие затраты по топливу.
Таким образом, судно получается мореходным, во-первых, и энергоэффективным, во-вторых.
— У вас на первом катере было две части с разными углами, а не три. Почему?
— Конечно, мы поначалу, скажем так, робели. Потому что не знали, как получится. И первый вариант в 2013 году мы сделали таким — 18 и 21 градус углов килеватости. При этом наши обводы стали дискретными. То есть мы показали, что днище может состоять из разных сегментов. Эту дискретность мы на первом катере и отрабатывали. Это и стало предметом патента.
Убедившись, что все идет так, как и было задумано, далее мы сделали три сегмента и перешли на 45 градусов. Получился катер с острыми носовыми обводами и сегментированным днищем идущим на волнении до 4-5 баллов не снижая скорость.
— Не думаю, что предел ваших мечтаний был только в том, чтобы ездить на таком катере на рыбалку. Что планируете делать с проектом в дальнейшем?
— Хочу, чтобы это изобретение работало на людей и российское государство. Для этого планируется пройти несколько серьезных этапов становления. Необходимо, эту идею вынести на рассмотрение органами Министерства, чтобы Минпромторг России в рамках государственной программы Российской Федерации «Развитие судостроения и техники для освоения шельфовых месторождений на 2013-2030 годы» объявило конкурс на разработку технологии конструирования многоцелевых скоростных аварийно-спасательных судов модульного принципа исполнения.
Есть и другой путь — пойти по коммерческой части, но для этого необходимо пройти стадии НИР и ОКР, тогда и подключится частный капитал. Одной из основных технических задач для грузовых морских и речных перевозок в госпрограмме определено максимально возможное продление сезона навигации при повышении скорости, комфортности и безопасности перевозок. Наш катер полностью соответствует этому условию.
Будучи членом Рабочих групп по направлениям государственной программы, не понаслышке знаю о проблемах отраслевых флотов. Речь идет о беспилотниках, многофункциональных аварийно-спасательных катерах, обслуживающих грузопассажирских и судах обеспечения нефтегазодобывающих платформ. И особенно для МЧС России – где требуются кардинально сократить время реагирования на чрезвычайные ситуации, максимально продлить сезон навигации от рапаления льда до ледостава с осенними штормами при повышении скорости и безопасности.
— Какие проблемы могут возникнуть в продвижении проекта?
—Такого катера нигде в мире нет. И не было. Нет и опыта эксплуатации. Теоретическая база, технологии проектирования и производства так же отсутствуют. Над этим надо работать с привлечением лучших теоретиков и производственников судостроительной отрасли России. Процесс может занять достаточно много времени и стоит не дешево. Однако наш случай на 100% укладывается в важную на сегодня задачу – импортозамещение. Более того. Мы смотрим и дальше – экспортный потенциал наукоемкой промышленной продукции сделанной в России.
