Статьи

Инновации. "Москитный" флот России с "обводами Валеева-Морозова"

15 Февраля 2017 Судостроение.инфо (Sudostroenie.info), Министерство промышленности и торговли РФ (Минпромторг России)

"Москитный" флот из береговой категории перейдёт в морской флот и будет способен действовать без снижения тактико-технических характеристик в течение 70-85% навигационного периода, заявляет действительный член ВАН КБ, начальник отдела государственных научно-технических программ АО "Концерн "Океанприбор" Валеев Хаджи-Мурат Магзамович. Это становится возможным благодаря особой конструкции корпуса катера, позволяющей ему глиссировать с высокой скоростью хода при сильном волнении. Её особенности ранее разъяснил (I, II) сам разработчик. Сегодня же изобретение значительно преуспело в реализации и в скором времени представители отрасли смогут оценить демонстрационный образец судна. Его постройкой займется судостроительный завод "Море". Об истории идеи и итогах исполнения научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ — в рассказе автора.

Боевые катера, суда специального назначения глиссирующего типа — это не гоночные болиды. Для них важна не та скорость, которую они развивают в штиль, а максимально возможная в условиях реального волнения. Глиссирование с эксплуатационной скоростью хода судна 35 узлов на волнении силой 4 балла стало возможным для всех типов катеров благодаря "Корпусу глиссирующего судна с обводами Валеева-Морозова".

В марте прошлого года мы уже говорили о необходимости включения данной темы в перечень НИОКР, выполняемых в рамках государственной программы.

3 августа 2016 года Министерство промышленности и торговли России объявило открытый конкурс (приказ № 2717). Его победитель получает право заключения государственных контрактов на выполнение НИОКР, реализуемых в рамках подпрограммы "Развитие судостроительной науки" государственной программы РФ "Развитие судостроения и техники для освоения шельфовых месторождений на 2013 - 2030 годы".

Одной из таких работ стала НИР "Слеминг" "Разработка и экспериментальное обоснование проекта многоцелевого, скоростного, аварийно-спасательного судна повышенной мореходности за счет дискретно-переменной килеватости днища". Её задача состояла в теоретическом и экспериментальном обосновании идеи, лежащей в основе Патента на полезную модель № 154728 "Корпус глиссирующего судна с обводами Валеева-Морозова".

Соответствующий государственный контракт (№16411.1810190019.09.020 от 15 ноября 2016 г.) заказчик — Минпромторг России — подписал с Крыловским государственным научным центром (ФГУП "КГНЦ"). Его исполнителем является Отделение гидроаэродинамики Центра, возглавляемое кандидатом технических наук В.В. Магаровским.

Работа была окончена в срок, а её результаты соответствуют заявленным требованиям. (Научно – технический отчёт по НИР "Слеминг". УДК 629.12.072.2. Гос. регистрация № 300025 от 22.11.2016 г. Выпуск № 48608).

Об истории изобретения

В XIX веке Никола Тесла получил патент на роботизированное судно: "Методы контроля и управляющие устройства для радиоуправляемых плавательных средств и колесных экипажей". В своей книге "Мои изобретения" (1921) он отмечает, что "их обязательно будут строить, они будут действовать, опираясь на собственный интеллект, и их появление произведет революцию в военной сфере…". С той поры прогресс очевиден лишь в системах управления и контроля. Остальное же сохранилось на уровне эпохи сербского изобретателя и, пожалуй, обводов днища английской 40-ft Coastal Motor Boat (40-ft CMB), построенной фирмой Thornycroft в 1916 году.

^fastpic.ru

А.Н. Туполев с его практически плоскодонной кормой торпедных катеров АНТ-5, развивавших скорость 120,3 км/час в штиль, проиграл англичанам c их 68,5 км/ч. АНТ-5 "могли действовать до двух баллов, а держаться в море – до 3 баллов", а "каждый выход туполевских торпедных катеров в море граничил со смертельным риском вне всякой связи с боевой деятельности".

^profilib.com

Нынешние катера мало чем отличаются от них. Их экипажи не боятся воевать, но опасаются выходить в открытое море.

Современный вид глиссирующие катера приняли в 1956 году с рождением популярных обводов днища американского Boston Whaler – наследницей 40-ft CMB. Прогрессивные для своего времени, сегодня они законсервировались в своём величии.

^{ava-trade.com}

О целях разработки

Наша работа призвана разрушить печальную традицию и дать конструкторам новый инструмент проектирования реально мореходных катеров.

Важно отметить, что гражданская направленность госпрограммы не исключает двойного назначения разработанных образцов в рамках исполнения НИОКР. Мой анализ применения этих обводов на военно-морском флоте сделан на основе достаточно иллюстративного материала.

С появлением "Обводов Валеева-Морозова" килеватые обводы днища можно разделить на два вида:

- традиционные плоскокилеватые;

- дискретно-килеватые с уменьшением угла килеватости от ДП к бортам.

О плоскокилеватых обводах днища

Боевое катеростроение разделяется на два типа:

- безэкипажные, роботизированные суда;

- обитаемые суда.

Единственный в мире действующий безэкипажный катер (БЭК) израильской компании Rafael Advanced Defense Systems Ltd – "Protector", выпускаемый промышленными сериями и официально стоящий на вооружении, в открытом море беспомощен. Зона работы ограничена береговыми и речными районами.

^shipwiki.ru

БЭК OWL MK II (США), израильская "Silver Marlin" компании Elbit, российские БЭК "Искатель" ЦКБ "Нептун", БЭК "Тайфун" ООО "Мнев и К" и многие другие развития не получили в силу ограничений по применению, связанных с условиями волнения на акватории.

^{bmpd.livejournal.com}

Говоря об обитаемых судах, обратимся к истории российского военного катеростроения последних десятков лет. Это скоростные катера специального назначения проекта 12150 "Мангуст", противодиверсионные катера для охраны и обороны пунктов базирования военных объектов флота, в том числе от возможных террористических угроз проекта 21980 "Грачонок" с полуинтерцепторами и полууспокоителями качки. Здесь же пограничный сторожевой катер проекта 12200 "Соболь" и другие.

^{СЗ "Вымпел"}

Почему речь идет о них? Потому, что "…американцы сегодня больше опасаются китайского "москитного" флота, чем надводных и подводных кораблей Поднебесной. Адмиралы США считают, что эта мелюзга способна перекрыть пути из Индийского в Тихий океан – вдоль побережья и между островами – даже их мощнейшим авианосным группам" (КП, № 6-т, от 8-15.02.2016).

Отдельную позицию занимает быстроходный патрульный катер проекта 03160 (шифр "Раптор"), также позиционируемый как катер для работы в прибрежной зоне, проливах и устьях рек. "Раптор" — клон шведских десантных катеров типа Strb-90H (Stridsbat-90H, экспортное обозначение СВ 90Н — Combat Boat 90H). Последние крупными сериями строились на верфях "Докставарвет" и "Готландсварвет" и экспортировались в Норвегию, Грецию, Малайзию, Мексику и США. 100% импортное изделие со сборкой на Ленинградском ССЗ "Пелла". В этом же ряду — концерн "Калашников" с транспортно-десантным БК-16, аналогичным "СВ 90Н". Обратите внимание на их носовые обводы — копия американского "Boston Whaler" прошлого века.

^{ЛСЗ "Пелла"}

Именно с обводами днища катера "Раптор" в НИР "Слеминг" проводились сравнительные испытания "Обводов Валеева-Морозова" в скоростном мореходном, циркуляционном и маневренно-мореходном бассейнах КГНЦ. Причина проста. "СВ 90Н" признан сегодня лучшим глиссирующим боевым катером XXI века.

^blogspot.com

Согласно научно-техническому отчёту по НИР "Слеминг", "CB 90H", "Раптор", БК-16 прогнозируемо проиграли. Это стало очередным доказательством передовых позиций российской кораблестроительной науки.

Множество попыток строительства больших и малых, обитаемых и безэкипажных катеров для военных ожиданий не оправдали, их серийное строительство не было запущено. И не только в силу ограниченности финансирования оборонного бюджета. Минобороны России в них не нуждается. Кроме того, с появлением новых видов оружия изменились и требования к техническим характеристикам их носителей, в нашем случае — к мореходности. А мы, судостроители, застряли в 1916 году.

О соответствии военному времени

Современный скоростной флот проигрывает катерам с дискретно-переменной килеватостью не только мореходными качествами.

Для экономики государства строительство и содержание боеспособных вооружённых сил – чрезвычайная ноша, поэтому при выборе оружия и средств доставки этого оружия, необходимо строгое их соответствие стратегическим и тактическим вызовам, экономическому обеспечению обороны.

Современные конструкторы и технологи не помнят, а часто и не знают, как в период Великой отечественной войны заводы СССР, руками женщин и детей, выпускали в огромном количестве по упрощённой технологии танки и самолёты для "одноразового" применения. В соответствии с законами военного времени.

В связи с этим, хотелось бы напомнить о существовании следующих законов:

- ФЗ от 26 февраля 1997 г. № 31-ФЗ "О мобилизационной подготовке и мобилизации в Российской федерации" в частности, о переводе экономики Российской Федерации и организаций на работу в условиях военного времени.

- ФЗ от 31 мая 1996 г. № 61-ФЗ "Об обороне". Выполнение государственного оборонного заказа по выпуску продукции в военное время, производство, поставки и ремонт вооружения и военной техники.

- Военная доктрина Российской Федерации (утв. Президентом РФ № Пр-2976) в части "Развития оборонно-промышленного комплекса".

Эти законы требуют обеспечения производственно-технологической готовности предприятий ОПК к разработке и производству приоритетных образцов В и ВТ в заданных объёмах и требуемого качества. Подчеркну, не высокого, а в силу требуемого качества изделия в рамках незначительного срока жизни ВТ в реальном бою. Это, в свою очередь, требует возможности производства и ремонта востребованной в военное время В и ВТ по разработанной в мирное время упрощённой технологии.

Иными словами, технически и технологически сложные в строительстве и ремонте, не рентабельные в обслуживании носители с динамическими принципами поддержания, конструкции с подводными крыльями, гребные винты, поплавки, интерцепторы и гибкие ограждения СВП, не оправдывают своё существование в условиях военного времени.

И, безусловно, конструкторская документация, двигатели, движители, материалы, приборы и другие комплектующие, должны быть на 100% российского производства. Напомню о комплектации "Соболя" и "Раптора". Сегодня это возможно.

О мореходных качествах "обводов Валеева-Морозова"

Заложенные в конструкцию днища с "обводами Валеева-Морозова" высокие мореходные качества при полном отсутствии механизации днища и дополнительных устройств, выступающих за её пределы вместе с высокой технологичностью постройки и ремонта в условиях военного времени, должны прийти на смену плоскокилеватым днищам.

Следует отметить, что эти обводы получили высокую оценку член-корреспондента РАН, специалиста в области корабельной гидродинамики и движителей А.В. Пустошного.

Вернёмся к мореходным качествам таких обводов.

Штормит сравнительно редко. Однако волнение 3-4 балла – норма для всех достаточно крупных водоёмов. Для большинства современных катеров движение на предельных режимах возможно только до 2 бального волнения. Кстати, "CB 90H" не исключение. При более высоком волнении они вынуждены сбрасывать скорость до переходного или водоизмещающего режима, превращаясь в портовые буксиры. Такое положение не только командование ВМФ, но и гражданских потребителей не может удовлетворить.

Сегодня требуются катера, сохраняющие свои ТТХ до 4 баллов по шкале Бофорта при любых курсовых углах, а это более 80% навигационного периода. Только при этих условиях появится стратегический и экономический смысл в содержании флотилий боеспособных и реально работающих катеров.

Так, мы приходим к следующим выводам.

(По научно-техническому отчёту по НИР "Слеминг". Государственный контракт № 16411.1810190019.09.020 от 15.11. 2016 г.)

Волновые нагрузки на скоростях в режиме глиссирования (относительная скорость Fn больше 3,0) при дискретно – переменной килеватости обводов днища значительно меньше, чем при плоскокилеватых обводах днища (CB 90H) (в три и два десятых раза (3,2) на относительной скорости хода Fn = 3,5 (35 уз для натурного судна);

Вертикальные ускорения в носовой оконечности и в ЦТ при дискретно переменных обводах днища по сравнению с плоскокилеватыми обводами днища типа CB 90H резко уменьшаются. Например, на эксплуатационной скорости хода судна 35 уз на волнении силой 4 балла вертикальные ускорения в носовой оконечности уменьшаются почти в 2 раза и в 1,5 раза в ЦТ. (см. рис.1);

Рис.1. Зависимость вертикальных ударных ускорений в носовой оконечности от скорости хода V (в масштабе натуры) моделей с дискретно переменной килеватостью днища и обычными плоскокилеватыми обводами. Встречное волнение высотой hв=0,125 м (Нв3%=1,65 м) и длиной =4 м (/L=3,8), соответствующее 4 баллам. Из Научно – технического отчёта по НИР "Слеминг". УДК 629.12.072.2.

При обводах днища с дискретно – переменой килеватостью в отличие от днища с плоскокилеватыми остроскулыми обводами (CB 90H) на кривых сопротивления в переходных режимах плавания отсутствует "горб". Это указывает, что судно с дискретно – переменной килеватостью днища более легко выводится в режим глиссирования, чем судно с обычными плоскокилеватыми обводами днища.

По результатам модельных мореходных испытаний, для судна с традиционными плоскокилеватыми обводами днища (CB 90H) допускается эксплуатация на скорости хода 30 уз. на волнении силой не выше - 2 баллов, которое для волновых условий, характерных для Северо-Западного региона России, наблюдается примерно в течение 20 % навигационного периода. В то время как для судна с дискретно – переменной килеватостью днища за счет существенного снижения вертикальных ускорений допустима эксплуатация на скорости хода 35 уз. на волнении силой 3 и 4 балла (раздел 7), которое наблюдается примерно в течение 70 - 85 % навигационного периода. Вывод – период навигации, для судна с дискретно – переменной килеватостью днища продлевается на 35 - 50 %.

^{Испытания в скоростном мореходном бассейне КГНЦ, 06.12.2016}

Подведём итог. Возможность достижения цели ГП РФ "Развитие судостроения и техники для освоения шельфовых месторождений на 2013 - 2030 годы" — "максимального продления сезона навигации при повышении безопасности перевозок" — в НИР "Слеминг" теоретически и экспериментально доказана. Следующий шаг — организация ОКР и внедрение в производство под конкретных заказчиков.

От идеи к воплощению

Опираясь на результаты НИР "Слеминг" и по рекомендации Департамента судостроительной промышленности и морской техники, директор ФГУП "Судостроительный завод "Море" (Крым, Феодосия) Зачиняев Олег Вячеславович принял решение построить к VIII Международному военно-морскому салону (МВМС-2017) демонстрационный образец катера – базовую унифицированную платформу.

^{СЗ "Море"}

Реализация прорывного проекта в направлении инновационного судостроения позволит совершить революционные преобразования в гидродинамической науке, технологии и откроет рынок боевых и рекреационных катеров с новыми потребительскими свойствами. На этом рынке конкуренции нет, так как нет конкурентоспособного продукта. В рамках импортозамещения российская экономика достигла впечатляющих результатов, следующим шагом должно быть использование неограниченного экспортного потенциала реального сектора нашей экономики, в частности по продаже высокоскоростных катеров с "Обводами Валеева-Морозова" с высокой степенью мореходности. При существующей потребности такие поставщики отсутствуют.

Перспективы

Из "Переченя № 13/1-1 НИОКР, рекомендованных к реализации в 2017-2019 годах по подпрограмме 1 "Развитие судостроительной науки" государственной программы РФ "Развитие судостроения и техники для освоения шельфовых месторождений на 2013-2030 годы". ОКР "Экскурсия". "Создание опытного образца экскурсионного судна с автоматизированным анализом и цифровым моделированием технологичности постройки" с применением дискретно-переменной килеватости обводов днища одобрено для конкурса.

Действительный член ВАН КБ,

Начальник отдела государственных

научно-технических программ

АО "Концерн "Океанприбор"

Валеев Х-М.М.