Корабли идут сквозь «минибури» — 2
В 1871 году английский ученый Вильям Фруд для определения силы сопротивления воды движению модели и силы трения воды об обшивку корабля построили в городе Торквее специальный опытовый бассейн. Вдоль бортов бассейна длиной 85 метров были установлены рельсы, по которым паровая лебедка перемещала специальную тележку. Модель судна крепилась к ней с помощью динамометра.
Для определения силы трения в бассейне были произведены опыты по буксировке досок с различной степенью шероховатости – от лакированных до покрытых шерстью.
Затем были проведены самые тщательные испытания модели деревянного, обшитого медью, винтового шлюпа «Грейхаунд».
Когда судно длиной 57 метров и водоизмещением 1000 тонн было построено, его испытали в море. Результаты превзошли все ожидания – расчетные и замеренные данные совпали.
Вскоре судовладельцы начали пожинать плоды. Суда, построенные по формулам Фруда, показывали скорость на 10-12 процентов большую, чем созданные корабелами, пренебрегшими его работами.
В дальнейшем подобные бассейны были сооружены в Хасларе близ Порсмута (длина – 122 метра), затем в России, Италии и Германии.
Создание первого русского опытового бассейна в Петербурге тесно связано с именем Д. И. Менделеева, который настоял на его постройке и участвовал в испытаниях модели ледокола «Ермак».
В 1900 году начальником опытового бассейна, ставшего центром русской кораблестроительной науки, был назначен А. Н. Крылов. С его именем связано дальнейшее развитие науки о кораблях и методов их испытания в бассейнах.
С ростом скоростей и размеров судов испытания в опытовых бассейнах стали особо важной частью проектирования кораблей. В них для разгона моделей используют даже катапульты: выстреливаемая тележка несется по инерции со скоростью до 70 километров в час.
Для исследования маневренности корабля строят специальные бассейны – «карусели». Они имеют форму кольца, посредине которого – на острове – установлен мотор, вращающий форму-стрелу с прикрепленной к ней моделью. Диаметр такого кольца достигает 65 метров, а скорость – 100 узлов. Такую скорость обеспечивает мотор мощностью свыше 1500 лошадиных сил. При этом на модель действуют ускорения не меньшие, чем испытывает ракета при космическом старте.
Важную роль играют самоходные испытания. Модель, снабженная мотором и рулем, движется за счет силы, создаваемой винтом. На тележке устанавливается только аппаратура. Длина испытываемых моделей не превышает 26 метров – по внешнему виду это уже небольшие катера, оборудованные различными приборами и аппаратурой, включая авторулевого. Стоимость такой модели примерно 300 тысяч долларов.
Однако фрудовские и им подобные бассейны весьма дороги и при постройке, и при эксплуатации. В учебных институтах чаще строят гравитационные бассейны, например, старейший на Украине 36-метровый опытовый бассейн Одесского института инженеров морского флота (ОИИМФ), созданный в 1930 году. В бассейне проводятся, пожалуй, единственные в стране исследования по определению мореходных качеств судов в условиях ограниченного фарватера – на мелководье, в каналах, портах. Интересно отметить, что глубина бассейна ОИИМФа в 2,25 метра соответствует океанским глубинам. Для изучения поведения модели на мелководье в бассейне устанавливают дополнительное дно.
Опыты имеют особо важное значение в связи со строительством увеличения крупнотоннажных танкеров типа «Крым» и рудовозов типа «Зоя Космодемьянская». Суда-гиганты не просто завести в порт и поставить у причала. Давно миновали времена, когда океанские теплоходы легко входили в черноморские порты. Приходится углублять фарватер. День и ночь трудятся суда техфлота – землечерпалки, поддерживая в портах и на подходах к ним необходимые глубины, обеспечивая, как говорят моряки, «пять футов под килем».
Но почему пять футов? Нельзя ли уменьшить эту цифру? Ведь каждый дециметр глубины превращается в тысячи кубометров извлекаемого грунта. Исследования, проведенные в Одессе, позволили научно обосновать необходимый запас воды под килем.
В океане корабль может идти разными курсами по отношению к волнам. Как он поведет себя в борьбе со стихией? Для этого в бассейне создаются волны под всеми углами по отношению к движению. А сами модели выполняются из 5-7 частей, соединяемых друг с другом. Получается как бы составное судно, в котором каждая его часть-секция может двигаться относительно другой. На всех секциях установлены датчики, передающие необходимую информацию на ЭВМ. Впервые в Советском Союзе в опытовом бассейне ОИИМФа исследовалось поведение моделей на коротких волнах, вызывающих опасную для современных судов-гигантов вибрацию корпуса.
За последние годы в бассейне было изучено более 120 моделей – от прогулочного катера до танкера, от дока до землесоса. Испытывалась в бассейне и новинка советского флота – лихтер.
Зеркало опытового бассейна ОИИМФа – 150 кваратных метров водной поверхности. Оно редко бывает спокойным. Рокочет мотор волнопродуктора, поднимая в бассейне «штормовые валы» двадцатисантиметровой высоты. Таким «микробурям» в открытом море соответствует восьмибалльный шторм. Несутся по лилипутским волнам модели будущих судов, проходя разнообразные испытания.
Чем стремительнее развивается флот нашей Родины, чем больше появляется в нем необычных кораблей, тем значительнее и ответственнее становится труд испытателей, дающих в опытовых бассейнах страны путевку в жизнь новым судам.
«Скороходы моря», Г. Каймашников, Р. Короткий, М. Нейдинг.