Под редакцией В.А. Дубровского.

С каждым годом во всем мире строится, исследуется и проектируется все больше морских многокорпусных объектов. Если за 300 лет (данные на 1960 г.) было построено около 20 парусных и паровых двухкорпусных судов в двух-трех странах, то за десятилетие (1960—1970) — около 150 судов в 28 странах.

Построенные катамараны имеют водоизмещение до 14 тыс. т, длину до 122 м, мощность энергетической установки до 6000 л. с, скорость до 28 уз. Однако большинство судов имеет длину менее 30 м, мощность энергетической установки до 600 л. с, скорость до 12 уз.

Попытка обобщения накопленного опыта эксплуатации катамаранов различного назначения предпринята для выяснения, какие качества и характеристики обеспечивают положительный экономический результат применения судов этого типа.

Пассажирские катамараны работают на реках, в том числе на Волге, озерах, в Японском море и фьордах Скандинавии. Количество пассажиров колеблется в очень широких пределах — от 6 до 850; суда используются в основном для экскурсий или прогулок. Все пассажирские катамараны показали отличную остойчивость: крен при скоплении всех пассажиров на одном борту не превышает 2—3°. При равных с однокорпусным судном пассажировместимости и скорости у катамарана примерно вдвое меньшее водоизмещение и на 30% меньшая мощность энергетической установки. Для катамаранов характерны возможность уменьшения осадки без существенного ухудшения мореходности и отличная маневренность.

Паромы-катамараны, эксплуатирующиеся на реках, озерах и в прибрежных водах, предназначены для перевозки пассажиров и автомобилей. Благодаря большой удельной площади палуб расходы на перевозку одного автомобиля на катамаране примерно на 30% меньше, чем на однокорпусном судне. Двухкорпусные паромы могут работать в малых гаванях, на извилистых фарватерах, а также в случае выхода из строя одного из главных двигателей.

Научно-исследовательские катамараны предназначены для работы на реках, озерах, в прибрежных зонах морей, а отдельные суда имеют неограниченный район. При таком назначении к числу благоприятных особенностей катамарана относятся такие, как большая удельная площадь палуб и вместимость, высокая остойчивость, позволяющая работать с грузами массой до 10% водоизмещения. Небольшой дрейф, бортовая качка с умеренными амплитудами и хорошая управляемость катамаранов на малом ходу при ветре и волнении позволяют эффективно использовать их для исследовательской работы. Возможное для катамаранов увеличение расхода топлива не оказывает существенного влияния на экономику эксплуатации, так как до 80% рейса судно свободно дрейфует или имеет малую скорость (до 4—5 уз).

Таким образом, большая удельная площадь палуб и остойчивость катамаранов позволяют эффективно использовать их в качестве специализированных пассажирских, паромных и научно-исследовательских судов.

Однако практика эксплуатации катамарана США “Хайес” показала, что при недостаточном вертикальном клиренсе на интенсивном волнении повреждается нижняя обшивка соединительного моста. Это научно-исследовательское судно попало в шторм в Северной Атлантике осенью 1972 г., после ремонта снова получило повреждение во время шторма, в результате чего ремонтировалось повторно. После установки носового крыла, снизившего амплитуды килевой качки на 30%, повреждения из-за слеминга моста больше не наблюдались.

Для промыслового флота в последние годы характерны совершенствование перерабатывающего оборудования и орудий лова, а также повышение требований к условиям труда и отдыха команды, что приводит к трудностям, связанным с обеспечением остойчивости однокорпусных судов. Несмотря на все увеличивающуюся ширину таких судов, они довольно часто теряют остойчивость на попутном волнении, при обледенении. Изменение сырьевой базы делает целесообразным оснащение промысловых судов несколькими комплектами орудий лова, что вызывает необходимость увеличения площади палуб. Эти обстоятельства приводят ко все более широкому использованию промысловых катамаранов.

Промысловые катамараны добывают морепродукты на озерах, в прибрежных районах морей, а также в открытом море. В число особенностей этих судов, выявившихся в процессе эксплуатации, кроме больших площадей для промыслового и обрабатывающего оборудования, входят быстрота и удобство переоборудования для смены орудий лова, повышенные тяговые качества, возможность переносить шторм практически без заливания и с малой качкой лагом к волне, улучшение бытовых условий экипажа, существенное (в 1,4—1,6 раза) повышение производительности труда. Кроме того, промысловые катамараны не подвержены опрокидыванию на попутном волнении и позволяют располагать сети и улов на палубе или в трюмах в удобном для конкретной обстановки промысла сочетании. Испытания промысловых катамаранов неограниченного района плавания выявили и недостатки таких судов, например, при сильной килевой качке возникает слеминг нижней обшивки соединяющей корпуса конструкции. В качестве способа умерения килевой качки советского океанского траулера-катамарана “Эксперимент” была опробована установка носового крыла, в результате чего резко снизились количество и интенсивность ударов в нижнюю обшивку моста.

Стремление уменьшить строительную стоимость катамаранов, упростить переоборудование однокорпусных малых промысловых судов в двухкорпусные привело к появлению судов с аутригерами. Два советских судна для близнецового лова рыбы в прибрежных водах продемонстрировали хорошие мореходные и эксплуатационные качества.

Построенные буксиры и толкачи-катамараны, кроме увеличенной остойчивости, имеют увеличенную удельную тягу, определяемую снижением нагрузки на винты при одинаковых с однокорпусным судном осадке и мощности энергетической установки. В последние годы построен двухкорпусный толкач для составного судна грузоподъемностью более 40 тыс. т, предназначенного для работы в море. Оказалось, что для судна такого типа катамаран обеспечивает лучшие условия сцепки, а также лучшие пропульсивные и маневренные качества.

Постройка пожарных катамаранов объясняется тем, что на судах рассматриваемого типа можно установить на мачтах и специальных площадках мощные водяные и пеногонные стволы, не опасаясь за остойчивость судна. Кроме того, эффективно используется высокая поворотливость при малой скорости и небольшая осадка.

Для двухкорпусных судов, предназначенных для очистки гавани, а также землесосных снарядов характерны большая ширина и хорошая поворотливость.

Суда для перевозки тяжеловесных грузов, а также краново-монтажные суда должны иметь большую площадь палуб и высокую остойчивость, т. е. как раз те качества, которые характерны для катамаранов. Применяемые сейчас крановые суда используют и другое свойство катамарана — малое изменение осадки при приеме большого груза.

В качестве транспортных судов катамараны применяются для перевозки колесной техники и как суда-площадки. В последнем случае отсутствие вертикальных перемещений груза снижает время стоянок. Но поскольку многокорпусные суда характеризуются большой удельной вместимостью, а доля грузов с очень большой удельной погрузочной кубатурой в общем грузопотоке пока мала, количество грузовых катамаранов невелико.

Таким образом, множество данных показывает, что рациональное использование особенностей катамарана обеспечивает целесообразность его применения. Больше того, в отдельных случаях оказывается дешевле, проще, а главное быстрее построить катамаран из двух имеющихся корпусов, чем строить новое судно. Таким способом были построены советские траулеры неограниченного района плавания, голландское судно для перевозки тяжеловесных грузов, американские буровые суда и т. д.

Эффективность применения катамаранов в тех случаях, когда нужны большая площадь палуб, остойчивость, вместимость, поворотливость, малая бортовая качка, практически подтверждена неоднократно.

В качестве энергетических установок на катамаранах чаще всего используются форсированные дизели с редукторами, часто — с отбором мощности. Обычно энергетическая установка размещается симметрично в обоих корпусах.

На крановых, буровых, научно-исследовательских судах, где имеются специальные механизмы большой мощности, обычно оборудуются дизель-электрические энергетические установки на постоянном или переменном токе. Разделение энергетической установки на две части и повышенная шумность высокооборотных дизелей заставляют повышать степень автоматизации главных и вспомогательных двигателей, а также обеспечивающего их работу оборудования. Центральный пост управления обычно располагается в звукоизолированной выгородке в районе главной палубы, а в отдельных случаях — в машинном отделении одного из корпусов. Управление энергетической установкой обычно осуществляется из рулевой рубки и с ходового мостика.

Особо следует остановиться на вопросе льдопроходимости катамарана. Из всего количества эксплуатируемых судов этого типа только два или три имеют ледовые подкрепления (типа подкреплений на класс С Английского Ллойда).

При движении во льдах между корпусами скапливаются льдины, что резко снижает управляемость, увеличивает сопротивление и вероятность повреждения корпусных конструкций. Представляется, что форма обводов с плоскими внутренними бортами, примененная на многих американских судах, снижает вероятность забивания межкорпусного пространства льдами (именно суда с плоскими внутренними бортами имеют ледовые подкрепления корпусов). Судя по имеющимся данным, можно считать, что попадание двухкорпусных судов с обычными обводами в лед нежелательно. Правда, следует отметить, что случаи повреждения обшивки траулера “Эксперимент” во льдах характерен тем, что из попавших вместе с ним во льды нескольких десятков однокорпусных судов примерно треть также имела повреждения.

Вопрос о ледовых качествах судов с малой площадью ватерлинии в настоящее время остается открытым.

Неоднократно высказывались предположения, что малость водоизмещающих объемов в районе ватерлинии, т. е. в районе контакта со льдом, может обеспечить таким судам преимущество по сравнению с однокорпусными судами. Действительно, если перенести на узкие стойки специальной формы судов с малой площадью ватерлинии известные закономерности взаимодействия льда и корпуса обычного ледокола, то, судя по оценкам, сделанным С. В. Зельмановым, при одинаковой мощности и водоизмещении скорость полупогруженных судов во льдах заданной толщины превзойдет скорость обычных судов в 2—3 раза. Однако как возможность такого перенесения закономерностей, так и проблемы обеспечения поворотливости и поперечной прочности таких судов при сжатии во льдах ожидают исследования.

Также следует особо остановиться на результатах эксплуатации единственного до 1974 г. судна с малой площадью ватерлинии — “Дуплус”. Большая площадь палуб и удаленность их от воды, малая килевая и вертикальная качка на встречном волнении

В 1974 г. для ВМФ США было построено экспериментальное судно (трисек) “Каймалино” водоизмещением около 200 тс. Очевидно, постройка этих судов, как и многочисленные публикации о результатах исследований технико-эксплуатационных качеств судов с малой площадью ватерлинии являются свидетельством потребности и желания использовать в новых областях положительный опыт применения полупогружных (с малой площадью ватерлинии) платформ. Использование таких платформ связано с возможностью выполнения с них буровых работ в открытом море на глубине до 200 м в течение 98—99% эксплуатационного времени, при потерях времени на ожидание благоприятной погоды не более 1—2%.

По данным на конец 1973 г. наибольшее количество полупогружных платформ работало в Северном море, где перспективные на нефть и газ структуры находятся на глубинах до 250 м. Остальные были примерно равномерно распределены между Мексиканским и Гвинейским заливами, побережьем Канады и Зондскими островами. Первая платформа начала работу в 1957 г., с 1963 по 1973 г. было построено 38 платформ, а в проектировании и строительстве находилось еще 52 судна такого типа. Судя по зарубежным прогнозам, в ближайшие годы возрастет количество платформ, эксплуатирующихся в Северном море, в Мексиканском заливе и у Зондских островов.

Сейчас примерно половина платформ работает в районах с относительно благоприятными гидрометеорологическими условиями. Однако большинство строящихся платформ предназначено для работы в гораздо более суровых условиях.

Из 38 работающих и 52 строящихся платформ 75 принадлежат к 11 основным типам. Можно предположить, что такое разнообразие типов отчасти связано с поисками количества и формы корпусов, обеспечивающих лучшие условия постройки и эксплуатации. Однако проектируются в основном двухкорпусные установки с 6—8 цилиндрическими стойками и корпусами прямоугольного или круглого сечения.

Существенной особенностью платформ рассматриваемого типа является их “чувствительность” к кренящим моментам и распределению нагрузки. Производство буровых работ связано с постоянным перемещением значительных грузов в открытом море при относительно малой площади ватерлинии, обеспечивающей минимальную качку. В связи с этим, а также с небольшой удаленностью места работ от берега автономность платформ невелика: возможность их установки и работы определяется наличием и характеристиками судов снабжения и технических средств (кранов). Представляется рациональным обеспечить судам снабжения примерно такие же мореходные качества, как и платформам. Это существенно облегчило бы передачу грузов на волнении. Первые шаги в этом направлении делаются, проектируются суда снабжения с малой площадью ватерлинии.

Специфическим для платформ является сложное и дорогое якорное устройство. Обычно оно состоит из 6—8 автоматических лебедок с якорь-цепями или тросами и якорями массой до 15—20 тс. Отклонение платформы от точки бурения не должно превышать 5—10% глубины. Масса якорного устройства достигает 1000— 1200 тс, а стоимость — 20% стоимости судна.

В дополнение к развитому якорному устройству многие платформы, даже несамоходные, имеют подруливающие устройства большой мощности.

Относительно малая площадь ватерлинии и большие надводные поверхности определяют повышенную чувствительность платформ к обледенению. Слой льда толщиной всего 70—80 мм снижает начальную поперечную метацентрическую высоту платформы на 25—30%. Основным средством борьбы с обледенением является электрообогрев конструкций вышки и надводного корпуса, а также располагаемых на палубе запасов буровых труб.

Относительно тяжелые условия работы, ошибки при проектировании и эксплуатации приводили к авариям полупогружных установок. Четыре платформы потеряли остойчивость и были залиты волнами во время шторма; две были повреждены при буксировке и во время установки; одна имела течь, и на этой же платформе возник пожар. Следует отметить, что необычные размерения платформ (большая высота над водой, большая ширина) затрудняют как эвакуацию экипажа, так и борьбу с пожаром.

Для эвакуации экипажа предложены различные специальные устройства, связывающие палубу платформ со спасательными средствами. К числу таких устройств относятся, например, цилиндрические мелкоячеистые сети, служащие направляющими для спуска людей и подвешиваемые к стойкам платформ. Предложены также устройства периодического действия, например кабины, укрепленные на концах специальных стрел.

Все платформы имеют вертолетные площадки, и одна из важных задач проектировщика — обеспечить безопасную посадку и взлет вертолета с этой площадки.

Вначале все платформы строились невдалеке от места эксплуатации, предназначались для районов с относительно мягкими условиями и были несамоходными. Однако впоследствии число самоходных платформ увеличилось, поскольку наличие собственной двигательно-движительного комплекса упрощает процесс постановки на якоря, а также небольшие переходы от точки к точке в районе работ…