статья из журнала «Судостроение»

Проектирование судов

И.Я. Баскаков, В. М. Бурлаков

      Газотурбоход на подводных крыльях «Тайфун» является первым отечественным морским судном, оборудованным глубокопогруженными автоматически управляемыми крыльями (рис. 1). Оригинальная система автоматической стабилизации движения управляет подъемной силой подводных крыльев, существенно повышая мореходные качества газотурбохода.

      «Тайфун» имеет наибольшую длину 31,4 м, между перпендикулярами 26,5 м, ширину по Корпусу 5,6 м, по кромкам крыльев 10 м. Осадка корпуса в водоизмещающем положении составляет 1,3 м, с учетом крыльев — 4,1 м, при ходе на крыльях — 1,3 м. Клиренс (подъем корпуса над водой в эксплуатационном режиме) достигает 1,5 м. При полном водоизмещении ~ 65 т газотурбоход принимает на борт 98—105 пассажиров (в зависимости от уровня комфорта). Экипаж судна состоит всего из 4 чел. В энергетическую установку входят главные газотурбинные двигатели мощностью 2х1750 л.с. и дизель малого хода мощностью 165 л. с. Газовые турбины позволяют судну развивать скорость до 44 уз, дизель обеспечивает ход в водоизмещающем положении со скоростью 5 уз.
      Общая компоновка судна на подводных крыльях (СПК) «Тайфун» подчинена стремлению создать максимальные удобства для пассажиров и экипажа (рис. 2). Все пассажиры размещаются в одном салоне, оборудованном системой кондиционирования воздуха. Стеклянные двери ведут из салона в вестибюль и на прогулочную палубу. Из вестибюля имеется вход в багажное отделение, ходовую рубку и санитарные узлы. Расположение салона в носовой части позволило отдалить его от источников шума. В пассажирском салоне установлены легкие и удобные кресла специальной конструкции с хранилищами для спасательных жилетов. Панели в салоне по бортам зашиты малогорючим слоистым пластиком, а выше — павинолом, наклеенным на фанеру. Подволок салона затянут павинолом по деревянному обрешетнику. На переборку со стороны турбинного отсека нанесено специальное вибродемпфирующее покрытие.
      В ходовой рубке СПК установлены пульты управления всеми судовыми механизмами и системами, в том числе системой автоматической стабилизации движения. Некоторое смещение рубки в корму от миделя дало возможность при сохранении хорошего кругового обзора уменьшить длину кабелей систем управления.
      Корпус СПК ниже пассажирской палубы разделен поперечными переборками на девять водонепроницаемых отсеков, в которых расположены топливные баки, дизель-генераторы, газотурбинные установки и дизель малого хода. Доступ в отсеки осуществляется через люки в палубе. В переборке между отсеками дизель-генераторов и газовых турбин устроена водонепроницаемая дверь. Непотопляемость судна обеспечена при затоплении любых двух смежных отсеков. В некоторых случаях непотопляемость СПК сохраняется и при затоплении трех отсеков.
      Корпус СПК «Тайфун» клепаной конструкции изготовлен из высокопрочного (Бт =3000 кгс/см2) алюминиево-магниевого сплава В-48Т1. Набор его выполнен по продольно-поперечной системе, шпация равна 500 мм (в надстройке шпация увеличена до 1000 мм). Предохранение корпуса от воздействия электрохимической коррозии обеспечивается протекторной защитой.
      В качестве судовых спасательных средств на СПК «Тайфун» используются плоты ПСН-10, хранящиеся в контейнерах по бортам. Сбрасывание плотов на воду осуществляется дистанционно из ходовой рубки. Предусмотрена возможность ручной и автоматической отдачи плотов. На судне имеются также индивидуальные, спасательные средства — спасательные круги и жилеты.
      Крыльевое устройство СПК состоит из носового и кормового глубокопогруженных подводных крыльев, изготовленных из высокопрочной нержавеющей стали 0Х17Н7Ю (рис. 3). Носовое крыло восприни мает около 77%, а кормовое — около 23% веса судна. Среднее погружение носового крыла на эксплуатационном режиме равно 1,1—1,3 м. Несущая
      плоскость носового крыла отстоит от основной линии корпуса на 2,8 м.
      Выбранные обводы корпуса и тип крыльевой схемы обеспечивают высокое гидродинамическое качество СП К на режиме, соответствующем «горбу» сопротивления, и при ходе на крыльях. Результаты испытаний моделей СПК «Тайфун» и «Комета» (рис. 4) показывают, что если на тихой воде в крыльевых режимах обратное качество крыльевых схем этих судов одинаково, то при движении на трехбалльном волнении крыльевая схема СПК «Тайфун» имеет преимущество.
      Движителями полного хода газотурбохода являются трехлопастные гребные винты диаметром 0,68 м с отношением H/D = l,14 и с частотой вращения п=2200 об/мин. Маневрирование СПК при швартовках обеспечивается дизелем малого хода, передающим мощность на гребные винты подъемно-поворотной колонки.
      Высокое гидродинамическое качество судна на глубокопогруженных автоматически управляемых подводных крыльях является не единственным его достоинством. Амплитуды качки СПК «Тайфун» при ходе на волнении имеют меньшие значения по сравнению с судами, оборудованными фиксированными подводными крыльями. Даже СПК с системами умерения качки имеют на волнении большие амплитуды (рис. 5). Что касается вертикальных ускорений, то при ходе на четырехбалльном волнении у СПК «Тайфун» зафиксировано в носу ускорение около 0,5 g. Это также ниже, чем у СПК с фиксированными подводными крыльями.
      Как уже указывалось, принципиальной особенностью газотурбохода «Тайфун» является использование на нем электронной системы автоматической стабилизации и управления движением. Эта система стабилизирует углы крена, дифферента и курса, а также положение центра тяжести судна.
     Кроме того, она осуществляет программное управление углом дифферента и положением центра тяжести СПК в зависимости от скорости хода, а также управление курсом судна в зависимости от угловой скорости циркуляции с заданием внутреннего угла крена. Система предусматривает возможность ручного регулирования указанных параметров с пульта управления. Структурная схема системы показана на рис. 6. Соответствующие датчики измеряют текущие значения углов дифферента, крена и курса, а также положение центра тяжести судна. Эти величины сравниваются с заданными. Сигналы рассогласования поступают через фильтры в усилители и далее к электрогидравлическим приводам. Последние воздействуют на закрылки таким образом, чтобы компенсировать возмущениев и стабилизировать положение судна.
      Испытания СПК «Тайфун» убедительно показали, что резервирование каналов системы стабилизации в сочетании с секционированием закрылков и дублированием системы гидравлики позволили создать надежный в эксплуатации комплекс, обеспечивающий безаварийность движения.
      Отказ одного носового и одного кормового закрылка даже при четырехбалльном волнении не снижает устойчивости хода СПК. Большим достоинством системы является ее компактность — общая масса всех ее элементов, устройств, приводимых механизмов и кабелей не превышает 600 кг.
      Для обслуживания электрогидравлических приводов закрылков и рулей на СПК предусмотрены две независимые гидравлические магистрали (рис. 7). Каждая из магистралей имеет два насоса — один навешен на редуктор главного двигателя и второй — на его турбокомпрессор. Рабочая жидкость поступает к исполнительным механизмам под давлением 150 кгс/см2. В случае выхода из строя одной магистрали к исполнительным механизмам автоматически подключается другая магистраль.
      Главными двигателями СПК «Тайфун» служат две газовые турбины АИ-23с-1. Запуск их осуществляется с помощью стартер-генераторов от аккумуляторных батарей, выхлопные газы для защиты судна от задымления отводятся в корму. Мощность от главных двигателей передается на гребные винты через угловую z-образную колонку К-1700' (рис. 8).
      Как уже указывалось, движение СПК «Тайфун» в водоизмещающем режиме обеспечивается дизелем малого хода 6ЧСП13/14. Мощность от дизеля передается на гребные винты через угловую колонку КП-150. Для повышения маневренных качеств в швартовных режимах и осуществления заднего хода колонки выполнены поворотными. Управление колонкой производится либо с цейтрального пульта из ходовой рубки, либо с переносного пульта из любой точки судна. После включения газовых турбин колонка КП-150 поднимается в верхнее положение.
      В системе кондиционирования пассажирского салона используются воздухопроводы и арматура системы вентиляции. Насосы холодильной машины навешены на вспомогательные дизель-генераторы.
      Электроэнергетическая установка газотурбохода состоит из двух генераторов мощностью по 22 квт и восьми аккумуляторных батарей 6СТК-180. Основное судовое электрооборудование потребляет переменный ток частотой 400 гц, поэтому его питание от береговой электросети осуществляется через преобразовательный агрегат. В основное навигационное оборудование СПК входят гирокурсоуказатель, магнитный компас, гидравлический лаг и малогабаритная радиолокационная станция. Радиосвязь с берегом и другими судами обеспечивается приемопередающей телефонно-телеграфной радиостанцией. Имеется и аварийная радиостанция.
      Создание в нашей стране первого морского пассажирского газотурбохода на глубокопогруженных автоматически управляемых подводных крыльях «Тайфун» является новым достижением отечественного судостроения. Опыт эксплуатации СПК «Тайфун» позволит наметить пути дальнейшего совершенствования судов, использующих динамические принципы поддержания.
_____________________________________________________________________________________________________________
' См. статью Н.С. Аврашкова, В.И. Грузинова и А.А. Казакова «Угловая z-образная передача для судна на подводных крыльях «Тайфун». — «Судостроение», 1971, № 8.