Автор статьи: ЯН ЭРИК ЙОХАНСЕН
Продукция SLEIPNER доступна по всей Азии от DRAKE MARINE.

Дрейк Морской / РЕСУРСЫ / ПРИМЕРЫ ИЗ ПРАКТИКИ / Как стабилизаторы влияют на скорость и расход топлива?

Традиционно как стабилизаторы с килем, так и гиростабилизаторы влияют на скорость и расход топлива либо за счет дополнительного веса гиростабилизатора, либо за счет дополнительного сопротивления воды, создаваемого внешними килями. В этой статье мы рассмотрим различные особенности современных стабилизаторов с килем, которые могут смягчить эти недостатки.

Возможно ли повлиять на сопротивление и расход топлива до такого уровня, чтобы свести к минимуму или даже полностью устранить подобные недостатки?

Ветро- и водостойкость

Количество энергии, которое необходимо приложить для перемещения судна, зависит от сопротивления, которое лодка испытывает в воде и воздухе. Увеличение веса или площади смоченной поверхности корпуса повлияет на максимальную скорость лодки и расход топлива.

Для судостроителей и архитекторов выбор системы стабилизации традиционно означает принятие непростых решений. Какую силу стабилизации можно достичь, прежде чем ее влияние на скорость и расход топлива станет неприемлемым? Для судов, где сила стабилизации на ходу наиболее важна, традиционно выбирались системы на основе плавников, поскольку гиросистемы менее эффективны на высоких скоростях. В гиросистеме сила стабилизации является фиксированной величиной. С плавниками сила стабилизации увеличивается в два раза с увеличением скорости, а также обеспечивает постоянную силу стабилизации на протяжении всего движения судна. Когда гидроцилиндры гироцилиндра достигают предела своего хода, гироцилиндр не может производить больше энергии, пока судно не накренится в другую сторону, и движение не изменится на противоположное. Это одна из главных причин, по которой те, кто отдает приоритет стабилизации на ходу, выбирают плавники вместо гироцилиндра.

Кроме того, имеется стабилизация на якоре. В последние годы это стало важной особенностью для владельцев лодок, что еще больше усложняет выбор в системах с плавниками. Традиционно устанавливаемые плавники слишком малы, чтобы обеспечить достаточную стабилизирующую силу на нулевой скорости. Поэтому многие суда со старыми системами не имеют достаточной стабилизирующей силы, поскольку фактические затраты с точки зрения скорости и топлива были бы слишком высокими.

Общие затраты на 10-процентное увеличение расхода топлива за весь срок службы судна могут оказаться весьма существенными. Для прогулочной яхты или суперяхты, не работающей круглосуточно, эти дополнительные расходы могут быть оправданы для владельца. Но для многих коммерческих судов дополнительные затраты могут оказаться нецелесообразными для поддержания стабильного экономического положения, в результате чего многие коммерческие суда отказываются от стабилизации, что очень жаль, поскольку, как можно сказать, именно эти суда больше всего выиграли бы от этого.

Можно ли минимизировать водостойкость стабилизаторов?

Одна из проблем традиционных плоских стабилизаторов заключается в том, что на большинстве V-образных корпусов вектор силы, приложенной для стабилизации судна, слишком близок к горизонтальной плоскости. Это означает, что большая часть приложенной энергии теряется при боковом смещении корпуса и возникновении рыскания. Фактически, в некоторых установках демпфирование крена может не очень эффективно влиять на вероятность морской болезни, поскольку нежелательные Дополнительные колебания и рыскания судна компенсируют уменьшение крена, что способствует снижению укачивания.

Изобретение изогнутых стабилизирующих плавников некоторые называют революцией в области стабилизаторов. Это простое, но весьма эффективное решение устраняет многие традиционные компромиссы, на которые раньше приходилось соглашаться военно-морским архитекторам и судостроителям.

Новый профиль стабилизатора позволяет гораздо эффективнее использовать приложенную энергию, чем традиционные стабилизаторы. Стабилизатор Vector с так называемыми винглетами, аналогичными тем, что используются на современных самолетах, изменяет вектор силы ближе к вертикальной плоскости, что приводит к гораздо более эффективной стабилизации и значительному снижению нежелательных побочных эффектов рыскания и крена. Благодаря улучшению вектора силы, стабилизаторы меньшего размера могут обеспечить ту же стабилизирующую силу, значительно уменьшая площадь контакта с поверхностью.

Еще один важный эффект изогнутых плавников заключается в том, что они создают подъемную силу, уменьшая общее сопротивление корпуса. На некоторых скоростных яхтах подъемная сила полностью компенсирует дополнительное сопротивление, фактически увеличивая максимальную скорость. Гидродинамическая подъемная сила, создаваемая плавником, пропорциональна квадрату его скорости относительно воды, поэтому увеличение скорости, скажем, с 17 узлов до 24 узлов удвоит подъемную силу от плавников.

Изогнутые плавники могут быть на 30 процентов эффективнее в движении и на 50 процентов эффективнее на якорной стоянке. Нежелательные побочные эффекты, такие как рыскание и крен, также могут быть уменьшены до 55 процентов по сравнению с традиционными плоскими плавниками.

Часто при использовании плоского стабилизатора скорость снижается до 10 процентов из-за сопротивления. Расход топлива также может соответственно увеличиться. При использовании изогнутых стабилизаторов в оптимальных условиях вы можете ничего не потерять. Следует учитывать, что повышенная эффективность изогнутых стабилизаторов по сравнению с плоскими будет варьироваться в зависимости от корпуса и многих факторов, таких как конструкция корпуса, скорость, место установки и т. д. Однако изогнутые стабилизаторы следует считать революционным решением в области усовершенствованной стабилизации. Распределение сил векторными стабилизаторами значительно уменьшает многие недостатки плоских стабилизаторов старого типа при любой установке.

Как стабилизаторы повлияют на крейсерскую скорость и расход топлива в различных условиях?

Капитаны судов без стабилизаторов часто корректируют скорость и курс в зависимости от ветра и волн. Характер и направление волн могут определять, какую скорость судно может поддерживать при разумном комфорте на борту. Обычно это означает движение на менее экономичных с точки зрения расхода топлива скоростях и по более длинным траекториям. С стабилизаторами пределы комфортного путешествия значительно расширяются и могут позволить двигаться на более эффективных крейсерских скоростях даже в условиях сильного волнения.

Собираетесь сделать крюк?

Некоторые яхтсмены решают изменить маршрут, чтобы избежать качки и дискомфорта для пассажиров и себя. На самом деле, отказ от кратчайшего пути в море является альтернативным решением проблемы качки. Иногда значительный объезд может повысить безопасность и комфорт на борту, но зигзагообразный маршрут может существенно увеличить протяженность морского пути, что повлияет на расход топлива и времени. Большинство яхтсменов, вероятно, когда-либо делали это – разворачиваясь носом к волнам или когда волны дуют с кормы.

Наличие на борту системы стабилизации звука позволит вам в большинстве случаев прокладывать и следовать правильному курсу к конечному пункту назначения, экономя топливо и время. Большинство капитанов предпочитают двигаться прямо к месту назначения без ограничений по маршруту и времени. Поэтому выбор остается за вами. какую систему вы выберете и ваше окончательное решение для повышения комфорта и безопасности на борту. В конечном счете, все сводится к безопасности, правильным условиям труда, комфорту и приятному плаванию. Дополнительным бонусом является то, что это увеличивает вероятность выхода в море, когда спокойное море больше не требуется.