Рис.33. Французский корабль «Лафайет», имеющий относительно скромный развал бортов в районе форштевня по сравнению с современными российскими кораблями, встречается с волной при относительно умеренном волнении моря. Удар гребня встречной волны о выступающий вперед форштевень может иметь сокрушительные последствия. Такой удар может произойти даже при движении по относительно пологой океанской зыби.

Килевой качки, видимо, невозможно избежать полностью, ибо пока не найдено соответствующих простых проектно-технических решений. Однако остаточную килевую качку можно эффективно гасить силами демпфирования, возникающими в районе скуловых шпангоутов, которые из условий оптимизации ходкости на тихой воде должны иметь довольно сложную форму, приводящую к своеобразному затягиванию (закручиванию) под днище набегающего потока, что способствует гашению расходящейся корабельной волны. Оптимально построенные скуловые обводы корпуса позволяют также снизить активность взаимодействия со штормовыми волнами, соизмеримыми с размерами скуловой части корпуса, а также при встрече с более крупными гребнями волн, когда корабль пытается поддерживать высокую скорость штормового хода.

В заключение необходимо также сказать о важных особенностях наиболее крупных и крутых морских волн – девятых валов, которые всегда присутствует в открытом море и наиболее активны в процессе свежего или усиливающегося волнения. Девятые валы всегда проявляются группами из двух-трех волн и обладают очень малой подвижностью. Самые грозные с виду волны не могут нанести бокового удара по корпусу неподвижного корабля, но могут резко подбросить его вверх или опустить вниз, причем если на вершине таких волн образуются обрушающиеся гребни, то «подбрасывания» и «опускания» оконечностей корпуса могут легко превысить ускорение свободного падения.

1. Траулер идет малым ходом курсом вразрез волне. Впереди виднеются аномально высокие девятые валы; 2. Волна приблизилась к траулеру, и экипажу может показаться, что ее высота выше ходового мостика; 3. Эта крупная волна лишь вскользь задевает форштевень, при этом нос не взлетает вверх, а падает вниз под удар следующего гребня волны; 4. Однако, стоячая волна больше не движется вперед и теперь подбрасывает вверх корму, оголяя винты и рули траулера 5. В следующий момент «качели» девятого вала ставят корпус траулера на ровный киль; 6. И траулер, разгоняясь, встречает ходом новую подвижную волну, но она уже имеет меньшую высоту. Рис.34. Испытания на волнении модели корпуса траулера, имеющего форму корпуса, как у крейсера «Аврора».

Полный пакет образуют также 3-4 быстрых гребня прогрессивных волн, попарно опережающих и догоняющих девятые валы. Эти волны способны наносить сокрушительные удары по скулам корпуса, и чем лучшей всхожестью на встречную волну будет обладать корпус корабля, тем чаще такие «быстрые волны» будут прокатываться сокрушительными потоками по его носовым палубам.

«Быстрые волны» сменяются кратковременным затишьем, имеющем протяженность порядка 2-3 волн с характерными для волновой структуры периодами. В этот момент судоводитель имеет возможность встать на обратный курс, или вырваться их жесткого объятья штормовых волн, если судно, потеряв управляемость, будет поставлено штормом лагом к волне.

Знание указанных особенностей штормового волнения в открытом море позволяет мореплавателям уверенно удерживать судно даже в условиях ураганных штормов, а иногда – требовать от рулевого обеспечения приличной обитаемости для экипажа. Но все же штормовая мореходность в не меньшей степени должна обеспечиваться мореходными качествами корабля, особенностями обводов корпуса и архитектурным обликом, не вступающими в жесткие контакты с сокрушительными волнами и ураганными ветрами.

О современных проектных решениях

Считается, что на архитектуру современных кораблей наибольшее влияние оказали «кораблестроительные уроки Цусимы». Под руководством А.Н. Крылова, а затем И.Г. Бубнова в опытовом бассейне в Петрограде проводились экспериментальные работы по совершенствованию научных методов оценки ходовых и мореходных качеств проектируемых кораблей [Хмельнов и др, 1996]. Однако особое внимание стали уделять непотопляемости и живучести корабля в боевых условиях, а ходовые испытания ограничивались опытами по достижению максимальной скорости хода на тихой воде.

Реалистичные испытания штормовой ходкости и качки корабля в новом большом опытовом бассейне оказались затруднительными, так как в отличие от гравитационной тяги малых бассейнов, позволявшей моделям изменять ход под ударами волн, буксировочная тележка «прорывала» испытываемые модели сквозь гребни волн с фиксированной скоростью, что лишало экспериментаторов возможности делать объективные оценки особенностей формы корпуса при его силовом взаимодействии с гребнями волн.

С учетом потребностей в увеличении надводных объемов корпуса для размещения вооружений, форма корпуса корабля начала изменяться в сторону завышения надводного борта, что сказывалось на изменении традиционного штормового плавания в режиме «прорезания волн», так как корабли с огромным запасом плавучести кроме отличной «всхожести на волну» приобретали также и резкую килевую качку.

В новых проектах кораблей все в большей мере отражались, ранее активно отклоняемые идеи вице-адмирала С.О. Макарова об обеспечении боевой непотопляемости за счет увеличения высоты борта, что формально означало также и увеличения запаса плавучести корабля. Фактически же это приводило не только к ухудшению штормовой мореходности и безопасности штормового плавания, но также лишало артиллерийский корабль его главного качества – устойчивости корпуса как стабилизированной платформы в условиях покатой морской зыби и умеренного волнения.

За точку отсчета современных подходов в российском кораблестроении условно можно принять появление и триумф эсминца типа "Новик". Это тот весьма показательный случай, когда стремление к максимальной вооруженности корабля возобладало над свойственной мореплавателям заботой о хорошей мореходности.

1 августа 1910 года, на основе конкурсного проекта, под руководством старшего делопроизводителя кораблестроительного отдела Морской технической комиссии, подполковника, корабельного инженера К.А. Теннисона был заложен эскадренный миноносец «Новик», в проекте которого было очень хорошо сбалансировано соотношение мощностей энергетической установки и многочисленных систем вооружений. Форма корпуса корабля вполне соответствовала представлениям о наилучшей мореходности тех лет: надводный борт имел внутренний завал, оконечности корпуса заострены, все шпангоуты построены на плавных лекальных кривых, а вот отношение ширины к осадке корпуса стало несколько большим. Последнее привело к завышенной остойчивости миноносца и уменьшению периода собственных поперечных колебаний корпуса до 6,5–7 сек.