На этапе, предшествующем разработке проекта, определялись те общие исходные требования, которым должно было удовлетворять это судно — скоростная океанская моторная яхта.
Оговаривалось применение обеспечивающей высокую удельную мощность и надежность многовальной газотурбинной энергетической установки, работающей на водометные движители, обладающие и требуемой надежностью, и достаточно высоким КПД на больших скоростях. Соотношения размерений и обводы корпуса должны были обеспечивать устойчивое движение с полной нагрузкой на "полуглиссирующем" — переходном к глиссированию — режиме при волнении вплоть до 4 баллов. За расчетную следовало принять высоту волн 2.1 м.
Скорость на "тихой" воде порожнем должна была составлять 65 уз, с максимально возможной нагрузкой — свыше 40 уз. Оговаривалась средняя скорость в открытом море не менее 50 уз с полезной нагрузкой 400 т при дальности плавания 850 миль или 100 т при 2600-мильном рейсе.
Ставилось условие, чтобы все члены экипажа не подвергались интенсивным вертикальным ускорениям и опасному воздействию повышенных уровней акустического поля.
Имелась в виду возможность "коммерческого использования" моторной яхты и даже применения ее в "военных целях". В связи с этим в требованиях указывалось, что корпус и все оборудование судна, включая главные двигатели, движители и судовые системы, должны быть эксплуатационно надежными, т.е. пригодными для последующего использования после осуществления рекордных переходов через Атлантику в обоих направлениях.
После тщательной проработки условий задания был принят за основу однокорпусный вариант "полуглиссирующего" судна длиной около 60 м.
В качестве главного конструктора необычной моторной яхты был приглашен видный американский ученый-кораблестроитель Дональд Л. Блаунт, работающий в области гидродинамики быстроходных кораблей1. Известен ряд его трудов по исследованию различных аспектов движения глиссирующего судна. Достаточно сказать, что он совместно с Е. Клементом участвовал в испытаниях систематической серии моделей глиссирующих корпусов в Вашингтонском опытовом бассейне имени Д. Тейлора (Научно-исследовательский центр ВМС США). Напомним (см. "КиЯ" №66, №91), что сводные результаты этих испытаний уже в течение многих лет используются катеростроителями всего мира.
Рабочим проектированием "Дестриеро" руководил Майкл Филпот. Координатором программы был один из будущих пилотов "рекордсмена" Чезаре Фиорио.
Любопытно отметить, что поскольку на скоростях 50-60 уз существенную роль играет воздушное сопротивление, к решению вопросов аэродинамики и проектированию надстроек была привлечена итальянская фирма "Пининфарина" — создатель автомобилей "Феррари".
Программа обширных исследований, выполненных по международным контрактам оргкомитета, включала 14 самостоятельных работ, которые проводились в основном в Швеции (Исследовательский центр SSPA в Гетеборге и центр фирмы "КаМеВа" в Кристиниенхамне), а также в Дании и США (Университет шт. Огайо).
Осенью 1989 г. были готовы пред-эскизные проекты чисто "катерного" корпуса со значительным относительным удлинением (L/B около 5), транцевой кормой и тремя вариантами обводов: 1 — круглоскулыми с развитым брызгоотбойником чуть выше ходовой ВЛ; 2 — двухскуловыми с выпукло-килеватыми очертаниями днищевых шпангоутов ниже нижней скулы; 3 — остроскулыми плоско-килеватыми типа глубокое V с развитым брызгоотбойником по скуле.
Изготовленные в масштабе 1:20 модели с этими тремя вариантами обводов прошли большой комплекс буксировочных испытаний в опытовом бассейне имени Д.Тейлора. Проводились замеры сопротивления на тихой воде и на волнении 3, 4 и 5 баллов при пяти значениях нагрузки и шести значениях скорости. Анализ полученных данных показал, что на скоростях (в пересчете на натуру) до 40 уз все три варианта обводов практически равноценны. При больших скоростях наименьшим сопротивлением обладала модель с остроскулыми плоско-килеватыми обводами. Исходя из этого для дальнейшей разработки проекта и были выбраны именно такие обводы по всей длине судна.
Определялись маневренные качества и характеристики поведения на волне— продольной, бортовой и вертикальной качки при различных направлениях бега волны, скоростях и нагрузках. Отрабатывались модели водозаборного устройства водомета, воздухоприемников, каналов газовыхлопа и т.д. и т.п.
Вертикальные ускорения — перегрузки в долях g при движении на волне — замерялись в районе, соответствующем положению поста управления судном, т.е. основного места пребывания членов экипажа — на расстоянии 20 м от транца (для натуры). Полученные исследователями величины не превосходили 1.0g при всех значениях водоизмещения, скоростях 50 уз и волнении 4 балла и укладывались в норматив, установленный в американском флоте для 4-часовой вахты экипажа на малых кораблях.
Модельные испытания позволили уточнить и главные размерения судна, увеличив относительное удлинение (по наибольшим длине и ширине) до величины 5.21.
В процессе проектирования рассматривалось несколько вариантов состава энергетической установки. Известные преимущества имел вариант с шестью "морскими" газовыми турбинами "Аллисон-571", работающими на четыре водометных движителя. Крайние к бортам управляющие водометы оборудовались реверсивно-поворотными устройствами и приводились каждый отдельной турбиной. Два средних маршевых движителя приводились каждый двумя турбинами, спаренными через комбинированные редукторы.
Принят был "более лаконичный" вариант с тремя газовыми турбинами "Дженерал Электрик" типа LM 1600 несколько большей суммарной мощности, работающими через редуктор каждая на свой водомет. Как отмечают специалисты, при таком трехвальном варианте обеспечивается большая простота и компактность установки и полная идентичность оборудования валовых линий.
Применение трех наиболее мощных из предлагаемых для поставки турбин привело к увеличению расчетного полного водоизмещения "Дестриеро" примерно на 20% — до 900 т, но зато позволило увеличить скорость хода при полной нагрузке, соответствующей началу рейса.
Каждая из турбин LM 1600 развивает мощность до 15240 кВт при частоте вращения 7000 об/мин. Таким образом максимальная "кратковременная" общая мощность энергетической установки достигает 45720 кВт (62175 л.с.). Отметим, что при необходимости поддерживать режим полного хода в течение продолжительного времени не меньший интерес представляет такая характеристика энергетической установки, как "длительная мощность". По данным "Дженерал Электрик", общая длительная мощность энергетической установки "Дестриеро" при температуре 27°С составляет 38535 кВт (52408 л.с.).
Особое значение с самого начала придавалось обеспечению эксплуатационной надежности установки. Несколько забегая вперед, приведем такие сведения. Фирма гарантировала нормальную работу двигателей, установленных на "Дестриеро" под углом 15° к основной, при дифференте до 20° и крене до 15°, а кратковременно — в течение 10 секунд — при дифференте 30° и крене 45°.
Удельный расход топлива каждой турбины — 226 г/кВт·ч, общий часовой расход топлива — 10.3 т. При расчетной протяженности рекордной трассы 3500 миль в проекте была предусмотрена возможность размещения до 750 т топлива (при некотором превышении расчетного полного водоизмещения).
С целью снижения шумности каждая турбина, имеющая габариты 4.89x2.03 м, заключена в специальный звукоизолирующий кожух (модуль) с огнеупорной оболочкой, разработанный германской фирмой "MTU". Габариты каждого модуля 6.4х2.4х2.3 м.
Три понижающих редуктора германской фирмы "Ренк-Текке" обеспечивают снижение числа оборотов до 650 об/мин — уровня, необходимого для нормальной работы движителей. В качестве движителей применены три одинаковых водомета типа 125SII шведской фирмы "КаМеВа", имеющих диаметр водовода — 2 м и расход воды — 20 м3/с; суммарный упор — 120 тс. Это на сегодня самые мощные в мире водометные движители.
Известно, что рабочий орган — насосный агрегат — водометного комплекса включает 6-лопастное рабочее колесо и направляющее устройство с 11 лопатками. Сообщалось, что КПД насосного агрегата удалось довести до 91-92%.
Средний водомет используется только для создания тяги на переднем ходу; два бортовых, кроме того, обеспечивают управляемость судна при помощи реверс-рулевых устройств, установленных на выходном сопле и позволяющих отклонять реактивную струю воды в нужном направлении.
Непростую проблему представляло обеспечение безопасности эксплуатации высокоскоростного судна, способного преодолевать расстояние, равное длине корпуса, всего за 3 секунды.
Судно оснащено радиолокаторами двух систем, гидростабилизатором с усилителями, комплектами видеоэкранов и самых современных средств внешней связи.
Между весной и осенью 1990 г. были завершены все исследовательские работы и модельные испытания, в мае подписали строительный контракт, а в июне корпус "Дестриеро" заложили на итальянской верфи "Финкантиери" в Специи. Для ускорения дела часть корпусных конструкций — несколько секций — строили на соседних предприятиях.
Судно со сварным корпусом из легкого сплава (известно, что всего было израсходовано около 300 т этого материала) строилось под наблюдением и на класс норвежского регистра "Норске веритас".
Фирма рекламирует его как самое крупное в мире однокорпусное судно из алюминиевых сплавов и при этом не забывает подчеркнуть, что постройка "Дестриеро" заняла всего 270 дней. Безусловно, это своего рода рекорд, которым можно гордиться.
На первых же выходах на мерную милю "Дестриеро" показал скорость на тихой воде — 62.8 уз. В дальнейшем при минимальной нагрузке была достигнута и превзойдена оговоренная заданием 65-узловая скорость.
Инерционно-тормозные характеристики "Дестриеро" таковы. При водоизмещении 53% полной нагрузки судно совершает разгон до скорости, равной 90% полной, за 55 сек при максимальном ускорении 0.092g; скорости 60 уз оно достигает через 4.8 мин после полного открытия заслонок. Торможение идущего со скоростью 60 уз судна до 10 уз при максимальном замедлении 0.107g осуществляется за 36 сек; дальнейшее снижение скорости до 5 уз занимает 60 сек, считая с момента закрытия дроссельной заслонки.
Уровни шумности, замеренные при ходовых испытаниях "Дестриеро" на предельных скоростях, составили: в жилых помещениях — 68 дБ, в ходовой рубке — 67 дБ, на открытых участках палубы вблизи двигателей — 90 дБ. Эти значения, судя по всему, заказчика — оргкомитет — удовлетворили.
Для оценки совершенства подобных судов за рубежом используется параметр "транспортная эффективность".
Испытания "Дестриеро"позволили отметить повышенное на 7-20% значение этого параметра (по сравнению со скоростными судами других типов) в диапазоне чисел Фруда по водоизмещению, соответствующих переходному режиму (Fr=1.5÷3.0) и глиссированию (Fr=2.4÷3.5) со скоростями 62-65 уз при уменьшенной нагрузке.
По мнению специалистов, столь заметное повышение транспортной эффективности может быть объяснено улучшением пропульсивных качеств судна, в частности — увеличением КПД движителей.
В мае 1992 г., после завершения детальных испытаний всех механизмов, систем и приборов на средиземноморской волне, моторная яхта "Дестриеро" вышла через Гибралтар на север Атлантики — на трассу лайнеров. Этот пробный переход в Нью-Йорк в направлении с востока на запад при благоприятном стечении обстоятельств должен был стать частью рекорда, может быть, и менее громкого, чем завоевание Голубой ленты на трассе Нью-Йорк — Бишоп-Рок, но достаточно почетного. Дело в том, что среди моряков и судовладельцев бытовало и сравнение суммарного времени двух лучших трансокеанских переходов того или иного судна: с востока на запад плюс с запада на восток. До выхода в океан "Большого Ю" рекорд принадлежал лайнеру "Куин Мэри" (1938 г.; сумма времени 186 ч 30 мин). Американский лайнер в 1952 г. улучшил это время почти на 20 часов, совершив рейс в западном направлении за 84 ч 12 мин и в восточном за 82 ч 40 мин.
Теперь курс на Нью-Йорк взял "Дестриеро". Погодные условия не благоприятствовали поддержанию максимальных скоростей, а рисковать до проведения основного заезда "запад-восток" никакого смысла не было. Поэтому, когда через 101 ч 13 мин 25 сек "Дестриеро" финишировал, пройдя траверз плавмаяка Эмброуз у входа в нью-йоркскую гавань, никто еще ничего определенного сказать о судьбе рекорда не мог...
К началу августа детальная подготовка всей техники к решающему броску была завершена. Дождавшись благоприятного трехсуточного прогноза, "Дестриеро" с 13 членами экипажа и пассажиром на борту, имея при водоизмещении 1070 т запас топлива свыше 700 т, вышел из гавани.
В четверг 6 августа моторная яхта пересекла стартовую линию у Эмброуз-лайт со скоростью 44 уз. Все шло нормально и было решено в соответствии с графиком наращивать число оборотов турбин. Вскоре скорость увеличилась до 49 уз, а в начале следующего дня 7 августа — достигла 54 уз.
Одна треть пути была пройдена благополучно и с неплохим результатом, однако выяснилось, что даже незначительное кратковременное ухудшение гидрометеорологических условий сразу же вынуждает скорость снижать. Сила ветра иногда повышалась до 10.3 м/с, высота волн неожиданно достигала 2 м. По мере расходования топлива облегченное судно становилось все более подверженным воздействию погодных условий.
Учет этих факторов приводил к необходимости периодического снижения скорости судна на несколько узлов. Однако в целом судно неуклонно продолжало следовать поставленной задаче перехода и постепенно появилась уверенность в том, что новый рекорд скорости пересечения океана состоится.
Напряженной, как отмечают члены экипажа, была последняя ночь на пути к английскому побережью. Используя всю имеющуюся мощность энергетической установки, несмотря даже на новое некоторое ухудшение погодных условий и темное время суток, "Дестриеро" уверенно поддерживал скорость 60 уз. А максимальным за эти финальные часы гонки показанием лага была цифра 64!
Это была полная победа!
Ранним утром в 5.13 в воскресенье 9 августа "Дестриеро" достиг конечного пункта перехода — траверза маяка Бишоп-Рок у островов Силли. Указатель пройденного расстояния показал 3106 морских миль. Общее затраченное на переход время составило 58 ч 34 мин и 50 сек. Это значило, что средняя скорость "Дестриеро" была равна 53.09 уз (т.е. 98.32 км/ч).
Торжественная встреча победителей состоялась — уже по традиции — у причала на острове Силли. Руководил ею англичанин Ричард Брэнсон, хорошо известный в водно-моторном мире как организатор штурмов рекорда на "Вирджин Атлантиках" и учредитель переходящего приза, который так и был назван — "Трофей Вирджин Атлантик". Брэнсон и вручил Ага-Хану этот приз — серебряную модель маяка Бишоп-Рок.
Итак, итальянская моторная яхта "Дестриеро" стала новым обладателем Голубой ленты и приза Хейлза, а поскольку сумма времени ее переходов а обоих направлениях (101.13.25 плюс 58.34.50) оказалась все-таки меньше, чем у "Юнайтед Стейтс", то и первым обладателем "Колумбус Атлантик Трофея", только что учрежденного в честь 500-летия открытия Америки2.
На основе изучения результатов проведенных испытаний и рекордного плавания Д. Блаунт отметил, что моторная яхта "Дестриеро" благодаря примененной технологии разработки, базирующейся на самом широком и комплексном использовании всех достижений науки и техники, высоким гидродинамическим и прочностным качествам корпуса и рациональному сочетанию газовых турбин и водометов, смогла наглядно продемонстрировать исключительно высокий уровень современных возможностей.
И не без оснований рекламный проспект "Финкантиери" начинается с утверждения: "Создание "Дестриеро" — это три серьезных шага вперед". По формулировке специалистов фирмы эти три шага таковы:
- разработанные учеными необычные для океанского судна "катерные" обводы позволили пересечь Атлантику, поддерживая рекордную среднюю скорость 53 узла;
- самые мощные в мире газовые турбины, работающие на самые большие в мире водометы с самым высоким КПД, обеспечивают скорость на тихой воде свыше 65 узлов;
- уникальное, самое крупное в мире судно из алюминиево-магниевого сплава, имеющее сложнейшее современное оборудование, построено всего за 270 дней.
Рекорд "Юнайтед Стейтс" вряд ли можно было назвать оказавшим серьезное влияние на развитие судостроения. А вот рейс "Дестриеро" привлек самое серьезное внимание и судовладельцев, и кораблестроителей, в частности — создателей быстроходных паромов и малых боевых кораблей. Достаточно сказать, что "Финкантиери", а следом за нею и другие передовые фирмы уже начали работы по развитию полученного опыта.
Теперь считается не только возможной, но и экономически перспективной постройка надежных и мореходных коммерческих однокорпусных "суперкатеров" с обводами глубокое V. Есть, например, сообщения о разработке проекта такого судна водоизмещением 1200 т, принимающего на борт 110-120 автомобилей плюс 450 пассажиров и развивающего эксплуатационную скорость "свыше 40 уз".
Примечания
1. Д. Л. Блаунт любезно предоставил редакции свой доклад о проектировании "Дестриеро", прочитанный в октябре 1991 г. на заседании Американского Общества кораблестроителей (SNAME).
2. Краткое изложение обстоятельств рекордного перехода дано по любезно предоставленной автором Дэгом Пайком статье в голландском журнале "Motorboot" №11 за 1992 г. Напомним, что "морской" журналист Д. Пайк (знакомый читателям "КиЯ" по нескольким публикациям) — непосредственный участник борьбы за Голубую ленту: был штурманом у Брэнсона на "Вирджин Атлантик Челленджере II". Он автор широко известной за рубежом книги "The Challenge ot the Atlantic" (1988, Англия).