В погоне за скоростью и меньшим расходом топлива конструкторы крупных грузовых кораблей вынуждены сражаться с тремя главными врагами. При движении судно образует перед собой расходящиеся волны, причем «естественные» затраты энергии на их образование возрастают пропорционально квадрату его скорости. Отчасти эта проблема решается с помощью грамотных обводов носовой части корабля. Вторая трудность заключается в том, что за кормой давление воды оказывается ниже, чем перед носом — корабль уплотняет рассекаемую жидкость, после чего она сходится в более разреженной форме позади него. Образующаяся разность давлений порождает силу, которая тянет корабль назад. Однако и этот негативный эффект можно нивелировать, сделав корабль более длинным и придав его корпусу более обтекаемую форму.
Торпедоносное решение: Большому кораблю – большие компрессоры
Наконец, третья проблема — вязкость воды: при движении тела сквозь нее возникает трение, прямо пропорциональное его скорости и площади поверхности. Чтобы уменьшить энергетические потери, связанные с трением, необходимо сделать корабль как можно более «скользким». Эта задача кажется совершенно фантастичной, однако у нее существует вполне технологичное решение, опробованное на практике и доказавшее свою состоятельность.
Основная идея заключается в том, чтобы окружить днище корабля облаком из пузырьков газа. В результате вокруг бортов судна сформируется тонкий слой разреженной воды, обладающий пониженной плотностью и вязкостью. Этот слой будет снижать трение, фактически и делая корабль более «скользким». Первый аппарат, использовавший подобную технологию, был создан в Советском Союзе еще в конце 60-х гг. — речь идет о скоростной кавитирующей торпеде «Шквал». При движении торпеда создает вокруг себя газовую каверну, другими словами, торпеда постоянно окружена пузырьками газа, значительно снижающими гидродинамическое сопротивление — это позволяет ей двигаться со скоростью 100 м/с, то есть как минимум в 3 раза быстрее самых быстрых аналогов. Правда, в прошлом году Германия объявила о создании «суперторпеды» Barracuda, способной развивать скорость еще в 2 раза выше.
Необходимо отметить, что в отличие от обыкновенных кораблей, подводные аппараты не тратят энергию на создание волн. Для них основным препятствием является именно вязкость среды, поэтому кавитационная каверна сулит им гораздо большие энергетические преимущества. И все же применение «пузырьковой смазки» может быть вполне оправдано и в случае надводного большегрузного флота. По крайней мере, так утверждают ученые и кораблестроители России, Европы, США и Японии, которые обсуждают перспективы подобного проекта.
Чтобы создавать пузырьки вокруг танкеров и сухогрузов, забортную воду вовсе не обязательно нагревать: вместо этого можно использовать обыкновенные воздушные компрессоры. Йошиаки Кадама из японского Национального института морских исследований (NMRI) предлагает располагать их в носовой части судна: по его расчетам, слой пузырьков возле днища позволит кораблю экономить до 40% топлива за счет снижения трения о воду. При этом закономерным образом увеличится не только экономичность судна, но и его скорость. Голландский специалист Кнуд Гансен (Knud E. Hansen) из судостроительной компании DK Group утверждает, что с помощью подобной технологии можно будет создать грузовой корабль, способный пересечь Атлантику за каких-то два с половиной дня. Что ж, как говорится, поживем — увидим.
По информации TreeHugger