Загадочная луковица под водой экономит миллионы: зачем она нужна кораблям

Вы когда-нибудь смотрели на огромный танкер или океанский лайнер и ловили себя на мысли, что его нос выглядит… странно?

Фото: Own work by S.J. de Waard, https://creativecommons.org/licenses/by/3.0/

Нос корабля

Если посмотреть на судно в сухом доке, когда обнажена его подводная часть, можно увидеть загадочный выступ. Он похож на каплю, торпеду или, как говорят французы, на луковицу — бульб. Для непосвященного зрителя это выглядит как минимум необычно: зачем приделывать кораблю такой "аппендицит"?

Может, это таран, как у античных трирем? Или секретное оружие? А может, просто — причуда дизайнера? Нет, это не таран и не украшение. За формой скрывается гениальный инженерный расчет, драматичная история эмигранта, сумевшего обогнать время, и экономия миллионов долларов.

Физика для чайников: как волна крадет топливо

Представьте, что вы бежите по пояс в воде. Что вас тормозит? Не только сопротивление воды, но и волна, которую вы гоните перед собой. Чем быстрее вы бежите, тем выше волна. Точно так же работает и корабль. Когда судно движется, его нос упирается в воду, создавая зону повышенного давления. Это она рождает носовую волну, которая отнимает энергию двигателей.

У огромных кораблей проблема стоит особенно остро. Длина их корпуса такова, что носовая и кормовая волны начинают взаимодействовать, создавая колоссальное сопротивление.

Долгие годы инженеры боролись с этим, просто наращивая мощь двигателей. Но это всё равно что пытаться разогнать машину, у которой постоянно включен ручник. Выхлопные трубы коптят небо, топливо сгорает тоннами, а скорость растет лишь на доли узла.

И тут на сцену выходит наш герой — бульб. Эта "луковица" играет роль хитроумного разрушителя волн. Принцип его работы прост и изящен, как у хорошего фокуса. Бульб создает свою собственную волну. Но не абы какую, а специально рассчитанную.

Эта вторая волна оказывается в противофазе с той, что создана носом корабля. Пик одной встречается с впадиной другой, и они взаимно уничтожаются, гасят друг друга. В результате судно словно проваливается в "яму" из спокойной воды, и сопротивление резко падает.

Кораблю больше не нужно постоянно взбираться на собственную волну — вода сама расступается перед ним.

Русский след и гонка за "Голубой лентой"

Самая захватывающая история бульба — это даже не инженерия, а человеческая драма. В начале XX века главной морской наградой была "Голубая лента Атлантики" — приз самому быстрому лайнеру, пересекшему океан. В этой гонке участвовали монстры индустрии: британская "Куин Мэри" и французская "Нормандия".

Внешне они были похожи, но "Нормандия" имела секретное оружие — бульб, спроектированный русским инженером-эмигрантом Владимиром Юркевичем. Он бежал из охваченной революцией России во Францию, работал таксистом и чертежником, но не оставил мечту строить корабли.

Когда французская компания Penhoët объявила конкурс на лучший проект лайнера, Юркевич рискнул предложить свою революционную идею.

Консервативные британцы отнеслись к "носу-луковице" скептически. А зря. Когда "Нормандия" вышла в море, она поразила всех. При длине больше "Куин Мэри" и мощности двигателей на 30% меньшей, французский лайнер шел с одинаковой скоростью! Бульб позволял экономить около 30% топлива на трансатлантических переходах.

Это был нокаут. Газеты писали, что "Нормандия" буквально плывет по воде, а не сквозь нее. Русский эмигрант, которому не нашлось места на родине, подарил Франции корону Атлантики, доказав: гениальность не имеет гражданства.

Когда бульб становится врагом

Казалось бы, если бульб так хорош, почему им не оснащены все плавсредства, от яхт до катеров? Тут вступает в дело суровая экономика и физика. Бульб эффективен только на больших судах (длиннее 15 метров) и при движении на определенных, относительно высоких скоростях.

Для тихоходной баржи или парусной яхты, меняющей скорость в зависимости от ветра, он бесполезен. Это как спортивный обвес для машины, которая стоит в пробках, — красиво, но бессмысленно.

Более того, в жизни моряков есть ситуации, когда бульб превращается в обузу. Речь о ледовом плавании. Современные суда, работающие в Арктике, часто проводят караваны, используя метод "буксировки на ус".

Судно заходит в канал за ледоколом и должно плотно к нему прижиматься. Торчащий бульб делает эту операцию крайне опасной — можно просто пропороть корму впереди идущего собрата.

Поэтому в последние годы судовладельцы, работающие на Северном морском пути, идут на беспрецедентные меры — демонтаж бульба. Да, после этой "операции" судно теряет в топливной экономичности на чистой воде, зато получает возможность круглогодичной навигации во льдах.

Это идеальный пример того, как конструкция подстраивается под жесткие условия эксплуатации: либо экономия топлива, либо доступ в Арктику.

Тайная жизнь "луковицы"

Современный бульб — не просто "глушитель волн", а многофункциональный центр. Внутри него часто размещают оборудование, которое невозможно установить в другом месте. Например, на военных кораблях внутри бульба прячут мощные гидроакустические станции (ГАС), которые слушают океан.

Положение впереди корпуса и отсутствие помех от собственных двигателей делают это место идеальным для "уха" корабля. Интересно и то, что форма бульба сильно зависит от "профессии" судна.

Инженеры выделяют три основных типа:

• Delta ("Дельта"). Объем смещен вниз. Это для судов с переменной осадкой (танкеры, балкеры). Даже пустой, задрав нос, корабль сохраняет бульб в воде.
• Тип "O". Грушевидный, объем по центру. Ставят на сухогрузы, которые ходят примерно с одной загрузкой.
• Nabla ("Набла"). Похож на перевернутую каплю. Это выбор военных и скоростных лайнеров. Он лучше всего работает на высокой волне, обеспечивая мореходность.

Неожиданный таран и конфуз с терминами

Говорят, что у бульба есть и еще одна функция, не заложенная чертежами. В истории мореплавания известен случай, когда бульб сработал как таран. Во время столкновения советского теплохода "Адмирал Нахимов" с сухогрузом "Петр Васёв" в 1986 году именно бульб последнего сделал огромную пробоину в борту пассажирского лайнера, что привело к трагедии. Хотя это — не его прямая задача, но в столкновениях эта "луковица" действует как консервный нож.

Так что в следующий раз, увидев океанский гигант, вспомните эту историю. Огромный корабль, разрезающий волны, держит свой главный секрет спрятанным глубоко под водой.

Эта "луковица", когда-то разработанная русским гением — инженером Юркевичем — тихо и незаметно делает свою работу: экономит топливо, гасит волны и помогает людям обманывать природу.