Со времён, когда мореплаватели впервые вышли на океанский прос­тор, спокойное плавание без качки не перестаёт быть заветной, но недостижимой мечтой, а морская болезнь остаётся причиной страданий многих людей. Рыбаки, торговцы, пираты, яхтсмены – всем приходится привыкать к качке на борту корабля.

Но одна американская компания намерена положить конец этой привычной ситуации. Seakeeper Inc. производит широкий ассортимент гироскопических стабилизаторов, которые удерживают судно в устойчивом положении благодаря механизмам противодействия качке.

«Если на судне установить гироскоп, то во время качки он создаёт противодействие», – рассказывает Шеп Маккенни, учредивший компанию в 2002 г. вместе с Джоном Адамсом. Оба бизнесмена раньше занимались разработкой систем управления движением судов.

«На нашей планете есть три основных способа перемещения: по земле, по воздуху и по воде, – говорит Маккенни. – При этом самые неприятные ощущения вызывает водный транспорт. За всю историю мореходства, насчитывающую не одно тысячелетие, ещё никому не удавалось избавиться от неизбежных последствий качки, вызывающей у людей дезориентацию. На наш взгляд, мы сможем нарушить этот многотысячный опыт человечества. Мы считаем, что довольно скоро наше устройство станет обязательным элементом оборудования судов любых размеров просто потому, что в корне изменяет ощущение от пребывания на судне».

Seakeeper производит гироскопические стабилизаторы на предприятии, расположенном в комплексе зданий бывших ткацких фабрик в Монтоне, штат Пенсильвания. На территории промышленного комплекса работают десятки механиков, изготавливая высокотехнологичные сферические устройства белого цвета, с виду похожие на цельнометаллические пляжные мячи. Каждое устройство оснащено маховиком, который вращается в вакууме для снижения трения и энергопотребления. После установки на судне он создаёт усилие, которое позволяет компенсировать качку на море. Маховики вращаются с частотой до 10 700 об/мин, или 178 об/с. При такой частоте вращения точка на наружной поверхности движется со скоростью около 900 км/ч. Допуски при изготовлении деталей измеряются в микронах и в разы меньше толщины волоса.

«Идея использовать гироскоп для стабилизации судна родилась больше 100 лет назад, – рассказывает Маккенни. – Благодаря современным технологиям, применяемым при производстве автомобилей, самолётов и космических кораблей, мы, разрабатывая гироскоп,  можем использовать такие приёмы и оборудование, которые дают нам результат, невозможный ещё 30 лет назад». Маккенни перечисляет составляющие технологии: датчики, компьютеры, вакуумная технология, подшипники.

«С самого начала мы поняли, что подшипники – это для нас ключевая деталь, – рассказывает он. – Именно подшипник создаёт ограничения по частоте вращения, допустимой нагрузке и сроку службы деталей. Это сердце гироскопа».

Вначале компания Seakeeper пыталась использовать стальные радиально-упорные шарико­подшипники, но потом вынуждена была отказаться от них по причине слишком высокого трения и перегрева. Появление уплотнённых прецизионных гибридных радиально-упорных шарикоподшипников SKF решило проблему. «Эти подшипники появились совсем недавно и стали решающим фактором, – объясняет Маккенни. – Успех нашей компании и нашей продукции – результат применения сразу нескольких инновационных технологий».

По словам Маккенни, производители рекреационных катеров и яхт – самая многочисленная категория потребителей гироскопов Seakeeper, а на модернизацию уже существующих судов приходится около 25 % бизнеса.

Объяснить принцип работы гироскопа непросто, здесь участвуют физика и динамика движения, но соучредитель Seakeeper Джон Адамс нашёл формулировку попроще: «Когда качка оказывает воздействие на гироскоп, он прецессирует, отклоняясь вперёд и назад. При этом его крутящий момент передаётся под углом 90°, и таким образом он старается нейтрализовать качку судна».

Первая модель Seakeeper под названием M7000 была разработана для судов длиной от 12 до 18 м, которые составляют основную часть рекреационных судов. За последние годы компания вывела на рынок модели как большего, так и меньшего размера, а в настоящее время расширяет ассортимент, начав продажи устройств для моторных лодок с подвесным двигателем.

В 2015 г. компания Seakeeper продала около 1000 гироскопов, а в 2016 г. планирует реализовать 1500 изделий. Цены варьируются от 30 000 до почти 200 000 долл. США. Самая популярная модель Seakeeper 9 стоит около 67 000 долл. США.

Подшипники SKF в гироскопах Seakeeper

Подшипники маховика: уплотнённые прецизионные гибридные радиально-упорные шарикоподшипники. Кольца подшипников изготовлены из нержавеющей стали NitroMax с высоким содержанием азота. Шарики изготовлены из подшипникового нитрида кремния – разновиднос­ти керамического композитного материала. Керамические шарики значительно легче и твёрже стальных.

Подшипники в универсальных шарнирах: уплотнённые сферические роликоподшипники SKF Explorer, заполненные необходимым количеством соответствующей пластичной смазки, благодаря чему они фактически не требуют техобслуживания. Универсальный шарнир представляет собой шарнирную опору, которая позволяет объекту вращаться вокруг оси.