Время новых идей в яхтинге.


Новый век в парусном спорте принес и новые рекорды. Уникальная кругосветная гонка — «The Race», стартовавшая в последний день прошлого века, закончилась триумфом. Длиннейшая из существующих дистанций была пройдена всего за 62 дня, что на 9 дней меньше предыдущего достижения. Заодно было утверждено превосходство паруса над моторным соперником на кругосветной дистанции — специально построенное судно «Cable & Wireless» преодолело ее в 1998 г. всего лишь за 74 дня. Повидимому, Бруно Пейрон, обладатель приза Жюля Верна, чувствовал наличие высокого технического и скоростного потенциала парусов, когда высказал идею проведения подобной гонки.

 

Если оценить технические возможности парусного судна сегодня, то такой потенциал действительно накоплен. Возник он благодаря новым материалам, доступным для создателей гоночных яхт, материалам, обладающим высокой прочностью, большим модулем упругости и минимальным весом. Если говорить о предельных скоростных возможностях парусных судов, то здесь превосходство многокорпусников обозначилось окончательно, хотя и традиционные однокорпусные яхты значительно прибавили в скорости. Тем не менее ниже речь будет идти только о катамаранах и тримаранах.

Приведем для сравнения такие данные: катамаран, который в дни нашей молодости (и с характерной для этого периода наивностью) мы строили для участия в Трансатлантической гонке одиночек 1976 г., весил 5.6 т при длине 13.2 м. Это был прообраз будущей серии «Centaurus». Теперь столько же весят 60футовые тримараны океанских гонок.

 

Несмотря на то, что в «The Race» были вложены рекордные спонсорские суммы, на которые построили целую флотилию новых парусных гоночных машин небывалых размеров,  принципиально  новых  идей, касающихся самой схемы судна, практически не появилось. Победителем «The Race» стал, по сути, просто увеличенный «Торнадо» тридцатилетней давности.

 

К революционным можно было причислить только одного потенциального участника — английский катамаран «Team Philips» (рис.1), с корпусами, рассчитанными на «прошивание» волн и с параллельным двухмачтовым парусным вооружением без стоячего такелажа. Однако при его проектировании были допущены ошибки, и уже в первом пробном выходе встреча с атлантической волной кончилось потерей 12метровой оконечности правого корпуса (рис. 2), а за пару недель до старта построенный с всенародным энтузиазмом (и крещеный королевой) катамаран развалился окончательно.

 

Возможен ли в ближайшие десятилетия дальнейший прогресс в области ходовых качеств яхт? Чтобы ответить на этот вопрос, нам не обойтись без некоторых технических подробностей. Представим, что у нас есть превосходный проект 30футового гоночного тримарана. Мысленно увеличим все его размеры в два раза в расчете получить «гоночную машину» для океанских гонок класса ORMA60.

 

Следовательно, длина, ширина и высота мачты увеличатся в 2 раза, площадь парусов и смоченной поверхности корпуса — в 4 раза, а вес и внутренний объем корпусов — в 8 раз. В результате силовые нагрузки на конструкцию также увеличатся в 8 раз (как и вес), а площади сечений конструкции — только в 4 раза. В итоге, сконструированный таким образом тримаран просто развалится. Чтобы этого не случилось, для увеличения размеров экстремального гоночного судна потребуются куда более прочные материалы.

 

Таким образом, как мы видим, увеличению размеров судна, дающему ходовые преимущества, есть чисто физический предел, не говоря о финансовом. Если учитывать все курсы и волновые режимы океанских гонок, то прочностные характеристики современных материалов уже практически исчерпаны при постройке 60футового корпуса.

 

Гиганты, построенные для «The Race», предельные скорости развивают только на попутных курсах, а в крутой бейдевинд с туго выбранными шкотами на одном подветренном корпусе при волне ходить им не рекомендуется — это становится опасным для общей прочности. Можно предположить, что с созданием «Club Med», «Geronimo» и «Playstation» «гонка размерений» на океанских дистанциях закончилась. Вряд ли в обозримом будущем появятся доступные высокопрочные материалы, позволяющие создавать еще более крупные многокорпусные суда.

 

Однако использование новых материалов — это отнюдь не единственная возможность увеличения скорости и, более того, даже не главная. Разберемся с парадоксом, сложившимся со скоростными парусниками. Построим график зависимости скорости многокорпусных судов от их длины (рис. 3). Общая закономерность — чем длиннее корпус, тем больше скорость. 30узловой рубеж преодолевают самые длинные суда (см. правую сторону графика). Но есть одно исключение — парусные доски (см. левую границу графика) — также развивают более 30 уз.

 

Что это — общая закономерность? Получается, наиболее распространенные К и Т (середина графика) по каким  то фундаментальным законам обречены на тихоходность? Вовсе нет. Секрет виндсерфера заключается в особом режиме движения: комбинации глиссирующего корпуса с планирующим парусом. Свой секрет есть и у судов средних размерений — это подводные крылья.

 

Оптимальная скорость для них — 30 – 40 уз. При более высокой скорости уже начинается кавитация — образование вакуумных пузырей, создающих дополнительное сопротивление и разрушающих само крыло. По гидродинамической эффективности подводные крылья значительно превосходят глиссирующие корпуса, которые сегодня используются на большинстве быстроходных судов, в том числе на парусных.

 

Сопротивление крыла в 34 раза меньше. Объединение двух крыльев — подводного и надводного (паруса) — еще более эффективно, поскольку тянущая способность современного крыловидного паруса увеличивается пропорционально росту скорости. Однако использование этого эффективного тандема осложняют две основные проблемы — необходимость сохранения остойчивости судна при ветрах разной силы и направления, а также мореходности на волнении. Если судно рассчитано на массового яхтсмена, то важно, чтобы оно было также удобным в эксплуатации.

 

Способы решения этих проблем различные, но можно выделить четыре основных:

 

1. Остойчивость судна обеспечивается ручной регулировкой углов атаки всех крыльев и дополнительно за счет частичного пересечения носовыми крыльями водной поверхности. Наиболее эффектной и широко известной из крылатых яхт подобной схемы  является  французский  тримаран «l`Hydroptere» (рис. 4), который уже прошел многолетние испытания и неоднократно перестраивался после многочисленных поломок.

 

Главные  подводные  крылья «l`Hydroptere» размещены наклонно на поплавках по обеим сторонам главного корпуса, а третье (горизонтальное) крыло закреплено на нижнем конце руля на корме. Кроме того, эта 7тонная лодка дополнительно принимает на борт до 2 т водяного балласта. Судно, по заявлениям конструкторов, способно достигать максимальной скорости в 45 уз. Последние новости о нем таковы — яхта находится в Саутгемптоне и готовится к рекордному переходу через ЛаМанш.

 

Капитан «l`Hydroptere» рассчитывает достичь французского берега за 4 часа. Далее запланирован переход через Средиземное море, а потом — бросок через Атлантику на дистанции Кадис—Сан – Сальвадор. Экипаж и конструкторы рассчитывают показать среднюю скорость 3035 уз при удачных погодных условиях, однако признают, что превзойти достижения «Playstation» и «Club Med» будет нелегко, ибо размерения судна все же недостаточны для океанской волны (длина — 18 м; ширина — 24 м, высота мачты — 27 м).

 

2. Несколько отличающаяся крыльевая схема использована на двухместной прогулочной крылатой яхточке “Rave” (длина — 5.2 м, водоизмещение — 182 кг), которая строится серийно и уже завоевала определенное признание «массового яхтсмена». Размещение подводных крыльев на ней такое же, как и на «l`Hydroptere», только горизонтальными являются уже все крылья, а их положение регулируется специальными сенсорами в виде рычагов, отслеживающих состояние водной поверхности. Год назад было объявлено о постройке серии крупных океанских судов по этой схеме, но о дальнейшей судьбе этого проекта информация не поступала.

 

Обе эти схемы нацелены в первую очередь на установление рекордов скорости на самых разных дистанциях. Однако, если в качестве основной задачи будет поставлена победа на гонках, то подход к совершенствованию крыльевой системы парусного судна должен быть иным.

 

3. На тримаранах чемпионата ORMA60 стремительно развивается другая разновидность крылатых несущих поверхностей — сперва это были дополнительные наклонные шверты на поплавках (рис. 5), потом открыли эффект от их продольной кривизны, который в настоящее время усиленно исследуется. Вокруг этих соревнований крутятся большие рекламные деньги, соперничество нарастает, а технический прогресс идет в основном методом проб и ошибок. Сам же эффект «искривленных крыльев» был открыт в Риге более 20 лет назад.

 

Именно благодаря ему мировой рекорд скорости под парусами на закрытой акватории был превзойден с минимальными ресурсами и затратами. К сожалению, а может быть, к счастью, наблюдателя из Англии тогда пригласить не удалось, и наши дальнейшие усилия по работе с крылатыми конструкциями мы направили на создание гоночных, а не рекордных судов, интересных и для «массового яхтсмена».

 

4. К последнему типу крылатых многокорпусных судов можно отнести тримаран «Catri» с основными несущими крыльями на корме, описанный в «КиЯ» № 175 (рис. 6). В его конструкции учтен очень существенный момент (о нем уже говорилось выше) — крылатая яхта, рассчитанная на плавание при волне, должна «увидеть» набегающую волну как можно дальше впереди крыльев, чтобы среагировать соответствующим образом. Самый большой и принципиальный недостаток конструкций типа «l`Hydroptere» и «Rave» (с основными несущими поверхностями, расположенными в первой трети судна) заключается именно в том, что их крылья не могут своевременно реагировать на подступающую волну.

 

На «Catri» своеобразным «сенсором», оценивающем состояние водной поверхности, служит нос подветренного поплавка. При этом расстояние до крыльев равно полной длине корпуса, что обусловливает исключительную эффективность работы подобной схемы на волне. Испытания подтвердили наши теоретические предположения, и теперь приходят восторженные отзывы первых обладателей «Catri».

 

В свободную продажу первыми поступили «Catri 24»  и «27»  в двух модификациях, которые собирают на трех верфях в Латвии, США и Бразилии. Их основные данные приведены в таблице — можно заметить, что при равной вместимости яхты типа «Catri» меньше и легче своих конкурентов.

 

Особый интерес для яхтсменов представляет «Catri 24» — это и предельная гоночная машина, и одновременно семейный крейсер для прибрежного плавания, простой в эксплуатации и с конкурентоспособной ценой. Более того, он должен сыграть роль масштабной модели для проектирования будущих океанских “фойлеров”, что позволит окончательно ликвидировать “впадину” в середине графика на рис.3.

 

Алдис Эглайс, Г. Рига, Латвия.

 

Фото из журнала «Multihulls» и  Жиля Мартин – Раге.

 

Источник:  «Катера и Яхты»,  №182.

Оставить комментарий

Комментарии: 1
  • #1

    АндрейД (Понедельник, 01 Июнь 2015 09:24)

    Здоровско.