Как уменьшить осадку яхты?


Мечтаем купить яхту «Нева», но для плавания на нашем Новосибирском водохранилище необходимо уменьшить ее осадку с 1,5 м. до 1,0 м. Мы рассчитываем сделать это путем замены штатного плавника киля, отлитого из чугуна, на сварной пустотелый плавник меньшей «высоты», но большей «длины», залитый внутри свинцом. Площадь нового киля будет такой же, как и у штатного киля а вот центр тяжести его расположится на 3 см. ниже. Таким образом, остойчивость яхты не ухудшится. Этого, вероятно, нельзя будет сказать о лавировочных качествах судна. Можно ли компенсировать потерю гидродинамического качества киля установкой по его нижней кромке концевой шайбы из листа шириной 300 мм?

Р. Тумаркин, г. Новосибирск.

 

Действительно, хотя в данном cлучae проблему coxpaнeния остойчивости пpи умeньшeнии осaдки удaстся peшить путeм пpимeнeния болee тяжeлого свинцового бaллaстa, лaвиpовочныe кaчeствa яхты (крутизна ходa к вeтру, скоpость пpодвижeния пpямо пpотив вeтpa и дpeйф) зaмeтно ухудшaтcя. Это связaно с увeличeниeм индуктивного coпpотивлeния, обусловлeнного пepeтeкaниeм воды чepeз нижнюю кромку киля co стоpоны высокoгo дaвлeния (oнa pacпoлoжeнa с подвeтpa) в зонy понижeннoгo дaвлeния (paзpeжeния).

 

Если заменить узкий киль большого удлинения, которым снабжается «Нева», на широкий киль с длинной нижней кромкой, то значительно большее количество воды будет перетекать через эту кромку, вызывая мощные завихрения потока. Доля энергии, затрачиваемой на образование этих вихрей, или индуктивное сопротивление корпуса яхты может возрасти до 50 % общего сопротивления воды движению судна. Ведь величина индуктивного сопротивления обратно пропорциональна квадрату осадки яхты.

 

До недавнего времени можно было рекомендовать, пожалуй, только два варианта уменьшения осадки, при которых гидродинамические потери были бы относительно невелики – установить убирающийся киль – шверт или два скуловых киля. Однако после успешного дебюта в гонках на Кубок Америки 7983 г.  «Австралии – II», снабженной килем с подводным крылом, появился еще один оптимальный вариант.

 

Речь идет о  киле – тандеме, запатентованном англичанином Уорвиком  Коллинзом. Испытания показали, что киль – тандем развивает такую же силу  сопротивления дрейфу, как и традиционный плавниковый киль, имея в то же время на 40 % меньшую осадку. Так же как и крыльчатый киль «Австралии – II», киль Коллинза снабжен на нижней кромке большой дельтавидной в плане гидродинамической концевой шайбой.

Ее назначение – воспрепятствовать перетеканию воды в зону разрежения, образованию выхрей на нижней кромке и тем самим снизить индуктивное сопротивление. Но, в отличие от киля «двенадцатиметровика», киль Коллинза имеет щель, которая разделяет его на два киля большого удлинения (напрашивается аналогия с парусами – гротом и стакселем, не перекрывающими друг друга).

 

При движении яхты поток с повышенным давлением обтекает подветренную поверхность носовой части киля, затем через щель уходит на другой борт. Завихренный (турбулентный) поток воды , сходящий с задней кромки передней части, отбрасывается далеко на наветренную сторону, и передняя кромка задней части входит, таким образом в невозмущенный поток.

 

А так как эффективность работы любого киля зависит, прежде всего, от характера обтекания его передней кромки, здесь получаются практически два киля , работающих  в невозмущенном потоке. Это значит, что киль – тандем дает практически двойную силу сопротивления дрейфу при одинаковой площади с таким же сплошным килем.

 

Характерная форма щели в киле Коллинза – узкая внизу и расширяющаяся кверху, препятствует развитию вихрей на нижней кромке, так как здесь поток, проходящий через щель, сильно ускоряется. Поэтому индуктивное сопротивление, уже существенно сниженное благодаря дельтавидной концевой шайбе, уменьшается еще больше.

 

Есть и еще одна важная особенность гидродинамики киля тандем. Любой киль  (или руль) наиболее эффективно работает тогда, когда водный поток набегает на него под определенным углом атаки (углом дрейфа). Если этот угол превышает некоторую критическую величину, происходит срыв потока, вследствие чего подъемная сила на киле резко падает.

Для обычного плавникового киля критический угол атаки составляет 12 -15о. У киля Коллинза, как выяснилось при испытаниях в бассейне, движение водного потока сквозь разрез имеет такой характер, при котором критический угол увеличивается примерно до 30о. Это явление обеспечивает несколько немаловажных преимуществ.

 

Например, при повороте оверштаг можно очень быстро выбрать втугую стаксель – в случае потери скорости не нужно сначала немного уваливаться, чтобы опять ее набрать. А при движении курсом бакштаг по взволнованному морю яхта с килем тандем лучше слушается руля, что позволяет нести спинакер более круто к ветру. Говоря другими словами, яхта, оснащенная килем – тандем, ходит быстрее и увереннее. Относительно большая длина киля повышает также устойчивость яхты на курсе.

 

Разумеется, если дельтавидную часть киля – тандема выплонить достаточно массивной, то остойчивость яхты с уменьшенной осадкой опасений вызывать не будет. У литых килей Коллинза  удается 50 % их веса сосредоточить в шайбе.

 

Одна из первых крейсерских яхт, оснащенных килем Коллинза, – 7,7 – метровая  «Флайинг Боут», имеющая осадку всего 0,89 м., при испытаниях успешно конкурировала с гоночной яхтой класса «J24», имеющей узкий плавниковый киль и большую осадку – 1,22 м. «Флайинг Боут не уступал по крутизне и скорости лавировки, хорошо шла полными курсами. Не создавал киль – тандем неудобств и при посадке на мель.

 

Заметим, что еще в средине 70 – х годов в студенческом конструкторском бюро Киевского института инженеров гражданской авиации проводились работы по созданию высокоэффективных килей для яхт. Среди испытывавшихся образцов был и киль – тандем, установленный на полутоннике «Вираж».

 

Правда, от киля Коллинза киль (Виража) отличался наличием вместо концевой шайбы сигарообразного бульба, относительно большим зазором между кромками обеих частей киля и возможностью изменять угол атаки кормовой части. Следует иметь в виду, что в настоящее время правила IOR не разрешают применять кили  описываемого типа для гоночных яхт.

 

Д. Курбатов.

 

Источник:  «Катера и Яхты»,  №135.

 

Оставить комментарий

Комментарии: 1
  • #1

    rytuał miłosny (Понедельник, 10 Апрель 2017 17:29)

    rytuał miłosny