Размышления о килевом комплексе современной парусной яхты.


Статьи «Радиальный корпус яхты» А.Тараненко, «Три варианта комплекса «руль – плавник» Я.Фарберова и обзоры «Фантазии на тему яхтенного киля» и «Качающиеся кили понемецки» («КиЯ» № 171) подтолкнули меня на некоторые размышления, которые позволили сделать ряд предположений.

Для начала вспомним, какие основные функции выполняет подводная часть парусной яхты.

 

Она создает:

 

а. – силу (статическую или динамическую) поддержания судна на поверхности воды;

 

б. — восстанавливающий момент для противодействия кренящему моменту от парусов;

 

г. — силу сопротивления дрейфу, вызываемому поперечной силой, возникающей на парусах.

 

К тому же, подводная часть несет устройства управления судном — и при всем при том она должна оказывать минимальное сопротивление движению. На первых яхтах все эти задачи выполнял корпус судна с навешенным на ахтерштевень пером руля. Плавучесть то он обеспечивал, но вот все остальное… Корпус был узкий, балласт укладывался в трюм, что затрудняло обеспечение должной остойчивости. Форма корпуса с малым удлинением также была далека от оптимальной.

 

Все это вынудило проектировщиков отойти от традиционной конструкции парусного судна для повышения ходовых качеств. Конструкторы стали поступать по хорошо известному принципу: «разделяй и властвуй», что в данном случае означает: «различные функции должны выполнять разные устройства».

 

Правда, процесс такого разделения еще до сих пор не закончен. Кратко рассмотрим «магистральный» путь развития подводной части парусных килевых яхт (швертботы, компромиссы и многокорпусники остаются за рамками данного обзора).

 

Первоначально в отдельный элемент был выделен балласт, который стали располагать вне корпуса в фальшкиле, что снижало расположение ЦТ и повышало остойчивость. Балласт заглубляли все сильнее, попутно увеличивая гидродинамическое удлинение подводной части корпуса. Это было время яхт с S — образными шпангоутами, причем некоторые из них дожили и до наших дней (например, “Л6” и “Дракон”).

 

Постепенно балласт заглубили на столько, что практически весь водоизмещающий объем сконцентрировался у миделя, куда сдвинулось и перо руля. Это никак не способствовало улучшению управляемости, и тогда произошел скачок: руль отделили от фальшкиля. Благодаря этим мерам подводную часть яхты стало возможным проектировать как комплекс трех устройств: корпуса, руля и фальшкиля, которые можно оптимизировать для наилучшего выполнения ими своих функций.

 

Такую конструкцию сейчас имеет большинство современных килевых яхт. Из новых веяний можно отметить применение бульбкилей, позволяющих максимально заглубить балласт, и их качающиеся модификации, с помощью которых можно эффективнее откренивать яхту. Однако плавник до сих пор еще выполняет две функции: создает восстанавливающий момент и противодействует дрейфу.

 

И хотя он неплохо справляется со своими обязанностями, еще не исчерпаны все возможности повышения эффективности гидродинамического комплекса современной парусной килевой яхты.

 

В последнее время все большее распространение получают яхты с относительно широкой кормой, способствующей серфингу, и с обводами, близкими к радиальным или Uобразным. В сочетании с этими корпусами используются в основном бульбкили с плавниками большого удлинения.

 

Данный комплекс, однако, имеет ряд недостатков:

 

а. — при ходе яхты с креном плавник, установленный в ДП, начинает работать с отрицательным углом атаки, и, следовательно, не противодействует дрейфу, а способствует ему (рис.1);

 

б. — большое заглубление балласта на плавнике приводит к низкому положению центра бокового сопротивления (ЦБС), что увеличивает плечо кренящего момента, действующего на судно. Получается, что, увеличивая плечо восстанавливающего момента, конструктор одновременно увеличивает и плечо кренящего момента;

 

в. — яхта не всегда идет острыми курсами, когда необходимо устройство для предотвращения дрейфа. На полных курсах плавник зачастую превращается в тормоз;

 

г. — парусной килевой яхте требуется повышение поперечной остойчивости, продольная же в большинстве случаев и так в избытке. Но современный киль увеличивает и продольную остойчивость, приводя к возрастанию продольного момента инерции, увеличивающего дополнительное сопротивление при ходе против волны.

 

Не зря конструкторы стремятся сосредоточить все массы у миделя яхты и максимально облегчить оконечности — но и при этом такую существенную часть массы яхты приходится подвешивать под корпусом яхты на значительном плече.

 

Возможно, пришло время разделить и эти функции с тем, чтобы поручить создание восстанавливающего момента и противодействие дрейфу различным устройствам, каждое из которых будет эффективнее решать эти задачи — как следствие, эффективность всего гидродинамического комплекса яхты должна возрасти.

 

Функцию противодействия дрейфу можно возложить на хорошо известный шверт, а лучше — на комбинацию швертов, особенно выигрышную на яхтах с широкой кормой, у которых при крене направление ватерлинии не совпадает с ДП (рис.2). Два шверта с несимметричным профилем для разных галсов, установленные в нужном направлении, возможно уже с начальным углом атаки, дадут большой выигрыш в эффективности — особенно на малых углах атаки.

 

Это позволит судну идти практически без дрейфа, что значительно сократит потери на индуктивное сопротивление корпуса. Большая же эффективность каждого отдельного шверта позволит уменьшить их площадь и заглубление, что соответственно уменьшит сопротивление самих швертов. Шверты позволят также регулировать центровку, что упрощает настройку под разные условия и облегчает управление яхтой.

 

Однако шверты в отличие от фальшкилей имеют свои недостатки: они представляют собой еще один объект управления, их колодцы загромождают помещения яхты и требуют наличия специальных отверстий в подводной части корпуса. Но преимущества, которые может дать использование швертов, на мой взгляд, перевешивают их недостатки — не зря же процесс их внедрения на килевых яхтах открытого моря уже идет.

 

Пионерами здесь, как и во многом другом, являются яхты класса «Open 60» и их «младшие сестры» меньшей длины. Впервые именно на этих судах появились кормовые шверты для смещения ЦБС в корму и повышения курсовой устойчивости на полных курсах («Credit Agricole»), затем — маленькие швертики в носовой части для регулировки центровки («TBS».

 

«PRB»). И только на новых яхтах меньших размерений (15 и 12 м) шверты стали использоваться как основное средство противодействия дрейфу («Aqua Corum»и «Ветер Перемен»). Осталось усовершенствовать устройство по созданию массой балласта восстанавливающего момента. Хорошо справляются с этой задачей качающиеся кили, но они, как уже отмечалось, существенно увеличивают продольный момент инерции.

 

Для тех же яхт «Open 60» это увеличение составляет около 25 — 50%. Как известно, при ходе против волнения возникает дополнительное сопротивление, которое напрямую зависит от величины продольного момента инерции масс.

 

Для разных случаев и по разным источникам эта зависимость имеет характер от прямой до кубической. Таким образом, снижая продольный момент инерции на 25%, мы уменьшаем это сопротивление на курсе бейдевинд как минимум на 25%! Это существенное снижение, позволяющее отыграть так необходимые на финише минуты и часы.

 

Однако для управления качающимся килем требуется сложный и тяжелый гидравлический привод, который может сломаться в самый ответственный момент. К тому же он занимает много места, и в корпусе появляется отверстие, в котором болтается ручка многотонной «кувалды».

 

Каким же образом можно избавиться от всех этих недостатков? Надо придать этой самой “кувалде” еще одну (но ограниченную) степень свободы — в продольном направлении, и избавить балласт от выполнения функции сопротивления дрейфу. Иными словами, размеры подвески балласта следует выбирать исходя исключительно из соображений прочности конструкции. Обеспечив свободу колебаний балласта в продольном направлении, получим следующие преимущества:

 

а. — снижается продольный момент инерции, что, как уже отмечалось, уменьшает дополнительное сопротивление при ходе в бейдевинд и килевую качку;

 

б. — уменьшается риск получения серьезных повреждений при касании грунта;

 

в. — уменьшается сопротивление выступающих частей за счет уменьшения площади смоченной поверхности конструкции крепления балласта.

 

Разумеется, все эти вышеприведенные соображения требуют практического подтверждения или опровержения, хотя бы по результатам модельных испытаний. В качестве одного из возможных технических решений можно предложить треугольную ферму, два верхних угла которой шарнирно закреплены на корпусе яхты в плоскости шпангоута, а к нижнему углу в районе центра тяжести подвешена на шарнире «капля» балласта (рис.3).

 

Для обеспечения подвижности балласта в поперечном направлении (отклонение на наветренный борт) стержни фермы подвески можно изготовить перемен ной длины (например, в виде гидроцилиндров). Еще один вариант реализации подобного устройства — доработка «обычной» схемы управления маятниковым килем путем добавления одного шарнира и пары амортизаторов и гидроцилиндров.

 

Урмас Лаул,

 

Инженер — кораблестроитель, яхтенный конструктор, главный конструктор фирмы “Малфлот — Арматор”

 

Источник: Катера и яхты», №183.

 

Оставить комментарий

Комментарии: 4
  • #1

    rytuał miłosny (Вторник, 11 Апрель 2017 01:40)

    rytuał miłosny

  • #2

    sex massage (Четверг, 13 Апрель 2017 12:52)

    best fucking

  • #3

    Viagra 100mg (Пятница, 14 Июль 2017 19:05)

    Kamagra 100mg

  • #4

    sex telefon (Четверг, 10 Август 2017 18:46)

    купить виагру