Положение с парусниками на подводных крыльях (далее — ПК) подробно рассмотрено в книге Джозефа Норвуда “Быстроходные парусные суда. Основы проектирования многокорпусных парусных судов”, изданной в 1979 г. в Англии и в 1983 г. — в СССР. Оно охарактеризовано автором так: “Большинство парусников на ПК, построенных любителями, не обнаружили, за малым исключением, преимущества в ходовых качествах перед обычными парусными судами. Частично это объясняется завышенным весом и недостаточно продуманной конструкцией. В еще большей степени сказываются недостатки, вызванные слишком большими теоретическими упрощениями, принимаемыми при оценках подъемной силы ПК”.

Отсутствие преимуществ Норвуд продемонстрировал сравнением скоростных качеств парусников небольшого водоизмещения. Так, парусники на ПК развивали на соревнованиях следующие скорости хода на закрытых акваториях: “Вилливо” — более 20 узлов, “Икарус” — до 26, “Мейфлай” — 21.2. Обычные многокорпусные парусники в аналогичных условиях развивали: “Крода Уэй” — 26.4 узла, “Ирокез 204” — 21.7, “Трифойл” — 27. При плавании в океане скорости хода парусников на ПК резко уменьшились. До выхода в свет книги Норвуда только один из этих парусников — упомянутый тримаран “Вилливо” в 1970 г. совершил 16-дневный переход из Калифорнии на Гавайи со средней скоростью всего лишь 7 узлов. Однако известно, что его команда не устанавливала парусов, обеспечивающих ход на крыльях, из-за опасения быть опрокинутыми шквальным ветром. Эта опасность реальна, поскольку скорость шквального ветра обычно в 1.8 раза превосходит скорость среднего ветра и нарастает за 1-2 сек, увеличивая силу, действующую на парус, и, соответственно, опрокидывающий момент в 3.24 раза (1.822 » 3.24). Чтобы не опрокинуть судно, нужно было в 3.4 раза снизить парусность, обеспечивающую максимальную скорость хода при среднем ветре, что и делала команда.

Норвуд показал, что указанные выше скоростные качества парусников небольшого водоизмещения до сих пор находятся на уровне микронезийских проа XIV-XV веков, которые с парусами из циновок и аутригером из бревна не только развивали в заливах скорость 20 узлов, но и пересекали океан со средней скоростью 12 узлов (переход из Гуама в Манилу протяженностью 1700 миль за 6 дней).

Чтобы обеспечить подъем скоростей хода крылатых парусников, Норвуд подробно осветил рекомендации по обеспечению постановки на ровный киль опрокинувшихся многокорпусников, дал теорию расчета ПК парусников, затем в нескольких разделах опубликовал семь конструктивных мероприятий по повышению ветростойкости, включая предложения по использованию разработанного им вращающегося пирамидального паруса.

Следует признать огромную ценность попытки Норвуда подтолкнуть развитие скоростных возможностей парусников на ПК, но при этом нужно иметь в виду, что не все его предложения приемлемы, а те, которые можно и нужно принять, требуют существенной доработки.

Само допущение опрокидывания вверх килем для пассажирских парусников должно быть однозначно исключено. Задача должна быть сформулирована иначе: необходимо перейти от строительства обычных, т.е. опрокидывающихся от порывов шквального ветра яхт, к созданию яхт неопрокидывающихся. Однако Норвуд такого вывода не сделал. Следует отметить, что и российские знатоки парусных яхт считают такую задачу невозможной и даже не хотят разговаривать на эту тему, о чем свидетельствует, например, имеющееся у нас письмо председателя Парусного Крейсерского Союза России И.В.Рискина, к которому мы обратились с просьбой о поддержке в организации разработки эскизного проекта неопрокидывающегося от волн и шквальных ветров сверхскоростного парусного катамарана на ПК.

Вот выдержки из этого письма: “Вынужден Вас огорчить. Проблема предотвращения опрокидывания, особенно при отсутствии динамических сил в случае потери хода, всеми признается неразрешимой. Если парусов мало, откуда взяться скорости, а если парусность приличная, откуда взяться восстанавливающему моменту, достаточному для предотвращения опрокидывания? Все яхтсмены, как и правила ведущих классификационных обществ, исходят из того, что гарантировать неопрокидывание судна малой длины (<20 м) практически невозможно, поэтому требуется гарантировать не неопрокидывание, а лишь всплытие после опрокидывания”.

Письмо И.В.Рискина свидетельствует, что для создания неопрокидывающегося парусника требуется не только решение теоретических и конструктивных проблем, но также и преодоление бойкота по обсуждению этих вопросов.

Неопрокидывание многокорпусных яхт от ветровых шквалов и волн может быть достигнуто снижением их ходового кренящего момента, резким снижением шквального кренящего момента и резким повышением ходового восстанавливающего момента. Принципиальные конструктивные решения этих проблем Норвуд дает, но все они требуют существенной доработки.

Для снижения ходового кренящего момента им предложена мачта с двойным парусом (пирамидальный парус Норвуда). Снизить этот момент еще больше можно за счет замены двойного треугольного паруса Норвуда двойным прямоугольным парусом (с аэродинамическими шайбами снизу и сверху), поскольку при равной площади высота парусов в этом случае уменьшается вдвое и соответственно снижается ходовой кренящий момент.

Для резкого снижения шквального кренящего момента Норвудом предложена вращающаяся мачта, удерживаемая от проворачивания шкотом с автоматическим устройством конструкции Пивера, освобождающим шкот при определенном его натяжении. После отдачи шкота мачта с парусами разворачивается вдоль ветра и сопротивление парусов, в соответствии с полярной диаграммой коэффициентов подъемной силы и сопротивления парусного вооружения, уменьшается в 7 раз; при этом кренящий момент парусного вооружения при шквальном ветре становится вдвое меньше ходового момента (7/3.24 » 2.16), чем и обеспечивается прекращение накренения яхты и возвращение ее в исходное положение.

Следует отметить, что предложенная конструкция не обеспечит надежную отдачу шкота, так как ее срабатывание определяется не силой ветра, действующей на паруса, а горизонтальным моментом этих сил относительно вертикальной оси мачты: величина этого момента подвержена значительным изменениям, зависящим от угла атаки ветра на парус a, поскольку центр давления сил при малых a равняется 0.35 длины паруса, а при a = 90° уже половине длины. Механизм отдачи шкота должен срабатывать при появлении условий для переворота яхты за время 0.1-0.2 сек., поскольку время опрокидывания составляет всего лишь 2-3 сек. В связи с этим в качестве датчика для автоматического срабатывания механизма должен быть использован датчик, связанный с параметрами накренения яхты.

Принцип повышения ходового восстанавливающего момента показан в книге Норвуда на примере катамарана “Мейфлай” и тримарана “Флайингфиш”, ПК которых размещены на поперечной балке с большим размахом, так что далеко выходят за наружные борта корпусов. Это, естественно, затрудняет сухопутные перевозки таких судов и стоянки на базах. Исправить этот недостаток при дальнейшем существенном увеличении размаха ПК можно, если размещать каждое крыло на своей откидной балке, имеющей шарнирную опору с площадкой для крепления последней к корпусным конструкциям. Раскинутые крылья в этом случае позволят поднять ходовой восстанавливающий момент в 2-3 раза выше стояночного.

Теоретический материал книги Норвуда содержит много положительного; в частности дана формула для расчета скорости хода VВ в зависимости от скоростей ветра VТ для яхт любого типа — обычных, ледовых (буеров) и с подводными крыльями:

VB/VT = sin g * ctg (dA+dH) – cos g,

где g — курсовой угол к направлению истинного ветра, dА и dН — углы аэродинамического и гидродинамического сопротивлений яхт.

В то же время считать по теории Норвуда скорости хода яхт на ПК и проектировать последние пока нельзя, так как в ней нет зависимостей или методик для определения угла гидродинамического сопротивления dA в зависимости dН в функции от угла g. Соответственно нет и примера расчета скорости хода крылатого парусника, тогда как для обычных катамаранов дано два примера. Можно отметить еще один недостаток теории Норвуда. Расчет сопротивления ПК он предлагает выполнять (по аналогии с самолетной или применяемой для моторных судов на ПК) с учетом обеспечения только вертикальной подъемной силы, равной водоизмещению яхты. Такое предложение неправильно. Упомянутый расчет должен производиться с учетом двух параметров: водоизмещения и боковой силы, равной силе дрейфа парусника, которая для скоростных яхт в 3-4 раза больше водоизмещения.

Заканчивая книгу, Норвуд выразил свою уверенность в том, что “для крейсерских многокорпусных парусников на ПК время еще не пришло, но оно уже на подходе, ибо как сказал известный конструктор яхт Ф.Херрешоф, самое интересное в плавании под парусом — это скорость”.

Это утверждение Норвуда не подтверждается практикой. За последние шесть веков (начиная с создания микронезийских проа) строители, знатоки и любители многокорпусных парусных судов дали (без приведения расчетов) всего лишь семь предложений по увеличению ветростойкости (начиная с поперечных балок микронезийских проа, приспособленных для быстрого перемещения экипажа на наветренный аутригер и кончая наклоняющейся мачтой Вортмана). Ни порознь, ни все вместе они так и не дали существенного увеличения безопасной от опрокидывания парусности и соответственно повышения скорости яхт.

Подводные крылья за рубежом применяются уже 60 лет, но какого-либо сдвига в скоростях хода парусников на ПК до сих пор не произошло. Факты свидетельствуют, что проектанты искусством проектирования такой новой техники, как скоростные яхты, не владеют.

Искусство проектирования состоит в умении правильно поставить задачу о достижении новых прогрессивных результатов, умении подобрать или создать новые конструктивные решения, обеспечивающие достижение этих результатов, и умении обосновать расчетами это обеспечение. Люди же, не владеющие этими умениями, не могут ни проектировать новую технику, ни давать правильное заключение о возможности создания такого проекта другими специалистами.

Авторами данной статьи в первом приближении были определены конструктивные решения по всем вышеперечисленным проблемам.

Для парусного катамарана на ПК водоизмещением 2 т, длиной 8 м и шириной 5 м, с площадью парусов 40 м2 с учетом ветра 6 баллов (средняя скорость ветра VT = 9.9ё12.4 м/с) нами выполнены:

а) расчет шквальной ветростойкости при положении яхты и ее парусов поперек ветра без хода и

б) расчет максимальной скорости хода на курсе галфвинд.

Результаты расчетов: максимальный угол крена 30°, скорость хода 80 узлов (41.4 м/с).

Реальность полученной расчетной скорости хода 80 узлов при скорости ветра 22.5 узла имеет ясное физическое объяснение. Площадь смоченной поверхности кончиков двух ПК, обеспечивающих подъемную силу 2000 кг и боковую силу 6000 кг при скорости 80 узлов, составляет 0.52 м2, что примерно в 20 раз меньше площади смоченной поверхности подветренного корпуса катамарана. Одинаковое сопротивление у крыльев и корпуса будет тогда, когда скорость хода на крыльях станет в 4 раза (Ц 20 » 4.47) больше при движении на одном подветренном корпусе, т.е. при скорости 80 узлов. Следует отметить, что у ледовых парусников — буеров, коньки которых имеют еще меньшее сопротивление, скорость 80 узлов реально достигнута, как указано в книге Норвуда, при 10 узлах ветра!

Материалы с расчетами были рассмотрены кафедрой кораблестроения Военно-Морского инженерного института и отделом проектирования кораблестроительного конструкторского бюро ЦМКБ “Алмаз”, получили положительные заключения и рекомендации к их опубликованию в печати. В частности, в отзыве ВМИИ отмечено: “Рассматриваемая работа несомненно представляет значительный интерес, поскольку в ней обосновывается возможность повышения быстроходности этих парусников при плавании в океане с 7-13 узлов до 60 узлов на курсе галфвинд уже сегодня и до 80 узлов после отработки не кавитирующих при этой скорости профилей крыльев. Основные допущения, положенные в основу расчетов и результаты самих расчетов не вызывают сомнений”.

Создание быстроходных яхт на ПК нужно начинать с разработки эскизного проекта такой яхты, что может быть выполнено под руководством авторов четырьмя-пятью опытными конструкторами специалистами по проектированию ПК, корпусов, устройств и механизмов. Дело за малым.

Л.Бобков, В.Блинов, Санкт-Петербург.

Ремонт корпуса швербота "ЛУЧ"

В условиях крайне скудного пополнения флота яхт-клубов приходится принимать все меры для восстановления старых лодок: новая материальная часть, по большей части — импортного или лицензионного производства, попросту недоступна.

Некогда массовый класс “Луч”, ставший настоящим “мостиком” в парусный спорт для многих тысяч отечественных яхтсменов, и на сегодня не имеет себе равных по простоте и доступности. Несмотря на прекращение производства и износ существующего флота, многие “Лучи” еще могут послужить важному делу подготовки начинающих яхтсменов.

Для “Луча” основной причиной списания служит образование поперечных трещин в борту и на днище (так называемые “жабры”) на участке между швертовым колодцем и мачтовым стаканом. В этом месте на корпус действуют значительные скручивающие нагрузки от сил на шверте и парусе. Как правило, установка заплат снаружи корпуса не дает желаемого результата: трещины разрастаются, приводя к водотечности и разрушению корпуса.

Более радикальным методом решения проблемы является установка заплат и местных подкрепляющих элементов с внутренней стороны корпуса. Нами успешно используется следующая технология ремонта.

В палубе вырезается круглое отверстие, расположенное приблизительно над трещиной. Главное при этом — не нарушить существующий палубный набор. Фактическое положение подпалубного карленгса советуем заранее уточнить — промерить (например, на корпусе окончательно разрушенной лодки) и прочертить на палубе. Диаметр отверстия должен быть такой, чтобы свободно пролезала рука (можно — в соответствии с размером стандартного закручивающегося лючка).

Корпус следует тщательно просушить и в местах ремонта зачистить. Затем укладываются заплаты из стеклоткани на эпоксидном связующем в несколько слоев. Заплаты должны с хорошим запасом перекрывать весь район трещины; края слоев должны быть разнесены один относительно другого. Рекомендуется набрать толщину не менее 2 мм.

Так как вести работы одной рукой, просунутой в отверстие, неудобно (и при этом почти ничего не видно), то заплата заранее набирается “пакетом” из необходимого числа пропитанных слоев, и целиком (в “мокром” виде) укладывается на предварительно смазанное связующим место. Особое внимание следует уделить качественной пропитке стекломатериала, для чего можно использовать электрообогрев.

Далее следует установить на днище один-два стрингера длиной около 0.6 м, которые должны начинаться в районе мачтового стакана и заканчиваться у колодца. Если стрингеров несколько, то их концы должны быть разнесены по длине. Оформителем при изготовлении стрингеров служат пенопластовые брусочки, на которые наформовывается стеклопластик общей толщиной не менее 2 мм.

По окончании ремонта отверстия в палубе можно заклеить заподлицо с использованием подкладной пластины (кольца) или закрыть фанерными крышками на саморезах и герметике. Лучшим вариантом является установка закручивающихся лючков, что позволит впоследствии контролировать состояние корпуса

Снаружи края трещин следует разделать, сняв вокруг декоративный слой, зашпаклевать эпоксидным связующим с тальком и стекловолокном, аккуратно зашкурить и заполировать.

Описываемым методом удавалось успешно заделать даже сквозные трещины, стягивая края монтажными крепками из проволоки; однако лодку до такого состояния лучше не доводить, выполняя ремонт при первых “симптомах”. Вопреки опасениям, по концам “висячих” стрингеров, если они достаточно продлены из нагруженного участка, не отмечено образование новых трещин. Отремонтированные таким образом “Лучи” не только интенсивно эксплуатируются уже в течение пяти лет для тренировок, но участвуют и побеждают в соревнованиях.

А.Назаров, г. Ялта --