Из множества общих и специальных критериев, принимаемых во
внимание при проектировании мореходных парусных яхт, есть такие,
роль которых подвергалась в последние годы существенной переоценке.
Рассмотрим кратко эти критерии.
Обводы шпангоутов
Обводы поперечных сечений корпуса являются одной из самых важных
характеристик проекта наряду с такими показателями, как
распределение водоизмещения по длине яхты, соотношение ее массы и
остойчивости, расположение киля И руля.
В течение последних лет обводы корпуса яхты подвергались
существенным изменениям. Яхты с длинной килевой линией, имевшие
огромную боковую проекцию корпуса, ушли в прошлое. Сейчас в
эксплуатации находятся яхты с короткими килями плавникового типа с
раздельно от них устанавливаемым рулем. Первоначальные трудности в
обеспечении устойчивости таких яхт на курсе уже давно преодолены, и
благодаря новым экономичным способам постройки они стали
преобладающим типом среди современных яхт. Это относится ко всем
парусным яхтам независимо от того, идет ли речь о яхте, рассчитанной
на гонки на короткие дистанции, или о паруснике, который ходит
вокруг света. Конечно, как дань романтике и стремлению современного
человека к ценностям старины с чертежных до< сок конструкторов
нередко сходят и яхты с удлиненным килем. Многие яхтсмены
консервативны и не все конструкторы имеют достаточно твердый
характер, чтобы защищать достоинства новых направлений.
S-образные шпангоуты (рис. 6) органически присущи корпусу яхты с
длинной килевой линией. Яхты с такими обводами имеют большую
смоченную поверхность и, как следствие, большое сопротивление
трения. Существенным недостатком является глубокое расположение
центра величины, а также нередко высокое положение центра тяжести
балласта. Оба эти фактора обусловливают малую метацентрическую
высоту и вследствие этого плохую остойчивость судна. Однако самый
большой недостаток заключается в концентрации значительного объема в
средней части судна, в его киле. Вместо равномерного расположения
водоизмещения по длине судна, благоприятного для достижения
предельной скорости под парусами, получается выпуклость на строевой
по шпангоутам, что сни-я<ает действующую, или эффективную, длину
корпуса по ватерлинии. Эти недостатки делают яхту с S-образными
шпангоутами тихоходной на всех режимах скоростей. Если прибавить к
этому, что постройка корпуса с такими обводами трудоемкая и
дорогостоящая, то становится понятным, почему S-образные шпангоуту;
не применяются в современных проектах яхт.
У-образные шпангоуты чаще всего в сочетании с плавниковым килем
умеренной длины сменили S-образные шпангоуты. Благодаря таким
обводам шпангоутов уменьшается смоченная поверхность и сопротивление
трения корпуса, повышается метаиентрическая высота и, как
следствие,- остойчивость судна. Равномерное распределение объемов по
длине (плавная строевая по шпангоутам) обеспечивает возможность
достижения более высокой скорости. V-образные шпангоуты присущи
современным относительно узким стройным корпусам яхт, многие из
которых достигали ошеломляющих скоростей при всех условиях ветра и
волнения.
Однако если судно с V-образными шпангоутами становится широким и
пузатым, начинает проявляться следующий недостаток: вода, обтекающая
пузатый корпус по большой дуге, устремляется в пространство между
плавниковым килем и расположенным позади него рулем. Резкий сгиб
V-образных шпангоутов является причиной отрыва потока широкой
полосой при обтекании средней части судна, вследствие чего возникает
тормозящий движение яхты вихревой шнур.
Рис. 6. Типичные обводы шпангоутов яхт: а -
S-образный; б - V-образный; в - радиальный; г - U-образный; д-
шпангоут трапецеидальный; е -шпангоут с двойной скулой.
Другой недостаток широкой яхты с V-образными шпангоутами-
склонность к сильному зарыскиванию судна в наветренную сторону при
сильном ветре.
Шпангоуты радиального типа, имеющие под ватерлинией обвод дуги
окружности, редко встречаются в чистом виде. Чаще всего используется
комбинация с U-образными или трапецеидальными шпангоутами. В
принципе радиальные шпангоуты в сочетании с современным плавниковым
килем обеспечивают минимальную смоченную поверхность и,
следовательно, минимальное сопротивление трения. Казалось бы, что
такие обводы должны способствовать достижению наивысшей скорости.
Одна-( ко скорость зависит еще и от остойчивости яхты (кроме курса'
фордевинд), которая у корпуса с U-образными шпангоутами наивысшая.
Поэтому чаще применяют комбинированные обводы, сочетающие радиальные
и U-образные очертания шпангоутов.
U-образные шпангоуты, особенно в сочетании с бульбкилем, позволяют
обеспечить самую высокую остойчивость яхты. Большая смоченная
поверхность корпуса с такими обводами компенсируется повышенной
способностью судна нести паруса. Корпуса с U-образными шпангоутами
являются самыми быстроходными. Легкие небольшие по размерам яхты
способны даже глиссировать в свежий ветер. Превзойти по ходовым
качествам плоскодонные суда с остроскулыми шпангоутами этого типа на
гладкой воде едва ли возможно.
Серьезным недостатком судна с U-образными шпангоутами являются
сильные удары корпуса о волну. На короткой жесткой волне удары
становятся весьма чувствительны для экипа жа, а нагрузки на
конструктивные связи значительными. Корпуса крейсерских яхт с
плавниковым килем не являются, следовательно, оптимальным решением
проблемы, если даже их связи выполнить сверхтяжелыми. По этой
причине корпуса с U-образными шпангоутами в чистом виде для морских
яхт распространения не получили.
Трапецеидальные шпангоуты появились после того как согласно обмерной
формуле IOR стали замерять глубину трюма корпуса на половине ширины
В. В последних редакциях этих Правил глубину трюма замеряют в
нескольких точках по ширине яхты и поэтому такие шпангоуты не должны
были бы представлять интереса для конструкторов. Между тем при
испытаниях моделей в опытовых бассейнах и в гонках яхт выяснилось,
что суда с такими обводами шпангоутов имеют много большие
преимущества, чем только выигрыш при обмере, ныне потерявший смысл.
Корпус с трапецеидальными шпангоутами имеет фактически самую
благоприятную комбинацию качеств: умеренную смоченную поверхность и
поэтому незначительное сопротивление трения, большую
метацентрическую высоту и, следовательно, высокую остойчивость, как
начальную, так и при больших углах крена. Применяя комбинацию из
U-образных шпангоутов в носовой части судна и плоских
трапецеидальных шпангоутов в кормовой, можно достичь наилучшего
распределения водоизмещения по длине корпуса. Благодаря этому на
такой яхте может быть достигнута предельная и даже сверхкритическая
скорость водоизмещающего плавания.
Высокие мореходные качества яхт с трапецеидальными шпангоутами
доказаны их плаваниями в любых условиях на крупных морских гонках.
Благодаря отказу от глубоких носовых сечений корпуса судно имеет
плавную качку даже на большой волне. Нос судна буквально скользит по
волнам без толчков и ударов.
Самое большое преимущество корпуса с трапецеидальными шпангоутами
заключается в соответствии старинному принципу проектирования
парусных судов: при крене судна от 0 до 30° распределение
водоизмещения по длине меняться не должно; следует соблюдать
некоторую симметрию обводов ватерлиний корпуса. Правильно
сконструированная яхта с трапецеидальными шпангоутами является в
этом смысле хорошо сбалансированным судном, что, например,
проявляется в ее устойчивости на курсе. При внезапных шквалах яхта с
широким корпусом не проявляет никакой тенденции к зарыскиванию на
ветер.
Единственный недостаток корпусов с такими обводами - тяжелая
конструкция. Поскольку скула при днище имеет малый радиус (четко
обрисована), ее обводы должны быть тщательно согласованы с
направлением потока воды во избежание нежелательного отрыва потока.
Это требует проведения дорогостоящих буксировочных испытаний.
Остроскулые обводы с двойной скулой представляют собой упрощенный
вариант обводов корпуса судна с трапецеидальными шпангоутами. Все
отмеченные выше преимущества таких корпусов более или менее
сохраняются и в данном случае. Расположение линий скул по отношению
к потоку воды здесь, естественно, еще важнее.
