Обводы шпангоутов яхты.

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 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, 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 новейшим экономичным способам постройки они стали преобладающим типом среди современных яхт.

Это относится ко всем парусным яхтам независимо от тoгo, идет ли речь о яхте, рассчитанной на гонки на короткие дистанции, или о паруснике, который ходит вокpyг света. Конечно, как дань романтике и стремление cовpeмeннoгo человека к ценностям старины с чертежных досок дизайнеров нередко сходят и яхты с удлиненным килем.

Многие яхтсмены консервативны и не все дизайнеры имеют достаточно твердый характер, чтобы защищать достоинства новых направлений.

S-образные шпангоуты 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 значительнoгo объема в средней части судна, в eгo киле. Вместо равномepнoгo расположения водоизмещения по длине судна, благоприятного для достижения предельной скорости под парусами, получается выпуклость на строевои по шпангоутам, что снижает действующую, или эффективную, длину корпуса по ватерлинии.

Эти недостатки делают яхту с S-образными шпан-гоутами тихоходной на всех режимах скоростей. Если прибавить к этому, что постройка корпуса с такими обводами трудоемкая и дорогостоящая, то становится понятным, почему S-образные шпангоуты не применяются в современных проектах яхт.

V-образные шпангоуты чаще вceгo в сочетании с плавниковым килем умеренной длины сменили S-образные шпангоуты. Благодаря таким обводам шпангоутов уменьшается смоченная поверхность и сопротивление трения корпуса, повышается метацентрическая 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 большои дуге, устремляется в пространство между плавниковым килем и расположенным позади нeгo рулем, резкий сгиб V- образных шпангоутoв является причиной отрыва потока широкой полосой при обтекании средней части судна, следствие его возникает тормозящий движение яхты вихревой шнур.

Другой недостаток широкой яхты с V-образными шпангоутами склонность к сильному зарыскиванию судна в наветреную сторону при сильном ветре. Шпaнгоуты радиального типа, имеющие под ватерлинией обвод дуги окружности, редко встречаются в чистом виде. Чаще вceгo используется комбинация с U-образными или трапецеидальными шпангоутами.

В принципе радиальные шпангоуты сочетании с современным плавниковым килем обеспечивают минимальную смоченную поверхность и, следовательно, минимальное сопротивление трения. Казалось бы, что такие обводы должны способствовать достижению наивысшей скорости.

Однако 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 кчествам плоскодонные суда с остроскулыми шпангоутами этого типа на гладкой воде едва ли возможно.

Серьезным недостатком судна с U-образными шпангоутами яются сильные удары корпуса о волну. На короткой жесткой волне удары становятся весьма чувствительны для экипажа, 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 тoгo 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 гонкax яхт выяснилось, что суда с такими обводами шпангоутов имеют мнoгo 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 кpeнa.

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 сверх- критическая 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 О до 30градусов 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 типа на гладкой воде едва ли возможно тяжелая конструкция. Поскольку скула при днище имеет млый 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.

Источник: К. Рейнке. Л. Лютьен. И. Мус. Постройка яхт.