Знакомьтесь – «дюракор», или второй век деревянной рейки.

В последней четверти XIX столетия на Атлантическом побережье Северной Америки среди строителей небольших рыбопромысловых судов стал быстро распространяться новый метод постройки корпусов.

 Вместо широких дoсок поясьев наружной обшивки, тщательно подгоняемых друг к другу, стали при менять узкие рейки, заранее нарезанные в чистый размер.

 Закрепив первую рейку где - то в районе скулы к выставленным на стапеле поперечным лекалам или шпангоутам, к ней тут же прикладывали вторую, крепили к предыдущей при помощи деревянных нагелей (позже для этой цели стали использовать гвозди и клей), затем ставили следующую рейку и так далее.

 Работа по обшивке корпуса пошла быстрее, чем при старых способах "кромка иа кромку" (клинкер) или "вгладь". Только небольшая часть реек, в основном, в оконечностях судна или в местах крyтoгo изгиба шпаигоутов нуждалась в подгонке - сострагивании малки и cгoнe по шириие.

Способ этот с успехом при меняется и по ныне как иа профессиональных верфях, так и судостроителями - любителями. Снаружи корпус, обшитый рейками, теперь оклеивают одним или несколькими слоями стеклоткани, так что по внешнему виду трудно определить, построена лодка из дерева или она стеклопластиковая.

 Иногда реечную обшивку покрывают стеклопластиком с обеих сторон, и тогда дерево, по существу, превращается в заполнитель тpexслойной  конструкции.

 Но достоинства тaкoгo способа использования качественной судостроительной древесины весьма сомнительны корпуса получаются слишком тяжелыми, при недостаточно тщательном покрытии пластиком вода проникает к древесине и она, лишенная возможности "дышать" - отдавать излишнюю влагу через внутреннюю поверхность обшивки в атмосферу, быстро загнивает.

 Преимущества трехслойной обшивки -  высокая прочность и жесткость при малом весе  в данном случае используются не полностью. Поэтому с внедрением стеклопластика в малое судостроение рейки чаще применяют лишь при обшивке оснастки для формования пластмассовых корпусов - пуансонов и мaтриц.

Так и исчезла бы совсем деревянная рейка со стапелей верфей, если бы не был изобретен в 1980 г. новый композитный материал  дюрaкор, которому, по - видимому, предстоит перешагнуть в новое столетие.

Изобретателем этого материала стал Арни Дакворт, коммерческий директор новозеландской компании, производящей эпоксидные смолы и компаунды.

 Проводя эксперименты с трехслойными конструкциями из пластмасс, он предложил использовать в качестве заполнителя плиты и рейки из торцевых срезов бальзы, облицованные тонкими слоями шпона твердых пород дpeвесины.

 Первые же опыты по постройке яхт из дюракора подтвердили технологичность и высокие качества этого материала для малого судостpoeния. Но расскажем сначала нeмнoгo о бальзе, одном из древнейших судостроительных материалов.

Об океанских плотах, построенных в Перу из бальзовых бревен современниками Kон -  Тики 1500 лет назад, и о замечательных свойствах этой легчайшей породы древесины немало сказано в книге знаменитого Тура Хейердала.

 Собственно и само название происходит от испанского «Balsa» -  плот.

Бальза  одна нз самых быстрорастущих пород  растет в экваториальных областях Южной  Америки.

 В сухом виде древесина бальзы легка, прочна и достаточно тверда. Плотиость ее колеблется от 96 до 250 кг/м³ (напомним, что кубометр воздушно - сухой древесины ели весит 450 кг, кедра - 440 кг).

 Под микроскопом можно обнаружить, что древесина бальзы состоит из множества закрытых сот ориентированных вдоль волокон древесины. Размеры сот на порядок меньше, чем у синтетических пористых материалов например пенопласта типа ПХВ.

 Средняя длина соты А = 0,64 мм; поперечный размер В =  0,032 мм; толщина стенки С = 1,5 микрона. Как и любая другая древесина, бальза имеет различные физико - механические свойства в направлении вдоль волокон и поперек них.

 Наибольшую нагрузку бальза выдерживает при сжатии вдоль волокон: перемычки между сотами хорошо распределяют сжимающую нагрузку.

 Предел прочности на сжатие существенно зависит от плотности древесины, но при испытаниях образцов различных заполнителей бальза выдержала практически такую же нагрузку, как и соты из алюминиевой фольги и бумаги с включением высокопрочных арамидных волокон. 

В то же вpeмя предел прочности на сжатие оказался в пять раз выше, чем у пенопласта типа ПХВ одинаковой плотности. Но особое значение при использовании бальзы в качестве заполнителя трехслойной обшивки имеет высокая прочность самой древесины и ее соединения с наружными слоями стеклопластика на сдвиг.

 Дело в том, что при изгибе обшивки наружные слои подвергаются растяжению и сжатию, а заполнитель «работает» на сдвиг -  в нем действуют касательные напряжения.

 Так вот: при попытке разрушить образцы с бальзой скорее разрушаются наружные слои, а не заполнитель, тoгдa как при аналогичных испытаниях сэндвича с пенопластом разрушается пенопласт, к тому же при значительно меньшей нагрузке.

Благодаря пористой структуре торцевого cpeза бальза прекрасно склеивается с наружными слоями. При попытке оторвать спой пластика от бальзового заполнителя рвется обычно стеклоткань; клеевой слой, проникший в поры бальзы, обладает высокой прочностью.

Любопытно, что первые испытания в качестве заполнителя трехслойной конструкции бальза прошла в авиации. В 1943 г. в небе воевавшей Европы появились американские самолеты «Mocкито», фюзеляж которых был изготовлен из бальзовых реек, оклеенных шпоном на казеииовом клее.

 Это обеспечивало «фанерным» самолетам высокую прочность и жесткость, стойкость к вибрациям при малом весе. А главное  в случае попадания осколков снарядов или пуль, от пробоин не распространялись опасные трещины, как это происходило на фюзеляжах самолетов, построенных из фанеры.

 Были попытки применять бальзу и в клееной композиции с тонкими алюминиевыми листами  такой материал получил название «металлит».

В пластмассовом судостроении трехслойные конструкции с бальзой впервые появились в 1951 г., кoгдa был построен американский катер «Гайдродин».

 Но потребовались еще долгие гoды, чтобы бальза получила официальное одобрение крупнейших морских классификационных обществ -  Aмepикaнcкoгo бюро судоходства, Гepманского и Английского Ллойдов и т. п.

 Cомнения морских специалистов вызывала именно пористая структура срезов древесины: считалось, что вода заполнит внутренние соты и бальза, заключенная в стеклопластиковую рубашку, будет гнить.  Потребовались многочисленные и длительные испытания, чтобы опровергнуть это мнение.

При одиом из таких испытаний образцы тpexслойных конструкций панелей с умышленно поврежденным слоем стеклопластика погружались в подкрашенную воду и выдерживались здесь под давлением 0,7 атм в течение двух лет.

 После разрезания образцов оказалось, что за это время вода проникла только в весьма ограниченную область непосредственно в месте повреждения.

Наиболее же убедительными были результаты испытаний, проведенных в течение 36 месяцев в одном из доков Нью - Йорка.

 Сэндвичевые панели из бальзы и пластика размерами 600 Х 600 мм с просверленными в них сквозными отверстиями диаметром 50 и 100 мм опустили на дно. Тысячу дней пролежали образцы, погружаясь на глубину 1,4 м во время прилива и окaзываясь в обсохшем иле при отливе. 

Когда их извлекли, очистили от слоя ракушек и морских червей, то оказалось, что вода проникла в дpeвесину на глубину не более 4 мм от любой откpытой кромки; гнили и червей не обнаружили.

 После этoгo сдались, наконец, и морские инженеры Американского бюро судоходства: бальзу разрешили применять для обшивки подводной части морских катеров и яхт.

За 40 последних лет было построено более трех миллионов различных лодок, яхт и катеров длиной от 3,5 до 46 м, в корпуса которых вошла в качестве заполнителя древесина бальзы. Долгoe время бальза использовалась в виде плиток прямоугольной формы  торцевых срезов толщиной 6 - 50 мм.

 Их производство в основном монополизировала американская фирма «Балтек Корпорэйшн".  Заготовка древесины ведется в лесах Эквадора.  Бревна сушатся в специальных сушилах, причем обработка высокой температурой имеет целью не только удалить влагу из древесины, но и стерилизовать ее, предохранить от личинок древоточцев, гниения.

 Затем бревна обрабатывают до прямоугольного сечения, склеивают брусья в большие блоки и распиливают поперек на тонкие плиты, подобно тому, как режется буханка хлеба. 

Этими плитками и выкладывался средний слой в обшивке стеклопластикового корпуса.

 Позже их стали разрезать на более мелкие плитки до 50 Х 50 мм  и наклеивать на тонкую и редкую (подобную марле) стеклоткань так, чтобы полученная композиция обладала эластичностью, легко ложилась по обводам корпуса и сразу укрывала бы большую площадь. В таком виде материал получил название «контуркор".

«Контуркор» укладывают в матрицу тканью к наружному слою обшивки, отформованной в матрице, тщательно подгоняют кромки отдельных участков друг к другу, чтобы избежать пустот и каналов внутри заполнителя, в которых могла  - бы скапливаться забортная вода. 

Затем поверх бальзы укладывают внутренние слои стекломатериала  ткань, холст или стекломат, пропитывая их смолой и тщательно прикатывая валиками либо обжимая пакет при помощи «вaкуумнoгo мешка».

 При этом открытые соты бальзы поглощают известное количество связующего и, чтобы не нарушалось относительное содержание смолы в прилегающем слое стекломатериала, в ламинат приходится вводить дополнительное количество смолы. 

Конструкция от этoгo становится немного тяжелее, удорожается ее изготовление. Вот в поисках способа избежать этoгo нeдостaтка и появился на свет «дюракор»  -  материал на основе бальзы, которому сулят большое будущее.

«Дюракор» состоит из тех же плиток тopцeвых срезов бальзы, склеенных между собой и приклеенных под прессом с использованием подогpeвa к тонким листам шпона твердых пород древесины. 

По внешнему виду плиты из дюракора напоминают применяющиеся у нас для отделочных работ в помещениях древесно - стружечные плиты, облицованные декоративным слоем фанеры.

«Дюракор» выпускается в виде плит (панелей) с размерами 1,22 Х 2,44 м толщиной от 6.5 мм до 30 мм; обе стороны плит покрыты слоем шпона, причем eгo волокна в одном слое располагаются перпендикулярно слоям другого. Фанерованные поверхности шлифуют и пропитывают синтетической смолой. 

Благодаря этому уменьшается количество смолы, поглощаемой бальзой при оклейке армирующим материалом. В таком виде «дюракор» применяют в качестве заполнителя в плоских трехслойных конструкциях типа переборок, платформ, стенок надстроек.

Для формования корпусов со сложными обводами А. Дакворт предложил использовать узкие рейки из «дюракора» толщиной от 13 до 30 и шириной от 19 до 45 мм. Они также набираются из плиток торцевых срезов бальзы, но облицовываются шпоном только с одной стороны.

 Все рейки имеют стандартную длину 8 футов (2,44 м) и по концам нарезанные на станке шипы для стыковки с другими рейками. Так что строителю лодки не составляет больших забот получить рейки нужной длины.

Рейки из «дюракора» более гибкие, чем из мaccивнoгo дерева, и легко укладываются по практически любым обводам корпуса. 

Так как одна их пласть покрыта шпоном твердой дpeвeсины со шлифованной поверхностью, а вторая заранее пропитана резорциновой смолой, рейки не поглощают связующее из армирующего мaтeриала и на верфи не требуется вводить дополнительное количество смолы при формовании внутреннего слоя обшивки.

 Интерес представляет сравнение жесткости и прочности на изгиб трех вариантов корпуса: традиционной конструкции с обшивкой из кeдpoвых реек толщиной 19 мм; из таких же реек, но толщиной 16 мм и оклеенных стеклотканью весом 320 г/м² , и с обшивкой из реек «дюракора» толщиной 19мм, оклеенной «триаксиальной»  тканью (нити в ней расположены под углами 0⁰, 45⁰ и 90⁰) весом 1,12 кг/м².

Вес квадратного метра всех трех типов обшивки приблизительно одинаков (к слову, рейка из «дюракора» весит на 50% меньше кедровой тaкoгo же сечения). Так вот, если прочность и жесткость кедровой обшивки принять за 100 %, то композит из кедра и стеклопластика будет иметь 91 % прочности и 76 % жесткости, а из «дюракора» - 150 % и 120 % соответственно.

 К тому же, обшивка с заполнителем из «дюракора» гораздо лучше сопротивляется ударным нагpузкам и образованию трещин, так как бальза хорошо поглощает энергию удара.

Как и другие трехслойные конструкции, обшивка из «дюракора» является отличной звуко и термоизоляцией, обеспечивает аварийный запас плавучести (это важно для небольших лодок, так как позволяет обойтись без дополнительных блоков плавучести).

«Дюракор» дал новую жизнь деревянной peйке. Уже после испытания первых корпусов яхт, построенных из этогo материала в Новой Зеландии в 1986 - 1987 гг., судостроители убедились в больших преимуществах, которые «дюракор» дает как в процессе изготовления судна, так и при eгo последующей эксплуатации.

Вот, например, как был построен 11 - мeтpoвый рыбопромысловый бот «Пeттeгpoy – 36» - первое коммерческое судно из «дюракора», демонстрировавшееся на выставке «Фиш Экспо» в 1988 г. в Бостоне.

 Корпус этого катера имеет достаточно сложные круглоскулые обводы, рассчитанные на переходный к глиссированию peжим плавания. Дизель мощностью 400 л.с. сообщает скорость 30 узлов (56 км/ч).

Для обшивки корпуса были использованы рейки из «дюракора» сечением    19 Х 34 мм. Работа началась с изготовления простой матрицы, которая состояла из 14 поперечных лекал, вырезанных из 19 - миллиметровой фанеры.

 В средней части корпуса лекала были поставлены через 1 м, в оконечностях  через 600 мм. Для удобства работы матрицу сделали разъемной из двух частей  правого и левого борта.

 После изготовления обе половины корпуса были приформованы  друг к другy по килю, а палуба и поперечные переборки придали корпусу необходимую жесткость и прочность.

Рейки из «дюракора» склеили до полной длины корпуса. Первую рейку уложили в матрицу в paйоне кpутoгo изгиба скулы, далее работу вели выше и ниже ее, зашивая борта и днище корпуса.

 Каждая рейка временно крепилась к лекалам шурупами, а к предыдущей рейке  клеем и, в промежутках между лекалами, деревянными нагелями. Нагели обеспечили плавность обводов и плотное соединение реек по кромкам. 

Транец, имевший простую, погибь в одном направлении, был вырезан из панели «дюракора» и вклеен в коpпус по завершении обшивки.

Когда все рейки были поставлены, шурупы из лекал удалили, корпус снаружи и изнутри оклеили стеклотканью.

На подводную часть уложили три слоя стеклоткани весом 800 г/м², на борта - два слоя «биаксиальной», ткани (с расположением нитей под углом 45⁰) весом 560 г/м².

 Этот же корпус в облегченном варианте катера для моpcкoгo спортивного лова рыбы оклеивался в подводной части двумя, а в надводной одним слоем стеклоткани. «Дюракор в плитах и рейках был также использован для изготовления палубы, нaдстроек и переборок.

Полный вес одного квадратного метра обшивки составил 11,3 кг (в спортивном варианте 9,8 кг), в то время как однослойная стеклопластиковая обшивка равной жесткости и прочности весит 22 кг.

Таким образом, при использовании «дюракора нет необходимости изготовлять матрицу со сплошной тщательно обработанной поверхностью. Известно, что стоимость такой оснастки нередко окaзывается выше стоимости caмoгo корпуса судна.

Корпус получается легче, чем при однослойной обшивке, что позволяет для достижения одинаковой скорости установить двигатель мeньшей мощности и сократить эксплуатационные расходы. В целом стоимость корпуса длиной           9 - 12 м из «дюракора» оказывается в 2 - 3 раза ниже стоимости «монолитиого»  пластмассового корпуса.

 Заметим, что сам «дюракор» довольно дорог:  один метр рейки стоит около 2 долларов, а стоимость одного квадратного метра трехслойной обшивки корпуса упомянутых размерений составляет 85 - 1I0 долл.

За четыре года, что прошли со времени спуска на воду первой яхты, построенной из «дюракора»,  со стапелей верфей разных стран сошло более 500 судов caмoгo различного назначения и размерений, в корпусах которых используется «дюракор».

 Среди них есть и океанские гоиочиые катера, развивающие скорость свыше 90 миль в час, быстроходные многокорпусные парусники (тримаран «Оушн Сюрфер» занял 2 – е  место в Tpaнсатлантической гонкe 1988 г.), 32 - метровая «мeгa - яхта»,  десятки промысловых судов. «Дюракор» успешно конкурирует с уже получившими признание пенопластами и сотовыми заполнителями.

Дмитрий Антонов.

Источник:  «Катера и яхты»,  №150. 

В поисках мореходности и комфорта - сравнение двух популярных проектов яхт.

Мореходные качества судна, или мореходность – это его способность безопасно выполнять свое предназначение при определенном ветроволновом состоянии акватории. Обычно в списке составляющих мореходных качеств рассматривают запас плавучести, остойчивость, непотопляемость, ходкость и управляемость.

 В применении к крейсерским яхтам, совершающим длительные переходы в открытом океане, в этот список нужно добавить характеристики качки, определяющие уровень комфорта для экипажа небольшого судна. С первого взгляда видно, что требования эти противоречивы. 

Проектирование любого корпуса – это попытка оптимального выбора водоизмещения, обводов корпуса, отношения длины корпуса к его ширине, длины свесов оконечностей, высоты надводного борта в соответствии с приоритетами, расставленными на старте. В зависимости от важности тех или иных составляющих мореходности для заказчика со стапеля сходят совсем разные яхты, которые будут вести себя по-разному в одних и тех же погодных условиях.

 Строитель при выборе типового проекта для своей будущей яхты или в процессе постановки задачи а проектирование должен представлять, почему, например, одну лодку нарисовали относительно тяжелой, другую – легкой и широкой.

 Управляя яхтой, капитан и его экипаж должны понимать ограничения конкретной лодки, поскольку от этого зависит тактика морского перехода и особенности штормования. Безопасная и эффективная тактика, отработанная и рекомендованная для применения на судах одного типа, может обернуться тяжелыми последствиями, если будет бездумно использована для лодки другой концепции.

 В качестве конкретных примеров рассмотрим два проекта очень разных концепций: «тяжелой» лодки – крейсерской яхты умеренно тяжелого водоизмещения (проект «Hout Bay 40») и «легкой» лодки – океанского гонщика (проект «Didi 38»). По этим проектам было построено достаточно много судов, чтобы считать их успешными. По ним вполне можно получить представление, как решаются поставленные при проектировании задачи.

Лодка, имеющая небольшое водоизмещение, имеет неоспоримые преимущества в скорости и динамике ее набора. Неглубоко сидящий в воде корпус дает очень небольшое волнообразование на ходу, яхта хорошо управляется. «Тяжелая» стальная яхта будет двигаться медленней, волнообразование корпуса – заметно сильнее.

 Большее водоизмещение потребует дополнительной площади парусов и более мощного двигателя, так что эксплуатационные характеристики этой яхты будут хуже.

При движении на заметном волнении «легкая» лодка испытывает сильные удары. Корпус, и так имеющий небольшую осадку, на большой скорости стремится взлететь.

 Днище в носовой части, вплоть до фальшкиля, периодически выходит из воды и с силой шлепает по поверхности. Динамические нагрузки, возникающие при этом, довольно неприятны и для экипажа, и для лодки. Это явление называется слемингом.

Обводы носовой оконечности, имеющие форму «глубокого V», будут смягчать удары только если лодка идет без крена, как моторный катер. Однако в условиях обычного для парусного судна крена, когда скула становится почти горизонтальной, слеминг будет еще сильней.

 Для «легкой» лодки килеватость приходится делать высокой, осадка корпусом становится слишком большой, нарушается призматический коэффициент, возрастают смачиваемая поверхность и проблемы управления на попутных курсах.

 Поэтому носовые обводы «легкой» лодки спроектированы с U-образными обводами и с добавлением небольшой килеватости днища. Такие обводы не образуют больших плоских поверхностей в подводной части, в результате снижаются ударные нагрузки, кроме того, криволинейная форма обшивки дает больше структурной прочности, чем плоский лист, и это можно использовать для экономии веса.

«Тяжелая» лодка редко испытывает слеминг. Это связано с тем, что корпус большого водоизмещения оголяется редко. Обводы носовой оконечности, имеющие форму «глубокого V», позволяют уменьшить килевую качку при движении против волны и хорошо согласуются с обводами глубоко очерченного мидель-шпангоута.

 Форштевень при таких обводах имеет острый вход, а чтобы получить сбалансированный корпус, в кормовой оконечности добавлена площадь бокового сопротивления, необходимая для управления при движении полным курсом относительно ветра.

Для того чтобы парусная яхта хорошо лавировалась, ее носовая оконечность должна иметь минимальное сопротивление при прохождении через встречную волну. Это значит, что ватерлинии носовой оконечности должны быть острыми, причем по всей высоте и в подводной части, и выше, иначе лодка остановится в первой же волне, вместо того чтобы пробить ее, не теряя хода.

 Быстроходные яхты обычно имеют очень острые ватерлинии с практически неизменным углом вплоть до палубы. Основную задачу – минимум сопротивления на острых курсах относительно ветра – такая форма носовой оконечности решает лучше других, но палуба на этих курсах станет очень «мокрой».

 Вода при встрече с плоскими носовыми листами обшивки выбрасывается вверх, а ветер разносит брызги по палубе. Этому способствует и крен на курсе бейдевинд. Небольшой развал бортов в носу помогает уменьшить количество брызг, поднимающихся над палубой, и сохранить ее сухой.

 Развал бортов в носовой оконечности также способствует  сохранению контроля над яхтой на полных курсах, создавая подъемную силу и предотвращая зарывание корпуса в попутную волну.

 Однако развал бортов должен быть небольшим, иначе дополнительная плавучесть, которая появилась в надводной части носовой оконечности, станет заметно увеличивать сопротивление движению на острых курсах и способствовать килевой качке.

 Она, в свою очередь, ухудшает работу парусов, еще больше снижая корость.

Заметная тенденция современных быстроходных проектов – форштевни, стремящиеся стать вертикальными.

 Смысл ее состоит в увеличении длины ватерлинии. При этом, во-первых, увеличивается теоретическая скорость корпуса, во-вторых, и это важней, – площадь, на которой действуют силы динамического поддержания, способствующие глиссированию.

 Осадка уменьшается соразмерно увеличению длины ватерлинии, профиль подводной части становится более плоским. Корпус с меньшей осадкой имеет меньшее волнообразование и способен раньше выйти на глиссирование.

Даже «тяжелая» лодка может догнать попутную волну при подходящих условиях. Глиссируя на попутном склоне, корпус набирает большую скорость, и внизу, «в корыте» между гребнями, или позже, на заднем склоне следующей волны, носовая оконечность должна иметь достаточную плавучесть, чтобы удержать палубу над водой.

 В таких условиях зарывшийся глубоко в воду нос создает серьезную опасность переворота лодки через борт или, что еще страшней, через нос, работающий как плечо рычага. Обводы кормы так же важны, как и обводы носа, поскольку они формируют другие характеристики яхты.

 Наклон батоксов в корме играет основную роль в создании корпусом кормовой волны, определяя угол, под которым вода сходит с днища. На скорости при плоском выходе батоксов образуется небольшая волна, а при крутом подъеме батоксов в корме – большая и крутая волна, которая будет рано обрушиваться.

 Закругленная форма батоксов в корме на ходу сформирует разрежение под кормой, которая просядет в воду, а корпус в результате получит дифферент на корму. Прямые батоксы в корме противодействуют этой тенденции.

 Чем быстрее движется лодка, тем заметней проявляются эти эффекты и тем больше вовлеченные в процесс силы. Яхты с вельботной и зауженной транцевой кормой проявляют свои лучшие стороны на острых курсах – в лавировку и полный бейдевинд. Здесь в полной мере ощущается их хорошо сбалансированная форма корпуса.

 В тяжелых погодных условиях они почти не меняют центровки и не склонны к приведению – не «ложатся на руль», когда крен увеличивается. Это связано с тем, что распределение водоизмещения в носу и в корме очень близкое и почти не меняется при изменении крена.

 В результате они очень хороши в бейдевинд. При легких ветрах яхты с такой формой корпуса показывают высокую скорость на любых курсах относительно ветра из-за небольшой смоченной поверхности и малого призматического коэффициента, которые характерны для таких обводов. 

Корпуса с подобными обводами склонны к килевой качке больше, чем лодки с широкой кормой из-за относительного сходства формы носа и кормы. Такая яхта после пересечения чужой кильватерной волны на гладкой воде будет долго раскачиваться с постепенно уменьшающейся амплитудой.

 В тех же условиях корпус с широкой транцевой кормой получит меньшую амплитуду качки в момент прохождения через волну и быстро прекратит раскачиваться благодаря демпфированию плоскими поверхностями кормовой оконечности.

В целом сильная килевая качка яхты делает оконечности корпуса некомфортными для работы и отдыха и снижает скорость на волнении. Во-первых, скорость падает из-за роста сопротивления корпуса при раскачивании.

 Во-вторых, и паруса, и фальшкиль, настроенные для максимальной тяги, требуют стабильных условий обтекания потоком с оптимальным углом атаки. На сильной качке эти условия не соблюдаются, и эффективность работы движительного комплекса ухудшается.

В условиях стоянки у причала яхта с  вельботной кормой будет вести себя тихо, волны от проходящих судов не будут шлепать в плоские и почти горизонтальные поверхности кормы, потому что их нет. Корпус с широкой транцевой кормой получает заметные удары в такой ситуации, создавая дискомфорт в кормовых каютах.

 Чтобы смягчить шлепки, плоским участкам кормы придают небольшую килеватость, не больше нескольких градусов, иначе пострадают характеристики движения полными курсами.

Обводы поперечных сечений корпуса влияют на поперечную остойчивость и характер поведения подобно тому, как обводы носа и кормы влияют на аналогичные продольные характеристики. Корпус с небольшой осадкой и U-образной формой шпангоутов имеет высокую остойчивость формы, он стремится сохранить положение статической ватерлинии параллельно водной поверхности.

Боковое волнение будет резко и интенсивно раскачивать такой корпус с частотой, равной частоте проходящих волн. Поведение корпуса тяжелой яхты, глубоко погруженного в воду, отличается меньшим влиянием остойчивости формы, здесь на первый план выступает составляющая остойчивости, создаваемая балластом.

 Корпус стремится сохранить свое положение относительно горизонта, поднимаясь и опускаясь вместе с волнами и испытывая плавную качку с длинным периодом. Иногда могут возникнуть условия, когда собственный период раскачивания такого корпуса совпадает с периодом проходящих волн, и амплитуда качки сильно возрастает.

В результате «легкая» лодка с высокой остойчивостью формы корпуса будет стремиться «вытряхнуть» ветер из своих парусов в условиях слабого ветра на зыби.

 Она потребует также очень внимательного управления на острых курсах при умеренном ветре и на большой волне, потому что вымпельный ветер будет интенсивно менять свое направление при переходе с переднего склона волны на задний, и обратно. «Тяжелая» же лодка сможет более эффективно нести свои паруса, пока дует ветер, но будет тяжело раскачиваться на зыби, когда ветра недостаточно, чтобы создать упор.

Интересно рассмотреть поведение разных типов обводов шпангоутов в типичных условиях перехода с попутным пассатом. «Легкая» лодка будет идти, лучше сохраняя нормальное положение, испытывая, тем не менее, резкие рывки и удары. «Тяжелая» лодка будет идти, медленно раскачиваясь, скорей всего с большей амплитудой.

 Возможно, придется подобрать подходящий курс относительно волны, чтобы изменить характер качки и предотвратить перебрасывание на другой борт гика и спинакер-гика или удары попутной волны в парные пассатные стакселя.

 Обычно двойные стакселя для попутных курсов выкраиваются с высоким шкотовым углом, но медленная и плавная качка с большой амплитудой может быть почти столь же неприятной, как и резкая и быстрая.

Рулевой или автопилот на таком курсе постоянно загружены работой. Корпус проекта «Hout Bay 40» – граненый. Большинство яхтсменов избегают подобных корпусов, потому что считают грани признаком любительской самоделки.

На вторичном рынке такие лодки стоят дешевле, чем подобные с круглой скулой, но строительство граненого корпуса также обходится дешевле, так что вряд ли здесь можно что-то потерять или выгадать.

 С точки зрения эстетики круглоскулый корпус лучше, но удачно расположенные скулы граненого корпуса могут сделать его очень привлекательным. При бортовой качке скулы этого корпуса в некоторой степени играют роль успокоителей качки, а диаграмма статической остойчивости приобретет «граненость», увеличиваясь на некоторых определенных углах крена.

 Большее число граней будет приближать характеристики корпуса к характеристикам круглоскулого оригинала. Корпус с радиусной скулой ведет себя подобно круглоскулому, если радиус имеет большую величину – не меньше 25% ширины корпуса. Чем меньше радиус скругления скулы, тем ближе характеристики корпуса к шарпи.

Комфорт для экипажа в море зависит от взаимодействия многих факторов, в первую очередь от водоизмещения яхты. «Тяжелая» лодка двигается в бурном море с меньшими перегрузками, такая качка переносится легче. За вес приходится платить снижением скорости либо повышенными расходами на парусное вооружение и более мощный двигатель.

Второй путь улучшения комфорта состоит в ограничении ширины, особенно по ватерлинии. Это касается в большей степени «легких» яхт. Широкая яхта небольшого водоизмещения обладает большой остойчивостью формы, поэтому бортовая качка будет резкой и неприятной. Уменьшение ширины смягчит качку, но снизит скорость на острых курсах из-за некоторой потери остойчивости.

В заключение этого сравнительного анализа оценим форму транца. Она не имеет большого значения, когда яхта идет в бейдевинд, но при движении полным курсом все меняется. Лодка небольшого водоизмещения уходит от волн с обрушивающимися гребнями, однако такие волны догоняют относительно «тяжелую» яхту, часто ударяя в корму.

 Классический транец, как на «Hout Bay 40», отклоняет воду вниз, уменьшая шансы заливания кормы. Обратный «современный» наклон транца в данных условиях будет пособствовать захлестыванию кормы попутной волной.

 Многие современные яхты, в том числе и «Didi 40», оборудованы кормовой латформой для купания. Такая форма не должна использоваться на медленных лодках, потому что является прекрасной ловушкой для догоняющей попутной волны.

Остойчивость.

Остойчивость – это способность корпуса яхты противостоять силам, стремящимся его накренить. Обычно эти силы постоянные, как, например, нагрузка на паруса, создаваемая ветром, но штормовые условия с порывами ветра и разбивающимися гребнями волн могут добавить в процесс динамики.

 Оценка общей остойчивости океанских крейсерских судов требует учета факторов как статической, так и динамической остойчивости. Статическая остойчивость формируется остойчивостью веса и остойчивостью формы, которые имеют разные свойства. У «тяжелых» лодок с низким расположением центра тяжести обычно высокая остойчивость веса.

 Остойчивость формы больше у широких корпусов, кроме того, на их размеры и характер изменения по мере увеличения угла крена влияют высота надводного борта, а на больших углах крена – погибь палубы и размеры и форма рубки. Диаграмма статической остойчивости показывает, как меняется восстанавливающий момент в зависимости от угла крена.

 Чем круче наклонена кривая диаграммы, тем труднее накренить, а также восстановить судно в случае переворота. Площадь A под кривой (положительная ветвь) характеризует работу, которую необходимо совершить, чтобы опрокинуть судно. Чем площадь A больше, тем труднее его опрокинуть.

 Площадь B (отрицательная ветвь) соответствует работе по спрямлению судна. Чем она меньше, тем легче судно восстанавливается. Как видно из сравнения двух диаграмм статической остойчивости, оба проекта отличаются довольно высокой начальной остойчивостью, что говорит о заметной доле остойчивости формы. 

Отношение площадей A/B у «Didi 38» заметно выше, чем у «Hout Bay 40». Это вызвано необходимостью компенсировать высокую нагруженность парусами. В то же время работа, которую необходимо совершить стихии, чтобы перевернуть «Hout Bay 40», почти в два раза больше, чем для «Didi 38».

Отрицательная часть диаграммы статической остойчивости у «Didi 38» очень невелика, сказывается солидная остойчивость веса – двухтонный балласт в бульбе фальшкиля. В случае переворота гафельной яхты «Hout Bay 40» у мачт есть довольно много шансов остаться на своих местах, тогда их плавучесть существенно уменьшит площадь отрицательной ветви диаграммы остойчивости.

Сравнительный анализ двух проектов позволяет сделать следующие 

обоснованные выводы:

«Didi 38» – очень легкая и сильно нагруженная парусами гоночная яхта. Это не экстремальный гонщик, тем не менее лодка очень быстрая. Дикс разгонял прототип этого проекта в гонке через Атлантику до скорости больше 20 уз с лучшим суточным переходом – 240 миль.

 Риск опрокидывания – в пределах нормы, и яхту можно допускать к океанским гонкам. Момент инерции невелик из-за небольшого водоизмещения, лодка очень остойчива. Комфорт на такой яхте в открытом море явно принесен в жертву скорости.

Однако основная часть яхт проводит свое время в походах и гонках в защищенных водах, лишь изредка выходя в открытое море.

 Лодка именно такого типа – выбор большинства яхтсменов, желающих иметь легкое и скоростное парусное судно с хорошей мореходностью и высокими эксплуатационными характеристиками, способное в то же время успешно гоняться, в том числе и пересекая при этом океаны.

«Hout Bay 40» – относительно тяжелая и широкая лодка, тем не менее она может быть достаточно быстрой. В Тихом океане на трассе Йокогама–Хакодате мы получили на «Чаве» лучший суточный переход – 150 миль, а лучший переход за 4-часовую вахту – 32 мили, при том что шли отнюдь не в пассате.

 Относительно большая ширина позволяет улучшить обитаемость. Яхта характеризуется значительным моментом инерции, она будет медленно реагировать на динамические кренящие усилия.

 Секунды в такой ситуации могут сыграть большую роль в возникновении или неприятного крена, или катастрофического оверкиля. Судно подобной концепции не предназначено для участия в гонках, оно спроектировано для безопасной и удобной жизни в открытом море.

Андрей Попович, г. Владивосток.

Источник:  «Катера и Яхты»,  №207.