Многие десятилетия конструкторов малых прогулочно —
туристских судов привлекает идея создания такой моторно-парусной яхты, в которой сочетались бы высокая скорость глиссирующею
катера с мореходностью, экономичностью и комфортабельностью парусника. У экипажа такого судна — гибрида не вызывало бы неудовольствия безветрие: убрав паруса и запустив мощный двигатель,
можно было бы в считанные часы преодолеть значительное расстояние и в нужный срок возвратиться на базу.
В меньшей степени, чем экипаж чисто моторного катера, его беспокоило бы и ухудшение погоды, когда приходится преодолевать
волны на пониженной скорости, а расход горючего возрастет. С постапленными парусами качка судна становится плавнее, смягчаются улары корпуса о волны, экипаж приобретает уверенность в том, что
даже без капли горючего в баках катер не превратится в игрушку для волн, а непременно достигнет гавани.
А утомительная лавировка против течения на реке или узком фарватере, когда, сделав два галса, парусник вновь возвращается в исходную точку? Ее можно избежать, сменив паруса на двигатель. Он
же поможет оторваться от настигающего шторма и вовремя укрыться в порту — убежище. За парусом же остаются такие неоспоримые преимущества, как отсутствие шума, вибрации и выхлопных газов от
работающего двигателя, использование для движения даровой энергии ветра, полная независимость от пунктов заправки горючим.
Однако проблема не oграничивается установкой на глиссирующий катер мачты, оснащением ее такелажем и парусами. Конструктору предстоит peшить еще несколько далеко не простых задач, связанных с
безопасностью плавания, эффективностью использования и двигателя, и парусов.
Сразу же следует заметить, что получить из глиссирующего катера полноценный парусник, так же как и добиться глиссирования парусной яхты под двигателем, практически невозможно. Создавая
компромисс, конструктору чаще всего приходится поступиться ходовыми качествами судна под парусами.
Цена их приобретения оборачивается слишком большими потерями скорости и экономичности эксплуатации судна под двигателем. Именно поэтому среди капитанов и владельцев моторно -парусных яхт
сравнительно редко встречаются истинные приверженцы плавания под парусами, которые все — таки предпочитают «настоящие» яхты, пусть и снабженные достаточно мощными вспомогательными двигателями.
Обозначим более конкретно основные задачи, которые предстоит решить конcтpyктору катера — пapycника. Упор гребного винта, движущий катер, действует в диаметральной плоскости судна и
направлен в сторону его движения.
В небольших пределах можно изменять ходовой дифферент катера, изменяя угол наклона гребного вала, Крен же, возникающий под влиянием вращения гpe6ного винта, обычно сталь незначителен, что
не требует специальных конструктивных мер по его компенсации.
Иное дело — движущая сила парусов или тяга Т. Во — первых она приложена к парусам на достаточно большой высоте над ватерлинией. Во -вторых, она является составляющей аэродинамической силы
А, направленной примерно перпендикулярно парусу и в несколько раз превышающей силу тяги, совпадающую с направлением движения.
Второй составляющей является сила дрейфа D, направленная перпендикулярно курсу судна. Она вызывает крен судна на подветренный бopт и его боковой снос — дрейф под ветер. В подводной части
корпуса силе дрейфа противодействует равная ей по величине, но противоположно направленная сила сопротивления дрейфу НD.
Эти две силы создают кренящий момент Мкр который уравновешивается восстанавливающим моментом MВ возникающим при крене от пары сил — веca Р(водоизмещения) и плавучести судна V.
При плавании в бейдевинд — под острым углом к направлению ветра — сила дрейфа примерно в 3 раза превышает силу тяги; на галфвинде (90о к ветру) обе силы имеют одинаковую величину; на
крутом бакштаг (135о к ветру) сила тяги оказывается в 2-3 раза больше силы дрейфа, а при чисто попутном ветре — на фордевинде — сила дрeйфа практически равна нулю.
Для примера приведем значения силы дрейфа и кренящего момента, . действующих на яхте «Катран», которая идет курсом бейдeвинд со скоростью около 6 узлов (11 км/ч); D = 110 кгс;
МКР = 430 кгс * м. Такой момент создают, например, 4-5 человек, если они встанут на самый край палубы. К этому нужно добавить и динамичсский эффект действия ветра, резко увеличивающего
свою скорость на порывах, когда крен судна может превысить опасную величину.
Ясно, что простое открениванне массой экипажа, который в отличие от спортсменов, может оказаться недостаточно тренированным, уже не может противостоять кренящему моменту и
необходимо принять конструктивные меры.
В самом простейшем случае обычный глиссирующий корпус катера снабжают невысоким, но достаточно развитым килем, плавно вписывающимся в обводы днища. Внижней части
киля размещается металлический балласт в виде литого фальшкиля массой 15 – 20 % от водоизмещения катера либо уложенных в корпус мелких отходов штамповки, дроби и т.п., залитых эпоксидным
компаундом.
Балласт позволяет снизить центр тяжести судна и повысить одну из составляющих поперечной остойчивости — остойчивость веса. Большая ширина (соотношение L / B = 2,5-:-3) и высокий
надводный борт, присущие глиссирующим катерам, обеспечивают и вторую составляюшщую — остойчивость формы, т. е., возможность достаточного смещения в сторону подветренного борта точки приложения
силы плавучести при крене.
Этот способ обеспечения необходимой для плавания под парусами остойчивости и одновременно бокового сопротивления дрейфу предпочли ис- пользовать и проекте моторного парусника «Ямаха-27MS»
японские конструкторы. Судно не имеет ни швертов, ни водяных балластных цистерн и т.п. и не требует от экипажа каких-либо действий кроме постановки или уборки парусов при смене
режима движения.
Однако очевидны и недостатки такого простейшего решения; при движении под мотором балласт становится бесполезным грузом, часть мощности двигателя затрачивается на преодоление дополнительного
сопрстивления трения, обусловленного смоченной поверхностью киля.
При нагрузке 28.5 кг/л.с. экипаж этого судна может рассчитывать лишь на переходный к глиссированию режим движения с несколько большим расходом горючего на пройденный километр, чем на «чистом»
катере.
Очевидно, что, имея широкий корпус с плоским днищем и корме и погруженным в воду транцем, «Ямаха- 27MS» при ходе под парусами явно проигрывает парусной яхте в скорости и крутизне лавировки.
К тому же, заботясь о безопасности плавания конструкторы снабдили судно парусами умеренной площади — всего 18,9 м2 (или 8.8 м2 на тонну водоизмещения). Заметим, что это вполне
оправдано: наверняка мысль поднять паруса появляется у экипажа кaтеpa преимущественно в свежий ветер, и было бы неразумно заставлять его одновременно брать рифы, чтобы избавиться от чрезмерного
крена.
Другая проблема, связанная с использованием энергии ветра для движения судна, это нестабильность силы тяги парусов, изменяющейся в зависимости от скорости ветра и курса судна относительно
него.
Сели гребной виит на катере рассчитывается на строго определенную мощность, развиваемую двигателем, и соответствующую скорость движения, то оба эти элемента для парусной яхты изменяются в
довольно широких пределах. Скорость, например, изменяется от минимальной до максимальной V=3/L узлов теоретически достижимой на прогулочной яхте (L — длина яхты по ватер
липни).
Для шести метровой яхты эта предельная скорость, когда судно пытается взобраться на гребень созданной им носовой волны, равна 7.3 уз (13.5 км/ч). Кривая зависимости сопротивления воды
движению яхты от скорости резко поднимается вверх, и мощности, развиваемой парусами, оказывается недостаточно, чтобы судно перешло на качественно новый режим движения — глиссирование.
(Напомним, что глиссирующие парусники существуют, но это преимущественно гоночные лодки, имеющие облегченную конструкцию и вооруженные парусами площадью не менее 15 m2 на каждую тонну
водоизмещения).
Таким образом, реально речь может идти о плавании катера под парусами преимущественно в водоизмещающем режиме, когда оптимальны круглоскулые обводы корпуса с плавно сужающейся к корме
ватерлинией и подъемом батоксов к поверхности поды.
На меньших скоростях, соответствующих водоизмещающему режиму, катер с глиссирующими обводами (широким погруженным в воду транцем; лииниями батоксов в корме, параллельными поверхности воды;
большой шириной глиссирующего участка днища) имеет повышенное сонротивление из-за увеличенной смоченной поверхности и понижения гидродинамического давления («засасывания») за транцем.
Другими словами, конструктор глиссирующего катера не может рассчитывать на достижение под парусами таких скоростей, которые реальны на специально спроектированной для этого яхте.
С другой стороны, не приблизив характер обводов яхты к «катерным», рассчитанным на движение с высокой скоростью, нельзя заставить ее глиссировать, даже если будет установлен мощный двигатель.
Так что, создавая моторный парусник, конструктор должен либо разработать корпус такой специальной формы, чтобы потери скорости были мини- мальными при обоих режимах движения, либо предусмотреть
возможность изменения обводов при смене парусов на мотор и обратно.
Чаше всего преимущество отдается ходовым качествам моторно — парусной яхты при плавании пол двигателем. Это хороню видно, на пример, в проекте американской трейлерной (перевозимой на прицепе за
легковым автомобилем) яхты «Мак-Грегор 19». Ее пластмассовый корпус с умеренной килеватостью днища (17о на транце) внешне ничем не отличается от обычной мотолодки с подвесным
мотором.
Нормальным для лодки считается 40 — сильный мотор, под которым она развивает 46 км/ч, т.е. несколько меньше, чем плоскодонный катер, но зато благодаря килеватому днищу возможно
экономичное плавание с мотором мощностью 5-I0 л.с. Корпус с такими обводами обладает несколько меньшим сопротивлением воды движению под парусами, чем глиссирующий плоскодонный с погруженным
транцем.
Конструкторы постарались избавиться от тех существенных недостатков, которые отмечались выше для «Ямахи-2 7 MS»: излишнего водоизмещения обусловленного применением твердого балласта, и
увеличенной смоченной поверхности корпуса из-за развитого киля. Здесь для повышения остойчивости используется водяной балласт, который принимается при постанoвке парусов в цистерну,
расположенную под пайолами каюты.
0бъем такой цистерны — 360 л; она заполняется самотеком через клапан, установленной в транце, за 3 минуты. Водоизмещение яхты под парусами и с водяным балластом — 860 кг, так что масса
балласта при четырех человеках на борту составляет около 30% полною водоизмещения. При переходе на движение под мотором балластная цистерна, осушается сначала при помощи помпы, а затем — при
выходе на глиссирование — самотеком через открытый клапан в транце.
При ходе под парусами увеличение площади бокового сопротивления, необходимое для противодействия дрейфу, обеспечивается за счет вращающихся шверта и пера руля, которые при движении под мотором
полностью поднимаются из воды.
Еще одна особенность этот проекта — более обтекаемая форма рубки, чем это принято в современном катерном дизайне. Это с делано для снижения воздушного coпpoтивления надводной части при лавировке
под парусами. Площадь парусности с генуэзским стакселем составляет 21.7 м2, благодаря чему яхта обладает пеплохими ходовыми качествами и в умеренный ветер. Применена простая в управлении оснастка
с «автоматическим» стакселем площадью 5,3 м2 который не требует постоянной работы со шкотами при лавировке.
Грот снабжен сквозными латами, что позволяет увеличить жесткость паруса и добиться его эффективной работы на уменьшенных углах атаки к вымпельному ветру. Это важно при совместном использовании
парусов и маломощного мотора, когда паруса помогают развить более высокую крейсерскую скорость и снизите, расход горючего на пройденный километр. Установка подвесного мотора на моторно —
парусной яхте облегчает решение такой задачи, как избавление от гормозящего движения гребного винтa на ходу под парусами.
Достаточно откинуть мотор полностью от транца, чтобы его подводная часть вышла из воды и не оказывала сопротивления движению яхты. Следует, однако, помнить о
недостатках самого подвесного мотора, в частности, о его плохой защищенности от волны и различного рода повреждений, например при швартовках.
Если мотор устанавливается на яхте с водяным балластом, то при приеме балласта осадка ее может увеличиться на 100-150 мм. Соответственно ниже опустится и поддон подвесного мотора,
оказавшись всего в 250 — 300 мм над водой. Поэтому важно в таких случаях использовать моторы с удлиненным дейвудом либо крепить их нa кронштейне с регулируемой высотой подмоторной доски,
как это делается, например, на мотолодках на подводных крыльях.
Д. Антонов.
Источник: «Катера и Яхты», №158.