Океанские яхты класса W-60
Кругосветные гонки Whitbread проводятся каждые четыре года под патронажем
Королевского дома Великобритании начиная с 1973 года Увлекаться яхтами в Англии
Начали еще в XVII веке. Король Карл II, правивший с 1660 года, имел, в
Частности, яхту под названием "Мэри". Первый яхт-клуб в Англии появился в 1720
Году.
I
Whitbread - это самые престижные и длительные, длящиеся порядка девяти месяцев,
Профессиональные соревнования в парусном спорте Здесь отрабатываются новейшие
Технологии в гонках под парусом
Традиционно в них участвуют ведущие мировые державы - Великобритания, США,
Франция, Япония, Италия Советский Союз лишь однажды был представлен в 1989-1990
Годах яхтой "Фазиси", финишировавшей одиннадцатой. В 1993-1994 годах из бывших
Союзных республик выступала только Украина с парусниками "Гетман Сагайдачный"
(7-е место) и "Одесса-200" (вне зачета). Россия же не участвовала в столь
Престижных соревнованиях ни разу
В гонках в 1997 года стартовали яхты одного класса (W-60), а не трех, как в
Предыдущий раз. Уже в 1993-1994 годах W-60, разработанные специально для таких
Гонок, зарекомендовали себя с самой лучшей стороны С того времени яхты стали еще
Более скоростными и надежными.
"Правила Океанских Яхт Whitbread-60" предусматривают создание одномачтовых
Однокорпусных яхт, на высшем уровне современных технологических и спортивных
Достижений. Они должны иметь достаточно близкие характеристики Документ особо
Подчеркивает требования к безопасности и остойчивости судна.
Идея W-60 в том, чтобы уровнять шансы яхтсменов Участникам и организаторам гонки
Надоели слишком большие разрывы между соперниками, случившиеся, к примеру, в
Гонке 1989-1990 годов, сложные формулы, уравнивающие возможности судов разных
Размеров, по которым приходилось вычислять победителя Назрело решение выбрать
Один быстроходный и относительно дешевый класс, где суда плотно финиширует, а
Результат определяется максимально просто - временем прихода.
По рекомендациям гонщиков, в июне 1990 года в Великобритании была собрана группа
Из шестнадцати ведущих мировых конст-РУкторов яхт. После этого
Совещания и появился новый класс - Whitbread W-60. Это семейство океанских
Гоночных яхт, имеющих почти одинаковые характеристики: для значений длин,
Площадей и весов определили допустимый диапазон.
Тем не менее у каждого шкипера, конструктора, парусного мастера и строителя
Остается достаточно возможностей для применения своего таланта и новых
Технологий.
Скоростной потенциал яхт W-60 нового поколения очень велик. Средняя скорость
Парусника этого класса - 20 узлов, а максимальная - до 40. Установление
Нескольких мировых рекордов скорости в гонках 1990-х годов - наилучшее
Доказательство перспективности класса W-60.
В соответствии с правилами корпус яхты разделен водонепроницаемыми переборками
На три отсека, при затоплении любого из них яхта остается на плаву.
Корпус W-60 - трехслойный. Между двумя оболочками из кевлара помещен пенопласт.
После склейки получают монолитную конструкцию. Отказ от традиционной схемы
Поперечно-продольного силового набора по-<, зволяет усилить конструкцию и
Разместить несущие элементы в максималь-| но укрепленных местах.
Все узлы крепления такелажа изготовлены из композиционных матери-| алов,
Позволяющих по сравнению с металлическими аналогами существенно уменьшить массу
Судна.
Скорость яхты заметно зависит от жесткости корпуса, поскольку палуба
Подвергается колоссальному сжатию, особенно в носу и корме. Для оптимизации веса
И наилучшего распределения нагрузок используются специальные компьютерные
Программы.
В гонке 1993-1994 годов большинство парусников пострадало от pac-j слоения
Обшивки, кроме "Гетмана Сагайдачного", построенного на основе передовых
Авиационных технологий. Причина в применении высокоэффек-j тивного водного
Балласта. Он позволяет в сильный ветер нести существен-) но большую парусность,
А, значит, судну приходится выдерживать большие скоростной напор и ударные
Нагрузки по сравнению с традиционными. По-! этому после финиша гонки 1994 года,
Чтобы избежать разрушения корпуса в жестких условиях гонки, разработали
Специальные технологические ухищрения.
В гонке 1993-1994 годов восемь из десяти яхт построили по проекту Брюса Фара.
Все его суда были оснащены L-образными килями. На тонком узком стальном пилоне
Подвешивалась массивная свинцовая бульба весом восемь тонн, напоминающая по
Форме торпеду Новый киль при существенно меньшей площади поверхности дал
Значительное преимущество по подъемной силе на острых курсах по сравнению с
Традиционной конструкцией. Однако при крене возникают большие скручивающие
Нагрузки на узлы крепления к корпусу, так как центр тяжести бульбы сильно смещен
Назад.
Перед гонкой 1997-1998 годов конструкторам пришлось выбирать между L - и
Традиционным Т-образным килями. Анализ моделей не выявил
Особых преимуществ ни одного из них. Если на более высоких скоростях
Предпочтительнее оказался L-образный, то на малых - из-за ламинарного обтекания
- Т-образный киль.
Не помогло и компьютерное моделирование. И лишь натурные испытания в бассейне
Позволили выбрать оптимальную форму.
Традиционно детали руля гоночных яхт изготавливаются из углепластика, и W-60 -
Не исключение. Однако несколько серьезных поломок заставили конструкторов
Пересмотреть к гонке 1997-1998 годов некоторые традиционные концепции. Так в
Результате доводки руля нового поколения были оптимизированы распределение
Нагрузок, относительное удлинение и площадь смоченной поверхности, его форма при
Обтекании в разных режимах.
Первоначально у рулевой системы "Гетмана Сагайдачного" максимальные расчетные
Нагрузки на подшипники были - 9,2 тонн на нижний и 5,1 тонн на верхний. После
Пересмотра параметров конструкторами, у нового узла при весе всего в 19,2
Килограмма на нижний и верхний подшипники приходятся, соответственно,
Максимальные рабочие нагрузки в 36,1 тонны и 19,6 тонны. К сведению, рулевое
Устройство яхты "Одесса" из нержавеющей стали весило около 480 килограммов!
Компьютерное моделирование и натурные испытания в бассейне позволили команде
Фара создать к последней гонке концептуально новый, облегченный и вместе с тем
Более прочный и эффективный во всех режимах руль. Это дало возможность яхтам
Нового, уже четвертого поколения стать при меньшем сопротивлении более
Управляемыми, особенно на высоких скоростях.
"Навигаторская рубка яхты класса W-60 не уступает кабине новейшего истребителя
По насыщенности современной электроникой и компьютерами, - пишет в журнале
"Техника - молодежи" Е. Платон. - Ведь успех в гонке, в первую очередь, зависит
От качества принятых штурманом решений.
Действительно, прочие условия в гонке одинаковы для участников, поскольку все
Яхты одного класса и все (кроме одной) спроектированы Брюсом Фаром, а команды
Состоят из профессиональных гонщиков высшей мировой квалификации. Успех или
Неудача зависят от одного человека - штурмана, проводящего все время согнувшись
В три погибели над своим столом и "колдующего" над компьютерами и погодными
Картами.
Во время океанской гонки каждый навигатор получает и анализирует по-своему
Погодную информацию. При определении оптимального курса он также должен
Учитывать скоростные характеристики яхты, разные комбинации парусов, угол и силу
Ветра. Проводить точные расчеты в, мягко говоря, стесненных условиях рубки яхты
W-60 (над головой вращается вал привода лебедки, способный в любой момент снять
Скальп) при постоянном недосыпании, в 100-процентной влажности тропиков или при
Нулевых температурах воздуха и воды в Южном Океане - нелегкое занятие.
И потому на W-60 - не менее двух ЭВМ, не менее четырех систем связи, из которых две - глобальные спутниковые, спутниковая же навигационная
Система, автоматизированный комплекс сбора информации о состоянии яхты и погоды
Вокруг; радиолокатор, наконец, - система обнаружения "Человек за бортом!".
Но повторюсь: какой бы мощной ни была современная техника - она лишь помощник,
Решение всегда принимает штурман. И вот со всем этим мудреным хозяйством он и
Управляется во время 9-месячной гонки вокруг Земли".
Во время гонки на W-60, помимо штормового стакселя и триселя, разрешается
Использовать 38 парусов. Причем на каждом из этапов на борту должно находиться
Не более 17. Стоимость полного комплекта составляет примерно 370 000 долларов.
Паруса - это двигатель яхты. Чтобы спроектировать такой двигатель, надо знать
Силу и направление ветра в гонке. Исходя из этого рассчитывается их геометрия и
Аэродинамика, выбираются материал и технология.
Для создания оптимального варианта в ходе подготовки к гонке для каждой яхты
Испытывается более 150 вариантов парусного вооружения. В команде, как правило,
Три профессиональных мастера, работающих или имеющих опыт работы в фирмах по
Производству гоночных парусов. Перед стартом они проводят за швейной машинкой
Более пяти тысяч часов, перешивая полотнища после испытаний.
В исследовательских программах широко используется продувка в аэродинамических
Трубах. Проводятся сравнительные испытания на двух яхтах в спаринге с
Применением сверхсовременных локаторных систем для определения вариаций
Скорости.
"Чтобы яхта шла на ветер (в лавировку), - пишет Е. Платон, - она должна
Постоянно делать повороты оверштаг ("через ветер"). W-60 способна идти под углом
30 градусов (круче, чем большинство других) к истинному ветру. Грот и стаксель
На этих курсах закреплены максимально близко к оси палубы Когда ветер дует сбоку
Под 90 градусов к курсу - галфвинд - на яхте скорость вымпельного (суммарного со
Скоростью судна) ветра может вдвое превосходить скорость истинного. Тогда
Парусник идет быстрее ветра!
На курсах острее галфвинда (бейдвинд) на W-60 ставится грот; джиб-топ - полный
Стаксель и стэйсэйл - узкий саблевидный внутренний стаксель. Когда угол ветра
Немного больше 90 градусов (фордевинд), вместо джиб-топа поднимается ричер -
Плоский асимметричный спинакер. На более полных курсах (бакштаг) - ричер
Заменяется на ранер - полный асимметричный спинакер.
На яхтах W-60 используются два типа ричеров и ранеров - топовые и 7/8. Первые
При слабом и среднем ветре поднимаются на самую верхушку мачты - топ, вторые -
При сильных ветрах - на семь восьмых ее высоты.
В гонке 1993-1994 годов организаторами были введены искусственные
Ограничения на вес ткани для ричеров и ранеров, не разрешалось использовать
Топовые версии этих парусов на большинстве этапов гонки (кроме двух). Сейчас
Ограничения сняты.
Во время урагана на W-60 ставится штормовой стаксель и трисель. Это сравнительно
Маленькие по площади паруса из сверхпрочной ткани".
Сегодня паруса для гоночных яхт изготавливаются из специальных ламинированных
Тканей. При этом выбирается материя, соответствующая рабочим нагрузкам в той или
Иной части паруса. Таким образом, при сшивании вместе разных полотнищ получается
Парус, словно, составленный из панелей разного цвета и веса.
В конце 1990-х годов фирма "Nort Sails" разработала технологию изготовления
Цельных, бесшовных, так называемых 3DL-napycoB. Эти паруса из полимерных пленок
И высокомодульных волокон. Они ламинируются вместе при высокой температуре в
Специальной матрице. Из-за отсутствия швов такие паруса значительно легче
"панельных". Первые подобные гроты для яхт W-60 гонки 1997-1998 годов весили от
90 до 100 килограммов. Они стали в два раза легче "панельных" предшественников.
Дальнейшее использование в качестве армирующих высокомодульных РВО-волокон
Позволило еще больше сократить вес до 75-80 килограммов. И 3DL-craKce-ли
Значительно превосходят по качеству свои "панельные" аналоги.
Суда на воздушной подушке
Идея увеличить скорость корабля или катера с помощью "воздушной смазки" родилась
Еще в конце XIX века. Суть ее заключалась в следующем. Если мощным вентилятором
Под плоское днище судна нагнетать воздух, то сопротивление воды уменьшится;
Следовательно, возрастет скорость. А чтобы воздух не "убегал" в стороны, корпус
Судна нужно оснастить продольными килями - скегами. Впервые реализовать эту идею
Удалось австрийскому инженеру Дагоберту Мюллеру фон Томамюлю в 1916 году.
Созданный им торпедный катер смог развить скорость почти 40 узлов - 74,08
Километров в час, мощность мотора составляла 480 лошадиных сил.
Затем возникла новая идея: скеги заменили резиновой "юбкой". Теперь нагнетаемый
Воздух выходил из-под днища еще медленнее, и получалась настоящая воздушная
Подушка. Суда такого типа действительно парят над водой, могут "выползать" на
Берег и даже передвигаться по суше.
Первым идею подобной машины на воздушной подушке высказал К. Э. Циолковский в
1927 году, в работе "Сопротивление воздуха и скорый поезд". Это бесколесный
Экспресс, который мчится над бетонной дорогой, опираясь на воздушную подушку -
Слой сжатого воздуха.
Эта идея и подтолкнула доцента Новочеркасского политехнического института
Владимира Левкова к созданию собственной конструкции, правда, не поезда, а
Катера.
А вот что пишет в журнале "Всемирный следопыт" Станислав Зигунен-ко: "Начал он,
Как обычно, с расчетов и строительства моделей. Первая конструкция, построенная
Молодым ученым-аэродинамиком, напоминала перевернутый таз. Легкий деревянный
Каркас обтягивала калька, а там, где у обычного тазика полагается быть днищу,
Стоял электромотор с воздушным винтом. Винт, нагнетая воздух, под "тазиком"
Создавал повышенное давление. И вся конструкция как бы всплывала над полом,
Опираясь на воздушную подушку.
Около пяти лет испытывал Левков эту простейшую модель, стараясь по-' нять, как
Ею можно управлять, какой высоты должна быть создаваемая подушка, чтобы и не
Расходовалась излишняя мощность и будущее судно развивало как можно большую
Скорость...
В 1932 году Левков, уже профессор, начал испытания новой модели. Она имела
Удлиненную, каплевидную форму, два двигателя: в носу и корме. Маленький аппарат
На воздушной подушке легко скользил над кафельным полом аэродинамической
Лаборатории
Скоро вид модели опять изменился. Она стала похожей на длинную перевернутую
Коробку со срезанными под углом сторонами. В вырезах в наклонном положении были
Укреплены электрические двигатели с пропеллерами. Отбрасываемый винтами воздух
Скапливался под корпусом модели, приподнимал ее. По этой схеме потом Левковым
Создавались все первые большие аппараты на воздушной подушке".
Весной 1934 года Левков переехал в Москву - его пригласили на работу в
Московский авиационный институт (МАИ). Он привез с собой крупную (длиной более
Двух метров) модель катера на воздушной подушке. Спроектированная по всем
Правилам строительной механики, она производила приятное впечатление. Бросались
В глаза легкость конструкции и прекрасная внешняя отделка модели. Масса ее была
Всего около шести килограммов.
Для испытания модели в МАИ отвели специальную комнату. В ней устроили неглубокий
Бассейн. Над ним протянули два провода для питания электромоторов маленького
Катера. Летал он неплохо. За пару секунд легко переносился от одного борта
Бассейна к другому.
Затем было организовано Опытное конструкторское бюро во главе с профессором
Левковым. Оно приступило к разработке трехместного катера "Л-1". Испытания его
Начались летом 1935 года недалеко от Москвы, на Плещеевом озере.
Масса катера была 1,5 тонны. Его деревянный корпус состоял из двух узких лодок,
Соединенных платформой. Два авиационных двигателя с винтами нагнетали воздух в пространство, ограниченное платформой и лодками.
Управлялся катер с помощью поворотных заслонок - жалюзи, укрепленных под
Моторами. При вертикальном положении заслонок поток воздуха направлялся вниз, и
Катер висел неподвижно. Если жалюзи отклонялись назад, реактивная сила двигала
Катер вперед, отклонялись вперед - давался задний ход. Кроме того, имелось
Вертикальное и горизонтальное оперение, которое также участвовало в управлении
Летающим катером.
Этот катер стал прообразом других летающих судов, созданных под руководством
Левкова, в частности катера "Л-5" Масса его достигала 9 тонн, поскольку его
Корпус был уже металлическим, дюралевым. Позади кабины водителя и бортмеханика
Устроили помещение для пассажиров.
Сначала катер испытывали на суше. Смотрели, как он летает. Потом начались
Морские испытания. Машину попытались сопровождать обычные катера, но вскоре они
Безнадежно отстали. А когда на мерной миле включили секундомер, то испытатели не
Поверили собственным глазам: оказалось, что скорость катера - более семидесяти
Узлов, то есть около 140 километров в час! Испытания также показали, что катер
Мог столь же свободно пройти над болотом, над заснеженным полем или льдом
Результатами испытаний весьма заинтересовались военные, и профессор Левков
Вскоре возглавил специальное конструкторское бюро катеров на воздушной подушке.
Строились суда массой до 15 тонн. Проектировались еще большие - до 30 тонн с
Двумя двигателями.
Так более шестидесяти лет назад в СССР был построен маленький флот из полутора
Десятков судов на воздушной подушке. К сожалению, в годы Великой Отечественной
Войны опытные катера, находившиеся на Балтике, погибли. После победы разработки
Таких судов были продолжены. Но в начале 1954 года профессор Левков умер, и дело
Застопорилось.
Важным этапом в развитии судов на воздушной подушке стало изобретение в Англии в
1955 году профессором Кристофером Коккереллом сопловой схемы формирования
Воздушной подушки. Ему же принадлежит изобретение гибких ограждений, которые
Сразу же были оценены в нашей стране.
В 1959 году в проливе Ла-Манш появилось странное судно с цилиндрической башней
Посередине. Стартовав из Франции, оно пересекло пролив. Достигнув побережья оно,
Как ни в чем не бывало, продолжило свой путь. Судно, сконструированное
Коккерелом, уступало левковскому вдвое по весу и втрое по скорости.
Теперь суда на воздушной подушке не в диковинку. Над их совершенствованием
Работают во многих странах. Они признаны весьма перспективным видом транспорта.
Их используют в качестве десантных судов в военно-морском флоте, как гражданские
Паромы, переправляющие людей и автомобили через тот же Ла-Манш.
Одна из самых удачных зарубежных разработок - созданный в Великобритании в 1972
Году 33-тонный катер ВН-7 "Веллингтон". Он может нести 14 тонн груза и при этом лететь над водой со скоростью около 60 узлов -
111,12 километров в час
В СССР первыми оценили огромные возможности амфибийных кораблей специалисты ВМФ
После перерыва продолжились работы, начатые Левковым, но на новом уровне
Финансирования Была создана база для проектирования и производства десантных
Кораблей
Ведущим предприятием России в области создания судов на воздушной подушке
Является Центральное морское конструкторское бюро "Алмаз"
Первым серийно строящимся стал десантный катер "Скат" Он мог перевозить сорок
Десантников со скоростью 49 узлов На их основе были созданы три катера для
Спасения космонавтов
За ним последовал "Кальмар", с водоизмещением 114 тонн Он мог перевозить грузы
Весом в 37 тонн, со скоростью до 55 узлов
Всего на "Алмазе" суда строились серийно по десяти проектам Среди них и
Десантный корабль "Зубр", грузоподъемность которого составляет 150 тонн, а
Полное водоизмещение - 550 тонн, скорость полного хода - 60 узлов и 40 - при
Волнении высотой 2 метра Специалисты считают, что водоизмещение в 1000 тонн не
Предел для водоизмещения подобных кораблей, и на практике может быть достигнута
Скорость до 80 узлов
В 1987 году в СССР был создан малый ракетный корабль "Бора" - самое крупное в
Мире судно на воздушной подушке Ему нипочем даже восьмибалльный шторм, а если
Море спокойно, он движется со скоростью 53 узла - 98,16 километра в час
"Алмаз" разработал целый ряд проектов судов на воздушной подушке гражданского
Назначения речное грузовое судно "Бобер", пассажирское судно на воздушной
Подушке проекта 12 270, многоцелевой катер на воздушной подушке "Чилим"
В зависимости от назначения судов изменяется такой важный параметр, как
Установленная мощность на тонну водоизмещения Для катеров военного назначения,
Где экономические показатели эксплуатации не имеют преобладающего значения, этот
Показатель находится в пределах 65- 120 кВт на тонну Столь высокая
Энерговооруженность вызвана не величиной полной скорости хода на тихой воде или
При малом волнении Для ее достижения используется всего 60-70 процентов
Установленной мощности Причина другая - необходимость достижения заданной
Гарантированной скорости при морском волнении В практике гражданского
Судостроения, где этот показатель определяет экономичность эксплуатации,
Несмотря на возможные отказы от рейсов по погодным условиям, он может быть
Доведен до 30-36 кВт на тонну при сохранении скорости 40-50 узлов на тихой воде
Первые суда на воздушной подушке, следуя авиационным традициям, создавались
Клепаными, однако опыт их эксплуатации в море показал низкую надежность этого
Типа соединения С 1974 года корпуса стали сварными Для них были созданы
Высокопрочные коррозионостойкие морские
Алюминиево-магниевые сплавы и освоено производство прессованных панелей с
Ребрами жесткости различного сечения
Большой объем исследований был проведен в области создания гибких ограждений
Были установлены зависимости прочности и износостойкости материалов гибких
Ограждений от характера применяемых филаментарных волокон, кручения и вида
Плетения филаментарных нитей, пропиток и состава покрывающих резиновых смесей
Применяемые на судах последних проектов резинотканевые материалы обеспечивают
Хорошую мореходность судов и возможность длительной эксплуатации без ремонта
Для судов на воздушной подушке пришлось разработать и специальный профиль
Лопастей воздушных винтов, которые позволили достичь высокого коэффициента
Полезного действия на малых, по сравнению с самолетными, скоростях Для всех
Судов на воздушной подушке водоизмещением свыше 100 тонн разработали единую
Втулку винта, обеспечивающую высокую безотказность работы воздушных винтов при
Изменении их шага
Определяющее значение для мореходности, амфибийности и износостойкости гибкого
Ограждения имеет расход воздуха через воздушную подушку Для подачи воздуха наши
Ученые разработали специальные схемы осевых и центробежных нагнетателей, которые
Имеют высокий коэффициент полезного действия при малых габаритах
Для привода винтов, нагнетателей и других потребителей были созданы
Высокотемпературные газотурбозубчатые агрегаты По своим массогаба-ритным и
Эксплуатационным параметрам эти агрегаты до настоящего времени занимают
Лидирующее место в мире
Безопасность скоростного судна в значительной мере определяется наличием
Надежных и проверенных систем управления движением Особенностью судов на
Воздушной подушке является отсутствие непосредственного контакта рулевых
Устройств с водой, что затрудняет маневрирование и делает судно весьма зависимым
От погоды В России разработаны и испытаны различные схемы управления судном,
Включая аэродинамические рули, струйные рули (реактивные сопла), винты
Изменяемого шага
