Руль — новая проблема парусной яхты

Несмотря на то что «Дилемма» — первая яхта с отделенным от киля рулем была спроектирована знаменитым американским конструктором Натаниэлем Херрешофом еще в 1891 г., руль вплоть до 60-х годов прочно занимал на яхтах свое привычное место на киле. Попыткам некоторых конструкторов повторить опыт Херрешофа авторитеты яхтенного мира противопоставляли много веских возражений, указывая на то, что яхта с коротким килем будет неустойчива на курсе, что руль будет работать в возмущенном (за килем) потоке и судно будет плохо управляться. И действительно, яхты с традиционным профилем киля большой площади были очень устойчивы на курсе. А так как руль при длинной килевой линии размещался далеко в корму от середины яхты, то он давал большой вращающий момент для поворота.

Со временем, однако, во взглядах па проектирование яхт происходили незаметные, но существенные изменения. Меньше становилось водоизмещение яхты благодаря более рациональной конструкции и применению новых легких и прочных материалов, уменьшались вес балластного фальшкиля и парусность, сам киль все больше приближался по форме к правильному гидродинамическому профилю. Все это позволило обеспечить хорошие лавировочные качества при меньшей площади киля. Конструкторы начали постепенно укорачивать киль, обрезая его с носа и кормы при неизменном расположении основной площади его в средней части по длине яхты (что продиктовано необходимостью центровки парусности и бокового сопротивления корпуса).

Руль, по-старому закрепленный на кормовой кромке киля, сдвигаясь в нос, уже не мог эффективно выполнять свою роль, так как плечо (расстояние до миделя) стало меньшим и соответственно уменьшился вращающий момент. Особенно тяжело стало справляться с яхтой при форсировании парусами и на большой волне. Поэтому руль решительно отделили от киля и снова перенесли в корму, не предполагая, что это вызовет новые и не менее сложные проблемы.

С ними пришлось столкнуться прежде всего экипажам крейсерских яхт, выжимающим максимум скорости, все, на что способны паруса. И вот при свежем ветре, когда яхты, идя в крутой бакштаг, несут спинакеры, некоторые новомодные суда с отдельно подвешенным рулем стали совершенно неожиданно терять управляемость и резко бросаться к ветру, несмотря на то, что руль положен до упора под ветер. И это сопровождалось чрезмерным креном, перенапряжением такелажа, и в итоге — потерей спинакера.

Удалось установить, что причиной таких странных случаев поведения яхт является прорыв воздуха с поверхности воды к области разрежения за рулем, так как верхняя кромка установленного в корме руля оказывается вблизи ватерлинии. Нередко вся сторона разрежения оказывалась в открытой сверху воздушной полости (каверне), вследствие чего подъемная (в данном случае — поворачивающая судно) сила на руле резко падала.

Явление назвали поверхностной кавитацией, или вентиляцией руля, а конструкторы стали спешно разрабатывать меры по его предотвращению. Наиболее простым выходом было увеличение площади руля, но дополнительная поверхность увеличила сопротивление воды в слабый ветер. Поэтому в некоторых проектах, например, в проектах яхт, предназначенных для транстихоокеанской гонки, которая проходит преимущественно при попутных ветрах, пошли на устройство дополнительных убирающихся рулей, используемых лишь на бакштаге и в свежий ветер.

Универсальным стало другое решение: навешивать отдельный от киля руль на небольшой кормовой плавник — скег. Такой скег повышает устойчивость яхты па курсе, так как представляет дополнительное сопротивление при повороте, уменьшает силу сопротивления воды, возникающую при обтекании руля, а главное — так направляет поток воды на руль, что вентиляция руля практически исключается. Более того, при испытаниях в опытовых бассейнах оказалось, что в некоторых случаях скег далее выгодно выполнить с увеличенным объемом. Тогда он так влияет на распределение давления воды у корпуса яхты, что удается «погасить» кормовую волну, на которую расходуется значительная часть энергии парусов. Такой развитый скег виден, например, на яхте «Дуна» американского конструктора Стефенса.

В других случаях (на менее полных судах) оказалось выгодным наоборот сделать тонкий скег, убирающийся на лавировке в специальный колодец в корпусе, подобно «втыкающемуся» шверту на малых парусных лодках. Такое устройство предусмотрено и на одной из самых быстроходных яхт мира «Ондин», описанной в предыдущем номере. В свежий ветер опущенный скег придает судну хорошую устойчивость па курсе и препятствует вентиляции руля, в слабый — скег полностью убирается внутрь корпуса, чтобы увеличить скорость яхты.

И наконец, еще более сложная конструкция, — шарнирный руль, развивающий большую подъемную силу на единицу площади, чем обычный. Состоит он из трех частей — среднего неподвижного скега и двух кинематически связанных поворотных лопастей. При повороте основной кормовой лопасти носовая поворачивается в ту же сторону, но на вдвое меньший угол. Получается профиль выпукло-вогнутого сечения, подобный крылу самолета с приведенными в действие элероном и предкрылком. На таком профиле создается максимальная подъемная сила, причем давление распределяется по рулю равномерно, без образования обычного пика разрежения, приводящего к вентиляции. Более того, распределив соответствующим образом активную площадь между носовой и кормовой лопастями, можно существенно снизить усилия на румпеле. Первые яхты с шарнирными рулями, испытанные в прошлом году, показали отличную управляемость при любом курсе.