Каким должен быть катер для воднолыжников?

Водные лыжи уже семь лет являются у нас «официальным» видом спорта. Ежегодно проводится несколько всесоюзных соревнований, даже одно международное, а катеров, специально предназначенных для буксировки воднолыжников, почти нет.

Может быть, вопрос поставлен слишком «жестко», и специальные катера не нужны? Ведь катаются же многие за разъездными и прогулочными катерами.

Постараемся разобраться в этом вопросе.

Основные требования, предъявляемые к катерам для воднолыжников

В Правилах соревнований по воднолыжному спорту записано, что катер-буксировщик должен развивать скорость, необходимую для буксировки лыжника большого веса; иметь длину от 5 до 6,1 м и ширину по миделю от 1,8 до 2,5 м; быть оборудован мачтой для крепления буксировочного троса, которая располагается в диаметральной плоскости между транцем и серединой катера (максимальная высота мачты над водой и неподвижно стоящего катера должна составлять 1,5 м, минимальная — 0,9 м).

Катер может быть оснащен одним или несколькими подвесными моторами или стационарным двигателем.

Скорость катера с лыжником на буксире должна составлять 57 км/час. Именно это условие и является трудновыполнимым для катеров широкого назначения, используемых в качестве буксировщиков. Начать хотя бы с того, что ни один из серийных разъездных катеров проекта 370М или типа «Спорт», «Нева» и т. п., оборудованных двигателями «М51-УМ» (62 л. с.) или «М53-ФУЛ» (77 л. с.), не достигает этой скорости даже при свободном ходе, без лыжника. А ведь 1ч практики спорта известно, что катер должен еще иметь достаточный запас тяги, величина которого зависит от вида выполняемого упражнения, Особенно большая тяга необходима при прохождении трассы слалома и прыжках с трамплина.

Если упор винта соизмерим с усилием, прикладываемым к буксировочному фалу, то лыжник может сильно тормозить катер. В слаломе или при заходе на трамплин способом «двойного среза» спортсмен иногда создает импульсное усилие на буксировочном тросе до 200 кг, хотя среднее сопротивление воднолыжника намного меньше. Следовательно, скорость прохождения трассы не является постоянной, и о 57 км/час можно говорить лишь как о ее среднем значении. Скорость же свободного хода катера-буксировщика должна быть никак не меньше 60 км/час.

Проектирование глиссирующего катера, способного идти с такой скоростью, нужно начинать с анализа соотношения веса судна и мощности двигателя. Причем ориентироваться, очевидно, нужно на стационарные автомобильные двигатели, ибо мощности отечественных подвесных моторов не позволяют катеру с размерениями (по правилам) L=5÷6,1 м и В=1,8÷2,5 м достичь скорости 60 км/час, даже если установить три мотора сразу.


С помощью приближенной формулы Ю. В. Емельянова оценим, какой максимальный вес (табл. 1) может иметь катер со стационарным двигателем отечественного производства, идущий со скоростью 60 км/час. Будем исходить из мощностей несколько больших, чем гарантируемые техническими условиями на поставку конвертированных двигателей, ибо речь идет о сравнительно кратковременных максимальных нагрузках на соревнованиях. Потери в реверс-редукторе и валопроводе учтены соответствующим снижением пропульсивного коэффициента.

Если теперь вычесть из полученного максимального веса катера вес двигателя, вспомогательного оборудования, запаса горючего и экипажа, то на долю корпуса останется не так уж много. Объективный показатель— вес конструкции, отнесенный к объему корпуса или кубическому модулю LxBxH (произведение длины на ширину и высоту борта катера). Для деревянных катеров длиной 5—6 м он равен 25—30 кг/м³, а кубический модуль катера-буксировщика составляет от 9 до 18 м³. Таким образом, при средних весовых показателях конструкции вес корпуса буксировщика средних размеров будет составлять 350—400 кг. В нашей таблице это соответствует катеру с двигателем М21 или ЗИМ мощностью 75 и 90 л. с. Но, принимая во внимание необходимый запас тяги, лучше обратиться к следующей графе таблицы, где указан буксировщик с двигателем 3M3-53 мощностью 115 л. с.

Итак, если говорить об оптимальном катере со стационарным двигателем, то его водоизмещение должно составлять 1000—1100 кг, а мощность двигателя — 115—150 л. с.

Как видим, на катерах «Нева-С» и «ЛС-2» («Спорт»), которые по размерам L и В удовлетворяют Правилам соревнований по воднолыжному спорту, мощность двигателей (62—77 л. с.) явно отстает от требуемой, а ширина, высота борта и полный вес превышают оптимальные значения. Эти катера становятся пригодными для любого вида воднолыжного спорта при условии замены двигателя на более мощный, например, 3M3-53, ЗИЛ-130 или ГАЗ-13, и установки оптимального гребного винта. Исходные данные для подбора и доводки винта приведены в таблице 2.


При установке нового двигателя нельзя увеличивать диаметр гребного винта, иначе придется менять валопровод и фундамент на серийных, катерах. Доводка винта состоит в полном согласовании его параметров с числом оборотов и фактической мощностью двигателя, действительным сопротивлением воды движению катера и другими факторами, некоторые из которых можно учесть только приближенно.

Начальный диаметр винта, подлежащего доводке, следует выбрать на 10÷15% больше указанного в таблице, но так, чтобы зазор между днищем катера и крайней точкой лопасти был не меньше 8—10 мм.

Доводку винта выполняют на мерной линии, для чего необходим секундомер для замера скорости катера и тщательно оттарированный тахометр для замера числа оборотов двигателя.

Если катер не развивает расчетной скорости и двигатель при полностью открытой дроссельной заслонке не достигает максимальных оборотов, то диаметр винта следует уменьшить, обрезая лопасти до достижения оборотов, близких к номинальным.

Если и после этого скорость катера с воднолыжником на буксире недостаточна, то следует уточнить шаг винта. Подробно этот вопрос освещен в статье Л. Л. Хейфеца «Испытания катера и доводка гребного винта».

Но всякие переделки серийных катеров, которыми обычно занимаются сами спортсмены, не решают проблемы оптимального катера для воднолыжного спорта. Нужны совершенно новые проекты. При их разработке следует учитывать требования Правил соревнований, необходимость получить оптимальное соотношение L/B=2,5÷2,6 и минимальный вес корпуса. Высота борта не должна превышать 0,9 м, иначе ухудшится устойчивость на курсе, особенно при боковом ветре.

Очень большое значение имеет килеватость днища. С одной стороны, для повышения скорости катера-буксировщика при ограниченной мощности двигателя килеватость днища у транца должна быть минимальной. Это необходимо и для обеспечения хорошей приемистости, т, е. способности набрать требуемую скорость с воднолыжником на буксире за минимальное время. «Приемистый» катер облегчает воднолыжнику старт из воды, особенно на одной лыже, позволяет экономить силы, увеличивает длительность тренировки на воде. С другой стороны, для обеспечения устойчивости на прямом курсе при периодическом воздействии боковых «стягивающих» усилий со стороны воднолыжника желательно увеличить килеватость по всему днищу. Это улучшит и ход на волнении.

Важное качество килеватых обводов — малый радиус циркуляции, а у катера-буксировщика он не должен превышать 8÷12 м (на полной скорости). Вероятно, идеальным было бы сочетание двигателя, достаточно мощного для достижения скорости свыше 60 км/час, и килеватого днища.

Нужно подчеркнуть, что требования к катеру-буксировщику, изложенные в Правилах соревнований по воднолыжному спорту, полностью обоснованы. Ограничение по длине необходимо для обеспечения маневренности, что особенно важно при тренировках, когда водителю нужно по возможности быстрее подходить к упавшему воднолыжнику, чтобы тот, приняв старт с воды, продолжил выполнение упражнения. Ограничение по ширине обосновано заданным размером ворот для катера-буксировщика на трассе слалома.

Расположение буксирной мачты прежде всего определяет точку приложения усилия, действующего на катер со стороны воднолыжника, и зависит от центровки катера, т. е. мачта может располагаться и не на середине длины корпуса. Слишком высокая мачта приведет к изменению ходового дифферента, в результате чего будет невозможно поддерживать постоянную скорость на дистанции. С другой стороны, слишком низкая мачта при прыжках с трамплина вызовет скольжение фала по боковой кромке трамплина. Указанные в Правилах границы 0,9 м ≤ h_M ≤ 1,5 м позволяют правильно подобрать высоту мачты h_M для конкретного катера.

Дополнительные требования к катерам-буксировщикам и вспомогательному оборудованию

Остановимся теперь на требованиях, которые не упомянуты в Правилах, но имеют большое значение, так как они облегчают спортсменам выполнение упражнений на воде, способствуют интенсификации тренировок.

Тахометры, устанавливаемые на катерах, не являются объективными приборами, контролирующими скорость катера. На буксировщике необходим манометрический указатель скорости, регистрирующий давление набегающего потока воды (скоростного потока), величина которого, как известно, пропорциональна квадрату скорости. Заборник воды закрепляется на транце, а манометр — на приборной доске рядом с тахометром. Имея манометр на 1,5÷2,0 атм., такой измеритель скорости можно сделать самостоятельно.

Рекомендуется оборудовать катер лебедкой, хотя бы ручной, что позволит сокращать длину фала при выполнении упражнений на дистанции слалома, не останавливая катер и не «притапливая» воднолыжника.

Для обеспечения контакта тренера со спортсменом рекомендуем иметь на борту мегафон и усилитель. Затраты на это оборудование невелики (кстати, усилитель может питаться от стартерной аккумуляторной батареи), а времени на разучивание новых упражнений, особенно в фигурном катании, будет уходить гораздо меньше.

Место водителя необходимо оборудовать зеркалом заднего вида, в панораме которого должен находиться воднолыжник при выполнении им любых упражнений.

Сиденье для тренера или судьи нужно расположить так, чтобы обеспечить постоянный обзор дистанции при любых эволюциях катера.

Желательно на борту иметь приспособление для крепления лыж, чтобы спортсмен мог менять их во время тренировки, а также навесной трап, по которому упавший лыжник сможет взобраться на борт.