Многокорпусный парусник с наклонным парусом

Установка паруса с наклоном к поверхности воды в наветренную сторону привлекает внимание многих изобретателей и яхтсменов. Дело в том, что при определенных условиях на таком парусе образуется вертикальная составляющая аэродинамической силы, направленная вверх. Она вместе с массой судна образует момент сил, противодействующий кренящему моменту. Благодаря этому можно применить парус значительно большей площади, чем при традиционных типах оснастки, и получить более высокую скорость при прочих равных условиях.

Парусник с наклонным парусом может быть построен более легкой конструкции: ему не нужен тяжелый фальшкиль, а поплавки на многокорпусном судне могут быть выполнены с меньшим объемом. Кстати, наклонный парус может дать наибольшие преимущества именно на многокорпусном судне — тримаране. Если добиться такой установки паруса, когда восстанавливающий момент, обусловленный равнодействующей аэродинамической силой на парусе, будет превышать кренящий момент, то при свежем ветре вспомогательные корпуса поднимутся из воды, уменьшится также смоченная поверхность основного корпуса. В свежий ветер такой тримаран может идти только на одном корпусе и с креном на наветренный борт. С усилением ветра величина крена будет увеличиваться; соответственно площадь воздушного потока, обтекающего парус, уменьшается, что препятствует чрезмерному росту аэродинамических сил.

В то время, как на традиционном судне с ростом крена под ветер растет вертикальное усилие, направленное вниз и прижимающее судно к воде, на предлагаемом тримаране с ростом крена на ветер растет полезное вертикальное усилие, направленное вверх, которое «вытаскивает судно из воды».

Автор попытался реализовать преимущества наклонного паруса в кажущемся фантастическим проекте тримарана с вращающимся мостиком. Парус предлагается выполнить в виде прямоугольного крыла с симметричным плоско-выпуклым профилем, состоящим из наружного и внутреннего полотнищ, которые снабжены сквозными гибкими латами. Две мачты размещены между полотнищами и раскреплены тросовыми фор- и ахтерштагами.

Верхние концы мачт соединены прочной траверсой, которая, помимо крепления мачт и штагов, служит аэродинамической шайбой, препятствующей перетеканию воздуха из области повышенного давления на наветренной стороне в область разрежения — на подветренную сторону. Благодаря этому снижаются потери на индуктивное сопротивление, которое у прямоугольного паруса могут быть достаточно большими.

Поскольку каждая боковая кромка паруса на одном галсе должна быть передней, а на другом — задней, парус должен иметь симметричный профиль. Кромки в этом случае рекомендуется скруглить по радиусу, равному 1/100 хорды профиля.

Разумеется, парус может быть выполнен жесткой конструкции — по типу крыла планера, надувным или же заполненным легким пенопластом.

Сам тримаран состоит из главного корпуса, снабженного швертом и рулем, жесткого мостика, имеющего возможность вращаться вокруг вертикальной оси, закрепленной на основном корпусе, и двух вспомогательных корпусов, воспринимающих часть веса мостика и паруса. При повороте мостика вокруг оси изменяется угол установки паруса относительно основного корпуса. Ось вращения мостика проходит через центр бокового сопротивления основного корпуса, а поворот мостика может осуществляться при помощи системы тросовых тяг с лебедками или талями. Могут быть использованы и другие типы приводов с большим передаточным числом — червячная пара, гидропривод и т. п.

Вспомогательные корпуса соединяются с мостиком при помощи вертикальных осей, расположенных несколько впереди центра бокового сопротивления вспомогательных корпусов с тем, чтобы при повороте мостика корпуса автоматически устанавливались по направлению движения тримарана. Подобно конькам буеров вспомогательные корпуса закреплены на горизонтальных осях, благодаря чему снижаются нагрузки на вертикальные оси и мостик.

Как же происходит движение тримарана и управление им? Пользуясь рулем основного корпуса, экипаж направляет главный корпус по выбранному курсу. При помощи силового привода управления поворотом мостика парус устанавливается под нужным углом к направлению ветра. При повороте мостика основной корпус сохраняет прямолинейность движения, так как имеет значительное боковое сопротивление и, кроме того, рулевой удерживает его на курсе. Вспомогательные корпуса оказывают повороту мостика минимальное сопротивление, поскольку обладают свойством самоустанавливаться по встречному потоку воды.

Положение паруса на различных курсах относительно ветра показано на рисунке. Очевидно, что поворот через фордевинд не должен вызвать затруднений у экипажа — достаточно изменить направление движения основного корпуса и повернуть мостик на небольшой угол так, чтобы парус перешел по другую сторону от ДП. Поворот оверштаг, когда судно должно пересечь линию движения ветра носом, оказывается более трудным. Для этого необходимо поворачивать мостик и основной корпус в противоположных направлениях. Парус оказывается всегда с подветренной стороны от основного корпуса.

По мнению автора, предлагаемая конструкция тримарана весьма перспективна для создания быстроходных судов самого различного назначения и габаритов — от одноместной разборной туристской лодки до океанского транспортного тримарана.

Предлагаемый тримаран окажется достаточно удобным и на стоянке в гавани (в отличие от обычных многокорпусных судов). Необходимо развернуть мостик в положение, которое он занимает на курсе фордевинд, и габарит судна по ширине уменьшится.

Госкомитет по науке и технике СССР выдал в 1985 г. на описываемой тримаран авторское свидетельство № 1164149. Дело теперь за практической проверкой на моделях и самых маленьких тримаранах.

От редакции

Публикацией статьи В. Козлова открывается новая рубрика нашего журнала. В ней будут кратко публиковаться накопившиеся в редакционном архиве предложения и изобретения читателей, относящиеся к удивительному и разнообразному миру малого судостроения. Чаще всего эти предложения сегодня выглядят фантастическими и нереализуемыми, по крайней мере, при современном состоянии техники, хотя авторские права на некоторые из них уже защищены свидетельствами об изобретениях.

Публикуя описание тримарана, предлагаемого В. Козловым, заметим, что идея применения наклонных парусов не нова: еще в начале 50-х годов англичанин X. Баркла предложил оснастку с двумя наклонными жесткими парусами, аэродинамические силы на которых компенсировали кренящий момент. В этой оснастке применяется более простой метод перемены галса, чем в конструкции В. Козлова: вращением площадки, на которой установлены паруса-крылья, вокруг вертикальной оси. Можно напомнить также пирамидальные паруса, которые применили на своем катамаране судостроители-любители из Казахстана (см. «КиЯ» №116).

Наклонный парус-крыло был бы применим и для проа, на котором при перемене галса корма становится носом, а задняя кромка крыла — передней без каких-либо манипуляций с корпусом и крылом, а только за счет руля.

Предлагаемый же тримаран представляется громоздким и плохо управляемым, особенно в условиях морского волнения. Требуются прочные сочленения всех корпусов и мостика, силовое устройство для его поворота, вес которых может свести на нет выигрыш в массе, на что рассчитывает изобретатель. К тому же тримаран, обладающий малой инерцией, не может совершать поворот оверштаг, ибо в положении левентик парус оказывается развернутым своей плоскостью поперек направления ветра и тримаран получает задний ход.