Современные многокорпусные парусные суда: Катамараны

Многокорпусные парусные суда — катамараны и тримараны — особенно бурно стали развиваться в последнее десятилетие. Что послужило толчком к этому? Прежде всего, возросшее число международных соревнований. Вначале многокорпусные яхты допускались только к гонкам яхтсменов-одиночек через Атлантику, проводимым раз в три года. Теперь ежегодно проводится от 10 до 15 соревнований различного ранга, в которых многокорпусники успешно конкурируют с судами традиционной конструкции. Это стимулировало расширение выпуска на рынок большого числа тримаранов и катамаранов. Например, во Франции потребителю ежегодно предлагается около 110 различных типов крейсерско-гоночных и крейсерских многокорпусных яхт длиной от 6 до 24 м и около 70 типов спортивных (длиной 3—8,5 м) катамаранов и тримаранов. Сейчас проектиророванием и строительством многокорпусных судов занимаются самые известные конструкторы и верфи, многие из созданных ими судов, в которых используются самые современные материалы и совершенные технологии, стали настоящими шедеврами малого судостроения.

В настоящей статье приводятся статистические данные, относящиеся к морским катамаранам и тримаранам длиной от 6 до 26 м, преимущественно гоночно-крейсерских и гоночных типов, созданных в период 1980—85 гг. Характеристики тяжелых крейсерских и коммерческих многокорпусных яхт приводятся только для сравнения. Таким образом, предпочтение отдано наиболее быстроходным и перспективным судам. Автору удалось обобщить данные по 120 катамаранам и 70 тримаранам.

Катамараны по архитектурному типу можно разделить на следующие подклассы:

• с открытым мостиком и жилыми помещениями в корпусах;
• с помещениями в корпусах и рубкой-капсулой на 1—2 человек или со спальными местами на мостике;
• с жилыми помещениями в рубке;
• с жилыми помещениями в корпусах и на мостике, при этом длина мостика может быть от 0,5 до 1,0 наибольшей длины судна.

Возможны и другие, но редко встречающиеся варианты. Первые три подкласса наиболее характерны для современных гоночнокрейсерских и гоночных катамаранов; последний характерен для тяжелых судов, используемых для дальних спортивных плаваний. Очевидно, что общим для первых трех подклассов является стремление конструкторов снизить лобовое сопротивление судна за счет освобождения мостика от рубок либо устройства рубок незначительной высоты и объема. При их проектировании большое значение придается уменьшению воздушного сопротивления поперечных балок, их крепления к корпусам и надводной части самих корпусов.

В последнее время большее внимание уделяется профилированию «диагонального силуэта» — снижению воздушного сопротивления катамарана при плавании курсом бейдевинд, когда поток воздуха натекает с носа судна под углом к его диаметральной плоскости. С этой целью делают обтекаемыми переходы от корпуса к палубе, к балке, к рубке, саму рубку. Один из наиболее известных конструкторов англичанин Д. Шаттлуорт считает, что современный многокорпусник может идти быстрее и круче к ветру, чем любая эквивалентная однокорпусная яхта, но для этого необходимо стремиться к уменьшению, в частности, воздушного сопротивления при минимальном курсовом угле относительно вымпельного ветра, равном 28°.

Безотносительно к типу судна, поплавок (корпус), имеющий плавный переход от борта к палубе («яйцевидное» поперечное сечение) и находящийся в воздухе, обладает наименьшим коэффициентом лобового сопротивления, равным 1,1. При погружении корпуса в воду этот коэффициент возрастает на 20%, а в случае если борта резко переходят в палубу — еще на 20%. Обтекаемые поперечные сечения балок и их крепление к корпусам сверху, а не через борта, также способствуют уменьшению сопротивления. Стремление понизить силуэт катамарана, например, введением балок в корпуса через борта, приводит к ухудшению мореходности, сильным ударам волн в балки, передающимся на корпуса, увеличению воздушного сопротивления судна. Большую роль играют и поверхности моста: даже если мостик катамарана относительно невелик, он увеличивает сопротивление всего судна на 25%.

Наиболее универсальной характеристикой яхты является ее наибольшая длина L_max, с которой связаны мореходные качества, стоимость судна, в некоторой степени — комфорт на его борту и т. п. Поэтому отдельные элементы катамаранов удобно рассматривать относительно их наибольшей длины.

Отношение наибольшей длины к наибольшей ширине характеризует мореходные качества — сопротивление воды движению судна, его остойчивость, обитаемость. Для большинства катамаранов L_max/B_max находится в пределах от 1,37 до 2,7, причем для судов длиной 7—14 м это соотношение снижается до 1,5—2,0. Меньшие значения характерны для океанских гоночных катамаранов.

Экстремальное значение отношения длины по ватерлинии L к расстоянию между ДП корпусов В_дп, равное 3,07, характерно для крейсерских катамаранов с развитым мостиком, простирающимся по всей длине яхты. Наиболее приемлемые величины этого соотношения находятся в диапазоне 1,65—2,2 для яхт длиной от 7 до 14 м. Уменьшение этого показателя до 1,45 характерно для гоночных судов длиннее 18 м, что требует применения поперечных балок с большими пролетами.

Удлинение корпусов (отношение длины корпуса по ватерлинии к его ширине) имеет явную тенденцию роста с увеличением L_max. Если в диапазоне длин 7—10 м L/B_к=6—15, то на катамаранах длиной 15—25 м L/B_к=10—20. Большие значения характерны для гоночных океанских катамаранов, в корпусах которых невозможно получить комфортабельные помещения. Здесь можно расположить штурманскую, туалет, 1—2 койки.

С увеличением длины катамарана нижняя граница отношения ширины между ДП корпусов В_ДП к вертикальному клиренсу Н (отстояние нижней поверхности моста от ватерлинии) поднимается с 4,0 до 7,0. Для катамаранов длиной 7—14 м В_ДП/Н=5—8. Обычно вертикальный клиренс на небольших катамаранах составляет 1,3 м.

Проектируя обводы корпусов катамаранов, конструкторы стремятся обеспечить минимальную смоченную поверхность, плавный выход диаметрального батокса (под углом 5—12° к КВЛ) в корме. Как правило, носовой свес делается небольшим, а катамараны 40-футового класса делают практически с прямым отвесным форштевнем. Линия палубы в носовой части несколько приподнята относительно миделя для уменьшения зарывания в воду, кормовая, наоборот, понижена. Транцы чаще всего выполняются наклонными в сторону носа.

Высота рангоута над ватерлинией для катамаранов длиной 7—14 м составляет, как правило, от 1,4—1,3 L_max до 1,9—1,7 L_max. При увеличении длины катамарана мачты делаются относительно ниже — до 1,2—1,5 L_max, а для коммерческих судов 1,15 Lmax. У самых больших океанских катамаранов («Формула ТАГ», «Роайял», «Джет сервис») высота мачты равна 1,3—1,4 L_max, что прямо указывает на стремление понизить центр парусности для обеспечения большей безопасности.

Водоизмещение принято оценивать относительно длины корпуса по ВЛ по соотношению ∛Δ/L (для катамаранов берется суммарное водоизмещение обоих корпусов). Меньшие значения этого параметра характерны для наиболее легких и, следовательно, скоростных судов. На нижней границе приводимого графика зависимости ∛Δ/L от L_max располагаются и предельные значения нового 40-футового класса океанских гоночных судов. Значения вблизи верхней границы принадлежат тяжелым крейсерским судам.

Энерговооруженность, определяемая соотношением √S/∛Δ, для тяжелых крейсерских и коммерческих катамаранов относительно невелика (4,1 5,0). Для яхт длиной до 14 м средними цифрами можно считать √S/∛Δ=5,2—6,2. Для катамаранов 40-футового класса √S/∛Δ=7,9, для океанских гоночных судов — 8,0÷8,8. В проектных проработках можно обнаружить еще более высокую энерговооруженность, например 9,4 в одном из проектов Д. Шаттлуорта. Еще 10 лет назад оснащать такой большой парусностью не решались даже гоночные катамараны для закрытых акваторий.