У тримаранов выработался, можно сказать, «стабильный» конструктивный тип. Палуба рубки, перекрывающая всю ширину судна, включая боковые поплавки, — явление исключительно редкое. Чаще всего расширяющиеся борта основного корпуса в верхней части — «крылья» — делают из расчета размещения здесь одного (реже двух) спального места, а на больших тримаранах эти расширения отсутствуют. Для продольного силуэта характерны обтекаемые линии. Верхние кромки поперечных балок (их обычно две) располагают заподлицо с палубой, их форма напоминает крыло птицы, тем более, что носовым кромкам придается обтекаемый профиль.
Отношение наибольшей длины Lmax к наибольшей ширине Bmax с увеличением размеров несколько уменьшается. У тримаранов длиной до 14 м удлинение главного корпуса L/Bгк=6÷12; с увеличением длины корпус становится более острым (L/Bгк=11÷18). Очевидно, что при больших абсолютных размерах легче обеспечить корпусу оптимальные обводы.
График зависимости удлинения поплавков от наибольшей длины напоминает таковой для главного корпуса. Для тримаранов 9—14 м длиной этот показатель не опускается ниже 11, а для больших (Lmax>24 м) нижней границей является Lп/Bп=17.
Высота топа мачты от ватерлинии на тримаранах длиной 15 м составляет от 1,2 до 1,6 наибольшей длины судна. При увеличении длины яхт рангоут делается-относительно ниже.
Показатель ∛
Главный корпус в подводной части имеет соотношения, обеспечивающие минимальную смоченную поверхность. У тяжелых крейсерских тримаранов отношение ширины по КВЛ к осадке В/Т=2,8÷3,0, у гоночных — 2,0, у крейсерско-гоночных — 1,8÷2,0. Угол выхода кормовой части диаметрального батокса к КВЛ составляет 4—10°.
Главный корпус является достаточно жесткой основой для необходимого натяжения продольного такелажа. Жесткость повышается за счет развала бортов и плавных переходов бортов в «крылья»; иногда корпус усиливают установкой продольной переборки.
Форштевни главных корпусов делают наклонными вплоть до 45°, но встречаются и «прямоштевники». В последнем случае получают максимальную длину корпуса по КВЛ, но при этом тримаран имеет тенденцию к зарыванию носовой оконечности в волну. В корме корпус чаще всего оканчивается транцем с продлеваемой за него обшивкой, либо наклонным в сторону носа транцем.
Форма боковых поплавков за последние несколько лет почти стабилизировалась. Необходимость расположения центра величины ЦВ поплавка впереди ЦВ главного корпуса определила заметную кривизну килевой линии поплавка, которая в кормовой части поднимается к палубе, образуя вместе с ней иглообразную оконечность.
Поперечные сечения поплавков имеют симметричную относительно ДП форму с низко расположенным центром тяжести площади. Это позволяет уже при малых углах крена получать значительный восстанавливающий момент при сравнительно небольшой смоченной поверхности. Если в прошлом десятилетии полный объем поплавка считался достаточным в пределах 75—80%, редко доходя до 100—120% водоизмещения главного корпуса, то теперь для океанских тримаранов нормой является 140—150% Δ. Максимальный же объем поплавка иногда составляет до 200% общего водоизмещения. Дело в том, что при крене свыше 7° появляется вертикальная сила на парусе, направленная вниз и «вжимающая» поплавок в воду. При крене 20° эта сила составляет порядка 20% веса яхты. Кроме этого поплавок большого объема обладает некоторым дополнительным запасом плавучести, что позволяет нести большую парусность при довольно крупной волне и усилении ветра без заметного увеличения крена.
Длина поплавка мало отличается от длины главного корпуса, составляя 1,0—1,3 Lmax. Так как форма поплавка более совершенна, то и сопротивление судна при ходе на одном поплавке будет, видимо, меньшим, чем у катамарана в аналогичном случае.
Некоторые крейсерские тримараны и раньше строились с поплавками большого объема, но благодаря использованию прочных современных материалов такие поплавки теперь удается отнести на значительно большее расстояние от главного корпуса. Можно сказать, что половина ширины тримарана соразмерна с шириной катамарана такой же длины. Благодаря этому современные тримараны имеют более высокую остойчивость; сопротивление воды и воздуха их движению за счет больших клиренсов — горизонтального и вертикального — существенно снизилось.
Положение поплавка относительно главного корпуса диктуется необходимостью расположить его центр величины впереди ЦВ главного корпуса примерно на 10% длины корпуса по ватерлинии и даже более. При погружении поплавка ЦВ должен перемещаться вперед. В то же время при прохождении через волну кормовая часть не должна создавать момента, дифферентующего тримаран на нос, поэтому ее объем должен быть невелик, но достаточен, чтобы предупредить опрокидывание через корму относительно диагональной оси при плавании судна на волнении.
Такое распределение объемов положительно сказывается на умерении килевой качки, позволяет сохранять вертикальный клиренс при крене и дифференте.
Поплавки «крылатых» тримаранов, как правило, делают меньше по объему (от 35 до 70% объемного водоизмещения судна) и разносят еще шире. Однако снижение объема поплавков приводит к зарыванию носовой части в воду на волнении. Поэтому иногда на крылатых тримаранах устанавливают обычные большеобъемные поплавки. В хороший ветер на крыльях возникает подъемная сила, что позволяет нести полную парусность при скорости ветра в 15 м/с, делает ход более плавным.
Заметим, что крылатые тримараны не лишены недостатков- Главные из них — большая ширина судна, трудность изготовления складывающихся конструкций, удобных на стоянке и при транспортировке, повышенное сопротивление на легких ветрах.
Парусное вооружение, шверты и конструкция корпуса
Современные многокорпусные суда оснащают шлюпом с полным передним парусным треугольником (с топовым стакселем) или типа 3/4 (7/8) — соответственно положению точки крепления стаксель-штага на мачте. При первом типе оснастки грот имеет площадь 73,5—177% площади переднего треугольника на тримаранах и 50—178% — на катамаранах. На крейсерских катамаранах парусность иногда делится поровну между гротом и стакселем; при этом мачта располагается в корму от миделя. Мачта делается относительно жесткой, раскрепленной вантами с одним-двумя рядами краспиц.
При втором типе вооружения грот имеет большую площадь (170—275% переднего треугольника на тримаранах и 150—300% на катамаранах), снабжается сквозными латами и более высокой мачтой. Форштаг крепится на высоте 0,82—0,86 полной высоты мачты над палубой. Задняя шкаторина стакселя обычно не заходит за мачту. Мачта делается более гибкой, чем при топовой оснастке, раскрепляется системой вант с 3—4 рядами краспиц, ахтерштагов, бакштагов, позволяющих регулировать профиль грота путем изгиба мачты.
Широко применяются поворотные мачты, у которых хорда профиля по правилам обмера IOMR менее 0,08 длины нижней шкаторины грота, и мачты-крылья с хордой, превышающей указанную величину. Оба типа мачт снабжают 2—3 рядами краспиц для ромбо-вант и поддерживаются в наклоненном на 2—5° на корму положении штагами и бакштагами. Генуэзский топовый стаксель обычно ставят без штага.
Тримараны благодаря жесткому продольному контуру, образуемому стоячим такелажем, ходят довольно круто к ветру с лавировочным углом 80°. Площадь шверта у тримарана принимается равной 1/28—1/120 площади парусности S (грот плюс передний парусный треугольник); чаще всего тримараны снабжают швертами площадью от 1 /50 до 1 /80 S; у катамаранов, имеющих два шверта, площадь каждого из них составляет от 1/35 до 1/124 S.
Существует мнение, что при высоких скоростях движения современных многокорпусных судов площадь шверта может быть уменьшена. Конструкторы рекомендуют делать узкие шверты максимальной длины, которую только позволяет их прочность. Считается целесообразным использовать оба шверта на катамаранах лишь при легких ветрах. При усилении ветра, когда наветренный корпус начинает выходить из воды, эффективность одного шверта падает, увеличивается дрейф судна под ветер. Поэтому в принципе каждый шверт катамарана должен иметь такую же площадь, как и плавник эквивалентной однокорпусной яхты, чтобы он мог ходить так же круто к ветру.
Делаются попытки придать поплавкам тримаранов обводы с несимметричными поперечными сечениями, напоминающими полумесяц, который обращен вогнутостью наружу. По мнению конструкторов, на таких поплавках создается необходимая сила сопротивления дрейфу при скоростях движения свыше 10 уз.
При движении полными курсами со скоростями 20—24 узла, когда многокорпусная яхта скользит вниз по склону волны,зарываясь в воду носом, возможно ее переворачивание через нос. Уменьшить риск такой аварии помогает развал бортов выше ватерлинии в носовой части и узкие обводы кормы.
Для повышения поперечной остойчивости многокорпусных яхт иногда используют водяной балласт весом до 10% водоизмещения. Балластные цистерны располагают в районе швертового колодца в одном или двух отсеках, разнесенных по длине корпуса. При наполнении наветренной балластной цистерны остойчивость повышается на 20—22%. Водяной балласт при необходимости можно использовать для дифферентовки судна. Если дно цистерн расположено достаточно высоко, их осушение осуществляется самотеком — без насоса.
И все же избежать опрокидывания многокорпусников, как показывает опыт, удается не всегда. Поэтому конструкторы предусматривают ряд конструктивных мер и на этот случай. Все входные люки и отверстия в рубках делаются с герметичными закрытиями, не пропускающими воду в опрокинутом положении судна. Поперечные балки катамаранов выполняются в виде плавучих элементов таким образом, чтобы при опрокидывании экипаж мог безопасно разместиться на мостике на определенной высоте над волнами. Предусматривается аварийный люк в нижней поверхности крыльев тримаранов, в бортах между палубой и ватерлинией либо в транце.
На современных многокорпусных судах применяют системы самовосстановления, обеспечивающие их возвращение на ровный киль в случае опрокидывания. Чаще всего используется метод восстановления через нос — в плоскости наименьшей остойчивости судна. Необходимый восстанавливающий момент создается за счет заполняемых водой отсеков, аварийных надувных баллонов и т. п.
Корпуса современных морских многокорпусных яхт чаще всего строят из дерева и стеклопластика. При деревянной конструкции набор корпуса состоит из рамных фанерных шпангоутов и стрингеров из ели или сосны, поставленных через каждые 150—200 мм. Набор обшивается полосами шпона (3 слоя толщиной по 4—6 мм или 2 слоя по 7,5 мм), укладываемыми диагонально по отношению к ДП. Иногда корпуса обшиваются кедровыми планками толщиной 12 мм и шириной 120—400 мм, причем внутренний слой укладывается диагонально, а наружные — в продольном направлении. Применяется также трехслойная конструкция обшивки из наружных слоев фанеры и среднего слоя — заполнителя из легкой древесины бальзы или кедровых реек. Все слои между собой склеиваются эпоксидными клеями; снаружи корпус покрывают слоем стеклопластика.
Пластмассовые корпуса армируют стеклотканями, иногда с добавлением высокопрочных волокон кевлара и углерода. В трехслойных конструкциях используют заполнитель из бальзы толщиной около 18 мм. В более дешевых конструкциях вместо бальзы широко применяют поливинилхлоридные пенопласты типа «Айрекс», имеющие свойство легко гнуться при нагревании, и сотовый заполнитель «Номекс».
Главные корпуса тримаранов из стеклопластика чаще всего выклеивают на пуансонах, боковые поплавки и корпуса катамаранов — в матрицах. Во всех случаях стараются применять вакуумный метод опрессовки ламината, иногда — с использованием подогрева. Корпус с наилучшим соотношением прочности, жесткости и массы получается в том случае, когда судно формуется сразу целиком, а не собирается, как обычно, из отдельных узлов — корпусов, балок, мостиков. Такой способ формования уже применяется для постройки наиболее напряженных гоночных судов, например, 40-футового класса.
Для изготовления поперечных балок используют пенопласт и сотовый заполнитель, оклеиваемые углеволокном или кевларом на эпоксидных связующих. Обычно балки состоят из 2—3 поперечных (относительно ДП судна) профилей с вклеенными между ними диафрагмами. Носовая кромка балки снабжается обтекателем, не являющимся прочным элементом.
Шверты изготавливают из различных композиций, обычно трехслойной конструкции. Легкими заполнителями служат древесина бальзы и пенопласт, наружные слои выполняют из стеклопластика, кедра, алюминиевых сплавов. Для рулей применяют подобные же композиции, а также сотовый заполнитель, оклеенный углеволокном и кевларом. Баллеры изготавливают из нержавеющей стали или титана.
Конструкторы ищут и находят новые пути повышения скоростей многокорпусных парусников. Катамараны и тримараны давно перешагнули все рекорды прошлых лет, в том числе и поставленные на судах этих типов. Можно ожидать дальнейшего усовершенствования конструкции корпусов, парусов и плавников. В ближайшем будущем станут обычным явлением управляемые подводные крылья. Паруса будут подкрепляться практически нерастяжимыми лентами, располагаемыми по линиям действия наибольших усилий в ткани. Не исключено, что рангоут и парус сольются в единую конструкцию, приближающуюся к аэродинамическому крылу.