Джон Уокер — молодой английский ученый — поставил перед собой задачу решить эту проблему кардинально. Не обременяя себя заботами о традициях, он спроектировал и построил парусное судно, которое, по его мнению, наилучшим образом приспособлено для прогулочных плаваний. Конструкция «Плейнсейла» («Планирующего паруса») практически полностью рассчитана по методам авиастроения. От нормальной яхты, как сообщают осведомленные лица, в нем остались разве только якорь и якорный канат.
Основой судна (или «аппарата», как его называет сам конструктор) является тримаран, по обводам, однако, имеющий мало общего с известными судами этого типа. Средний корпус «Плейнсейла» больше всего напоминает глиссирующий катер с острыми скулами и плоским широким днищем. Как и на катере, места рулевого и пассажира расположены сразу за запалубленной носовой частью и ограждены спереди панорамным ветровым стеклом.
Длинные узкие поплавки «Плейнсейла» имеют несимметричную форму — они представляют собой как бы две части одного корпуса, разрезанного по диаметрали. Наружный выпуклый борт продолжается на полную высоту только на одной трети длины поплавков от носа; дальше он срезан до ватерлинии, и палуба идет наклонно, соединяя верхнюю кромку плоского внутреннего борта со скулой наружного.
Цель, которую преследовал Уокер, проектируя такую конструкцию, — получить минимальный вес и достаточную плавучесть — можно считать достигнутой. При длине 9,1 м «Плейнсейл» весит не более 600 кг. Еще около 200 кг приходится на систему аэро- и гидродинамических крыльев, которая и является главной и наиболее интересной частью конструкции судна.
Парусное вооружение «Плейнсейла» по принципу действия да и по внешнему виду почти точно копирует самолетную схему (чтобы нагляднее убедиться в этом, посмотрите фотоснимки самолетов времен первой мировой войны). Четыре жестких крыла общей площадью 26 м2 с каркасом из алюминиевых трубок и обшивкой из стеклопластика при обтекании их воздушным потоком создают мощную подъемную силу. Если бы они были расположены горизонтально, то уже при ветре силой 8 баллов (18 м/сек) «Плейнсейл» мог бы взлететь в воздух (подъемная сила превысила бы вес судна).
Суммарная площадь крыльев составляет S=26 м2. Если поделить ее на водоизмещение D судна — найти характерное отношение:
по которому сравнивают энерговооруженность парусных судов, то получится, что ближе всего по этому показателю «Плейнсейл» стоит к наиболее быстроходным катамаранам и гоночным швертботам.
Известно, что быстроходные парусные суда ходят обычно под острыми углами к направлению ветра (направление вымпельного ветра W заметно смещается за счет встречного потока воздуха, возникающего в результате движения самого судна). В таких случаях выгодно иметь высокие узкие паруса, создающие большую подъемную силу при минимальном сопротивлении. Однако чем выше парус, тем больший крен вызывает действие приложенной к нему силы ветра. А это не только снижает эффективность парусного вооружения, но и ухудшает мореходность судна, Применив систему из четырех крыльев, Уокер получил возможность, не ухудшая аэродинамических качеств вооружения, значительно снизить центр парусности, и, следовательно, уменьшить действие ветра на крен судна.
Действительно, отношение сторон каждого крыла на «Плейнсейле» (их относительное удлинение) составляет около λ=6,5:1=6,5 (для сравнения, у катамаранов λ=3,6÷6). При таком же удлинении высота одного паруса площадью 26 м2 составила бы 13 м. Некоторое снижение аэродинамического качества при замене одного крыла несколькими для скоростей, на которые может рассчитываться парусное судно, не имеет существенного значения.
Система параллельных крыльев («этажерка», как ее называют в авиации) на «Плейнсейле» дополняется пятым, играющим примерно ту же роль, что и рули высоты на самолете. С его помощью водитель имеет возможность, прикладывая минимум усилий, поворачивать «этажерку». Посмотрим, как это делается. Пятое крыло — триммер — соединено гибким тросом с рукояткой в кабине водителя (на фото Уокер держит ее правой рукой). В нормальном положении оно располагается параллельно направлению вымпельного ветра (под нулевым углом атаки). Допустим, есть необходимость развернуть всю крыльевую систему так, чтобы увеличить угол установки тянущих крыльев относительно ветра. Движением рукоятки отклоняем триммер так, что он будет иметь угол α относительно направления ветра. Тогда подъемная сила Y, приложенная к триммеру, благодаря большому плечу (расстояние между точкой приложения силы Y и осью вращения О), легко повернет всю систему на требующийся угол.
Если развернуть тянущие крылья параллельно направлению ветра (в левентик), судно ляжет в дрейф. При дальнейшей перекладке подъемная сила на крыльях изменит направление, и тримаран получит задний ход (чего нельзя добиться ни на каком другом парусном судне).
На принципе работы крыла действует и система управления судном. Штурвал, который держит Уокер, соединен жесткой тягой со стойками подводных крыльев, подвешенными на шарнирах в средней части поплавков. Угол атаки крыльев, нулевой в нормальном положении, поворотом штурвала изменяется так, что на одном поплавке он получает отрицательную величину (подъемная сила направлена вниз, крыло как бы загребает воду), а на другом положительную (подъемная сила, направленная вверх, частично выжимает поплавок из воды, уменьшая его сопротивление). Судно в результате получает небольшой крен и разворачивается в сторону притопленного поплавка. Такая система также была заимствована Уокером из авиации — известно, что самолет делает поворот в горизонтальной плоскости в большей мере за счет перекладки элеронов, чем с помощью отклонения вертикального руля поворота.
Нетрудно представить и другое назначение подводных крыльев на «Плейнсейле». Если есть возможность закренивать судно, то, действуя обратным порядком, можно и открепить его.
Например, судно идет правым галсом. Правый — наветренный поплавок при этом стремится выйти из воды, а левый — подветренный притапливается. Перекладываем штурвал так, чтобы за счет подъемной силы крыльев восстановить нарушенное равновесие, то есть удержать в воде правый и заставить привсплыть левый поплавки.
В связи с тем, что в поперечном направлении под днищем поплавков крылья установлены с наклоном 45°, подъемная сила на них направлена не вертикально, а под соответствующим углом. Горизонтальная составляющая этой силы направлена в сторону, противоположную дрейфу и, таким образом, уменьшает его величину, Этому способствуют также стойки крыльев, выполненные в виде пластин большой площади.
В корме на поплавках подвешены рули, служащие дополнительным средством управления судном. На конце каждого пера, представляющего собой длинную узкую пластину, имеется по небольшому горизонтальному крылу, которое играет роль концевой шайбы, увеличивающей эффективность работы рулей, а также, благодаря некоторому заданному углу атаки, воспринимает на прямом курсе часть нагрузки корпуса. Перекладка рулей осуществляется с помощью педали, установленной в кабине водителя.
Как видим, несмотря на необычность всей системы управления, пользоваться ею чрезвычайно просто. Можно согласиться с Уокером, что управлять «Плейнсейлом» даже человек, в жизни не ходивший под парусом, научится менее, чем за час. По крайней мере для этого не потребуется больше времени, чем нужно для того, чтобы освоиться с вождением катера. Кстати, система управления «Плейнсейла» (рычаг переключения «скоростей», соединенный тросом с триммером, и штурвал) по оформлению мало отличается от применяющейся на катерах и автомобилях, что несомненно еще более упрощает обучение.
Обозреватель английского журнала «Yachts and Yachting» Джек Найт, ознакомившись с конструкцией «Плейнсейла» в день его спуска на воду (16 мая 1968 г.), выразил свое мнение словами: «Возможно, перед нами яхта, которая в 1984 г. будет строиться огромными сериями». Трудно сказать, почему Найту понравился именно 1984 год. Одно несомненно — «странные» паруса, спроектированные Джоном Уокером, не останутся незамеченными яхтсменами и конструкторами, которые задумываются о будущем парусного спорта.