Крейсерский парусный катамаран «Капитан Уиллис»

В прошлом году Северодвинский яхт-клуб отметил свое десятилетие. Вот некоторые итоги работы, проделанной членами клуба за этот период. Подготовлены 3 яхтенных капитана, 14 рулевых I класса и 52 рулевых II класса. Пройдено в крейсерских плаваниях 10023 мили.

Но самым главным итогом деятельности северодвинских яхтсменов являются построенные их руками яхты. Мы знакомимся с «Капитаном Уиллисом». Этот крейсерский катамаран, спущенный на воду в июне 1970 г., наплавал за первое же короткое северное лето 1450 миль.

В качестве основы для его постройки взят проект катамарана «Лебедь», только корпуса уменьшены до 11,0 м, а вместо легких сплавов применены дерево и фанера.

Любопытно, что строители тримарана «Идель» по проекту «Тритона», опубликованному в нашем сборнике, поступили как раз наоборот — вместо рекомендованной фанеры использовали АМг.

Двух- и трехкорпусные парусники, по-видимому, будут получать все большую популярность, особенно у любителей путешествий по внутренним водным путям, где с большой осадкой делать нечего. К числу таких судов относится и тримаран Игнатова, о котором сообщается в этом обзоре.

---

Капитан Уиллис не ставил перед собой великих задач. Его гибель не приостановила чьих-либо научных исследований. Это была только последняя точка в биографии мореплавателя. Но память о нем навсегда сохранится в сердцах всех людей, для которых море не просто часть суши, покрытая водой, а великая, вечно живая стихия, которой стоит посвятить жизнь.

5 июля 1970 г. в Северодвинске был спущен на воду крейсерский парусный катамаран, названный «Капитан Уиллис». Первый рейс «Капитан Уиллис» совершил из Белого моря в Ладожское озеро. И вот, в начале августа мы встретили его в Приозерске, когда он стоял у причала местного целлюлозного завода.

Было пять часов утра. Команда спала. Прежде чем дать знать о своем присутствии, мы долго рассматривали судно с пирса. Оно выглядело почти так же, как на чертежах, нарисованных семь лет тому назад, когда готовилось второе издание нашей книги «Парусные катамараны». Чуть уменьшенная копия «Лебедя». Строители отступили от проекта только в форме надстройки — она не имела приподнятого фонаря в кормовой части, а лишь слегка поднималась к корме. По-видимому, сказался результат масштабного уменьшения: при сохранении проектных обводов надстройка была бы недостаточно вместительной.


Более подробно с «Капитаном Уиллисом» мы имели возможность ознакомиться позднее, во время трехдневного плавания на нем по Ладоге. Но прежде чем делиться своими впечатлениями, предоставим слово капитану и главному строителю катамарана Валерию Тимакову:

В качестве прототипа нашего судна был выбран проект катамарана «Лебедь», помещенный во втором издании книги «Парусные катамараны». Хотя «Лебедь» был спроектирован в расчете на постройку из алюминиевых сплавов, он легко «прорисовывался» из фанеры и дерева. Мы уменьшили максимальную длину катамарана до 11 м, что давало возможность обшивать борта фанерой без наращивания ее: ширина листа 1200 мм, а отсюда и высота борта не более 1200. Ограничивали нас и габариты помещения, в котором предполагалось строить судно. А при меньшей длине катамарана трудно было обеспечить удовлетворительную обитаемость на мостике, ухудшались и весовые показатели.

Обводы корпусов полностью взяты у «Лебедя», только соответственно уменьшены. Архитектура и планировка рубки изменены в связи с тем, что максимальная высота в ней, даже при заниженном на 50 мм клиренсе, получалась 1,5 м.

Каждый корпус двумя переборками разделен на три отсека. Наружные борта и палубы корпусов выполнены из бакфанеры толщиной 5 мм; подводная часть корпуса — рейка толщиной 16 мм с последующей оклейкой стеклопластиком на основе эпоксидной смолы. Днище моста подкреплено поперечными (внутри) и продольными (снаружи) ребрами из соснового бруска 40Х40. Бимсы рубки клееные 32X42. Крыша из 14-миллиметровых досок также оклеена стеклопластиком под доски на бимсы были предварительно уложены листы белого слоистого пластика, что значительно упростило отделку подволока в помещениях (правда, и увеличило вес катамарана).

Корпуса связаны носовой балкой, передней и задней несущими балками моста и панелью кормовой переборки рубки. Так как в прочности и надежности соединения корпусов между собой рубка играет далеко не последнюю роль, планировка помещений произведена так, чтобы по возможности обеспечивалось максимальное участие внутренних конструкций в общей прочности моста.

Продольные переборки, отделяющие центральное помещение — салон от двух смежных с ним двухместных, вернее двухспальных кают, а также выгородки гальюна, раздевалки и камбуза значительно увеличили сопротивляемость моста скручивающим нагрузкам и сократили рабочий пролет поперечных связей, тем самым уменьшив напряжения от изгибающих нагрузок (в основном от мачты).


Чтобы разнести нагрузку от мачты на переднюю несущую балку и днище моста, под столом, на который через пиллерс опирается мачта, установлена «тумба». При входе в рубку получилась высота 1,5 м, в бортовых каютах — около 1,7 м, над койками — 1,1 м. В рубке поместилось шесть постоянных спальных мест.

Перья рулей профилированные {толщина 8%); изготовлены из дерева и оклеены стеклопластиком. Румпели соединены поперечиной. Управление ведется штурвалами, установленными на левой и правой сторонах кормовой панели рубки и сблокированными один с другим. Соотношение углов перекладки пера и штурвала 1:6; наиболее эффективен угол перекладки 30°. Дублирование штурвалов очень удобно при проходе узкостей, расхождении с другими судами, швартовке.

Мачта длиной 13,3 м клееная, пустотелая. Максимальное ее сечение 124x170. Вес мачты без оковок 65 кг, а с оковками и такелажем около 100 кг. Гик пустотелый постоянного прямоугольного сечения 64х140. Паруса из лавсана пошиты на Таллинской экспериментальной верфи.

Катамаран строился группой из двух-трех человек в течение двух с половиной лет.

Переходы через Белое море. Онежское и Ладожское озера — наше первое плавание — дали возможность испытать катамаран при различных ветровых условиях и волне. Трудно окончательно говорить о скоростных возможностях судна, так как водоизмещение его в походе было значительно больше проектного {около 2,7 т вместо 2,2). Поэтому привожу только несколько примеров замера скорости.

При ветре 1,5—2 балла и волне 0,3 м в галфвинд — скорость 6,5 узла.

Ветер 4 балла, волна 0,8—1,0 м, бейдевинд — скорость 8 узлов.

Ветер 4—5 баллов, волна (попутная) 1,5—2 м, очень полный бакштаг (стаксель практически не работал) — средняя скорость на отрезке в 36 миль 10,3 узла.


Скорость с подвесным мотором на спокойной воде 11,5 км/час.

Наши выводы. Конструкции катамарана в основном выдержали испытание. У многих вызывала сомнения прочность узла, который я условно назвал «тумбой», но эти опасения оказались напрасными: многократно наветренный корпус почти выходил из воды, т. е. осевая нагрузка от мачты была максимальной, а каких-либо подвижек, треска, деформаций а этом узле не было.

При ходе в бейдевинд, ветре свыше 3 баллов и волне более 0,5 м катамаран начинает испытывать удары в днище мостика, которые прекращаются или становятся мягче при уваливании до галфвинда. Желательно было бы иметь вертикальный клиренс выше примерно на 100 мм. Это не избавило бы полностью от ударов, но они были бы не столь жесткими.

В качестве вспомогательного двигателя использован подвесной мотор «Ветерок-12». Чтобы удлинить его дейдвуд, я приобрел дополнительно еще одну «ногу» и нижний корпус «Ветерка» с антикавитационной плитой. После несложных переделок получилась проставка длиной 0,5 м с готовыми фланцами. Вал был разрезан пополам и раздвинут на те же полметра, затем с помощью штифтов обе части были соединены стальной трубой с наружным диаметром 18 мм. Аналогично переделали тягу. Труба охлаждения теперь уже не помещалась в «ноге», поэтому ее с помощью дюритового шланга вывели наружу. Повысившийся момент на кронштейне при работе двигателя компенсировался оттяжками от «ноги» к кормовым оконечностям корпусов. К чести изготовителей «Ветерка-12» недосказать, что он нас еще ни разу не подводил.

В качестве разъездной шлюпки мы приобрели пластмассовую «Мидию». Хотелось бы иметь еще и добротную резиновую лодку на 3—4 человека.


Наше плавание на «Капитане Уиллисе» началось почти в полный штиль. Вышли из бухты под мотором и только в полумиле от берега, ощутив легкий бриз, поставили паруса и легли курсом ка Валаамские острова. Штурман Виктор Манаков немедленно занялся своим прямым делом — прокладкой, пеленгованием. Штурманский стол на катамаране расположен в каюте правого корпуса, однако работать с картой удобнее в среднем салоне. Здесь просторно, а главное — отличный обзор и по курсу — через широкое лобовое стекло и в корму — через открытую входную дверцу. Вообще свободного места на катамаране оказалось много.

«Капитан Уиллис» поражает простором, бытовыми удобствами, возможностью свободно «маневрировать» в каютах, вольготно спать на мягких диванах и всей командой (восемь человек!) собираться за одним столом, Сразу чувствуешь преимущество традиционного мостика с центральной рубкой.

Сравниваем северодвинский катамаран с рижской «Гауей», описание которой было помещено в №28 сборника. Что же лучше? Открытый мостик «Гауи» и бытовые помещения в корпусах или закрытый мостик «Капитана Уиллиса», в котором, как и в корпусах, размещены бытовые помещения? Давайте рассмотрим эти две основные и в общем-то уже не новые противоборствующие идеи.

Конструктор «Гауи» Алдис Эглайс «при постановке задачи» исходит из правильной предпосылки: действительно, наиболее выгодна та форма обводов, при которой получается наименьший вес обшивки. Но при этом надо оценивать вес конструкции, отнесенный к замкнутому объему судна. Именно к замкнутому, потому что жилые и прочие бытовые помещения должны размещаться под крышей (ведь речь идет о крейсерском катамаране!).

Итак (см. эскиз I), показателем технического совершенства крейсерского катамарана по весовым характеристикам и обитаемости может служить условный удельный вес:









где q — вес 1 м² конструкции (обшивка с набором и т. п.); S — общая площадь поверхностей судна; V — замкнутый объем.

Полагая, что при равных размерениях q=const, можно сравнить отношения общей площади поверхностей S к охватываемому ими замкнутому объему V. Чем меньше это отношение, тем лучше, тем рациональнее с точки зрения обитаемости и веса форма катамарана.

Набрасываем упрощенно возможные формы поперечных сечений корпуса — геометрические фигуры (эскиз II). Площади этих сечений характеризуют объем судна, а перимето — поверхность обшивки. Самым выгодным, естественно, будет судно с круговыми сечениями (а), самым невыгодным — прямоугольный треугольник, клин (ж). Остальные формы занимают промежуточное положение и практически равноценны. Как видим, форма сечения корпуса «Гауи» (е) все-таки весьма далека от теоретического идеала (а), но все же лучше формы корпуса «Капитана Уиллиса» (клина ж). Ну, а если теперь учесть мостик?

Проведем эксперимент: составим из показанных на эскизе II простейших геометрических форм сечений два крейсерских катамарана. Пусть корпуса одного из них (см. эскиз III) будут иметь самую лучшую форму сечений — круговую, но связывает их открытый мостик (вариант а); второй катамаран составим из двух корпусов невыгодной формы (ромб), но свяжем их закрытым мостиком (вариант б). Первый катамаран сразу же теряет свои преимущества: добавляется вес поверхностей открытого мостика АВ, но полезный закрытый объем не возрастает. Во втором же случае добавляется вес не только мостика ВС, но и крыши рубки ЕД, зато резко увеличивается полезный объем за счет добавления охватываемого ими объема ВСДЕ.

Обозначим: S_К — поверхность корпуса; S_M — поверхность мостика; S_Р поверхность рубки; V_К — объем корпуса и V_P — объем рубки. Теперь нетрудно сравнить условные удельные веса:

— у катамарана с открытым мостиком






— у катамарана с рубкой на мостике






Отсюда






Практически всегда







так как







Следовательно, дробь в равенстве (*) меньше единицы, т. е. всегда γ_закр < γ_откр.

Как видим, условный удельный вес конструкции закрытого катамарана (с рубкой на мостике) меньше, чем катамарана с открытым мостиком.

Этот вывод нужно правильно понимать. При равных весах катамаран типа «Капитан Уиллис» имел бы существенно больший, чем у «Гауи», замкнутый (полезный) объем, т. е. лучше была бы планировка, обитаемость, комфорт. А при равных полезных объемах катамаран типа «Капитан Уиллис» был бы легче катамарана типа «Гауя».

И снова задаем тот же самый вопрос: что лучше?

Как всегда в судостроении, ответить однозначно на такой вопрос нельзя. Напомним, что «Гауя» — это прежде всего развитие конструкции гоночного судна, поэтому минимум веса достигался даже за счет бытовых удобств. Этим и обусловлена ее архитектурная форма — комбинация увеличенного до 9 м прогулочного катамарана «Белкет» с рубками над корпусами. А «Капитан Уиллис» — настоящее, крейсерское судно, на котором некоторое увеличение веса из-за появления крыши рубки на мостике дает максимум бытовых удобств и комфорта. Итак, архитектурная форма каждого из этих судов отвечает их назначению и тем требованиям, которые предъявляли к ним конструкторы.

Пользуясь редкой в наших северных широтах, а потому и особо ценимой хорошей погодой, экипаж «Капитана Уиллиса» почти все время проводил наверху: в кокпите, на крыше рубки и в самом приятном для отдыха месте — на сетке, натянутой между корпусами в носу. Кстати, отсюда было удобно наблюдать, как обтекаются водой внутренние борта корпусов. В соответствии с проектом «Лебедя» на «Капитане Уиллисе» корпуса имеют несимметричные обводы — почти плоские снаружи и выпуклые со стороны, обращенной к ДП. По расчетам это должно было обеспечить катамарану дополнительную поперечную гидродинамическую силу, противодействующую дрейфу. «Капитан Уиллис» лавирует к ветру примерно градусов под 45 (30° относительно вымпельного ветра); в этом мы имели возможность убедиться днем позже, когда ходили у Валаамского архипелага в свежую — баллов до четырех — погоду. В начале же плавания, идя в основном в бакштаг и на фордевинд, мы могли получить представление о другой гидродинамической характеристике выбранных обводов — волновом сопротивлении корпусов.

Волны, расходящиеся от носа корпусов и смыкающиеся где-то под мостом катамарана, могут заметно сказаться на его ходкости: в худшем случае, когда корпуса стоят очень Слизко и имеют большую ширину, катамаран вообще будет тащить воду, как плот. В то же время известно, что повышение сопротивления от взаимного влияния корпусов пренебрежимо мало, если расходящиеся волны смыкаются уже за миделем судна. И вот теперь, наблюдая с носовой сетки характер волнообразования, мы с удовольствием могли отметить, что на «Капитане Уиллисе» гребешки расходящихся волн смыкаются где-то под кормовой стенкой рубки, т. е. далеко в корму за средним сечением судна. Таким образом, можно считать, что поперечный клиренс — просвет между корпусами находится в пределах нормы.

Менее удачно выбран вертикальный клиренс (это отмечает и капитан катамарана). Во время нашего плавания, однако, нам не удалось как следует прочувствовать связанных с этим неудобств. Только на пару часов за все три дня на Ладоге посвежело и по днищу мостика несколько раз шлепнула метровая волна, но сильного впечатления это не произвело.

В слабый ветер катамаран бежал, почти не оставляя за собой дорожки — узкие корпуса (удлинение L/B=16) резали воду, как ножи. На ходовых качествах «Капитана Уиллиса» неблагоприятным образом сказывались только недостатки парусного вооружения — главным образом стоячего такелажа: задняя пара вант, слишком далеко вынесенная в корму, ограничивая перемещение гика, резала парус. По-видимому, от этих вант можно отказаться, учитывая, что мачта и без них достаточно прочно раскреплена с кормы двумя ахтерштагами.

Путь до Валаама занял около 10 часов. За это время мы успели пообедать и отужинать. Отдавая должное кулинарному искусству Люды Тимаковой, мы хотим также отметить, что само приготовление пищи, в отличие от того, как это делается на обычной яхте, проходило совершенно незаметно. Камбуз на катамаране расположен в каюте левого корпуса, но даже находясь в салоне, не говоря уже о кокпите, его не видишь.

К островам мы подошли уже под вечер, но прежде чем удалось выбрать место стоянки, еще с час ходили вдоль изрезанных заливами скалистых берегов. Впрочем, искали мы не просто подходящие глубины — это было сделать нетрудно, а спокойную бухточку, достаточно закрытую от ветра и удобную для рыбалки. Замечательное место, где ошвартовался «Капитан Уиллис», вряд ли можно рекомендовать нашим яхтсменам: пройдет сюда, в лучшем случае, только швертбот.

Маневрируя в проливах Валаама, мы имели возможность убедиться в том, что катамаран при хорошей устойчивости на курсе неплохо слушается руля. Между прочим, рулевое управление, а точнее, площадь рулей была одним из наиболее спорных мест в проекте «Лебедя». Несмотря на то, что по расчетам они, как будто, должны были работать достаточно эффективно, все же, глядя на боковую проекцию судна, мы начинали сомневаться — а не малы ли рули?

Немного о конструкции «Капитана Уиллиса». Корпуса судна крепко связаны друг с другом: поперечные связи надежны и прочны. Для тех, кто захочет повторить это судно, советуем внести лишь небольшие изменения, которые облегчат конструкцию. Суть их следующая. Носовая (главная) несущая балка (эскиз IV) не воспринимает прямой нагрузки от мачты, поэтому ее можно облегчить, сделав вырезы в стенках и уменьшив сечения полок. Точно так же стоит существенно облегчить и кормовую несущую балку, поскольку недалеко от нее проходит главная поперечная переборка. Кормовую балку можно сделать таврового сечения с подкреплением в районе установки подвесного мотора (по типу кормовой балки катамарана «Бумеранг» — см. книгу «Парусные катамараны», изд. 2-е).

Подмачтовая конструкция — наиболее слабое место. В самом деле, мачта опирается на сравнительно легкий набор (бимсы) крыши рубки, а отсюда часть нагрузки через пиллерс и стойку с-тола («тумбу») передается на бимсы мостика. Для полного давления мачты Q=8000—10000 кг конструкция опоры мачты кажется все же недостаточно прочной. Как видно из приводимой расчетной схемы, конструкция рубки в поперечной плоскости под мачтой могла бы рассматриваться или как ферма, или как рама, но необходимо в первом случае перевязать конструкцию диагональными связями (пунктир на рис. б), а во втором — сделать жесткие узлы за счет усиленных книц. В любом случае требуется усиление связей 4 и 6 хотя бы фанерными стенками (накладками). Второе решение (рама) представляется более подходящим.

Можно порекомендовать также переставить главную несущую балку прямо под мачту. В этом случае, однако, немного уменьшится длина стола и диванов, что потребует некоторой перепланировки салона. Но при этом можно будет зашить сверху обтекатель мостика и сделать еще одно спальное место. Такой обтекатель создаст весьма жесткую коробчатую балку, хорошо воспринимающую изгибающие и крутящие моменты.

...Вот и закончилось наше краткое плавание на «Капитане Уиллисе». Жаль, что было маловато ветра!