Основную сложность в решении проблемы представляло принципиальное различие обводов подводной части корпуса парусной яхты и катера. Компромиссные обводы, обладая минимальным сопротивлением воды во время движения на характерных — и таких разных — скоростях, должны обеспечивать при ходе под парусами — максимальное противодействие дрейфу и остойчивость, а при включении достаточно мощного двигателя — возможность выхода на глиссирование.
А почему бы не попытаться сделать обводы корпуса яхты изменяемыми? Ведь в современной авиации уже давно и достаточно широко применяют крылья переменной геометрии.
Основные данные яхты «MRCB»
| Длина наибольшая, м | 11,5 |
| Длина по КВЛ, м | 10,0 |
| Ширина, м | 3,7 |
| Осадка, м | |
| с опущенным швертом | 2,2 |
| с поднятым швертом | 0,5 |
| Водоизмещение, т | 4,2 |
| Площадь парусности, м2: | |
| грот | 18,9 |
| генуэзский стаксель | 25,7 |
| Главный двигатель | «Вольво-Пента AQA-40» |
| Мощность, кВт | 121 |
| Скорость макс. уз | 17,5 |
Размышления на борту яхты не окончились на берегу. Более гада было затрачено на проектные проработки необычной яхты, постройку нескольких моделей для проведения систематических испытаний в опытовом бассейне Волфсона при Саутгемптонском университете. Результаты этих испытаний были обнадеживающими. Они показали возможность значительного снижения сопротивления воды движению яхты и удовлетворения специфическим требованиям плавания как под парусами, так и под мотором, за счет регулирования (при помощи гидропривода) угла наклона двух клиновых объемных элементов (реданов), расположенных в кормовой части днища. При ходе под парусами эти элементы полностью утапливаются в корпус — заподлицо с наружной обшивкой.
Вместо постоянного киля яхта снабжена утяжеленным вращающимся швертом, имеющим хорошо обтекаемый профиль поперечного сечения (типа симметричного авиационного крыла), поднимаемым и опускаемым при помощи гидропривода.
Чтобы развить достаточно высокую скорость под мотором, требовалось снабдить яхту эффективной пропульсивной установкой с высоко-оборотным гребным винтом, который в целях снижения сопротивления воды на ходу под парусами было бы крайне желательно убирать в корпус. В качестве силовой установки был выбран комплекс «Вольво-Пента Акваматик» серии 40 с шестицилиндровым двигателем мощностью 114 кВт (155 л. с.) и откидной поворотно-угловой колонкой. Для понижения центра тяжести и улучшения дифферентовки яхты было решено выводить к олешку не через транец, а через специальный колодец на кормовом участке днища. Расчетная скорость яхты под мотором при этом составляла 17 уз (31 км/ч).
Во избежание возникновения неблагоприятных завихрений потока, обтекающего прорезанное в днище окно довольно больших размеров, применено его автоматическое закрытие двумя гидравлически управляемыми створками при подъеме колонки. Таким образом, при ходе яхты вод парусами обеспечивается гладкая, хорошо обтекаемая поверхность погруженной части корпуса.
Информация об изображении
Объемные элементы выдвигающиеся из корпуса при помощи гидравлических цилиндров
Проектная стадия создания яхты завершилась получением патента на изобретение принципиально новой конструкции корпуса с изменяемыми обводами. Для того, чтобы подтвердить результаты модельных испытаний на яхте натурных размеров, требовались значительные средства, которые автор смог получить от одной заинтересовавшейся изобретением машиностроительной фирмы, находящейся в Сомерсете (Западная Англия). Сотрудничество с этой фирмой позволило быстро разработать документацию на постройку яхты и в короткие сроки построить полноразмерную яхту-прототип.
Объемные элементы выдвигающиеся из корпуса при помощи гидравлических цилиндров
Названная "MRCB" ("Multi Role Cruising Boat"), моя многоцелевая яхта была спущена на воду в июле 1981 г. Ее испытания проводились с базированием на Барнхэм-он-Си, где в устье мутной и мелководной реки Ривер-Брю был установлен причальный буй. Здесь в полной мере проявились достоинства конструкции яхты: в отлив она подходила к бую с поднятым швертом при глубине воды всего около двух футов (0,6 м) и с хода врезалась в заиленное дно банки, поело чего ее швартовали к бую.
На мерной миле на глубокой воде яхта показывала под мотором скорость до 17,3 уз. В ходе испытаний проводилась работа по подбору наиболее эффективного гребного винта. Операции по замене винта или по съему с него намотавшегося троса выполнялись за несколько минут прямо в море — достаточно было втянуть колонку в водонепроницаемый колодец, снабженный в верхней части смотровым лючком, и винт становился доступным для осмотра или замены.
В ходе испытаний яхты-прототипа удалось решить ряд возникших конструктивных проблем. Так, например, представлялась чрезмерно высокой замеренная на ранней стадии испытаний величина относительного скольжения гребного винта — около 35%. Для ее уменьшения потребовалось устранить источники турбулизации потока, обтекающего днище яхты. С этой целью щель швертового колодца (после втягивания шверта) была перекрыта специальным резиновым уплотнением. Однако способ крепления этого уплотнения оказался неудачным и оно само явилось генератором вихрей непосредственно перед диском гребного винта. Тогда было решено придать такую форму передней и нижним кромкам шверта, при которой он, немного выступая за поверхность днища, хорошо обтекался потоком и служил бы для него направляющим элементом. В то же время, выступающая за днище нижняя кромка прочного шверта обеспечила хорошую защиту днища при посадках яхты на мель при ходе под двигателем и в других случаях вынужденной стоянки на грунте.
Другой выявленной во время испытаний проблемой было засасывание в открытый колодец угловой колонки большого количества воды, с удалением которой не справлялось предусмотренное проектом устройство (автоматические шпигаты). В результате при ходе яхты под мотором ее водоизмещение увеличивалось на 145 кг, а скорость снижалась из-за давления подпорной волны на кормовую стенку колодца. Эти недостатки удалось в значительной мере устранить применением более эффективной формы антикавитационной плиты на подводной части колонки, а также изменением посадки яхты и использованием более производительного водоотливного устройства.
В процессе ходовых испытаний яхты-прототипа использовались не поворотные, а неподвижные сменные элементы (реданы), крепившиеся к днищу на болтах. И хотя еще испытаниями моделей в бассейне были выявлены оптимальные обводы и углы атаки реданов, во время натурных испытании удалось незначительными изменениями этих параметров добиться дальнейшего повышения пропульсивных качеств яхты, идущей под двигателем.
Испытания, завершившиеся в июле 1982 г., показали возможность форсирования мощности установленного комплекса до 121 кВт (165 л. с.) и даже выше. Это дало испытателям основание предполагать, что при сохранении водоизмещения яхты в предусмотренных проектом пределах 4,2—4,5 т скорость под двигателем можно увеличить практически до 20 уз (37 км/ч).
Испытания под парусами проводились при ветрах силою до 6 баллов. На курсе полный бейдевинд яхта устойчиво поддерживала скорость около 7,5 уз (13,9 км/ч). Кроме того, было установлено, что яхта обладает хорошей управляемостью под одним гротом.
Успешное завершение испытаний яхты-прототипа послужило поводом для основания компании, которая смогла бы финансировать и направлять дальнейшие проекта о-исследовательские работы. Проектировщики вновь вернулись к чертежным доскам для окончательной отработки конструктивных узлов и выпуска рабочей документации на постройку серийных яхт.
Деревянный корпус яхты-прототипа с изменениями обводов, сделанными по результатам испытаний, был использован в качестве болвана для изготовления матрицы, в которой можно формовать пластмассовые корпуса.
Для максимального облегчения конструкции корпуса судна без ущерба для его прочности и обитаемости конструкторы применили самые современные материалы и технологию, используемые при строительстве малых судов.
В качестве материала для основного корпуса применили обычный стеклопластик на основе полистироловых смол (GRP). За основу была принята одобренная Регистром Ллойда конструкция корпуса с системой стрингеров и рамных шпангоутов, размеры которых были определены на ЭВМ по программам, разработанным Регистром. В результате удалось снизить общую массу конструкции корпуса с палубой до 635 кг.
Палуба выклеена из бальзового шпона с однонаправленным расположением полос в районах притыкания к ней переборок и выгородок. Колодцы для шверта и угловой поворотной колонки, поворотные реданы и некоторые другие детали формовались отдельно от корпуса.
Для подпалубных конструкций применены сравнительно новые для мелкого судостроения материалы. Например, для изготовления переборок, выгородок и пайолов в каютах используются трехслойные панели с сотовым заполнителем из алюминиевого листа и лицевыми слоями из стеклопластика типа «аэролам». Из этого материала изготовлены цистерны для пресной воды и топлива, которые выполняют в конструкции корпуса роль второго дна. Помимо небольшой массы и высокой прочности упомянутые панели обладают еще одним неоспоримым достоинством — они легко поддаются механической обработке, в частности — гибке по радиусу, что позволяет придать подпалубным помещениям яхты приятный и современный вид. Гнутые панели применены при изготовлении оборудования и мебели в каюте владельца и санитарном блоке.
Промышленный образец яхты был спущен на воду в середине лета 1983 г., после чего начались его испытания. Появились первые клиенты — потенциальные строители серийных яхт, пожелавшие участвовать в испытаниях яхты, прежде чем приступить к переговорам о приобретении лицензии на право ее производства.
Использование судовых корпусов «переменной геометрии» на яхтах, коммерческих, пассажирских, лоцманских и патрульных катерах может обеспечить снижение расхода топлива при поддержании достаточно высоких скоростей хода и сохранении хороших мореходных качеств, а также увеличить дальность их плавания в широком диапазоне погодных условий. Перечисленные варианты использования «переменной геометрии» корпуса защищены патентами.