Гораздо практичнее не возить с собой балласт, а использовать эти 30% на то, чтобы плавать быстрее при уменьшенной габаритной осадке.
Возможно ли это? Вспомним физику.
Масса судна М, умноженная на скорость судна Vc, называется "количеством движения". Оно равно импульсу силы, т. е. силе тяги F, умноженной на время действия t:
Но сила тяги — это сила тяги парусов
где С — коэффициент аэродинамической силы, зависящий от качества парусов и опыта рулевого; ρ — массовая плотность воздуха; VB — скорость ветра; S — площадь парусов.
Таким образом, при всех равных прочих условиях, уменьшение массы судна на 30% (вес балласта) теоретически должно привести к увеличению скорости на 30%, если вы не будете сознательно "тормозить" свой парусник. Вместе с ростом скорости судна растет и скорость набегающего на ваши паруса ветра, а его влияние скажется на тяге уже в квадратичной зависимости, т.е. 1.3х1.3=2.69. Но рост тяги парусов приведет к дальнейшему росту скорости судна, а следовательно, к росту скорости набегающего потока воздуха на паруса, если вы не будете "тормозить" и — см. выше — до тех пор, пока растущее сопротивление воды и воздуха не прекратит рост скорости судна.
Теперь пора подчеркнуть: есть проверенный практический способ использования этой теории. Вспомните о некогда модных у нас многокорпусниках — тримаранах. Благодаря большому относительному удлинению центрального корпуса и поплавков, а также надежному обеспечению остойчивости и отсутствия дрейфа без киля и швертов можно получить быстроходный и комфортабельный парусник с малой осадкой.
При выборе типа и конструкции тримарана, как и при проектировании любого судна, приходится сопоставлять плюсы и минусы того или иного варианта обводов с учетом применяемого материала и возможностей строителя.
Применение округлых U-образных обводов оправдано при серийной постройке, когда затраты на изготовление оснастки сложной формы распределяются на десятки судов. При изготовлении гоночных и уникальных судов об экономии заботятся реже, важнее ожидаемый результат. При самостоятельной постройке обычного крейсерского судна силами любителей чаще всего применяют упрощенные остроскулые обводы и добиваются снижения цены постройки, чтобы "рыбка" не стала действительно "золотой".
Отметим некоторые очевидные моменты.
Ширину корпуса крейсерского многокорпусника не стоит делать менее 1 м (где 0.3 м — минимальная ширина прохода, 0.7 м — ширина койки или стола). Высота в свету от уровня пайолов до бимсов не должна быть менее 2 м. Таким образом, высота корпуса от киля составит 2.3—2.4 м. Если принять ширину корпуса равной 1 м, а с учетом высоты набора — 1.2 м, то длина корпуса получится не менее 8 м; иначе не удастся получить приемлемое соотношение длины к ширине по ватерлинии. Корпуса судов, плавающих по открытому морю с предельной скоростью, проектируют узкими у ватерлинии, но с расширением выше ее, чтобы свести к минимуму потери хода от вертикальной и килевой качки. Плавание вблизи берегов и по мелководью позволяет резко развалить борта выше ватерлинии без большого ущерба для ходкости. В этом случае можно упростить постройку, используя обшивку, разворачивающуюся на плоскость; уменьшение килеватости в корме может привести к увеличению скорости на полных курсах за счет появления гидродинамических сил поддержания и уменьшения смоченной поверхности при отсекании воды на острых скулах.
Всегда необходимо следить за строевой по ватерлинии, поскольку от нее зависит ходкость судна. Это обстоятельство обычно выпадает из поля зрения самопальных конструкторов многокорпусников.
Над уровнем коек следует иметь свободное пространство не менее 0.7 м, а если захочется дать возможность посидеть на койках — придется предусмотреть 0.9 м, да еще учесть толщину койки (не менее 0.1 м). С учетом этих обстоятельств и задают высоту рубки между поплавками катамарана или высоту обитаемого корпуса тримарана и, следовательно, определяют расход материалов на постройку.
На базе корпуса гоночного пластмассового "Солинга" легко создать и хороший быстроходный лавировщик, и неплохую лодку для переходного режима, развалив корму.
Ориентируясь на выбранную вами высоту внутренних помещений от уровня пайолов, назначайте общую высоту борта от Основной Плоскости.
Становится очевидным, что любовь к катамаранам у вас возникнет лишь, когда их длина будет более 12 м, а тримараны вы сможете полюбить значительно раньше — уже с длины 6.5 м.
Учтите, что большим лодкам потребуются прочные (и дорогие) паруса. Так, на судне "Байда" известного украинского конструктора И. Перестюка очень прочные паруса из "фильтромиткали" лопнули чуть ли не в первый выход: другой, более прочной ткани тогда еще не выпускали (грот имел площадь около 60 м2).
В принципе, не забывайте о стоимости; габариты и тип парусного вооружения в основном будет определять толщина вашего кошелька.
Приступая к проектированию парусного судна, полезно ознакомиться хотя бы с основами гидроаэродинамики и строительной механики, которыми тщательно насыщают студентов-кораблестроителей. Один из конструкторов создал буер с парусом-крылом с относительной толщиной профиля 20% и никак не мог понять, почему, легко набирая скорость, его буер не в состоянии идти со скоростью больше 70 км/ч. Конкуренты, с трудом разогнавшись, шли на скорости до 120 км/ч. Кто учил его считать число Рейнольдса и подбирать профиль по атласу?
Металлические или деревянные корпуса имеет смысл делать из листового материала, разворачивающегося на плоскость. Обводы в таком варианте можно делать из фанеры или прессованных панелей из легкого сплава. Гидродинамические потери могут быть минимальными, а экономия средств — значительной.
Пластмассовые корпуса чаще строят с вогнутыми поперечными сечениями, хотя большого выигрыша в ходкости или в обитаемости при этом не получить.
Пологие батоксы в корме позволят в сильный попутный ветер приблизиться к режиму глиссирования, тем более что многокорпусники часто идут без крена. При необходимости судно можно сдифферентовать на нос, как это принято у яхтсменов-швертботистов.
Общее правило таково: при равном периметре поперечного сечения внутренний обитаемый объем у тримаранов существенно больше, чем у катамаранов.
Для постройки остроскулых тримаранов не нужны традиционные громоздкие стапеля: линии киля, скул, сломов борта задаются в пространстве линиями кромок элементов наружной обшивки. Судно длиной до 10 м должно иметь обшивку из фанеры толщиной 8 мм с покрытием из стеклопластика. Судно, построенное из стеклопластика, также должно иметь обшивку толщиной 8 мм. При этом расстояния между любыми ребрами жесткости не должны превышать 300 мм (ребрами жесткости могут служить не только рейки набора, но и опоры и стенки диванов, полочек, пайолов и изломы обшивки).
Металлические листы и панели соединяют сваркой. Фанеру, стеклотекстолит собирают в длинные полосы, стыкуя на накладных планках, которые после сборки корпуса снимают, проклеивая стыки стеклопластиком. Вдоль обязательно скругленных кромок заготовленных листов обшивки на расстоянии 15 мм от края сверлят отверстия с шагом от 100 до 150 мм. Затем корпус сшивают проволочными скрутками, отслеживая плавность пространственных линий стыковки. Молотком сплющивают проволоку с наружной стороны и стыки проклеивают стеклопластиком.
Для проверки симметричности корпуса от форштевня к корме протягивают проволочную струну. Далее крепят скуловые и привальные брусья, транец (10-мм бакелизированная фанера с обвязкой из брусков 30x60 мм). Проверив симметричность, удаляют проволочные скрутки изнутри и проклеивают стыки стеклопластиком. В районе установки швертового колодца крепят подушки-брусья на клею и болтах.
Для сомневающихся в прочности судна рекомендуем начать его сборку с изготовления "закладки" — килевого бруса сечением 100x120 мм, соединенного с брусом форштевня 100x100 мм и с транцем на корме.
Конструкция корпуса и технология сборки не раз описывались в журнале "КиЯ" и в книге Д. А. Курбатова "15 проектов..."
В качестве боковых поплавков тримарана длиной 8-9 м можно использовать корпуса серийных гоночных катамаранов класса "В" постройки Ленинградской судоверфи ВЦСПС.
Эскизы общего расположения делают, основываясь на любви к комфорту (вашей либо вашего заказчика). Эти эскизы будут основой для разработки конструкции корпуса.
Тримаран "Карабас"
| Длина наибольшая, м | 13.8 |
| Длина по КВЛ, м | 12.4 |
| Ширина наибольшая, м | 6.77 |
| Ширина корпуса по КВЛ, м | 2.0 |
| Ширина судна по КВЛ, м | 6.34 |
| Осадка без шверта, м | 0.51 |
| Площади парусов, м2: | |
| основная | 27.3+35+13.5=75.8 |
| макс. | 65.5+35+22.2+13.5=1 36.2 |
Многие судостроители-любители обращаются с необычной просьбой — спроектировать большой комфортабельный тримаран, но чтобы он был очень дешевым в постройке.
Цель создания подобного судна обычно не называют, а ведь очень важно знать, будет ли оно частной плавучей дачей для семьи из трех человек или превратится в плавучее молодежное общежитие на 10 спальных мест, либо вообще требуется чартерное судно с тремя изолированными каютами.
С учетом выявленных неопределенностей предлагаем двухмачтовое судно, что облегчает управление им при малочисленном экипаже и позволяет нести в слабый ветер большую парусность, состоящую из малых, легко обслуживаемых парусов.
Корпус строится из плоскостных элементов и имеет развитую надстройку, к которой примыкают балки моста.
Если конструкцию предусматривается изготавливать разъемной, балки моста лучше спроектировать из легких сплавов.
Поплавки можно выполнить из фанеры и проклеить их снаружи стеклопластиком на основе смолы ПН. Главное в этом деле — обеспечить ремонтопригодность.
Расположение внутреннего оборудования есть смысл заказать лучшему проектанту яхтенных помещений А. Б. Карпову.
Тримаран "Черномор"
| Длина наибольшая, м | 8.93 |
| Длина по КВЛ, м | 8.05 |
| Ширина наибольшая, м | 2.13 |
| Ширина по КВЛ, м | 1.456 |
| Осадка без шверта, м | 0.40 |
| Водоизмещение по КВЛ, кг | 1570 |
Этот круглоскулый тримаран спроектирован для постройки нижней его части — из переклеенных полос фанеры или шпона, а верхней — из любого листового материала. Рекомендуем использовать эластичные полиуретановые клеи типа "Стык", "Спрут", "Адгезив". Нижнюю половину неплохо изготовить из стеклопластика. Если немного повезет, то хорошо бы воспользоваться старым корпусом яхты "22" (он же "Солинг"), обжав его, что приведет к опусканию килевой линии как в носу, так и в корме.
Изготовление из пластика приведет к необходимости создания оснастки, высокую стоимость которой лучше раскладывать на серию.
Ни конструкции корпуса, ни распределение под-палубного пространства трудности не вызывают -все неоднократно описывалось в журнале "КиЯ".
Шверт должен быть вращающимся.
В качестве боковых поплавков можно использовать и старые гоночного "Торнадо"; поперечные балки и мачта опять же подойдут от "Торнадо".
Судно имеет значительные свесы для улучшения мореходности. Изготавливая корпус, не следует забывать о необходимости размещать ребра жесткости на расстоянии не менее 300 мм, а обшивку из фанеры делать не менее 8 мм и оклеить ее стеклопластиком на основе полиэфирной смолы отечественных марок ПН-1 или ПН-609-21 м.
При проектировании надо учесть следующее:
- 1. Если судно имеет длину до 12 м, обитаемость проще обеспечить на тримаране.
- 2. Остойчивость контролируется легче на тримаране.
- 3. Прочность легче обеспечить на тримаране.
- 4. Скорость выше у катамаранов.
Необходимо знать исчерпывающие ответы, по крайней мере, на 24 вопроса:
- 1. Каково назначение: гоночное, чартерное, клубное или семейный крейсер?
- 2. Из какого материала будет корпус, кто изготовитель — профессиональные судостроители или любительская мастерская?
- 3. Какие пресса и гибочные валки в наличии?
- 4. Если сварка — вид сварки (пост), есть ли опыт сварки?
- 5. Если пластик — вид смол, армирующего материала.
- 6. Обеспечат ли прочность парусов выбранные габариты судна, т. е. свободны ли вы в выборе парусов и парусного вооружения?
- 7. Как часто предполагается выходить на берег или лед?
- 8. Как будете хранить и перевозить — в собранном-разобранном виде? Вид транспорта.
- 9. Где заказывается отделка (обстройка) судна? Ее уровень — наша фанера, красное дерево, род клея?
- 10. Где заказываете, изготавливаете судовое снабжение и оборудование?
- 11. Каков район плавания?
- 12. Число постоянных мест — коек.
- 13. Наличие душа, гальюна, камбуза.
- 14. Каков состав навигационного оборудования?
- 15. Двигатель — тип.
- 16. Остроскулый или круглоскулый корпус?
- 17. Шверты — кинжальные или вращающиеся?
- 18. Якорный шпиль — ручной или с электроприводом?
- 19. Отопление: диз. топливо, электричество, спирт, керосин.
- 20. Зарядка аккумуляторов: двигатель, солнечные батареи, ветроустановка.
- 21. Автопилот, GPS, эхолот.
- 22. Тузик, плот.
- 23. Число женщин на судне.
- 24. Какая организация будет согласовывать проект или его утверждать: Морской Регистр судоходства России, Инспекция по маломерному флоту, Бюро Веритас (Скандинавия), Германский Ллойд?