Попробуем оценить результаты этого Опыта и сравнить описываемые суда с понятием «катамаран» в современном смысле этого слова.
Прежде всего о материале. Магнитогорские любители использовали для постройки своих судов листовую сталь. Единственным оправданием такого решения является доступность данного материала в конкретных условиях. Во всех других отношениях этот материал явно неудачен. Опыт постройки стальных катамаранов за рубежом, насчитывающий более десяти лет, также показывает, что сталь является мгпо подходящим для этой цели материалом (вспомним хотя бы «Тоху-Боху» и «Копула»).
Проиллюстрируем сказанное простым примером. По данным авторов статьи, обшивка больших тримаранов «Урал» и «Восток» выполнялась из листов стали толщиной 2,5—3 мм. Вес 1 м2 такого листа составляет 23,5 кг. Обычно обшивка катамаранов такой длины выполняется из водостойкой фанеры, стеклопластика или алюминиевых сплавов. Возьмем, например, фанеру: необходимая толщина фанерной обшивки при длине судна 12 м составляет 10—12 мм, а вес 1 м2 фанеры такой толщины равен 8,4 кг, т. е. почти втрое меньше, чем стального листа. Алюминиевую обшивку можно сделать той же толщины, что и стальную; это значит, что квадратный метр ее будет весить около 8,2 кг. И, наконец, пластмассовая обшивка толщиной 7 мм будет весить примерно 14 кг/м2.
Следовательно, наилучшим материалом, с точки зрения веса, являются алюминиевые сплавы и водостойкая фанера. Экономия веса при применении этих материалов для изготовления обшивки составила бы для тримаранов типа «Урал» и «Восток» около 1,5 т.
Этот элементарный подсчет показывает, что стальные катамараны оказываются слишком тяжелыми. И действительно, как следует из статьи, вес только обшивки и набора тримаранов «Урал» и «Восток» около 2,4 т, а водоизмещение судна не менее 4 т. Для сравнения отметим, что примерно такой же длины катамаран «Ману-Каи» {двухкорпусный), построенный из дерева и фанеры, имеет водоизмещение около 1,35 т, т. е. втрое легче.
Вторым недостатком стали является сложность ее обработки, для которой требуется применение специального оборудования и технологической оснастки. Любители, как правило, всем этим не располагают. Как рассказывают авторы, даже в условиях Магнитогорского металлургического комбината не удалось добиться высокого качества обводов.
Отмеченные обстоятельства (большой вес и весьма плохие обводы корпусов) привели к тому, что суда оказались крайне тихоходными. Максимальная скорость тримарана «Урал» при ветре 4—5 баллов составила всего 6,2 узла. Это крайне мало. Даже обычные килевые крейсерские яхты такой длины движутся быстрее. А что же говорить о крейсерском тримаране «Лодестар», который, имея ту же длину, что и «Урал», достигает скорости 25 узлов!
Вторым и очень важным преимуществом катамаранов является сравнительная безопасность их эксплуатации. Этого нельзя сказать о тримаранах типа «Урал». Остойчивость их недостаточна, что видно из приведенных диаграмм остойчивости и подтверждается опытом эксплуатации. Тримаран типа «Урал», как следует из диаграмм остойчивости, при объеме боковых поплавков 0,8 м3 имеет максимальный восстанавливающий момент всего 2000 кгм. Такой же восстанавливающий момент создает двухкорпусный катамаран одинаковой с «Уралом» ширины (5 м) при водоизмещении всего 1,0 т. Это сразу же говорит о том, что катамараны типа «Урал» с точки зрения остойчивости крайне неудовлетворительны.
В чем же дело? Авторы проекта правильно подметили причину — недостаточное водоизмещение боковых поплавков. Из чертежей тримарана «Урал» видно, что боковые поплавки при нормальной эксплуатации почти полностью погружень: и практически не имеют запаса плавучести.
В этом случае (схема а) максимальный восстанавливающий момент возникает у тримарана при отрыве от воды наветренного поплавка и полном погружении подветренного. Принимая полное водоизмещение одного поплавка Vп = 0,8 м3 и полное водоизмещение тримарана V = 4 м3, получим, что:
Отсюда видно, что максимальное плечо статической остойчивости тримарана практически равно максимальному плечу остойчивости небольшого швертбота (например, того же швертбота класса «М»).
Найдем максимальный восстанавливающий момент тримарана:
Приближенный расчет показывает, что под основными парусами (50 м2) тримаран типа «Урал» выдерживает ветер силой до 4—5 баллов. При ветре свыше 5 баллов судно опрокидывается, во избежание чего необходимо убирать часть парусов. Этот вывод подтверждается сведениями, приводимыми в статье. Недостаточный запас остойчивости приводит к тому, что судно может опрокинуться при внезапных шквалах меньшей балльности, что и произошло в действительности.
Остойчивость тримарана можно существенно повысить, увеличивая объем (запас плавучести) боковых поплавков. На правильно спроектированных крейсерских тримаранах, построенных из фанеры, алюминия или стеклопластика, полный объем боковых поплавков обычно делается не меньше водоизмещения судна, что наглядно видно на фотографиях тримаранов. Как видно из схемы б, при объеме поплавка, равном полному водоизмещению судна, максимальное плечо статической остойчивости увеличивается до lmax=α, т. е. для тримарана типа «Урал» lmax возрастет в 4 раза. Однако при принятой стальной конструкции судна! осуществить это практически будет невозможно из-за необходимости значительного увеличения веса судна.
Стальные парусные суда при опрокидывании могут затонуть, в связи с чем на них приходится выгораживать весьма большие герметические объемы, служащие в аварийных случаях воздушными ящиками. Необходимость иметь большие глухие объемы приводит к потере части помещений, которые могли бы использоваться для бытовых целей. Это также является недостатком стальной конструкции. Например, на тримаране типа «Урал» по существу не используется большой носовой отсек длиной 3 м, служащий «воздушным ящиком».
Наконец, в нескольких словах обсудим вопросы обитаемости. С этой точки зрения тримараны также крайне неудовлетворительны. В самом деле, при длине 12 м по палубе на судне имеется только два закрытых спальных: места в третьем отсеке (это при команде 10 человек!). Если даже полагать, что плавание проходит круглосуточно и на вахте стоят трое (как рекомендуется в статье), то пятерым членам экипажа ночью негде отдыхать. Им приходится, очевидно, устраиваться на открытом решетчатом палубном настиле. Конечно, при длительных плаваниях это вряд ли приятно. Такие «бытовые удобства» не только нежелательны, но и опасны, поскольку всегда имеется возможность проснуться за бортом. А как быть на стоянках, когда ночью должна отдыхать почти вся команда, исключая одного вахтенного?
Мы уделили достаточно внимания разбору основных недостатков рассматриваемых судов. Остается подвести итоги.
Катамараном, на мой взгляд, называется многокорпусное судно, отличающееся большой быстроходностью, надежностью и безопасностью в эксплуатации, создающее команде необходимые бытовые удобства, и относительно дешевое. Ни одному из этих требований тримараны типа «Урал» не удовлетворяют, и опыт их постройки и эксплуатации красноречиво показывает, какие суда строить не следует. Видимо, больший практический интерес представят для любителей-яхтсменов двухкорпусные катамараны, о которых авторы статьи собираются рассказать в следующем выпуске сборника. Однако применение стали для постройки еще меньших судов по-прежнему остается основным слабым местом конструкции. Трудно ожидать, что эти двухкорпусные суда будут намного лучше своих больших трехкорпусных собратьев.
В заключение необходимо еще раз напомнить, что без: тщательного расчета и правильного проектирования нельзя: создать хороший во всех отношениях катамаран. Наоборот,, судно скорее всего во всех отношениях будет плохим-К сожалению, у большинства любителей-яхтсменов и даже конструкторов укоренилось пренебрежительное отношение к вопросам теории проектирования парусных катамаранов.
Катамаран — судно, полностью поддающееся инженерному расчету, поэтому прежде чем строить, необходимо рассчитать его и посмотреть, что получается.