Обводы корпусов «кафедрал», «эйрслот», «тридин»...

«Я регулярно посещаю ежегодную выставку лодок и катеров в Чикаго и тщательно осматриваю все небольшие моторные суда — те, которые можно перевозить на трейлере. Должен сказать, что по крайней мере 60% этих «новинок» — явные копии давно известных проектов. Я думаю, что каждый из конструкторов, занимающихся подобным копированием, должен честно сказать о себе: «Я — некомпетентен, я не имею никаких новых идей, у меня нет мечты, которую хотелось бы воплотить в конкретном проекте»...

Так в интервью, данном журналу «Rudder», характеризует работу большинства конструкторов изобретатель «кафедрала» Ричард Коул. Нужно признать, что он имеет полное право критиковать работу своих коллег: Коул является автором ряда оригинальных проектов, а изобретение им обводов типа «кафедрал» или, другими словами, тримарана в современном понимании этого термина, оказало такое же влияние на катеростроение, как и появление «глубокого V», предложенного десятью годами раньше другим американским конструктором Раймондом Хантом.

Первый тримаран Коула появился в 1960 г. Промышленный его образец — «Сандербёд» («Буревестник») продемонстрировал значительные преимущества перед корпусами, имевшими традиционные обводы. При сохранении сравнительно небольших размеров лодок, чтобы их можно было перевозить на трейлере за легковым автомобилем, на тримаранах удалось получить необычно просторный кокпит и большую пассажировместимость. Особое же значение для американского рынка имело то, что благодаря высокой остойчивости и улучшению мореходных качеств на тримаране стало возможным использование самых мощных подвесных моторов и двигателей с угловыми колонками. Американцы смогли удовлетворить привитую им через автомобиль жажду высоких скоростей и комфорта.

Недаром, как только достоинства тримарана были признаны и катера с корпусами нового типа стали выпускать многие фирмы, Коул получил специальный приз моторостроительной компании «Эвинруд», присуждаемый за самые значительные вклады в ту сферу американской жизни, которая характеризуется емким словом «boating», объединяющим все, что связано с малыми судами и их использованием для спорта и отдыха на воде.


С основными особенностями и развитием современных моторных тримаранов читатели сборника могли познакомиться по статьям «От саней к тримарану» в №23 (1970 г.) и «Продолжаем знакомство с тримаранами» в №31 (1971 г.).

Сам Коул в одной из своих статей писал, что главная цель, которую он поставил, проектируя «Сандербёд», — это сделать судно безопасным и прежде всего избавиться от зарыскивания — непроизвольного поворота лодки бортом к волне, когда она идет на полной скорости, обгоняя волну. Это явление обусловлено различием в действии гидродинамических сил на острый нос и широкую корму, которое свойственно всем глиссирующим судам. Например, если катер, обгоняя попутную волну, идет немного левее общего направления бега волн, то при сходе с гребня правая скула катера оказывается глубоко погруженной в воду, а левая, наоборот, почти полностью выходит из воды; давлением воды на правый борт лодку резко «выжимает» влево так, что нередко рулевой не в силах привести судно на правильный курс.

Изучая опыт использования морских саней Хикмана, Коул понял, что избавиться от зарыскивания можно, если ширину корпуса по скуле в носу сделать почти такой же, как на миделе, т. е. сделать борта почти параллельными. Этот принцип и был положен в основу при разработке первых тримаранов.

На этих первых тримаранах кромка скулы, начинаясь у палубы, круто опускалась вниз и шла почти на одном уровне (по высоте) с килем. Угол килеватости днища был невелик, поэтому хотя и удалось получить нерыскающий и остойчивый корпус, ходить на нем по взволнованному морю было нелегко: при встречной волне корпус сильно ударялся днищем о воду, оказалась не совсем удовлетворительной поворотливость на полном ходу. К тому же, поскольку Коул не позаботился защитить свои авторские права патентом, обводы «Сандербёд» начали интенсивно копироваться другими конструкторами (очевидно, это и стало причиной неприязни изобретателя к ним, которая чувствуется в цитированном выше интервью). Поэтому Коул продолжал совершенствовать свое детище, добиваясь в первую очередь снижения ударных перегрузок при плавании тримарана на волне.


В 1966 г. он берет патент на улучшенный корпус типа «кафедрал» — так в это время стали называть усовершенствованные тримараны в отличие от «дигедралов» — корпусов с традиционными обводами днища, образованными двумя плоскостями, сходящимися на киле. У нового корпуса была увеличена килеватость днища, а линия скулы в носу поднята высоко над ватерлинией. Теперь на полном ходу кромки скул на носовой половине корпуса не смачивались водой, как на первых тримаранах: бортовые свесы в носу (спонсоны) начинали оказывать свое стабилизирующее действие лишь при значительном крене — на поворотах или на стоянке. Существенно уменьшилась поверхность днища, вступающая в контакт с волной, соответственно снизились потери скорости на волнении и сила ударов корпуса о воду.

«Кафедралы» — тримараны последних лет представляют собой корпуса с обводами типа «глубокое V», к которым как бы пристроены небольшие высоко поднятые спонсоны. Конструкторы этого типа судов уже не стараются делать туннели, образующиеся между обводами основного корпуса и спонсонами, возможно более глубокими и не скругляют их вершину, как на первых тримаранах; здесь наоборот делают плоские участки, которые в носу переходят в платформу, отражающую вниз брызги, спонсоны же превратились в небольшой выступ, окаймляющий эту площадку по бортам.

В январском номере журнала «Yachting» за 1971 год появилась броская реклама: снимок кокпита тримарана, сплошь уставленного... коробками с яйцами. Так проходили испытания нового «кафедрала» Коула (с 60-сильным «Меркюри»). Текст под фото гласил:

«4 из 3960 яиц — это все, что мы разбили. (Боб Гелберг — фотограф, случайно наступил на два яйца; еще два разбились, вероятнее всего, при погрузке в катер.) Леонард Кеннигстон — джентльмен из Флориды, свидетельствует это. Он вел лодку. На полном газу. По легкой зыби. Пересек открытый морской залив шириной 8 миль и вернулся обратно — против ветра. На обратном пути Лен сделал циркуляцию и пересек волиу от своего катера несколько раз. Теперь мы можем сказать, что «Уэлкрафт Эйрслот» — самая мягкая на ходу лодка».


«Эйрслот» — так назвал свое новое детище, демонстрировавшееся на Нью-Йоркской выставке катеров, Ричард Коул. На первый взгляд, особенно с носа лодки, — никакого отличия от обычного «кафедрала». Те же близкие к прямоугольнику очертания палубы в плане, те же небольшие спонсоны (разве что немного покороче) и днище, переходящее в «дигедрал» у транца. Отличие становилось заметным, когда на катер смотрели, присев на корточки. Примерно посередине длины, там, где обрывались спонсоны, днище перерезал невысокий поперечный редан, расположенный, однако, не строго в плоскости шпангоута, а по диагонали к килю. Это и есть собственно «эйрслот» — «воздушная щель».

По замыслу конструктора «щель» — поперечный редан — должна была вступать в действие только при выходе катера на волну. На тихой воде кормовая кромка редана почти полностью сухая, как и небольшой участок днища, примыкающий к редану с кормы. Чтобы эффект «щели» был ясен, вспомните фотографии, которые сопровождают почти каждый отчет об океанских гонках. На полной скорости катер выскакивает из воды с высоко задранным носом... Точные наблюдения показывают, что подъем носа (или рост дифферента — на языке судостроителей) происходит до тех пор, пока кромка транца не оторвется от воды.

На обычном катере гидродинамическая сила, выталкивающая его из воды, начинает действовать в точке встречи днища с водой и оказывает это действие почти на всей остальной половине длины корпуса — от этой точки и до самого транца. Коул задумал оборвать эту «выталкивающую» работу волны намного раньше — не на транце, а на границе «щели». Для этого поверхности днища в корму от редана конструктор немного развернул относительно поверхностей носовой части днища. Иными словами — угол атаки заре-данной области днища он сделал меньше, чем носовой. Теперь волна выбрасывает катер только до тех пор, пока не пройдет «щель»: сразу же за нею вода начинает натекать на днище под меньшим углом атаки и значение гидродинамической силы резко падает. А чтобы избавиться от неприятных скачков, свойственных старым катерам с поперечными реданами, расположенными по шпангоутам — перпендикулярно килю.


Коул и сделал редан стреловидным в плане. Такой поперечный редан входит в воду не сразу по всей ширине днища, а постепенно, начиная с небольших участков у его вершины при киле, поэтому сила удара нарастает плавно и толчки легче переносятся экипажем.

Теперь посмотрим на корпус «Эйрслота» с кормы. На ходу средняя часть днища, имеющая значительную килеватость, создает за собой на поверхности воды глубокую ложбину — «роет канаву», как говорят любители. Так как вода не обладает способностью сжиматься, вытесняемый из этой ложбины объем воды обычно выступает по бортам катера в виде продольных валиков. На днище «Эйрслота» предусмотрены специальные плоскости, сглаживающие эти валики, уменьшающие их высоту. Эти почти горизонтальные участки днища у бортов работают как своеобразные лыжи, буксируемые рядом с катером. А создаваемая на них гидродинамическая подъемная сила поддерживает судно в устойчивом прямом положении. Стоит катеру накрениться на один борт, как подъемная сила на лыже этого борта резко возрастает и выпрямляет катер. Поэтому «Эйрслот» не имеет на ходу бортового раскачивания, характерного для обычного корпуса с обводами «глубокое V».

Характерны для «Эйрслота» и короткие бортовые спонсоны. В поперечном сечении они имеют вид небольших симметричных корпусов, дополняющих основной корпус. На полной скорости они полностью оказываются над водой, но при особенно больших наклонениях (например, на стоянке или на малом ходу), когда перестает действовать динамический эффект «бортовых гидролыж», спонсоны погружаются в воду и восстанавливают прямое положение лодки («работает» большой объем спонсона; кстати, на самодельных корпусах подобного типа спонсоны можно делать в виде наклеек на днище).


Фирма «Уэлкрафт», по заказу которой Коул разработал проект «Эйрслота», в 1971 г. начала выпуск сразу нескольких вариантов таких катеров с корпусами из стеклопластика. Одна из наиболее популярных моделей — 24-футовый катер с каютой, имеющий следующие размерения: наибольшую длину — 7,44 мм, длину по ватерлинии — 6,57 м, ширину — 2,44 м, габаритную осадку — 0,82 м, высоту надводного борта в носу — 1 м и в корме — 0,69 м. Катер снабжается одним (188—225 л. с.) или двумя (по 140 л. с.) двигателями «Меркруйзер» с угловыми колонками. С 280-силь-ной установкой судно весит (порожнем) 2270 кг и развивает максимальную скорость около 70 км/ч.

Дальнейшим развитием идеи «Эйрслота» Коул считает «рэдиэлслот» — «радиальную щель». Нетрудно уяснить по приводимым эскизам основные отличия нового корпуса (обводы запатентованы 8. Коулом в 1973 г.). По существу это то же «глубокое V», но с несколько уширенной палубой в носу: массивная носовая часть, присущая тримаранам и «эйрслоту», сохранилась, а вот спонсоны полностью исчезли; вместо них сделан совсем невысокий «гребень», окаймляющий широкий горизонтальный брызгоотбойник. Можно предположить, что в этой модели конструктор попытался еще больше заострить носовые обводы с тем, чтобы улучшить ходовые качества катера на волне. (А может быть, все эти изменения в значительной степени объясняются тем, что этот проект делался для другой фирмы — «Рекредин», и уже поэтому требовалось продемонстрировать что-то новое.)

Заставить глиссирующие катера ходить по бурному морю с возможно более высокой скоростью — и не на гонках, а при обычных прогулках и спортивной ловле рыбы, пытаются и другие конструкторы. Надо сказать, что в теплых водах Флориды и Калифорнии многие американцы увлекаются морской ловлей тунцов, меч-рыбы и других крупных рыб. Чемпион оценивается по весу пойманного образца. Для этого морского спорта необходимы мореходные и быстроходные катера, на которых можно было бы удаляться от берега на, значительные расстояния, разыскивать и преследовать косяки рыбы. Именно для таких целей и проектировали свой катер, первые сведения о котором просочились в прессу в 1971 г., Раймонд Хант и Роберт Хоббс.

«Тридин» имеет довольно необычные в наши дни обводы — с двумя поперечными реданами (а если считать реданом кормовой срез транца, то можно объяснить происхождение нового названия). Хотя катера с поперечными реданами известны уже более ста лет, они так и не получили широкого распространения (реданные торпедные катера, например, исчезли сразу же после того, как им пришлось по-настоящему выходить в море — во время II мировой войны). Причины этого также хорошо известны: жесткий ход на волне, продольная неустойчивость движения, сложность постройки корпуса из дерева или металла. Но в то же время нельзя было забывать и важное положительное качество реданных судов: меньшую смоченную поверхность днища (и, следовательно, более высокую скорость движения на тихой воде).

Хант и Хоббс смогли нейтрализовать недостатки поперечных реданов и сохранить их достоинства. Корпус «Тридина» состоит из комбинаций ряда обводов. Носовая часть до первого поперечного редана — типичный «дигедрал» со значительной килеватостью днища и продольным реданом; она первой встречается с волной и мягко воспринимает удар, действие которого прекращается, как только волна пройдет поперечный редан (к слову сказать, намного меньшей высоты, чем на катерах довоенных). Ширина днища, подвергающегося действию удара, уменьшена за счет довольно высокого продольного редана.

Как и на «Эйрслоте», основной поперечный редан расположен по диагонали по отношению к килю, а выпуклые в носовой части днища поверхности за реданом становятся плоскими. Соответственно уменьшается и угол килеватости; на транце он составляет всего 12°.

Углы атаки и длины глиссирующих участков за поперечными реданами подобраны таким образом, что судно практически не совершает скачков на волне. Во всяком случае, во время сравнительных испытаний на «Тридине» ударные перегрузки были вдвое меньше, чем на катере аналогичных размерений, но с традиционными обводами, а скорость на 11—15% выше (68 км/ч против 60). Испытания мореходности проводились у мыса Кеннеди, когда сила ветра была не менее 4 баллов, а высота волны превышала 1 метр; после возвращения на базу искушенные в плаваниях на катерах эксперты заявили: «Тридин» — самая комфортабельная на волне лодка, на которой мы когда-либо ходили».

Правда, катер обнаружил неприятную тенденцию втыкаться носом в волну, но это удалось устранить сначала соответствующей регулировкой угла установки транцевых плит, а впоследствии — изменением обводов днища с таким расчетом, чтобы судно получило нужный угол ходового дифферента.

Нам пока известна единственная модель «Тридина», выпускаемая фирмой «Хайдрофойл Корпорейшн». По-видимому, корпуса с такими обводами, как впрочем, и ряд других экстравагантных новинок, еще не нашли широкого признания. Тем более, что как раз в это время в США начались разговоры об экономии горючего, о снижении мощности устанавливаемых на катерах двигателей. А ведь все модификации, с которыми мы познакомились в этом обзоре, рассчитаны именно на то, чтобы реализовать «сверхмощные» моторы.