Как это устроено
Яхта, которую вы видите на фотографиях. хорошо известна в Европе. Правда, в отличие от обычного бермудского шлюпа проекта "First 42s7", вооружение этого сорокадвухфутовика несколько упрощено установкой системы "АэроРиг". На практике это выглядит следующим образом. Нерасчаленная вращающаяся углепластиковая мачта примерно в полуметре от палубы пересекается внушительных размеров реей, образуя с ней жесткую крестовину. При этом рея служит одновременно и гиком грота, и в своем продолжении в нос от мачты — рейком стакселя.
Выполненная из углепластика, новая мачта выдерживает нагрузки, почти в 2.5 раза превышающие обычные. Это весьма важно: ведь в мачте, не подкрепленной стоячим такелажем — системой штагов и вант, при тех же внешних воздействиях возникают значительно большие изгибающие моменты (как результат консольной схемы ее заделки в корпусе). В связи с отсутствием каких-либо растяжек для крепления мачты судостроители позаботились об усилении пяртнерса на палубе и степса на днище судна, обеспечивающих вращение мачты. Благодаря использованию новых материалов, современной вычислительной базы и тщательному контролю за технологическими процессами, фирме "Карбоспарз" удалось изготовить углепластиковый рангоут весом на 40-50% меньше, чем вес сравнимого с ним алюминиевого аналога. Интересно, что до сих пор ни на одной верфи еще не разработаны спецификации для серийных яхт, оснащаемых системой АэроРиг. Расчет, изготовление и установка мачт осуществляются в каждом конкретном случае индивидуально.
Строго говоря, АэроРиг не является каким-то совершенно новым изобретением, гениальным открытием. В непривычной, на первый взгляд, конструкции легко обнаружить мотивы, заимствованные, например, у парусников, вооруженных "джонкой". Этот же принцип постановки и крепления парусов широко используется при создании радиоуправляемых моделей яхт.
Что же привлекательного находят конструкторы в системе АэроРиг?
В Англии, где впервые разработали и изготовили новое вооружение, были получены независимые сравнительные оценки, которые показывают, что яхты, оснащенные системой АэроРиг, идут под парусами, во всяком случае, не хуже, чем однотипные суда с бермудским вооружением и даже с большей парусностью. Как утверждают создатели, в плавании такая схема имеет ряд преимуществ перед обычной системой. По их словам, она оказывается значительно эффективнее классически разобщенных грота и стакселя как на острых курсах, при выбранных втугую парусах, так и при попутном ветре. В чем же здесь секрет?
По мнению британских конструкторов, дело в том, что хотя такелаж и оассчитан на два паруса, работают они как единая система крыло с предкрылком. Понятно, что при изучении аэродинамики яхты, принцип работы и традиционных парусов также всегда рассматривают с позиций теории крыла — как изолированное крыло, решетку крыльев или систему крыло-предкрылок. Теперь англичане считают, что в случае с АэроРиг оба паруса можно рассматривать уже не по отдельности, а в комплексе — столь связанными оказываются паруса и столь тесно их взаимодействие. Стаксель устанавливается в определенное положение относительно грота и вне зависимости от того, идет ли яхта в бейдевинд или полным курсом, паруса находятся в одном и том же положении один относительно другого, причем передний парус работает так же, как предкрылок самолетного крыла. Для регулировки и настройки стакселя существует короткий рельс на передней части гика. Для того, чтобы парусное "крыло" давало оптимальный эффект, его профиль регулируется с помощью грота-шкота, закрепленного на гике. Вообще, практически все приспособления для постановки и настройки парусов размещаются на гике. После постановки парусов управление осуществляется при помощи одного шкота, что позволяет чрезвычайно быстро менять галс, проделывая это даже в одиночку. Как отмечают создатели нового вооружения, единственное, что должен делать рулевой, — это управлять яхтой и выбирать гика-шкот. При смене галса никогда не происходит резкого броска гика на подветренный борт, т.к. движение наполняемого ветром грота смягчается противодействием стакселя. К несомненным плюсам необычного такелажа можно отнести и то, что в системе "АэроРиг" паруса не закрывают рулевому обзор вперед по курсу.
Есть, правда, у этой медали и обратная сторона. В частности, углепластик дороже алюминия, поэтому яхта с вооружением АэроРиг стоит где-то на 15% дороже яхты с традиционным такелажем. Меньшая площадь парусов, меньшее количество снастей и отсутствие стоячего такелажа лишь частично компенсируют это удорожание.
Многие считают, что в системе АэроРиг невозможно добиться тонкой регулировки щели между гротом и стакселем, а также идеальной формы стакселя(см. комментарий).
Необходимо также привыкнуть к мысли о том. что на баке придется работать, стоя на четвереньках — во избежание удара реей по голове при смене галса. Придется учитывать особенности системы и в тактике несения парусов. Так, никогда не следует сокращать площадь грота больше, чем стакселя, поскольку такое изменение равновесия сил в системе приведет к тому, что единственный шкот не сможет более выполнять свою контролирующую роль. Поэтому стаксель необходимо всегда убирать до того, как будет убран грот; также необходимо пользоваться закруткой даже при взятии рифов.
Комментарий яхтенного капитана Асафа Оскольского
На мой взгляд, вряд ли удастся при вооружении АэроРиг обеспечить то же высокое аэродинамическое качество, что и у бермудского. Вспомните, как тщательно приходится выбирать на яхте место крепления кипы стаксель-шкота, меняя его и в продольном, и в поперечном направлении. АэроРиг ограничивает эту регулировку только продольным перемещением по рейку.
Далее, предлагаемый в системе АэроРиг такелаж явно допускает прогиб передней кромки стакселя, искажающий форму паруса. Этот прогиб на традиционных яхтах с бермудским вооружением устраняется хорошим натяжением штага (обычно, гидравлическим талрепом ахтерштага). Интересно, что на многих яхтах для этого даже не хватает жесткости корпуса, особенно, если для изготовления корпуса были использованы композитные материалы с низким модулем упругости. Тем более будет трудно обеспечить натяжение штага, закрепленного на конце длинной реи, а не на корпусе яхты.
Шарнирное крепление гика к мачте в случае с традиционным вооружением позволяет оттягивать гик шкотом и оттяжкой вниз, повышая эффективность работы верхней части грота. Возможно ли это у АэроРиг? — Только за счет упругости реи и мачты.
И еще одно. При кажущейся простоте управления вооружением АэроРиг. регулировка стакселя требует выхода из кокпита к мачте и на бак, что опасно при изменении курса. Команда яхты должна быть достаточно опытной, чтобы никто не оказался за бортом.
Жаль, что в России сейчас нет опыта эксплуатации подобного вооружения. Было бы очень интересно послушать комментарии энтузиастов, которые уже рискнули изготовить и испытать АэроРиг на практике. Может быть, со временем таковые найдутся?
Оценка остойчивости
Предприимчивые англичане активно продвигают свое изобретение на рынке малого судостроения. В последние полгода-год система АэроРиг нашла применение не только в опытных образцах, но и в серийной продукции многих судостроительных компаний. Появляются и разнообразные экспериментальные и натурные исследования. Вот, например, какое интересное сравнение остойчивости удалось провести разработчикам системы АэроРиг после установки ее на серийный 28-футовый катамаран "SUMMER TWINS 28".
У катамарана, оснащенного стандартными генуей и гротом общей площадью 35.3 м2, поплавок начинает выходить из воды при кренящем ветре скоростью 30.9 узлов в облегченном варианте и 35.2 узла 8 полном грузу. Эти две цифры, в принципе, определяют величину статической остойчивости катамарана. Для вычисления динамической остойчивости, находящейся в зависимости от ветровых порывов и волнения моря, был введен эмпирический коэффициент 0.6, полученный по результатам отдельных испытаний. Умножая на него рассчитанную скорость ветра, соответствующую уровню статической остойчивости, определили искомую величину динамической остойчивости. Результат — 18.5 и 21.1 узла соответственно для разной загрузки катамаранов. Можно сделать вывод, что на загруженном катамаране "SUMMER TWINS" должны позаботиться о взятии рифов, когда пятибалльный ветер будет грозить перейти в шестибалльный (F5-F6). Следуя таким же рассуждениям в отношении остойчивости того же катамарана. вооруженного АэроРиг с площадью парусности 32.2 м2 (28.8 и 32.8, 17.25 и 19.7 уз. соответственно), казалось бы. можно рекомендовать рифиться чуть раньше — сразу при усилении ветра уже с четырех до пяти баллов (F4-F5). Однако гибкость углепластиковой мачты 8 системе АэроРиг и аккуратная работа с топенантом компенсируют невыгодную разницу в остойчивости, и необходимое взятие рифов в этом случае рекомендуется также лишь при усилении ветра до шести баллов. Кроме того, отсутствие штагов и вант позволяет сместить центр тяжести яхты немного ниже. Конечно, во всех вариантах следует ориентироваться на фактическое состояние погоды и поверхности моря.
Кто во что горазд
Внедрение системы АэроРиг в парусную жизнь породило целое движение по усовершенствованию уже имеющегося на вооружении такелажа с целью хотя бы частично добиться тех преимуществ, которые несет в себе АэроРиг. Так, например, в Германии на ряде лодок была применена система "Трекер", суть которой состоит в следующем. Вместе с традиционным, совершенно обычным гротом на неповоротной мачте, на яхте устанавливается стаксель "нового" типа — с рейхом. Этот парус уже не крепится передней шкаториной и галсовым углом к штагу, зато нижней своей шкаториной опирается на собственную рею — горизонтальный реек, который, в свою очередь, свободно вращается на вертикальном валу, закрепленном на палубе. Для постановки стаксель на ползунах заводят на реек и поднимают по штагу: он тянется от нока рейка до топа или любой другой точки в ДП мачты. Таким образом стаксель, как и грот, имеет лишь одну свободную кромку — заднюю шкаторину, а.,пользуясь терминологией из теории крыла, угол атаки обоих парусов легко регулируется простым поворотом гика и рейка, которые могут быть синхронизированы в своем вращательном движении. По мнению авторов изобретения, система Трекер не менее эффективна, чем АэроРиг, но гораздо проще, так как не требует установки сложного узла крепления вращающейся мачты.
Комментарий яхтенного капитана Асафа Оскольского:
Усовершенствование конструкции стакселя рейхом при парусном вооружении бермудский шлюп не является чем-то абсолютно новым. Когда-то реек, присезневанный к нижней шкаторине стакселя, позволял размести нагрузку от шкота по всей кромке паруса, что было особенно важно при использовании непрочной парусины из растительных материалов. Такие приспособления появлялись у нас и на яхтах проекта Л100, и на Л6.
Конструкция Трекер снижает усилия на стаксель-шкоте за счет крепления рейка стакселя к вертлюгу на расстоянии примерно в одну треть его длины от галсового угла. Кроме того, эта конструкция позволяет обеспечить постоянную плоскую форму стакселя при потравливании стаксель-шкота и более равномерный зазор между стакселем и гротом по высоте. чем при обычной конструкции.
Адепты системы АэроРиг в самой Англии также не останавливаются на достигнутом и активно экспериментируют с рангоутом и такелажем, создавая подчас совершенно невообразимые конструкции. Вот один пример. Англичанин Роджер Столери сконструировал и успешно испытал на своем десятифутовом швертботе "Панч" (Punch) парусное вооружение, которое он назвал "Свинг". При первом взгляде Свинг напоминает уже знакомый нам АэроРиг, и это верно, ведь за основу взят именно он. Столери собрал рею из двух алюминиевых трубок, соединив их деревянной муфтой, которая, собственно, и вращается вокруг мачты. Стаксель, кроме того, что он оказывается связан с гротом, располагаясь на одной с ним рее, обладает некоторой свободой, какой, к слову, не имеет стаксель в системе АэроРиг. Нижняя шкаторина паруса по всей длине крепится к собственному рейку, который лишь в одной точке соединен с реей шарниром, обеспечивающим вращение рейка относительно нока реи. В результате получается Свинг — эдакое сочетание систем АэроРиг и Трекер, но тоже очень интересное.
О растущей популярности вооружения АэроРиг говорит, например, и тот факт, что на крупнейшей в Европе выставке катеров и яхт в Дюссельдорфе в январе 1997 года уже многие дизайнерские коллективы представили на суд зрителей свои новые проекты, в которых предусмотрено использование новой системы. Австрийская фирма "Катамаран констракшинз" привезла целую серию экстравагантных катамаранов, в том числе и с вариантом АэроРиг. Их "Опен Макро спейсшатл" с таким вооружением (грот 53.5 м2 + стаксель 17.5 м2) считается гораздо более простым в управлении и не менее быстроходным, чем точно такой же 10-метровый катамаран "Регата" с общей парусностью 107.3 м2 (грот + стаксель + кливер) на поворотной мачте-крыле высотой 15 м.
В заключение отметим, что британский журнал "Practical Boat Owner" свою первую публикацию об АэроРиг (XII, 1994) озаглавил коротко и многозначительно: "Вооружение будущего?" Обратите внимание на вопросительный знак...