Во-первых, довольно часто клиент просит поставить мотор, как у соседа, только мощнее. Во-вторых, сами строители малых судов в рекламных целях порой назначают мощность мотора по принципу "пока корма не утонет". Есть и еще один момент: в обороте находится большое количество моторок, выпущенных 20-30 лет назад. Проектировали эти лодки тогда, исходя из стремления обеспечить наилучшие ходовые качества максимум под двумя "Вихрями-30", поэтому установка на такую бэушную "дюральку" более мощного двигателя может привести не столько к желаемому росту скорости, сколько к непредсказуемым последствиям, от постоянного бесполезного перерасхода топлива до потери устойчивости движения и поломок обветшавших корпусных конструкций. Вообще, добиться существенного прироста скорости, устанавливая более мощный мотор, удается далеко не всегда. Как же правильно выбрать мощность мотора для глиссирующей лодки?
Постановка задачи
Задача первая, простая: подобрать мотор, обеспечивающий наиболее экономичный ход при некоторой типичной нагрузке. Как правило, малое судно с остроскулым корпусом имеет наименьшее сопротивление движению в самом начале режима глиссирования, соответственно тот мотор, который при оборотах, близких к максимальным, обеспечивает надежный выход на глиссирование с полной нагрузкой, и будет наилучшим по всем параметрам — и по весу, и по стоимости, и по расходам на топливо. Чаще всего, чтобы определить мощность такого мотора, делят полное водоизмещение груженого судна в килограммах на 25-30, получают экономическую мощность мотора в лошадиных силах.
Задача вторая и более актуальная: определить наибольшую мощность мотора, при которой возможна безопасная эксплуатация данной лодки при любых вариантах загрузки. Здесь решений будет столько, сколько составляющих включает понятие безопасности на воде — на выбор мощности повлияют прочность транца и конструкции судна в целом, возможность правильно уцентровать судно и соблюсти минимальный надводный борт в корме, особенности поведения и управляемость судна на полном ходу и даже наличие достаточного места в рецессе, чтобы полностью откинуть подвесной мотор. Ограничимся учетом критических с точки зрения безопасности свойств судна: его поведением на высокой скорости и способности уверенно маневрировать в условиях тихой воды и волнения. Можно ли заранее предсказать допустимую мощность двигателя, зная основные конструктивные параметры судна? Нормативные документы отвечают на этот вопрос по-разному. Американский стандарт BIA-307—72, который приводился у нас в литературе по малотоннажному судостроению (например, в справочнике "Катера, лодки и моторы в вопросах и ответах", Л., Судостроение, 1977), нормирует мощность по критерию K=10.76·L·Bск, где L — длина судна, Вск — его ширина по скуле на транце, и назначает ее в зависимости от размеров и конструктивного типа.
Отечественный ГОСТ 19105—79 берет за основу аналогичный критерий К=L·Вск, и определяет соответствующую ему максимальную мощность по графику рис.1. Результаты методик несколько разнятся, американская тяготеет к занижению допустимой мощности для самых мелких лодок, наша, напротив, — для имеющих L·B от 8 м2 и выше. При этом в обоих стандартах отмечается, что окончательное решение принимается только после проведения ходовых испытаний. А вот здесь различия глубже. По американской методике судно прогоняется налегке — с одним водителем и половинным запасом топлива. Маневрирование на тестовой дистанции не должно сопровождаться вентиляцией винта, раскачиванием и подлетами судна. Наш ГОСТ требует проведения скоростных и маневренных испытаний при полной нагрузке, но при этом не вводит фактических норм соответствия судна стандарту, и это, надо признать, серьезное упущение. На что же ориентироваться?
В скандинавских странах с 1974 г. действует собственный стандарт безопасности малых судов до 15 м длиной: NBS — Nordic Boat Standard. Соответствующие ему лодки несут характерную синюю табличку в рецессе и имеют репутацию особенно надежных и безопасных в эксплуатации. Ценно то, что этот стандарт удовлетворяет большинству требований общеевропейского стандарта RCD — Recreational Craft Directive, существуют и программы испытаний с четко прописанными нормами соответствия. Так, для определения допустимой мощности NBS требует прохождения судном на полном ходу правых и левых поворотов радиусом R=6·L (длин корпуса) при скорости до 30 уз и R=6·L+2(V−30) при скорости выше 30 уз (рис. 2). При этом требуется, чтобы в повороте отсутствовала вентиляция винта, а водитель был в состоянии поддерживать непрерывный контроль над судном. Десятки моделей скандинавских моторных лодок и катеров проходят со всей тщательностью процедуру проверки соответствия заявляемой мощности; и было бы очень интересно статистически исследовать их конструктивные параметры, выявить наиболее стабильный критерий, от которого явно зависит мощность, и назначить нормирующую зависимость.
Статистика
Мы проанализировали данные 68 судов финской постройки длиной от 4 до 9 м известных марок "Silver", "Buster", "Flipper", "Bella", "Yamarin", "Terhi", "Kaisla". Общедоступны их следующие данные: длина, ширина, масса порожнем, по которой легко вычислить минимальное тестовое водоизмещение (как наиболее критичное по безопасности), и, конечно, допустимая мощность. Зависимость мощности от размеров судна очевидна — они определяют остойчивость судна на ходу, их учитывают и критерии госстандартов. А вот данные по другому важному для остойчивости параметру — высоте ЦТ — добыть вряд ли возможно. Примем, что для отдельных групп судов одинакового конструктивного типа (с центральной консолью, двойной консолью, хардтопов, каютных катеров) она стабильна и впрямую зависит от общих размеров. Разрешенная мощность должна зависеть от водоизмещения, поскольку с ним связана величина смоченной поверхности, а значит и остойчивость, а также от килеватости днища. К сожалению, были известны значения килеватости только алюминиевых лодок. Всего проверке подверглись три возможных критерия допустимой мощности: водоизмещение D (м3), условная площадь днища L·B (м2) и комплексный критерий L·B·D (м5).
На графиках рис. 3 явно заметен линейный характер зависимости мощности от каждого из них, поэтому для проверки качества критерия достаточно было бы оценить разброс значений N/D, N/L·B, N/L·B·D для лодок одного конструктивного исполнения (табл. 1). Как видно из таблицы, наименьший относительный разброс (18%) дает комплексный критерий L·B·D. Принятый в стандартах критерий L·B, напротив, имеет наихудшее качество, свидетельствующее о том, что лодки одинаковых размеров в реальности оказываются безопасными под моторами самой различной мощности. Часто используемый в теории проектирования параметр энерговооруженности N/D также не стабилен в представленной выборке. При нанесении на график зависимости N от L·B·D точки, соответствующие разным конструкциям, расположились вдоль наклонных прямых, причем если для одно- и двухконсольных компоновок, да и рыбацких "walkaround" они расположены практически в едином мощностном ряду, то для судов с высокорасположенным ЦТ явно отклоняются в сторону снижения допустимой мощности. Из этих же графиков следует, что "хардтопы" небольших размеров должны оснащаться заметно меньшими моторами, чем открытые собратья, но с ростом размеров первых значения мощности тяготеют к сближению. Точки же для каютных катеров и мотолодок с ростом их размеров уходят из области "хардтопов" в сторону существенно меньших энерговооруженностей, и здесь из-за значительного разброса данных уже трудно выявить причины снижения мощности. Возможно, сказывается высокое положение ЦТ, а возможно — экономические, эргономические и прочие соображения технической политики строителя. Где на приведенном графике располагаются точки, соответствующие некоторым отечественным моторным лодкам, читатель может видеть сам. Большинство из них расположенно вдоль верхней границы выборки, а некоторые имеют явно завышенную мощность, что подтверждали и проведенные нами тест-драйвы.
Выводы
Статистический анализ энерговооруженности успешных с точки зрения безопасности скандинавских моторных лодок с V-образными корпусами показывает, что для предварительной оценки максимально допустимой мощности аналогичных судов длиной от 4 до 9 м надежнее пользоваться не стандартным критерием L·Bск, а предложенным комплексным критерием L·B·D, где В — ширина корпуса и D — минимальное водоизмещение судна, определенное из расчета половинного запаса топлива и одного водителя на борту. Формулы расчета наибольшей безопасной мощности для открытых и каютных мотолодок и катеров приведены в табл. 2. Для тех, кто сочтет полученные по ним результаты излишне заниженными, добавим, что NBS допускает превышение мощности на 15% по сравнению с тестовым, но только при условии наклейки на посту водителя яркой надписи о необходимости снижения хода перед маневром.
