На страницах "КиЯ" уже не раз рассматривались теоретические основы движения под парусом быстрее ветра и намечались практически возможные пути повышения скоростей. Сошлемся, в частности, на статью проф. Ю. С. Крючкова (№14, 1968), которая называлась "Сорок узлов под парусами". Именно 40 узлов казались тогда далеким манящим рубежом!
Приводимая диаграмма наглядно показывает, что на штурм и преодоление этого рубежа на лодке понадобилось добрых двадцать лет (это если считать с начала официальной регистрации рекордов). И удалось это только благодаря созданию очень сложного двухмачтового аппарата на подводных крыльях — "Трифойлера" (см. "КиЯ" №158). Однако где-то на уровне установленного им рекорда дело застопорилось. Яхтенным конструкторам не удавалось сделать крылатую "машину" более легкой и надежной. Заметим и виндсерфисты, похоже, подошли к пределу человеческих возможностей: при 50-узловом ветре на скоростях выше 45-46 узлов требующаяся от спортсмена особо тонкая регулировка положения паруса (и тела) становится сверхсложной задачей...
И тем не менее поступившие из Австралии сообщения позволяют надеяться на новые рекорды. Во всяком случае, сегодня 50 узлов кажутся даже более доступным барьером, чем 40 узлов тридцать лет назад!
Презентация в Мельбурне
Для осуществления проекта, который ставил целью побить мировой абсолютный рекорд, принадлежащий французскому виндсерфисту Тьери Билеку (тогда — в 1991 г. — это были 44.66 узла при скорости ветра, близкой к 50 узлам), в Австралии был создан спонсорский Синдикат "YPE": в переводе с английского "Попытка "Желтых Страниц"1. 21 Августа 1992 г. в Мельбурнском Центре Мировой Торговли синдикат YPE открыл присутствовавшим все свои тщательно охранявшиеся до того секреты: знаменитый австралийский яхтсмен Бертран представил доброй сотне собравшихся журналистов совершенно необычный экстремальный парусный аппарат, его конструктора — Линдсея Канингхэма и шкипера — Саймона МакКеана. Об авторе проекта "YPE" — ныне пенсионере, бывшем инженере мельбурнской телефонной компании, было известно, что это — опытный яхтсмен-гонщик, некогда выступавший на яхтах олимпийских классов, и конструктор катамаранов. А шкипер — 36-летний бизнесмен не нуждался в представлении: его хорошо знали как участника подготовки и /становления рекорда скорости в классе В, рулевого катамарана класса С, выступавшего за Австралию в дуэли на Малый кубок Америки.
Естественно, наибольший интерес представлял сам аппарат. Читатели, знакомые с предыдущими публикациями в "КиЯ", и, в частности, — со статьей нашего автора из Швеции А. Ансара, см. "КиЯ" №149), помнят, что известны два основных пути создания сверхскоростного — рекордного — парусника. Для всемерного уменьшения сопротивления воды движению необходимо "вынуть" его из воды в воздух — заставить подвсплыть и глиссировать по поверхности или встать па крылья.
Нам неизвестен ход рассуждений Канингхэма, но ясно, что, вдохновленный успехами рекордсменов-досочников, на от момент — обладателей абсолютного рекорда скорости, он сделал ставку на глиссирование. И дело было не только в 'ом, что сделать аппарат на подводных крыльях надежным, относительно простым и легким — очень трудно. (Достаточно вспомнить, как выглядит "Трифойлер" с его сигарообразными корпусами, двумя "полужесткими" парусами, двумя г-образными основными подводными крыльями, кормовым поворотным крылом-рулем и двумя выстреленными вперед носовыми поплавками — '‘сенсорами"). Хуже другое. Тот же "Трифойлер" не способен развивать скорость, существенно превышающую скорость ветра, так как лучше всего идет при курсе бакштаг-галфвинд относительно ветра. Это значит, что для стоящего "на повестке дня" штурма 50-узлового барьера скорости необходимо будет дождаться ни много ни мало, а 55-узлового ветра, т.е. 10-балльного по шкале Бофорта, неслучайно именуемого сильным штормом. А где штормовой ветер, там и волна. Придется делать парусник еще более прочным и хотя бы в какой-то мере мореходным, что приведет к дальнейшему увеличению веса и снижению достижимых скоростей.
Действительно перспективный экстремальный аппарат должен быть способен вдвое-втрое превысить скорость истинного ветра, а для этого есть только один способ: заставить его развивать максимальную скорость на курсе бейдевинд. Из основ теории движения под парусами известно, что только на этом курсе парусника относительно ветра происходит благоприятное сложение векторов скоростей ветра истинного и ветра вымпельного, фактически действующего на парус и создающего силу тяги.
На парус действует не разность скоростей, как на бакштаге или галфвинде, а их сумма, что равнозначно существенному усилению истинного ветра при неизменной его фактической скорости. Именно благодаря этому скорость аппарата может намного — даже вдвое-втрое — превышать скорость истинного ветра, а неизменяемый профиль тщательно спроектированного жесткого паруса-крыла с высоким удлинением (около 8.5) — обеспечивать максимальную эффективность на курсе бейдевинд в заданном диапазоне скоростей.
Поскольку "YPE" проектировался для установления рекорда, особой маневренности не требовалось, его сделали рассчитанным на движение только одним правым галсом. Вывод аппарата на старт для разгона и прохождения мерной 500-метровой дистанции мог осуществляться только при помощи его буксировки за катером.
Теперь пора припомнить, что при ходе в бейдевинд особую сложность представляет проблема противодействия дрейфу. Известно, что практически достижимая скорость рекордного буера или пляжной ( яхты намного выше, чем любого плавающего по воде аппарата: неслучайно же там речь идет о скоростях, вдвое, а то и — втрое больших! Именно благодаря тому, что коньки буера и колеса пляжной яхты хорошо "сопротивляются" сносу под ветер — дрейфу, и нет сопротивления воды — оно заменено в сотни раз меньшим аэродинамическим сопротивлением плюс трение коньков.
Расчеты показывают, что для специально спроектированного рекордного буера с жестким крылом (см. "КиЯ" №15) реальны скорости 200-260 км/ч при ветре всего лишь 10-12 м/сек. Сомневающиеся могут перечитать сообщение в "КиЯ" №105 о том, что именно при такой силе ветра еще в конце 70-х гг. в США был преодолен 200-километровый барьер на легком буере с площадью паруса 6 м2 (любопытно, что расчетная скорость вымпельного ветра превышала при этом 198 км/ч!).
Канингхэму требовалось обеспечить одновременно, с одной стороны — минимум смоченной поверхности и легкий выход аппарата на глиссирование, а с другой — наличие какой-то эффективной системы с большим боковым сопротивлением для противодействия дрейфу.
В результате поиска компромисса и родилась необычная схема легкого "трехточечного" аппарата с тремя отдельными глиссирующими корпусами-поплавками и системой из девяти высокоэффективных узких профилированных швертов; при этом после выхода аппарата на расчетный режим один из поплавков и три его шверта теряют контакт с водой, что существенно снижает сопротивление воды движению и обеспечивает прибавку скорости.
Однако до сих пор мы еще даже не упоминали одну из самых сложных задач, стоящих перед конструктором любого парусника, — обеспечение остойчивости. Испытанная катамаранная схема, плоха тем, что приходится "возить на себе" лишний вес, равный чуть ли не половине водоизмещения. То, что "YPE" был с самого начала рассчитан на движение одним галсом, позволило применить другую давно известную схему — проа с наветренным откренивающим аутригером.
Безусловно, вдохновлял Канингхэма пример англичанина Макальпин-Дауни — создателя знаменитого "Арбалета" — "Кроссбау"2. Напомним: это был самый первый аппарат — "рекордсмен", так как рекорд на нем был установлен в том самом 1972 г., с которого началась официальная регистрация рекордов скорости IYRU. "Кроссбау" развил 26.3 узла при 19-узловом ветре. Его водоизмещающий основной корпус был сделан необычайно узким и длинным: отношение длины по КВЛ (15.24 м) к ширине (0.56 м) казалось невероятным — равнялось 28! Боковое сопротивление этого корпуса и имеющийся на нем шверт обеспечивали противодействие дрейфу. А откренивающий (восстанавливающий) момент (около 680 кгм) создавал вес членов экипажа, при необходимости собиравшихся на коротком (4 м против наибольшей длины проа 18.3 м) поплавке-аутригере, вынесенном на 7.5 м от ДП корпуса и на ходу поднимающемся над водой (подобно наветренному корпусу того же "Торнадо" или "лапе" буера).
Эта же схема и воспроизведена на "YPE" — двухместный откренивающий поплавок вынесен на ветер примерно на 10 м от оси мачты. Новаторство Канингхэма в том, что он избавился от имевшегося на "Кроссбау" огромного водоизмещающего корпуса, который обладал очень большой смоченной поверхностью, и заменил это двумя расположенными один за другим очень короткими глиссирующими поплавками, смоченная поверхность которых дополнительно уменьшалась поперечными реданами.
Завершим наши рассуждения упоминанием еще и того, что для уменьшения кренящего момента,создаваемого давлением ветра на парус-крыло, степс мачты несколько сдвинут от линии ДП Основных поплавков на ветер. В этой точке и сходятся три луча — три балки аэродинамического сечения, отформованные из особо прочного армированного пластика, — с поплавками на внешних концах. Точка опоры мачты примерно на метр с небольшим поднята над уровнем 'палуб" поплавков. Это дало возможность повысить общую прочность аппарата системой подбалочных расчалок и тросовых стяжек с талрепами, "противостоящей" системе стоячего такелажа (штаг-ахтерштаг-ванта). На презентации цифр сообщалось мало. Было сказано, что новый рекордный аппарат (называли и называют его по-разному: тримараном, проа или даже три-проа, "трехтонкой") рассчитан на скорость выше 44.66 узла и официально будет выступать в классе С, так как площадь его жесткого паруса-крыла высотой 12 м лишь на какие-то дюймы менее верхнего предела,установленного для этого класса (300 кв.футов или 27.88 м2).
Собственный вес "YPE" составлял всего 150 кг (полностью снаряженного — 180), при том, что при выходе на воду в откренивающей капсуле, накрытой прозрачным обтекателем, размещаются два члена экипажа общим весом 147 кг. Можно было заметить, что в капсулу проведены тросы управления поворотом аппарата (шверты носового поплавка служат рулями) и поворотом — настройкой — паруса-крыла. Три шверта, имеющиеся на самой капсуле, после выхода на режим, т.е. подъема ее в воздух, сбрасываются. На всех трех глиссирующих практически плоскодонных поплавках можно было видеть поперечные реданы и скеги, прикрывающие концы реданов; на каждом из двух основных поплавков имелись по три шверта.
Остается добавить, что окрашен новый аппарат был в фирменный желтый цвет, а на парусе-крыле красовалась эмблема — логотип спонсора.
Доводка YPE и первые заезды
В качестве напарника МакКеана был утвержден 24-летний студент факультета психологии Тим Даддо.
"YPE" был спущен на воду 2 сентября 1992 г. на акватории Национального Водного Спортивного Центра в Мельбурне. Ветра в тот день было мало. Для того, чтобы проверить, выйдет ли аппарат на глиссирование на расчетной скорости, пришлось использовать в качестве буксировщика моторную лодку. Этот первый экзамен прошел успешно, что и позволило синдикату планировать даты заездов на установление рекорда и вызвать полномочных представителей WSSRC, которые должны представить для последующей регистрации рекорда все необходимые материалы, включая видеозапись заездов, акты, удостоверяющие точность произведенных замеров скорости и т.д. и т.п.
Заезды были назначены: первая серия — на неделю с 5 по 12 октября, вторая — на 4-11 ноября того же 1992 г. Заметим, к этому моменту уже был утвержден новый рекорд "Трифойлера", вплотную подобравшегося к абсолютному рекорду досочника Тьери Билека: лондонские инспектора зафиксировали разницу между их достижениями всего лишь... в 0.006 узла!
Непростым делом был выбор места проведения заездов —требовалось расположить мерную трассу в районе, где можно рассчитывать на ровный сильный ветер при отсутствии волны. В конце концов для первых серий избрали район Санди-Пойнт — в 160 км к зюйд-осту от Мельбурна, вблизи п-ва Вилсон-Промонтари. Здесь, в Бассовом проливе, нашли место, практически со всех сторон защищенное от океанского наката.
Итак, 5 октября катер вывел "YPE" на подходящее для старта и разгона место, однако МакКеан и Даддо не спешили забраться в капсулу: дувший в тот день бриз оказался слишком слабым. Плохая погода испытывала нервы собравшихся шесть дней и только в самый последний день можно было начать настоящие испытания "YPE": скорость ветра на какие-то три часа возросла.
Об этом дне Саймон МакКеан рассказывал: "За три часа подходящих условий мы смогли провести 6 заездов и каждый раз лодка увеличивала свою скорость, до тех пор пока в последнем заезде не достигла 60 км/ч".
Канингхэм так отозвался об этой серии:"Пока у нас не будет устойчивой хорошей погоды, мы ничего не сможем сказать о скорости, которую в состоянии развить. Тем не менее, приятно, что мы уже смогли достичь скорости 60 км/ч за несколько минут по-настоящему эффективного заезда". Так или иначе, но ни в октябре, ни в ноябре серьезная попытка добиться рекордных скоростей не состоялась.
Весной следующего года была проведена очередная и снова неудачная серия заездов. Неожиданно при скорости ветра не больше 20-22 узлов парус-крыло упало и "YPE" развалился на несколько частей. К счастью, ни серьезных поломок самих частей, ни травм экипажа не было.
Рулевой поделился своими впечатлениями об этой аварии: "Заезд начался многообещающе. Фронт, который прошел через нас, принес нужный ветер, что позволило выйти на устойчивое глиссирование значительно раньше, чем предполагалось. Мы пересекли стартовую линию действительно на рекордной скорости, превышающей 50 узлов, но буквально через 100 м пройденной дистанции стальная связка между капсулой экипажа и передним корпусом лопнула, крыло повалилось и лодка начала рассыпаться.Капсула на высокой скорости так ударилась о поверхность воды, что нас обоих выкинуло, будто мы катапультировались."
Рекордный заезд
Тем временем, появившийся здесь же — в Санди-Пойнт Тьери Билек сумел хотя и немного (на 0.68 узла) но улучшить свой мировой рекорд: теперь, с февраля 1993 г., он стал равен 45.34 узла! Это еще больше подлило масла в огонь.
Одновременно с ремонтом "YPE" Канингхэм продумывал все варианты повышения его прочности и достижимой скорости. Официально было сообщено только то, что площадь паруса-крыла увеличили, надставив его внизу неповоротной частью высотой около метра. Таким образом аппарат "покинул" класс С и перешел в "неограниченный" класс. Однако, насколько можно судить по немногим, имеющимся в нашем распоряжении, журнальным фотоснимкам, подверглась серьезным переделкам и капсула экипажа. Чтобы компенсировать некоторое утяжеление аппарата ее увеличили — удлинили примерно на метр в корму; теперь на ней два поперечных редана и невысокие скеги. Появление второго редана позволило удвоить образующуюся на поплавке при разгоне подъемную силу и сократило время выхода на режим.
К середине года все было готово. Аппарат отбуксировали на новое место. Дистанция была установлена в зоне приливной отмели в узком морском заливе Шеллоу — это еще чуть дальше (примерно на 20 км) от Мельбурна в том же направлении.
На этот раз вопреки всем метеопрогнозам ждать у моря ветра пришлось целых два месяца. Все попытки выйти на глиссирование при слабых ветрах кончались неудачей. И только уже в октябре — 10-го числа — задул ровный 18-20 узловый ветер. И при первом же заезде МакКеан и Даддо развили скорость, превышающую скорость Тьери, показанную на маленькой глиссирующей доске с маленьким парусом в руках. В тот день "YPE" показал скорость, равную 46.02 узла.
Незабываемым был день 26 октября. В течение этого "рабочего" дня существующий абсолютный мировой рекорд скорости был превышен даже не один раз, а трижды: "YPE" развил во время первого заезда — 45.52 узла, во время второго — 46.37 узла и третьего — 46.52 узла.Скорость этого третьего заезда 46.52 узла (86.16 км/ч) и была представлена в Лондон для регистрации. Подчеркнем, в рекордном заезде откренивающая капсула все-таки пару раз коснулась поверхности воды, скорость ветра не превышала 20 узлов, и несмотря на это спроектированный Канингхэмом аппарат устойчиво шел, обгоняя ветер в два с лишним раза.
После рекордного заезда МакКеан сказал:"Это невероятно, это ужасающе* но мы можем двигаться намного быстрее! Ощущение — словно скользишь по льду, и в тоже время чувство контакта с водой не исчезает. Наша лодка имеет огромный потенциал. Во время рекордных заездов нет времени на эксперименты, все усилия направлены на то, чтобы лодка шла строго по прямой и не теряла наивысшей скорости, а эксперименты нужны!"
Тим Даддо добавился очень рад, что мы сделали это. Мы так долго этого ждали, так волновались! Я надеюсь, что на этой лодке мы сможем преодолеть и 50-узловый барьер!".
В журналах 1996 г. появились снимки нового рекордного аппарата, подготовленного к штурму 50-ти узлового барьера по проекту "Экстрем 50". Он создан в Австралии тем же Линдсеем Канингхэмом, судя по снимкам его осваивают и доводят те же Саймон Мак Кеан и Тим Даддо. Это дальнейшее развитие "YPE".
По краткому объяснению Канингхэма новый аппарат несколько длиннее и легче "YPE", но общая смоченная поверхность поплавков стала меньше. Судя по всему главным изменениям подверглось парус-крыло. Теперь оно сделано с несимметричным управляемым профилем т.е. теоретически аппарат в какой-то мере может идти в лавировку. Изменились размеры и профилировка швертов-рулей. Усовершенствованны системы управления.
Австралийцы уверены в успехе!
По материалам, любезно предоставленным Саймоном МакКеаном, и из журналов "BOATING WORLD", "MULTIHULLS", "KAZI", "BATNYTT", "CLUB MARINE" и газеты "Times" (Лондон).
Примечания
1. "Желтые Страницы" — ставшее международным название удобного телефонного справочника. В данном случае — название издательской фирмы, ставшей основным спонсором проекта.
2. 'Разумеется, Канингхэму были известны работы проф. Х. Баркла, который еще в 50-ые гг. испытывал свой "трискаф" — глиссирующую парусную "трехточку", и Б. Смита, который экспериментировал с "трехтонкой" — аэрогидрокрылом, на котором три водоизмещающих корпуса одновременно играли роль подводных крыльев (см. "КиЯ" №9, №14 и др.). Заметим попутно, что проа с наклонными швертами-крыльями и откренивающим "жилым" аутригером был известный советским яхтсменам "Центаурус-2": на нем рижанин Алдис Эглайс развил скорость 27 узлов при ходе в галфвинд на 4-балльном ветре ("КиЯ" №102).