Еще в начале пятидесятых годов многие яхтсмены с предубеждением относились к установке на парусной яхте бензинового мотора или дизеля. Двигатель на яхте считали совершенно бесполезным и даже опасным (в пожарном отношении) грузом; утверждали, что мотору свойственно отказывать в работе в самые критические минуты. Большинство яхтенных капитанов называло противоестественным союз мотора и паруса.
При прибытии в Юкатан его интенсивность составляет от 3 до 4 узлов. С этого канала ветка направляется к западу от Мексиканского залива и поворачивается к востоку от устья реки Миссисипи. Другие ветви после прохождения мыса Сан-Антонио, на острове Куба, прибегают к проливу Флориды. Этот узкий выход к огромному потоку, который вошел в Мексиканский залив, что создает большой поток выхода в Атлантику очень горячих вод с интенсивностью от 2 до 5 узлов, известных как «Ток Флориды». Филиал Антильского течения направляется к северу от Пуэрто-Рико, проходящего через север Доминиканской Республики и острова Куба, образуя Багамское течение, которое будет сочетаться с общим течением Флоридского течения.
Сейчас положение изменилось. Трудно найти яхтсмена-крейсерщика, который отрицал бы необходимость установки вспомогательного двигателя. Подавляющее большинство крейсерских яхт снабжают моторами, если не при постройке, то при последующем переоборудовании.
Мотор, безусловно, необходим, когда яхте приходится входить в гавань по узкому извилистому фарватеру, лавируя против встречного ветра. О нем невольно вспоминают и тогда, когда паруса беспомощно повисают, а нужно срочно возвращаться в яхт-клуб, идя против сильного течения. А постановка на якорь и съемка с якоря в узкостях, переходы по каналам и под мостами, плавание в штиль? Во всех этих случаях мотор не только облегчает маневрирование, но и позволяет экономить время, которое затем можно использовать для того, чтобы уйти на сотню миль дальше или для знакомства с достопримечательностями на берегу.
В Кейп-Код его интенсивность составляет 2 узла, а в банке Ньюфаундленда - 1 узел. На мысе Хаттерас образуется южный противоток, который входит в Мексиканский залив. Контраст температур велик и вызывает появление тумана, когда масса горячего и влажного воздуха помещается поверх холодного воздуха. Разделение обоих токов совпадает с полярным фронтом. Эта зона представляет собой среднюю южную границу плавающего льда, которая падает с Лабрадорским течением. Дальний север направляется в теплую Исландию.
Вторая форма - ирландское течение, а затем норвежское течение, также горячее. Другая ветка идет к Галисии, а в открытом море ветка идет к северному полуострову, образуя течение Реннелла, которое граничит с Бискайским заливом и уходит из Бреста. Этот поток направлен на юг и благоприятствует пассату, пересекающему Канарский архипелаг, как холодный ток из-за выхода на бездну вод на побережье Марокко, холодный и обильный планктон, который питает сахарский банк. Канарское течение закрывает тропическую цепь североатлантического течения.
У туристов, плавающих на катерах, наоборот, часто появляется желание поставить паруса, чтобы использовать свежий попутный ветер, сэкономить топливо, да и просто отдохнуть от постоянного шума мотора и вибрации.
Ниже рассматриваются особенности комбинированных моторно-парусных судов , сочетающих качества парусной яхты и катера . Двумя крайними полюсами таких комбинированных судов являются яхта со вспомогательным мотором небольшой мощности и полной парусной оснасткой и катер с мощным двигателем и вспомогательной парусностью (в основном для придания судну устойчивости на взволнованном море). Суда промежуточного типа, рассматриваемые в настоящей статье, в дальнейшем будут называться моторными парусниками .
Этот ток закрывает полярную цепь Атлантики. Лабрадорское течение проходит вдоль южного побережья Ньюфаундленда и Ньюфаундленда, доходя до Нью-Йорка. Лед делится на наземные, морские и речные. Наземный лед: они образуются на ледниках. В полярных областях или в очень высоких горах вода скользит по долинам в виде рек льда, называемых ледниками.
Таяние льда в полярных областях происходит очень медленно, поэтому, даже не будучи статичным, его движение очень мало, оно может составлять около 30 метров в день и его ширину до 7 км. По мере того, как ледник увеличивается, он дрейфует к морю, входя в него без разрыва, до расстояний побережья, которые могут достигать 50 миль. Этот ледяной язык называется точечным ледником.
Катер и яхта. Нетрудно сопоставить основные эксплуатационные качества моторного катера и парусной яхты в форме табл. 1.
Таблица 1. Сопоставление основных качеств парусной яхты и катера
| Показатель | Парусная яхта | Катер |
|---|---|---|
| Характеристика | ||
| Скорость хода | Неустойчивая, зависит от силы ветра и курса яхты | Практически постоянна |
| Дальность плавания | Ограничивается только запасами воды и провизии | Ограничивается запасами топлива |
| Мореходность | Высокая (неограничена для яхт океанского плавания) | Ограниченная (для большинства катеров прибрежного плавания - волнение 3-5 баллов) |
| Осадка | Большая (2,1 м для яхты длиной по КВЛ 10 м) | Малая (0,9 м для катера длиной по КВЛ 10 м) |
| Условия обитаемости | Бесшумность; ход с креном | Повышенная шумность и вибрация корпуса |
| Минимальный экипаж | 2-3 чел. на вахте, 4-6 для аврала | 1-2 чел. на вахте, 2 чел. для аврала |
| Затраты на организацию похода | Продовольствие | Продовольствие - топливо |
При проектировании моторного парусника ставится задача получить высокую скорость, как под мотором, так и под парусом и сохранить малую осадку катера, которая делает доступными многие мелководные гавани и бухты. От парусной яхты должны сохраниться высокие мореходные качества, экономичность и большая дальность плавания, а также хорошие условия обитаемости.
Лед, возникший в Антарктиде, называется табличным бергом или барьерным бергом из-за его превосходного плоского внешнего вида. Эти льды могут дрейфовать по дну, после чего их дрейф прерывается и их называют якорным льдом или льдом. Лед дрейфует под действием токов и ветров до низких широт, медленно плавясь и оставляя погруженные иголки под названием «баран».
Лед морского происхождения: В результате падения температуры за пределы затвердевания морская вода замораживается в виде маленьких игл льда, что вместе приводит к образованию блинов или ледяных лепешек. По мере развития этого явления эти кристаллы льда объединяются, образуя так называемый паковый лед, который плавает и дрейфует с ветрами и течениями.
В прибрежном крейсерском плавании килевая яхта (длиной по КВЛ 7-10 м) без мотора показывает среднюю скорость на переходе от 3 до 5 узл. На моторном паруснике можно получить устойчивую среднюю скорость на 3-4 узла больше, что позволяет за сутки пройти лишних 50-80 миль; отпадает необходимость лавировать при слабом встречном ветре или пережидать в море штилевые часы. С другой стороны, если команда катера часто вынуждена отказываться от выхода в море, особенно при сильном встречном ветре и большой волне, на моторном паруснике можно спокойно идти в крутой бейдевинд под зарифленными парусами.
Когда вода остывает, она сжимается до тех пор, пока не достигает температуры, при которой она приобретает максимальную плотность. С этого момента охлаждение преобразуется в расширение. Однако наличие соли снижает эти температуры, как показано на следующем рисунке. Связь между максимальной температурой плотности и точкой замерзания в зависимости от солености воды.
С этого момента и для высших соленостей температура максимальной плотности воды и точки замерзания совпадает. В полярных областях лед начинает формироваться на поверхности, когда течения, вызванные изменениями плотности прекращаются и температура замерзания. В ограниченных водах температура замерзания может быстро распространяться с поверхности на дно, образуя нижний лед или якорный лед. В этом случае кристаллы льда могут образовываться на любой глубине, стремясь двигаться к поверхности из-за их плотности ниже, чем у воды, но они также могут быть закреплены на дне.
Как же наилучшим образом сочетать в одном судне положительные качества ? Будет ли правильным ставить на парусную яхту мощный двигатель или на катер развитое парусное вооружение?
Известно, что парусное судно может развить приемлемую скорость, если площадь его парусности S (м²) находится в определенном соотношении с водоизмещением D (м³) и смоченной поверхностью Ω (м²) . Эти отношения не должны быть менее:
Лёд земного происхождения, как следует из названия, сформировался на суше из-за замерзания пресной воды или уплотнения слоев снега. Под воздействием высоких давлений лед приобретает свойства, слегка пластичные, и в наклонной плоскости скользит вниз. Если площадь относительно плоская, например, Антарктическое плато, или если отток затруднен, как в Гренландии, тогда образуются ледяные шапки, которые остаются в течение года. Толщина этих шапок достигает уровня около одного километра в Гренландии и до 4, 5 километров на Антарктическом континенте.
S 1/2 /D 1/3 = 3,8÷4,2; S/Ω = 2÷2,5,
причем первое из них характеризует ходкость яхты в сильный ветер, а второе - в слабый.
Яхта сможет нести такую оптимальную парусность, если она будет иметь хорошую остойчивость, которая обеспечивается глубоко погруженным тяжелым фальшкилем (вес его составляет 35-50% полного водоизмещения). Естественно, что при плавании под мотором такая остойчивость не нужна, а «перевозка» фальшкиля потребует непроизводительной затраты мощности двигателя; таким же бесполезным грузом в этом случае становятся рангоут, паруса и оснастка.
Овраги и горные перевалы способствуют образованию ледников. Они могут передвигаться более 30 метров в день, но в целом это намного меньше. Когда ледник достигает уровня моря, сила, вызванная плавучестью, ломает ледник на куски значительной величины, известные как айсберги.
В редких случаях мы найдем айсберг, который таял равномерно из-за форм самого льда, разницы температур выше и ниже ватерлинии, самого воздействия солнца и эрозии. В результате происходят изменения в балансе массы, которые могут привести к наклону айсберга даже до полного краха. Части его могут отделяться, образуя айсберги меньших размеров. Как бергские биты, так и рогалики обычно происходят из-за отрыва айсбергов. Информация о ледовом пределе дается диаграммами пилотов за каждый месяц года.
Для создания достаточного сопротивления дрейфу корпус яхты должен иметь большую площадь бокового сопротивления (14-18% площади парусов). Поэтому смоченная поверхность корпуса яхты больше, чем у катера таких же размерений, и для достижения одинаковой с катером скорости потребуется большая мощность мотора. Развитая оснастка и рангоут яхты увеличивают воздушное сопротивление, для преодоления которого также необходима затрата дополнительной мощности. Обводы яхты, рассчитанные на плавание с относительно низкой скоростью и с креном, не позволяют развить под мотором более высокую скорость, сколько бы ни увеличивалась его мощность.
Айсберги вокруг Антарктики могут принимать любые направления, но в основном они перемещены Мальвинскими, Бенгелскими и австралийскими течениями. В этом полушарии айсберги достигли гораздо более низких широт, 27ºС в Атлантике, находясь на высоте мыса Хорн и окрестностей Фолклендских островов в тех зонах, где они более многочисленны.
Айсберг разрушен метеорологическими факторами. С древних времен присутствие льда было проблемой для моряков, которые плыли по полюсам. Морской лед - это проблема, которая касается непосредственно профессионалов моря, поскольку она ограничивает и даже иногда контролирует движения судна. Например, они влияют на расчет предполагаемой позиции судна, поскольку они часто и неточно изменяют скорость и ход. Недвусмысленно управление кораблем осложняется, так как появление географических особенностей, которые воспринимаются как ссылка на ситуации, также полностью или полностью исчезает, когда в этом районе есть лед.
С другой стороны, если на катер поставить парусное вооружение яхты таких же размеров, результат вряд ли будет удовлетворительным. Из-за отсутствия фальшкиля и высокого расположения тяжелых грузов (двигателя, запасов топлива, развитых надстроек) остойчивость катера окажется явно недостаточной для хода под парусами и потребуется уменьшение площади парусности. На нем нельзя будет идти круто к ветру, так как боковое сопротивление его корпуса невелико. Обводы его подводной части не рассчитаны на плавание с креном и дрейфом. Гребной винт большого диаметра и с широкими лопастями будет сильно тормозить ход под парусом. Да и сам корпус катера, рассчитанный на движение на какой-то одной и довольно высокой скорости, будет иметь сопротивление больше, чем корпус яхты.
И, в частности, астрономическая навигация становится проблемой сложного решения из-за преломления или влияния метеорологических факторов. Когда отправляется «отчет» по айсбергам, определенная информация имеет жизненно важное значение. Название судна и цифры Дата и время, когда был обнаружен айсберг Метод наблюдения Количество айсбергов, видимых - Положение айсберга Размер. В основном айсберги можно разделить по своим формам на две категории. Табличный айсберг имеет гладкую верхнюю и очень вертикальную стороны.
Нетабулярные формы могут быть в виде горных вершин. Капитан каждого судна сообщил о наличии льда в или около потери судна обязан ночью ночью плавать с умеренной скоростью или изменять свое поражение, чтобы дистанцироваться от опасной зоны. «Во всем мире с одним депозитом».
Из сказанного ясно, что катер под парусами не сможет достичь одинаковых с яхтой лавировочных и ходовых качеств, так же, как и яхта с мощным мотором - достичь скорости катера тех же размеров и с двигателем той же мощности. При проектировании моторного парусника нужно найти компромисс между этими типами судов и отдать предпочтение тем или другим отдельным качествам.
Дизайнеры вместе с владельцами работали над дизайном, который сочетал требования океанских путешествий со скоростью гоночного тримарана, такого как «Земляс» или «Кабель и беспроводная связь», но на судне, достаточно стабильном до обеспечивая комфорт пассажиров в любое время, а также эффективно, чтобы использовать минимальное количество топлива и всегда окружено комфортом и стилем типичной яхты своего класса и размера.
На борту Адастры есть место для размещения девяти гостей и шести экипажей. Каюты расположены на нижней палубе, разделенной на две секции. Все каюты просторные и оснащены сауной и джакузи. Основная каюта находится в корме. В другом разделе находятся две гостевые каюты, каюты для экипажа и кухня.
Особенности движения водоизмещающих судов с большой скоростью. Каждый яхтсмен, безусловно, знает, что при движении яхты около ее корпуса образуются волны. Высота и длина этих волн растут по мере увеличения скорости яхты (рис. 1), а число их, укладывающееся на длине судна, уменьшается. Иногда можно видеть, как гоночные яхты, например, класса «Р-5,5», идут только на одной волне (соседние гребни расположены в носу и корме, а подошва около миделя). Такое положение означает, что яхта достигла своей предельной скорости, если ее вес, обводы и площадь парусности не позволяют перейти в режим глиссирования. Создается впечатление, что судно не в силах взобраться на гребень волны, которую создало оно само. Все же легкие яхты - «Летучие Голландцы» и «звездники» - в свежий ветер могут преодолеть этот барьер и глиссировать, находясь только на одном гребне, который располагается теперь уже около миделя. Подобные же явления наблюдаются и на катерах при постепенном увеличении их скорости.
На главной палубе, на корме, есть лаундж, доступный непосредственно из главной каюты с зоной отдыха, столовой и навигационной станцией. Из этого номера пассажиры наслаждаются видом на океан через большое окно. Пересекая это большое окно через дверь, к носу, мы присоединяемся к большому солярию колоды.
Между палубой салона и кормовой палубой находится промежуточная платформа, на которой расположен мост, с двумя контрольно-пропускными пунктами. На судне есть два вспомогательных судна. На кормовой палубе находится лодка длиной 5 метров, а под палубой - гараж для лодки длиной 3 метра. Откидная дверь этого гаража удваивается как платформа для дайвинга.
Нетрудно заметить, что картина волнообразования зависит не только от скорости хода, но и от длины судна: чем короче судно, тем при меньшей скорости наблюдается явление волнового барьера. Поэтому в судостроении скорость судов принято характеризовать относительной скоростью, или числом Фруда,
где v - скорость судна, м/сек; L - длина по ватерлинии, м; g - ускорение силы тяжести, равное 9,81 м/сек², √ - корень квадратный.
Уменьшая скорость до 10, 5 узлов, яхта могла путешествовать на 500 километров без заправки в условиях полной нагрузки с расходом 25 литров в час. Его формы позволяют достигать больших скоростей в открытом море, так что со скоростью 17 узлов его автономия достигает тысячи километров, что позволяет ему с большой скоростью пересекать Атлантический океан или Тихий океан.
Его максимальная скорость составляет 22 узла. Надстройка яхты построена из углеродного волокна с ячеистым ящиком, а корпус выполнен из стеклопластика и кевларовой панели. Внутренние переборки были сделаны из углепластика и стекловолоконных панелей, а мебель была сделана из легкого дубового покрытия. Почти каждый элемент судна спроектирован и изготовлен для яхты, такой как люки, иллюминаторы или лестницы из углеродного волокна, с явным намерением сократить до максимального веса корабля, чтобы сэкономить топливо.
Эта величина характеризует, прежде всего, интенсивность волнообразования у корпуса на данной скорости и долю мощности мотора или парусов, необходимую для создания этих волн. Например, если говорят, что яхта идет со скоростью Fr = 0,29, судостроитель знает, что независимо от ее длины:
На длине яхты укладываются примерно две поперечные носовые волны;
Второй якорь длиной 80 килограмм запускается с носа одной рукой, а третий 60-килограммовый якорь разворачивается на корме со стороны порта. Руки, которые размещают анкеры, изготовлены из углеродного волокна и собираются внутри корпуса судна, когда они не используются.
Гидравлические лебедки для запуска и сбора анкеров также изготовлены из углеродного волокна. Лодка объединяет систему мониторинга, безопасности, датчиков насосов, электричества или освещения. Изображения сталкиваются несоответственно. Катамаран пролетает над водой почти на 50 узлах, опираясь на две хрупкие ноги насекомых, которые, по-видимому, называются фольгами. На палубе рулевой перемещает огромное колесо и управляет кнопками, которые регулируют высоту фольги и их наклон и перемещают из стороны в сторону крыло, крыло самолета 25 метров и 445 килограммов веса, пересекаемое гидравлическая система, позволяющая перемещать ваши куски углеродного волокна и пластика, вертикальный гвоздь в центре лодки.
Мощность, потребная для создания волн, составляет около 50-60% всей необходимой мощности двигателя (остальная часть тратится на преодоление трения обшивки корпуса о воду и вихревого сопротивления корпуса).
Подобным же образом при числе Фруда Fr = 0,4÷0,5 наступает тот момент, когда судно идет на двух соседних гребнях одной волны, а сопротивление движению от волнообразования достигает 90% общего сопротивления корпуса. Эта скорость и представляет тот самый барьер, преодолеть который могут только легкие глиссирующие яхты или катера, имеющие соответствующие обводы и мощность двигателя. На рис. 2 приведен график зависимости сопротивления яхты (в виде потребной для его преодоления буксировочной мощности) от относительной скорости. Можно заметить, что в диапазоне Fr = 0,3÷0,5 сопротивление резко возрастает при самом незначительном увеличении скорости. Именно поэтому мощности, развиваемой парусами, обычно бывает достаточно только для достижения некоторой скорости v = 2,2÷2,4√L узл. (что соответствует относительной скорости Fr = 0,38÷0,39). Очевидно, что увеличение скорости яхты под мотором сверх этого предела без какого-либо изменения обводов и уменьшения водоизмещения потребует непомерного увеличения мощности мотора, а следовательно, увеличения его габаритов и веса, запасов топлива и водоизмещения судна в целом.
Поэтому скорость моторных парусников под мотором обычно не превышает значения v = 2,7√L. При такой скорости можно получить удовлетворительный компромисс между парусными качествами и ходкостью под мотором.
В табл. 2 приведены значения максимальной и экономической скорости для моторно-парусных яхт различной длины по КВЛ.
Таблица 2. Экономическая и максимальная скорости моторных парусников
При движении судна со скоростью выше v = 2,7√L (Fr = 0,45) оно образует, как уже отмечалось, волну, длина которой превышает длину судна, а вершина находится около миделя судна. Такая волна вызывает дифферент судна на корму, что, в свою очередь, приводит к увеличению кормовой волны и, в конечном счете, к резкому росту сопротивления воды движению судна. Для того чтобы противодействовать дифференту, корма судна должна иметь широкий транец и плоское днище с пологими, почти горизонтальными батоксами. Благодаря такой форме корпуса на днище создается подъемная сила, которая выравнивает судно, а при дальнейшем увеличении мощности - выжимает его из воды, переводя в режим глиссирования.
Однако такие обводы кормы неприемлемы для моторного парусника, так как при плавании с креном (под парусами) большой объем кормы становится причиной дифферента на нос; в результате корпус и киль яхты занимают неправильное положение (угол атаки) при лавировке и не позволяют идти круто к ветру, а образующийся за кормой поток тормозит движение яхты.
Таким образом, рассмотрев особенности движения тяжелых водоизмещающих судов, какими обычно являются туристские катера и яхты, можно сделать следующие выводы:
Максимально достижимая скорость под парусами для яхт составляет v = 2,2÷2,4 √L узл.;
Мощность двигателя для моторно-парусной яхты, обладающей хорошими лавировочными качествами, не должна превышать величины, необходимой для развития скорости v = 2,7 √L узл.;
Если судно рассчитывается на большую скорость под мотором, нельзя ожидать от него удовлетворительной способности лавировать.
Типы моторных парусников. В зависимости от величины скорости, развиваемой под мотором, и той роли, которая отводится парусу или мотору на данном судне, все моторно-парусные яхты могут быть условно разделены на четыре основных типа.
I. Яхты со вспомогательным двигателем. Это, по существу, обычные крейсерские яхты, на которых мотор играет второстепенную роль и устанавливается исключительно для облегчения входа и выхода из гавани, прохода по фарватеру, швартовки и т. п. Мотор выбирают с минимальными мощностью, весом и габаритами. Скорость под мотором в этих случаях не превышает значения v = 1,8÷2,0 √L узл. (5-6 узл. для большинства крейсерских яхт). Запас топлива также невелик, как правило - на 20-30 час. непрерывной работы двигателя, т. е на 100-200 миль.
Гребной винт для уменьшения сопротивления при ходе под мотором должен иметь минимально допустимый диаметр, узкие лопасти; обычно размещают винт в окне ахтерштевня и руля.
Мощность вспомогательного двигателя для достижения указанной скорости обычно составляет 1,2÷2,0 л. с. на 1 т водоизмещения яхты. Вес мотора при этом не превышает 3% водоизмещения D, а вес запасов топлива 2% D. Поэтому установка двигателя не сказывается ни на остойчивости яхты, ни на ее лавировочных качествах. Вес фальшкиля сохраняется в пределах 35-45% D.
II. с предпочтением парусным качествам. Проектируя суда этого типа, конструктор обычно стремится сочетать хорошие лавировочные качества и ходкость под парусами со сравнительно высокой скоростью под мотором. Один из таких парусников показан на рис. 3.
 |
От яхт со вспомогательным мотором моторные парусники рассматриваемого типа отличаются более мощным мотором (4÷5,5 л. с./т) и, следовательно, большей скоростью хода под мотором (2,2÷2,4√L узл.), а также увеличенной дальностью плавания под мотором (до 800-1000 миль для яхты длиной около 15 м). Здесь двигатель играет такую же основную роль, как и паруса, поэтому ходовым качествам под мотором уделяется большее внимание. Часто этот тип яхт называют «50/50» (т. е. по 50% от яхты и катера).
На рис. 4 показан теоретический чертеж моторного парусника, основные элементы которого указаны в табл. 3 (для сравнения рядом приведены данные по яхте типа I и мореходному катеру с такой же длиной по КВЛ).
Таблица 3. Сравнение судов рассматриваемых типов
| Характеристика | Моторный парусник (тип II) |
Яхта (тип I) |
Катер |
|---|---|---|---|
| Длина наибольшая, м | 14,35 | 16,0 | 11,0 |
| Длина по ватерлинии, м | 10,97 | 10,97 | 10,25 |
| Ширина наибольшая, м | 4,10 | 3,70 | 3,2 |
| Осадка, м | 1,52 | 2,26 | 0,85 |
| Водоизмещение, т | 16,5 | 17,7 | 5,8 |
| Вес фальшкиля, т | 5,0 | 7,8 | - |
| Площадь парусности, м² | 96,4 | 123 | - |
| Мощность двигателя, л. с. | 94 | 41 | 140 |
| 9,0 | 6,5 | 16,2 | |
| Дальность плавания, миль | 700 | 150 | 500 |
| 5,7 | 2,3 | 24,1 |
Для обводов этого моторного парусника характерны малая осадка, короткие свесы, прямая килевая линия, более широкая, чем обычно у яхт, транцевая корма. Развал шпангоутов в носу и очертания палубной линии - типичные для моторных яхт. Ватерлинии в носу имеют более острый угол входа (заострение), а батоксы в корме поднимаются под меньшим углом к ватерлинии, чем у парусной яхты.
В связи с установкой мощного дизеля вес фальшкиля уменьшен до 30%D. Гребной винт размещен в большом окне ахтерштевня, за вертикальным старнпостом и имеет значительный диаметр. Такое размещение винта способствует повышению его к. п. д. и более полному использованию мощности. Естественно, что уменьшенная остойчивость, а также подрезанная подводная часть ДП не позволяют нести полную парусность. На более крупных яхтах этого типа для улучшения лавировочных качеств часто устанавливают шверт. Вариант со швертом - удачный компромисс между парусом и мотором: при ходе под мотором шверт можно убрать и тем самым уменьшить смоченную поверхность корпуса.
Чтобы уменьшить сопротивление воздуха при ходе под парусами, объем надстроек стремятся свести до минимума.
Из характерных для этого типа судов соотношений можно отметить еще параметр
S 1/2 /D 1/3 = 3,5÷3,9,
в то время как у яхт типа I эта величина больше (3,8÷4,4).
III. Моторно-парусные яхты с предпочтением катерным качествам. В этом случае скорость под мотором играет первостепенную роль и достигает v = 2,7÷2,9 √L узл. Как уже отмечалось, на этой скорости судно получает сильный дифферент на корму, поэтому предпочтительна широкая транцевая корма с пологими линиями батоксов. Необходимая мощность двигателя повышается до 6,5÷9 л.с./т, что заставляет уменьшать вес фальшкиля до 15-25% D.
Осадка принимается такой, чтобы разместить гребной винт необходимого диаметра (обычно Т=11÷13% L).
Поскольку форма корпуса все равно оказывается неприспособленной для крутой лавировки, отказываются от устройства шверта, увеличивают объем надстроек. Площадь парусов относительно невелика:
S 1/2 /D 1/3 = 2,8÷3,4.
Паруса предназначаются главным образом для плавания полными курсами в свежий ветер и стабилизации движения яхты на взволнованном море.
Примером судна рассматриваемого типа может служить «Серч» (рис. 5 и 6) - мореходная яхта, предназначенная для дальних плаваний. Она имеет хорошие ходовые качества как под мотором, так и под парусами. Основные элементы яхты приведены в табл. 4 (рядом для сравнения приведены данные яхты со вспомогательным мотором «Хортица»).
Корпус яхты по характеру обводов приближается к форме мореходного катера (прямая килевая линия, короткие свесы, высокий надводный борт, корма с частично погруженным в воду широким транцем). Гребной винт диаметром 850 мм размещен за ахтерштевнем в большом окне.
«Серч» несет в два раза меньшую парусность, чем яхта со вспомогательным мотором. Паруса относительно широкие, с низким центром парусности, рассчитанные на хождение полными курсами.
Таблица 4. Сравнение двух характерных судов
| Характеристика | «Серч» | «Хортица» |
|---|---|---|
| Длина наибольшая, м | 14,9 | 18 |
| Длина по ватерлинии, м | 13,0 | 13,3 |
| Ширина наибольшая, м | 4,27 | 4,0 |
| Осадка, м | 1,53 | 2,2 |
| Водоизмещение, т | 21,5 | 24,5 |
| Вес фальшкиля, т | 1,5 | 7,8 |
| Площадь парусности, м² | 69 | 150 |
| Мощность двигателя, л. с. | 140 | 62 |
| Скорость хода под мотором, узл. | 10 | 7 |
| Дальность плавания, миль | около 900 | 100 |
| Удельная мощность двигателя, л. с./т | 6,5 | 2,5 |
| S 1/2 /D 1/3 | 3,18 | 4,22 |
IV. Катера со вспомогательными парусами. Если катер предназначен для плавания в море или на большом озере, имеет смысл установить на нем паруса небольшой площади, в первую очередь, для улучшения мореходности на волне (прежде всего для повышения устойчивости на курсе, смягчения качки и придания способности лежать в дрейфе). В свежий ветер катер может идти (без мотора) с небольшой скоростью в бакштаг или даже лавировать, подрабатывая двигателем. Площадь парусов принимается около 5 м²/т для катеров водоизмещением до 5 т; 4÷3 м²/т для катеров водоизмещением 5-10 т и 2,5÷3 м²/т для больших судов.
В качестве примера назовем мореходный катер «Пассажмэкер» (рис. 7 и 8), предназначенный для дальних морских и океанских плаваний. Мощность двигателя невелика - всего 40 л. с. (1,6 л. с./т); соответственно невысока и скорость - 7,5 узлов (2√L), зато запас топлива составляет 5,5 т (22% D), что обеспечивает огромную дальность плавания - 2400 миль. На одну пройденную милю расходуется всего 2,3 кг топлива.
Длина наибольшая 15,3, а по КВЛ - 14,0 м; ширина 4,9 м, осадка 1,53 м, водоизмещение «Пассажмэкера» 25 т, причем вес фальшкиля всего 3,3 т (13% D). Площадь парусности около 50 м².
Обводы его корпуса характерны для моторных мореходных яхт, имеющих небольшую скорость (острые ватерлинии в носу, днище с большой килеватостью у транца, прямая килевая линия). Типичны также высокий надводный борт и развитые надстройки. Этот теоретический чертеж может быть принят за основу для проектирования моторного парусника меньшей длины (9-10 м).
Следует заметить, что на яхтах этого типа часто устанавливают невысокие скуловые кили, которые существенно уменьшают дрейф под парусами, а кроме того, служат эффективными успокоителями качки.
Д. А. Курбатов, 1966 г.
ДВИЖУЩАЯ СИЛА ВЕТРА
На сайте NASA опубликованы очень интересные материалы о разных факторах оказывающих влияние на формирование крылом самолета подъемной силы. Там же представлены интерактивные графические модели,которые демонстрируют, что подъемная сила может формироваться и симметричным крылом за счет отклонения потока.
Парус, находясь под углом к воздушному потоку, отклоняет его (рис. 1г). Идущий через «верхнюю», подветренную сторону паруса, воздушный поток проходит более длинный путь и, в соответствии с принципом неразрывности потока, движется быстрее, чем с наветренной, «нижней» стороны. Результат - давление с подветренной стороны паруса меньше, чем с наветренной стороны.
При движении курсом фордевинд, когда парус установлен перпендикулярно к направлению ветра, степень увеличения давление с наветренной стороны больше, чем степень понижения давления с подветренной стороны, другими словами ветер больше толкает яхту, чем тянет. По мере того, как яхта будет поворачивать острее к ветру, это соотношение будет меняться. Так, если ветер дует перпендикулярно курсу яхты, увеличение давления на парус с наветренной стороны оказывает меньшее влияние на скорость, чем снижение давления с подветренной стороны. Другими словами парус больше тянет яхту, чем толкает.
Движение яхты происходи благодаря тому, что ветер взаимодействует с парусом. Анализ этого взаимодействия приводит к неожиданным, для многих новичков, результатам. Оказывается, что максимальная скорость достигается, вовсе не когда ветер дует точно сзади, а пожелание «попутного ветра» несет в себе совершенно неожиданный смысл.
Как парус, так и киль, при взаимодействии с потоком, соответственно, воздуха или воды, создают подъемную силу, следовательно, для оптимизации их работы можно применить теорию крыла.
ДВИЖУЩАЯ СИЛА ВЕТРА
Воздушный поток обладает кинетической энергией и, взаимодействуя с парусами, способен двигать яхту. Работа, как паруса, так и крыла самолета, описывается законом Бернулли, согласно которому увеличение скорости потока приводит к уменьшению давления. При перемещении в воздушной среде, крыло разделяет поток. Часть его обходит крыло сверху, часть снизу. Крыло самолета спроектировано так, что воздушный поток, проходящий над верхней стороной крыла движется быстрее, чем поток, который проходит под нижней частью крыла. Результат - давление над крылом значительно ниже, чем под. Разница давления и есть подъемная сила крыла (рис. 1а). Благодаря сложной форме, крыло способно генерировать подъемную силу даже в том случае, когда рассекает поток, который движется параллельно плоскости крыла.
Парус может двигать яхту только в том случае, если находится под некоторым углом к потоку и отклоняет его. Дискуссионным остается вопрос о том, какая часть подъемной силы связана с эффектом Бернулли, а какая является результатом отклонения потока. Согласно классической теории крыла подъемная сила возникает исключительно в результате разницы скоростей потока над и под ассиметричным крылом. Вместе с тем хорошо известно, что и симметричное крыло способно создавать подъемную силу, если установлено под определенным углом к потоку (рис. 1б). В обоих случаях угол между линией соединяющей переднюю и заднюю точки крыла и направлением потока, называется углом атаки.
Подъемная сила увеличивается с увеличением угла атаки, однако эта зависимость работает только при небольших значениях этого угла. Как только угол атаки превышает некий критический уровень и происходит срыв потока, на верхней поверхности крыла образуются многочисленные вихри, а подъемная сила резко уменьшается (рис. 1в).
Яхтсмены знают, что фордевинд далеко не самый быстрый курс. Если ветер той же силы дует под углом 90 градусов к курсу, яхта движется намного быстрее. На курсе фордевинд сила, с которой ветер давит на парус, зависит от скорости яхты. С максимальной силой ветер давит на парус стоящей без движения яхты (рис. 2а). По мере увеличения скорости давление на парус падает и становится минимальный, когда яхта достигает максимальной скорости (рис. 2б). Максимальная скорость на курсе фордевинд всегда меньше скорости ветра. Причин тому, несколько: во-первых, трение, при любом движении некоторая часть энергии расходуется на преодоление различных сил препятствующих движению. Но главное то, что сила, с которой ветер давит на парус, пропорциональна квадрату скорости вымпельного ветра, а скорость вымпельного ветра на курсе фордевинд равна разнице скорости истинного ветра и скорости яхты.
Курсом галфвинд (под 90º к ветру) парусные яхты способны двигаются быстрее ветра. В рамках этой статьи мы не будем обсуждать особенности вымпельного ветра, отметим только, что на курсе галфвинд, сила, с которой ветер давит на паруса, в меньшей степени зависит от скорости яхты (рис. 2в).
Основным фактором, который препятствует увеличению скорости, является трение. Поэтому парусники с небольшим сопротивлением движению способны достигать скорости, намного превышающей скорость ветра, но не на курсе фордевинд. Например, буер, за счет того, что коньки обладают ничтожным сопротивлением скольжения, способен разогнаться до скорости 150 км/ч при скорости ветра 50 км/ч и даже меньше.
The Physics of Sailing Explained: An Introduction
Авторы: Bryon D. Anderson
ISBN 1574091700, 9781574091700