Домашняя яхт-верфь.

Сайт создан для тех, кто мечтает построить яхту своими руками — яхту своей мечты…

Системы обмера и гандикапа парусных яхт. Часть2.

00-0015

Что такое система обмера?  Как было сказано ранее (см. № 195),система обмера — это комплекс правил, позволяющих найти зависимость скорости яхты от ее размеров, формы, площади парусов и других параметров.  Любая система обмера неразрывно связана с определенной системой гандикапа, поэтому обычно говорят об обмерногандикапных системах. Всех их можно условно разделить на три группы — эмпирические, статистические и основанные на математическом моделировании движения яхты.

Первые системы обмера были эмпирическими, и они до сих пор наиболее распространены в мире, поэтому с них и начнем этот обзор.

1.Эмпирические системы обмера.

В этих системах обмера гоночный балл рассчитывается по эмпирическим формулам, более или менее точно отражающим зависимость скорости яхты от ее параметров. Первой из таких обмерных формул была известная формула Херрешоффа:

001

где М — обмерная длина; L – базовая длина;  SA  — обмерная парусность; D — обмерное водоизмещение. Эта формула вытекает из широко применяемой при проектировании судов формулы “адмиралтейских коэффициентов” с небольшим отношением длины к ширине и острыми обводами:

002

где N = R  — мощность; v — скорость; R — сопротивление движению судна; Са  — коэффициент пропорциональности (“адмиралтейский коэффициент”).

Поскольку сопротивление и тяга всегда равны, то, считая тягу парусного судна пропорциональной площади парусов и учитывая, что для водоизмещающих судов максимальная скорость пропорциональна квадратному корню из длины судна ( \/v = = CL), можно записать формулу Херрешоффа в виде:

003

отличается от предыдущей тем, что кубический корень из водоизмещения заменен на квадратный корень из произведения ширины на глубину трюма и добавлен длинный “хвост” поправок на осадку DС, высоту надводного борта FC, удлинение корпуса DLF и т.д. Эти поправки появлялись одна за другой по мере того, как конструкторы находили “дырки” в правилах, и отражают вечный процесс борьбы конструкторской мысли с ограничениями правил.

Поскольку система IOR долгое время была господствующей в мире и у нас в стране, а многие понятия и приемы, применяемые в современных системах, известны именно из IOR, остановимся на ней чуть подробнее. Величина обмерного балла MR в системе IOR сильнее всего зависит от обмерной длины  L.

С некоторыми упрощениями можно считать, что L — это длина, измеренная между точками, где прямые линии, проведенные на определенном расстоянии  ниже линии борта (практически всегда ниже корпуса) в заданных поперечных сечениях в носу (FGS и FIGS) и в корме (AIGS и AGS), пересекают ватерлинию. Носовые и кормовые сечения устанавливаются там, где длина охвата (периметр сечения) со ставляет определенную долю ширины корпуса.

Тем самым косвенно учитывается полнота оконечностей яхты: чем уже оконечности и чем круче килевая линия поднимается вверх, тем ближе друг к другу будут располагаться эти обмерные сечения и тем меньше получается обмерная длина. Таким образом, система IOR изначально стимулировала появление “пузатых”, широких и высокобортных яхт с относительно короткими свесами (самый известный пример — яхты “Картер30”).

Ширина B и глубина трюма D в IOR — условные величины, измеряемые, как показано на рис. 1. Этот способ измерения способствовал формированию так называемого IORовского типа поперечного сечения яхты, напоминающего перевернутую трапецию. Остойчивость в IOR в широком диапазоне не влияет на гоночный балл и используется для контроля безопасности.

004

Схема обмера рангоута и парусов, показанная на рис. 2, используется и во многих других системах обмера, хотя обозначения могут несколько отличаться. При определении площади парусов правила IOR учитывают не фактическую их площадь, а некоторую условную при жестко заданных ограничениях на соотношение размеров. Любые отклонения от этих соотношений штрафуются.

Интересно, что площадь грота учитывается в обмере с коэффициентом 0.7, в то время как площади стакселя и спинакера — полностью. Очевидно, предполагалось, что грот работает менее эффективно, чем передние паруса, поскольку воздушный поток на нем искажен мачтой. Это в какойто степени верно для топового вооружения с его толстыми  мачтами  колоннами.

На современном же дробном вооружении с тонкими гибкими мачтами снижение эффективности грота за мачтой компенсируется возможностью его настройки при изменении силы ветра и курса, что значительно труднее сделать на стакселе. Это привело к появлению яхт с огромными гротами и маленькими передними треугольниками.

Но все эмпирические формулы работают лишь в ограниченном диапазоне изменения параметров, и, если яхта “выпадает” из этого диапазона, то система обмера перестает ее адекватно оценивать. Так произошло и с IOR. Эта система изначально предназначалась для тяжелых водоизмещающих яхт. Для того чтобы легкие яхты не могли “просочиться”, был поставлен целый забор формальных ограничений.

Например, чтобы яхта могла выйти в режим глиссирования или хотя бы устойчивого серфинга, она должна иметь широкую и плоскую корму, иначе будет просто проваливаться кормой под воду, и никакое облегчение ее не спасет. Из гидромеханики известно, что отрыв потока от корпуса в корме наверняка возникает, если угол подъема батоксов к горизонту превышает 15–17°.

В IOR именно эта величина — 17°— принята в качестве предельной: если батоксы более пологие, с меньшим углом наклона, то обмерную длину вычисляют по другой формуле, и теоретически, если батоксы горизонтальны, она станет почти бесконечной (это хорошо видно из рис. 1, где обмерная ватерлиния гораздо длиннее фактической). Чтобы избежать этого, вы должны сделать корпус в корме более узким, но тогда он опять начнет проваливаться под воду.

005

После десятилетних поисков конструкторы нашлитаки решение, позволяющее и на елку влезть, и… Поскольку наклон батоксов и сужение корпуса измеряются только между двумя сечениями в корме, можно сделать требуемый наклон лишь в этом месте, а потом снова отогнуть днище почти горизонтально.

Раз длина в IOR измеряется между носовым и кормовым обмерными сечениями, то их нужно сдвинуть как можно ближе друг к другу, а для этого до предела разгрузить корму. Так по явился тип обводов, которые сейчас называют “IORовскими” — “головастик” с очень острыми оконечностями, длинным свисающим “хвостом” и смещенным вперед центром тяжести.

Чтобы увеличить наклон батоксов в обмерном состоянии (когда на яхте нет ни людей, ни парусов, ни запасов), ее балластируют, переносят в нос все, какие можно, тяжелые предметы и оборудование (раньше еще ставили двигатель впереди мачты;  позже это было запрещено). Из изложенного ясно, что система IOR не позволяет адекватно оценивать современные легкие яхты; концепция этих яхт и IOR просто идеологически несовместимы.

Поэтому, как только технология позволила строить надежные и мореходные легкие яхты, система IOR стала быстро умирать. Другая хорошо известная в России эмпирическая система обмера — УПО, или Упрощенные правила обмера. В ее основе лежит скандинавская система обмера Scandicap. Цель УПО — упростить обмер, чтобы он занимал не более двухтрех часов (обмер по IOR занимает несколько дней) и чтобы его можно было сделать на плаву, не поднимая яхту из воды.

006

Гоночный балл в УПО рассчитывается по формуле:

007

где L — обмерная длина, измеряемая на некоторой высоте от ватерлинии на плаву;  G  — длина наибольшего цепного охвата корпуса, проведенно го от борта до борта под килем яхты, за вычетом высоты надводного борта; SC — обмерная площадь парусности; RF — коэффициент, учитывающий тип вооружения; PF — коэффициент винта;  NPR  — штраф за планировку.

Как и IOR, УПО ориентирована на тяжелые водоизмещающие яхты. Однако в отличие от IOR в ней нет ограничений на обводы корпуса. Кроме того, некоторые упрощения, принятые в УПО, приводят к физически неверным результатам при расчете гоночного балла. Например, при облегчении яхты ее гоночный балл уменьшается, поскольку  уменьшается и длина, и охват (так, облегчение яхты типа “Конрад25” на 250 кг приводит к уменьшению балла на 0.05).

Это позволяет строить быстроходные яхты с низким баллом. Тем не менее, благодаря простоте обмера,  УПО еще будет использоваться на местных регатах, где точность гандикапа не очень важна. Одна из новых эмпирических систем обмера — IR2000, разработанная Королевским океанским гоночным клубом (RORC) и состоящая из двух независимых систем — IRC и IRM.

008

Первая из них — IRC — закрытая, предназначена для любительских гонок и основана на самостоятельном обмере: владелец сам заполняет обмерную форму и отвечает за достоверность приведенных в ней данных. Вторая — IRM — открытая, предназначена для обмера современных легких водоизмещающих яхт — ULDB (Ultra Light Displacement Boats). Система построена несколько необычно.

За основу принята некая “стандартная” яхта, для которой гоночный балл вычисляется по простой формуле:

009

где GL = (L OA  — B OW  — SO) — обмерная длина,  B OW    и SO — расчетные длины носового и кормового свесов. Все отклонения от стандарта учитываются поправочными коэффициентами: ширины BF, возраста AGE, винта PF, осадки KDF, веса WF, остойчивости STF, веса экипажа CF, материала корпуса CMF, надводного борта FBF, площади лавировочных USF и дополнительных DSF парусов, рангоута RF и водяного балласта WBF:

0010

Система поправочных коэффициентов построена так, что все сколько нибудь значительные отклонения от стандарта сильно штрафуются. На рис. 5 приведена зависимость фактора веса от относительного водоизмещения яхты длиной 9 м. Обратите внимание, что базовое водоизмещение при длине 9 м — все го 2160 кг.  Для сравнения: “Картер 30” при той же длине весит около 4000 кг, и при этом фактор веса у него хуже, чем у “стандартной” яхты IRM.

  1. Статистические системы обмера.

Другая группа систем — статистических — основана на статистике гонок однотипных яхт. Наиболее известные из них — LYS, Yardstick, Porthmouth Rating System. Гоночный балл здесь присваивается всему типу или классу яхт. Эти системы наиболее объективны, но применимы только тогда, когда накоплены обширные результаты гонок многочисленных групп яхт в стабильных условиях.

0011

Кроме того, они неизбежно по казывают “среднюю температуру по больнице” — в конкретных условиях какойто класс может иметь преимущество, несмотря на одинаковый гоночный балл. Для России в целом такие системы неприменимы изза разнотипности флота и разнообразия условий; вдобавок яхтсмены разных регионов практически не встречаются друг с другом, и собрать единую статистику невозможно.

  1. Системы обмера, основан ные на математическом моделировании.

Третья группа систем гандикапа основана на математическом  моделировании движения яхты и расчете ее скорости — Velocity Prediction Programs, или VPP. Первая, самая известная и распространенная из них — IMS (International Measurement System), ее российский аналог — RS. Системы VPP — единственные, которые в принципе позволяют создать объективный гандикап, пригодный для разнотипных яхт.

Математические зависимости, описывающие движение яхт, известны давно, но проблемы до сих пор заключались в нехватке вычислительных возможностей, а также в неполноте и недостоверности данных о влиянии различных параметров на скорость. Первая проблема успешно разрешена благодаря развитию вычислительной техники, вторая пока еще остается и является причиной несовершенства систем обмера.

Однако системы VPP позволяют при получении новых данных, не меняя систему в целом, легко корректировать расчетные зависимости. Большинство систем обмера VPP основаны на результатах испытаний моделей яхт, проведенных в Ванингенском опытовом бассейне в конце 70–80х гг. прошлого века.

Испытывались две серии моделей. Первая представляла типичные тяжелые водоизмещающие яхты с плавниковым килем и отдельно стоящим рулем, которые и сейчас составляют боль шинство флота крейсерских яхт, вторая серия — современные легкие килевые яхты (ULDB).

Были получены зависимости лобового и бокового сопротивления яхты от соотношения главных размерений, интегральных характеристик формы корпуса, размеров и формы киля и руля с учетом крена и дрейфа, которые и были использованы для создания системы IMS, а затем и других систем VPP.

В отличие от всех ранее описанных системы VPP позволяют получить зависимость теоретической скорости яхты от курса и силы ветра (рис. 6). Затем их можно использовать либо непосредственно для расчета гандикапа, либо для определения других гандикапных коэффициентов, как это описано в первой части статьи. Кроме того, системы VPP пригодны для определения интегральных характеристик яхты, что значительно уменьшает влияние случайных неточностей при обмере.

0012

На пример, в системе IMS в качестве обмерной длины используется нормированный радиус инерции строевой по шпангоутам, рассчитанной для трех разных осадок (LSM1 — LSM4) (см. рис. 6). Аналогично построены и другие обмерные параметры. Благодаря этому, можно свести к минимуму влияние конструкторских  ухищрений и случайных ошибок, однако обмер яхты становится очень трудо емким (обмер корпуса по IMS может занять пару дней и требует специального оборудования).

Поэтому в последние годы появи лось несколько систем обмера VPP, использующих упрощенные методы обмера (ORC Club, Americap, RS2000 и др). В их базах данных “зашиты” несколько стандартных корпусов, и вновь обмеряемая яхта “привязывается” к ближайшему прототипу. В результате можно обойтись небольшим числом измерений, хотя, конечно, снижается достоверность расчета гандикапа.

Система ORC Club использует туже математическую модель, что и IMS, и их мерительные свидетельства совместимы, т.е. яхты, обмеренные по IMS и ORC Club, могут гоняться вместе, но последние получат небольшой штраф за недостоверность обмера. Другие системы разрабатывались независимо, однако по большей части их исходные данные совпадают и могут использоваться для пересчета мерительных свидетельств из одной системы обмера в другую.

Как уже сказано, системы VPP по зволяют сравнивать между собой практически любые яхты. Сторонники системы IMS, полушутя, называли ее Ideal Measurement System. Тем не менее со временем стало ясно, что, несмотря на свою сложность, эта система не может правильно учесть многие факторы, влияющие на скорость яхты — материал корпуса, распределение веса по длине яхты, возможность настройки рангоута и такелажа, эффективность новых типов парусов.

Выяснилось, что IMS “не любит” некоторые конструктивные решения (в частности, эффективность спинакеров, особенно несимметричных, была сильно завышена, и их использование оказалось невыгодным; изза этого сложилось распространенное сегодня мнение, что система не позволяет создавать действительно быстроходные яхты).

Система начала обрастать эмпирическими коэффициентами, яхты в серьезных гонках пришлось разбивать на более мелкие группы и дивизионы. Был даже случай, когда вновь построенной яхте комитет IMS отказался выдать мерительное свидетельство, поскольку конструкция ее рангоута не была рассмотрен в правилах*, ее просто нельзя было корректно оценить. Все это привело к разочарованию в системе IMS и попыткам вернуться к более простым, пусть и формообразующим, системам обмера.

Современное состояние систем обмера и перспективы их развития.

На сегодня ISAF поддерживает две международные системы обмера — IR2000 и IMS. Кроме того, чуть не в каждой стране существует национальная система, у которых есть свои сторонники и противники. На мой взгляд, в их дебатах больше политики, спора о национальном приоритете, чем техники (IMS — американская по происхождению система, IR 2000 — английская). На деле ни одна из систем не является универсальной, у каждой — своя область применения.

Наиболее объективная из них — IMS — все же поощряет классические относительно тяжелые яхты (хотя в последних редакциях правил заметен сдвиг к современным легким яхтам). IRM — самая формообразующая из применяемых сейчас систем, в наибольшей степени стимулирующая гонку конструкторов, и в соревнованиях, где она применяется, преимущество новейших яхт очевидно.

И та, и другая системы предназначены в основном для гонок профессионалов, причем самые престижные из них проводятся в уровневых классах (с фиксированным гоночным баллом). Для того чтобы охватить широкие массы яхтсменов, участвующих в клубных гонках, внутри обеих систем и были созданы дочерние, упрощенные, но совместимые с материнскими.

На крупнейших международных соревнованиях они применяются параллельно. Например, в Адмиральском Кубке, проводимом RORC, одна из яхт команды — обязательно IRM овская (что естественно), другая крупнейшая европейская регата крейсерских яхт — Кильская — проводится по IMS, а на противоположной стороне планеты, на гонке Сидней—Хобарт для профессионалов применяют IMS, а для любителей — IRC.

0013

Похожая ситуация сложилась и в России. Господствовавшая когда – то система IOR используется теперь  только в Москве и в Карелии (и то лишь благодаря Онежской регате). Во всех остальных регионах перешли на упрощенные правила обмера с местными особенностями. Счастливым исключением стала система RS2000, разработанная в Петербурге и постепенно получающая признание по всей стране.

Когда на Волге начали раскручивать регату “Свежий Ветер” (Кубок Волги), понадобилась система обмера, способная адекватно оценивать весьма разношерстый волжский флот, и тут RS2000 оказалась весьма кстати. И уж совсем без нее не обойтись при обмере современных быстроходных яхт.

Систему RS часто упрекают в закрытости. Но не надо забывать, что любая открытая система обмера — формообразующая (и чем она проще, тем сильнее влияет на форму). Это является достоинством лишь с точки зрения конструктора и строителя, которые в случае ввода новой системы получают заказы на яхты, спроектированные и построенные именно под нее.

С точки зрения же гонщика это — беда: только он вылизал яхту под действующий обмер, как правила меняются, и нужно начинать все с начала, а это требует немалых денег и не всегда возможно; старые яхты могут стать в принципе неконкурентоспособными. Поэтому для гонщика идеальна та система гандикапа, которая объективно уравнивает всех, и не важно, открытая она или закрытая.

Тем не менее пока существует IOR овский флот, будет существовать и система обмера IOR, хотя бы в одном отдельно взятом регионе. Вообще в нашей стране, с ее огромными расстояниями, единая национальная система обмера не актуальна — не очень — то поездишь с Балтики на Дальний Восток со своей яхтой.  На появление какихто новых систем обмера, кажется, рассчитывать тоже не приходится: разработка достоверной системы требует длительной кропотливой работы и тщательного тестирования.

Кто будет заниматься этим бесплатно и кто будет эту работу оплачивать? Скорее, можно ожидать появления новых правил классов, ориентированных на местный флот и предназначенных для местно го использования, подобно правилам “Картер30” в Москве, “Л6” в Санкт Петербурге, “Конрад25” на Дальнем Востоке.

Среди парусной общественности периодически вспыхивают споры о том, что лучше — гонки по гандика пу, по приходу в уровневых классах или гонки монотипов.  На наш взгляд, эти споры просто бессмысленны. Конечно, гонки по приходу зрелищнее, результат нагляднее. Но если одна из яхт имеет скольконибудь заметное преимущество в скорости, то при равной подготовке экипажей ни о какой борьбе на дистанции в таком случае не может идти речи.

Cagliari RC44 Cup 2011

Cagliari RC44 Cup 2011

Поэтому гонки в уровневых классах неизбежно превращаются в соревнование конструкторов. Для большинства любителей они мало доступны и малоинтересны. Казалось бы, все говорит за гонки монотипов. Но для этого подобный монотип должен существовать. Хорошо, что в Москве нашли деньги, чтобы закупить несколько десятков “Снайпов” (тяжелый, морально устаревший на 50 лет швертбот, но зато жесткий монотип), практически все желающие могут попробовать на них свои силы.

Но сделать чтото подобное в масштабах страны в ближайшее время, на мой взгляд, абсолютно не реально. А когда человек покупает себе яхту за свои деньги, он стремится получить то, что нужно именно ему, и тут монотипность уходит даже не на второй — на третий план. И тогда, когда человек хочет соревноваться на собственной яхте, той, что у него есть, а не переделывать ее, пытаясь догнать меняющиеся правила и моду, с неизбежностью возникают гонки с гандикапом.

Не надо думать, что они менее спортивны, чем классные гонки. Легко выкладываться изо всех сил, когда соперник идет в метре от тебя. А попробуй делать то же самое, когда соперник гдето на горизонте, как нередко бывает в крейсерских гонках!

Предмет отдельного разго вора — корректность разбиения яхт на группы (это относится не только к гонкам с гандикапом, но к любым, где нет четких правил класса). Принцип прост: яхты одной группы должны иметь близкую абсолютную скорость (чтобы не разбредались по дистанции и шли в примерно одинаковых ветроволновых условиях) и примерно одинаковый архитектурно — конструктивный тип (идеальных систем гандикапа не существует, каждая из них “благоволит” к какомунибудь типу).

С первым требованием просто: скорость характеризуется гоночным баллом, значит, эти баллы яхт в одной зачетной группе должны быть близки. Со вторым хуже. Четкой границы между разными архитектурно — конструктивными типами не существует. Если в нашем немногочисленном, но очень разношерстном флоте, попытаться строго соблюдать этот принцип, то в зачетных группах будет по дветри яхты.

Поэтому разбивка их на группы — всегда компромисс между желанием создать всем равные условия и стремлением сохранить спортивный интерес: если гоняться все время только с одним и тем же соперником, то интерес пропадет быстро, несмотря на объективность самих гонок. Надо еще учитывать, насколько существенно влияние типа яхты на результат.

0014

Понятно, что, чем выше уровень соревнований, тем дороже становится каждая секунда. В системе RS точность расчета гандикапа составляет примерно три секунды на милю, в системах LYS и ORC Club — шестьсемь секунд на милю. Четыре года назад мы провели такой численный эксперимент: объединили все яхты–участницы чемпионата СанктПетербурга (кроме “Цетусов”) в одну группу и подсчитали их результаты по разным системам гандикапа и по абсолютному времени.

Оказалось, как ни считай, яхты смещались всего на однодва места, а абсолютным победителем оставалась одна и та же яхта — “Фиджи”. Разница в уровне гоночной подготовки экипажей яхт была настолько велика, что система гандикапа и разбивка на группы практически не повлияла на результат.

Вернемся к тому, с чего была начата эта статья: гандикап — это не прихоть мерителей и судей, а не обходимость. Надеюсь, что приведенные сведения помогут гонщикам и всем яхтсменам понять принципы систем обмера и гандикапа.

Василий Алексеев.

Источник:  «Катера и Яхты»,  №196.

16.07.2015 - Posted by | теория | , , , , ,

Комментариев нет.

Добавить комментарий

Заполните поля или щелкните по значку, чтобы оставить свой комментарий:

Логотип WordPress.com

Для комментария используется ваша учётная запись WordPress.com. Выход /  Изменить )

Google photo

Для комментария используется ваша учётная запись Google. Выход /  Изменить )

Фотография Twitter

Для комментария используется ваша учётная запись Twitter. Выход /  Изменить )

Фотография Facebook

Для комментария используется ваша учётная запись Facebook. Выход /  Изменить )

Connecting to %s

profiinvestor.com

Инвестиции и заработок в интернет

SunKissed

мое вдохновение

The WordPress.com Blog

The latest news on WordPress.com and the WordPress community.

Домашняя яхт-верфь.

Сайт создан для тех, кто мечтает построить яхту своими руками - яхту своей мечты...

Twenty Fourteen

A beautiful magazine theme

%d такие блоггеры, как: