Домашняя яхт-верфь.

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

ЭХОЛОТЫ: — датчики и помехи. Часть 3.

coc - 001

Как мы условились еще в самом начале нашего разговора, особенности использования эхолотов для поиска рыбы оставляем на откуп специализированным изданиям. Нас же в первую очередь интересует навигационная сфера применения этих устройств, нацеленная на увеличение безопасности плавания – здесь тоже хватает своих тонкостей. В отличие от впередсмотрящего гидролокатора, классический эхолот, даже многолучевой, «смотрит» строго вниз. Конечно, конусообразный луч захватывает на дне не некую локальную точку, а довольно широкое пятно, площадь которого увеличивается с глубиной, но даже при установке приемопередающего датчика не на транце (наиболее распространенный вариант), а на миделе или в носу, по сути вы имеете дело с «устаревшими» данными замеров, т.е. видите те участки дна, которые фактически уже успели миновать.

Чем выше скорость, тем меньше времени отделяет вас от возможного подводного препятствия, которое может не отобразиться на экране даже в самый момент столкновения с ним. Однако, если говорить о естественных изменениях донного рельефа, то приближение к отмелому участку в большинстве случаев можно вычислить по уменьшению глубины, отображаемой эхолотом. Если линия «дна» на экране резко пошла вверх, это весомый повод поскорее сбросить газ (рис. 1).

Как правило, «ямы» и «горы» с практически отвесными стенками для большинства наших водоемов все же нетипичны – обычно наличествует более-менее пологий подъем, способный просигнализировать о приближении к отмели. Правда, на каменистых акваториях (особенно в узкостях – например, скалистых шхерах) следует проявлять особую осторожность, поскольку данный метод там может и не сработать.

Отдельная песня – искусственные водохранилища, где при сходе с размеченного фарватера есть риск налететь на затопленное в результате постройки плотины здание или даже на церковный шпиль. Никак заранее не предупредит о себе и забитая под водой бетонная или железная свая – хотя встреча с ней возможна на таких глубинах дна, когда движение полным ходом рискованно по определению.

Но все же – конечно, при некотором знании местной обстановки и вообще благоразумии – ориентироваться на изменения естественного рельефа вполне оправданно. Только к лучшему, что с ростом скорости «график» на экране эхолота (который мы намеренно не называем линией рельефа, поскольку он представляет собой лишь последовательность точечных замеров) значительно «сжимается» и показывает подъем более крутым, нежели в действительности.

Сделать картинку более наглядной позволит регулировка скорости прокрутки дисплея, но не забывайте, что если вывести ее на минимум, резкое изменение глубины может выглядеть вполне невинно.Поэтому обращайте внимание не только на крутизну линии, но и на сменяющие друг друга цифры в метрах или футах. Основная же проблема, по мнению большинства, совсем в другом. Многие искренне убеждены, что на глиссирующей лодке на полном ходу от эхолота попросту нет никакого толку.

Речь, как вы уже догадались, идет о помехах. Эта проблема наверняка волнует и основных пользователей «фишфайндера» – рыболовов, но для тех, кто рассматривает эхолот в первую очередь как навигационный инструмент, непонятный «снег» на экране или явно несоответствующие действительности показатели могут быть чреваты куда более серьезными проблемами, нежели перспектива явиться домой с пустыми руками.

На самом деле, кто не сталкивался с подобной ситуацией: на малом ходу, согласно показаниям прибора, под вами должно быть чуть ли не 100 м чистой воды, но стоит только прибавить газ и выйти на режим, как возле условной линии поверхности воды на экране появляется размытая «засветка», а цифровой индикатор начинает показывать откровенно опасные глубины в пределах всего лишь метра-полутора.

001

Ответ, как правило, кроется не в самом эхолоте как таковом. Конечно, ответственность за помехи может нести множество разнообразных факторов, но в большинстве случаев все упирается в расположенный под водой датчик – а вернее, в способ его установки, поэтому остановимся на этом поподробнее.

Бытует мнение, что эхолот на большой скорости не работает по той причине, что отраженный сигнал «отстает» от лодки, оставаясь далеко за кормой и не успевая попасть обратно на датчик. Но даже простейший математический подсчет показывает, что это не так.

Скорость звука – это вам не шутки, а уж тем более в воде, где он распространяется почти впятеро быстрее, чем в воздухе (1450–1500 м/с в зависимости от солености). Таким образом, при глубине 50 м сигнал вернется обратно уже через 0.07 с, и даже при скорости 100 км/ч лодка за это время успеет продвинуться менее чем на 2 м.

При таких условиях и «узкий» луч с 15-градусным коническим углом имеет более чем солидный запас. Здесь стоит еще раз освежить в памяти, на что реагирует эхолот – а точнее, от чего отражается его ультразвуковой «луч».

Ведь помимо грунта – камня, песка, глины и даже неплотного ила – сигнал отражают также пузырьки воздуха или газа (кстати, именно поэтому эхолот «видит» рыбу, реагируя на ее плавательный пузырь).

Наиболее мощный источник аэрации воды на моторной лодке – гребной винт – в принципе, эхолоту практически не мешает, поскольку образуемая им туча пузырьков отбрасывается назад (при транцевой установке датчика исключением могут быть разве что классические стационарные силовые установки с прямыми валами и гребными винтами, расположенными под днищем и не выходящими за габарит корпуса по длине).

Главную проблему в подавляющем большинстве случаев представляет собой сам корпус, тоже аэрирующий воду на ходу. Тихоходные водоизмещающие корпуса, особенно круглоскулые, от этого практически избавлены; глиссирующие лодки производят воздушные пузырьки в достаточно большом количестве – как вследствие высоких скоростей, так и из-за особенностей обводов.

Наиболее часто причиной аэрации, способной сбить эхолот с толку, являются продольные реданы глиссирующих корпусов, особенно обрывающиеся до транца – их кормовые срезы тянут за собой длинные воздушные «хвосты» (рис. 2).

002

О поперечных реданах, образующих за собой широкую воздушную «прослойку», и вовсе умолчим, хотя не меньшую проблему для эхолота создают также реданоподобные бортовые «карманы» патентованных корпусов вроде «FasTrac», «MaxTrac» или «APS».

Пузырьки могут образовываться на высоких скоростях и просто на гладких участках днища. Наконец, источником аэрации способен стать сам погруженный в воду датчик. Казалось бы, при своих микроскопических размерах пузырьки не должны создавать серьезных помех, но, во-первых, их много, а во-вторых – и что гораздо важнее! – они «пролетают» в непосредственной близости от датчика.

Сила «луча» с глубиной уменьшается, а от аэрированной воды, которая буквально омывает излучатель, возвращается «эхо» практически той же силы, что и сам исходный сигнал.  Накладываясь на его отражения от дна водоема (а то и полностью заглушая их), оно полностью сбивает с толку процессор эхолота, который просто не понимает, что ему «рисовать» на экране. Когда образуемых корпусом пузырей много, и возникает та самая «засветка» у линии поверхности, а цифровые значения глубины начинают хаотически сменять друг друга в опасном диапазоне величин.

При всем разнообразии корпусов и их обводов конкретные советы давать трудно, и стопроцентной гарантии того, что эхолот будет «чисто» работать на той или иной лодке на высоких скоростях, не даст, пожалуй, ни одна компания-производитель. Но все же во многих случаях решить проблему можно – кроме предварительных расчетов и прикидок, для этого может потребоваться ряд экспериментов.

Монтажные инструкции дублировать не будем – остановимся лишь на самых важных моментах, учет которых позволит использовать эхолот на ходу. Кстати, как правило, датчик полагается ставить по правому борту.  Объяснения этому ни в одной инструкции найти не удалось, но можно предположить, что оно кроется в правом расположении поста управления на подавляющем большинстве лодок (проще уложить соединительный кабель), а также не исключено, что имеется и какая-то связь с правым направлением вращения гребного винта.

При самом распространенном варианте установки датчика – на срезе транца – наибольшее внимание следует уделить выбору его положения между скулой и ДП корпуса (рис. 3).

Место монтажа уже заранее ограничено – первым делом надо соблюсти требование по минимальному расстоянию до подвесного мотора или угловой колонки, прописанное в большинстве установочных инструкций (производимый мотором шум охватывает не только слышимый диапазон, так что не исключено, что эхолот его «услышит» и будет тем самым введен в заблуждение).

Далее тоже особо не разгуляешься, даже при большой ширине корпуса. Основную проблему, как уже отмечалось, представляют собой продольные реданы, не доходящие до среза транца – постарайтесь расположить датчик так, чтобы срывающиеся с их оконечностей струи воздушных пузырьков на него не попадали.

003

Дополнительную сложность может представлять собой корпус с большой килеватостью на транце – на режиме глиссирования значительная часть его днища поднимается из воды (а на воздухе эхолот бессилен) так что «запретная зона» имеется на килеватой быстроходной лодке не только в ДП, но и у бортов.

Впрочем, направление аэрированных потоков на ходу мы можем представить себе разве что чисто теоретически, и наилучшим является всетаки экспериментальный метод. Очень хорошо, если у вас есть съемный кронштейн для датчика, снабженный струбциной (рис. 4).

Когда лодка рассчитана на подвесник и оборудована широким подмоторным рецессом, временно прикрепить его к транцу на различных расстояниях от ДП и проверить правильность своих теоретических выкладок на деле не так сложно.

Подобрать оптимальное положение датчика по высоте, как правило, еще проще. Основная идея в том, чтобы за срез транца он выступал минимально и при этом всегда имел надежный контакт с «проводником» ультразвукового сигнала – водой.

(Изложенное во многих инструкциях требование располагать его с небольшим обратным углом атаки, скорее всего, связано лишь с тем, чтобы луч немного «заглядывал вперед» – эхолот исправно работает и при абсолютно горизонтальном положении «подошвы» датчика. А вот если она хотя бы слегка смотрит назад, аэрация будет возникать непосредственно на рабочей поверхности излучателя).

При испытаниях имейте в виду, что вызвать некорректную работу эхолота на высокой скорости способны не только воздушные пузырьки, но и поведение самого датчика. Набегающий поток воды иногда вызывает его дрожание или вибрацию – в общем, нечто вроде того, что в авиации именуют «флаттер». В этом случае советуем сначала стабилизировать его, немного изменяя высоту установки и «угол атаки».

004

Настоятельно рекомендуем крепить датчик не непосредственно к транцу, а через промежуточный вертикальный «рельс», который позволяет не только тонко регулировать высоту, но и вовсе поднять излучатель из воды, когда он не нужен (это и снизит сопротивление на ходу, и убережет его от нежелательных встреч с болтающимся по волнам мусором и обрастания).

Если вы предпочитаете установить датчик стационарно, а не на легкосъемной струбцине (обычно она используется на самых маленьких лодках, в том числе надувных), то без отверстий в транце не обойтись.

Поскольку сверлить транец придется в довольно проблемной зоне – рядом с ватерлинией или даже ниже ее, позаботьтесь о том, чтобы в результате ваших действий корпус банально не потек.

Толстые резиновые прокладки под крепежные болты или саморезы – не лучшее решение, поскольку резина имеет свойство усыхать и «садиться», так что лучше всего применить специальный водостойкий герметик (такой же, как при установке мощных подвесных моторов на болтах).

Он же заодно застрахует крепеж от самопроизвольного отворачивания. А вообще-то при использовании саморезов часто нет нужды сверлить транец насквозь – толщина фанерной «закладки» обычно это вполне позволяет.

В этом случае перед тем, как вооружиться дрелью, отметьте на сверле (например, изолентой) точную глубину сверления. Герметичность требуется и в месте входа в транец соединительного кабеля.

Проблема здесь в том, что отверстие должно быть, во-первых, сквозным, а во-вторых, достаточно большим, чтобы в него пролез не только сам провод, но и довольно толстый соединительный штекер. Поэтому располагайте место входа кабеля повыше от ватерлинии, а также обязательно прикройте его штатной защитной крышечкой, которую полагается набивать все тем же герметиком.

005

На лодке с подвесником провод со штекером можно, конечно, пропустить и через общий «патрубок» в рецессе вместе с прочими проводами и тросами мотора – главное, чтобы при этом исключался риск зацепиться за него ногой или какой-нибудь торчащей из причала железкой при швартовке.

Естественно, перед сверлением любых отверстий в корпусе не лишним будет предварительно заглянуть внутрь и убедиться, что вы не заденете сверлом какую-нибудь важную деталь и что провод будет легко протянуть к посту управления.

И еще один важный момент, связанный с монтажом системы. Избегайте резать и вновь сращивать соединительный кабель – если толщина штекера не позволяет пропустить его сквозь имеющееся отверстие в переборке, лучше просто использовать сверло потолще.

Кабель – многожильный, причем часть проводов, залитых в общую изоляцию, снабжена экранирующими оплетками. «Самопальное» их соединение может привести к тому, что прибор начнет «глючить».

И уж тем более не наращивайте кабель первыми попавшимися проводами, если не хватает длины – экономия в 700–900 руб., которые необходимо потратить на покупку фирменного удлинителя со стандартными разъемами, может выйти боком.

Предположим, что все перечисленные выше «механические» меры мы уже приняли, но эхолот все равно работает на ходу нестабильно. Остается ли шанс исправить ситуацию? Да, еще не все потеряно. И первое, что стоит попробовать – это регулировку чувствительности самого прибора.

006

Следует заметить, что это не в коей мере не изменение мощности – «громкость» посылаемого сигнала всегда остается неизменной. Речь идет о степени усиления принимаемого «эха».

При большом количестве мелких источников помех вроде тех же воздушных пузырьков и выведенной на максимум чувствительности эхолот «глохнет», не в силах справиться с хаосом поступающей информации – в шумной толпе вы ведь тоже часто слышите каких-то посторонних людей, а не находящегося поблизости собеседника.

Если аппарат предусматривает не только автоматическую, но и ручную регулировку, можно попробовать задействовать ее на ходу – нередко это приносит положительные результаты. Кроме того, при двухлучевой соосной схеме эхолота попробуйте отключить один луч (первым делом «широкий») – по какой-то необъяснимой причине иногда и такое срабатывает.

Есть и еще ряд «шаманских» приемов, к которым вы можете прибегнуть, не снимая рук со штурвала и рукоятки дросселя. Чтобы хотя бы кратковременно «заглянуть» под воду на полном ходу, плавно покачайте штурвалом вправо-влево.

Поворот и соответствующий ему крен слегка приподнимет датчик или, наоборот, опустит его поглубже в воду; изменят свое направление и срывающиеся с реданов струйки воздушных пузырьков. Перераспределить потоки на днище можно также при помощи триммера, слегка изменив дифферент.

В конце концов, попросту сбросьте газ – не исключено, что эхолот «оживет» еще на режиме глиссирования. При установке датчика стоит иметь в виду, что не только лодка мешает эхолоту – эхолот тоже способен «мешать» лодке!

007

Об увеличенном сопротивлении движению, создаваемом выступающим под воду датчиком, мы уже упомянули. Но вот еще один пример, почерпнутый из собственной практики.

Испытания одного 6-метрового «дейкрейсера» растянулись на два дня, и на второй день нас ждал неприятный сюрприз: лодка, которая только вчера вела себя практически идеально, вдруг закапризничала в крутых левых поворотах – винт постоянно хватал воздух.

Мы буквально голову сломали, пытаясь определить причину, пока не припомнили, что вечером механики устанавливали на нее эхолот. Датчик из-за спешки привинтили на первое приглянувшееся место на транце, да еще и основательно его заглубили.

В результате при повороте влево пенный «хвост», образуемый торчащим вниз излучателем, попадал прямиком в лопасти винта, отчего лодка сразу принималась «буксовать» (рис. 5). Выводы делайте сами.

Виды датчиков.

В зависимости от способа установки приемопередатчики эхолотов можно условно разделить на три типа (рис. 6). Транцевые, о которых у нас в основном и шла речь, относятся к числу наиболее распространенных.

Их главное преимущество – простота монтажа и обслуживания, недостаток же с навигационной точки зрения в том, что вы видите обстановку только под кормой (что делается в районе наиболее уязвимого носа лодки, вам неведомо).

Сквозные («thru hull») вклеиваются или каким-либо иным образом врезаются непосредственно в обшивку днища, иногда немного выступая в воду (некоторые модели выглядят, как огромный болт с гайкой – такие пригодны в основном для плоскодон ных корпусов).

Разместить их можно практически на любом участке корпуса, погруженном в воду. Для судна со стационарными моторами и классическими прямыми валами это зачастую единственный выход, поскольку излучатель можно разместить в нос от гребных винтов, рулей и валов, создающих турбулентность и воздушные пузырьки.

009

Главный минус сквозных датчиков в том, что при их монтаже образуется потенциально слабое место в корпусе, которое может быть легко повреждено в случае посадки на мель.

Внутренние наименее распространены – в основном по той причине, что обеспечить их корректную работу можно лишь на корпусах из стеклопластика (сквозь дерево или металл им не «прострелить»).

При установке необходимо соблюдать ряд жестких требований, связанных с полным отсутствием воздушных полостей в месте соединения с корпусом (если в обшивке имеются непроклеи или ряд полостей не до конца заполнен смолой при формовке, датчик может просто не работать).

Есть же ограничения по толщине стеклопластика. Однако хватает и плюсов – излучатель работает в относительно тепличных условиях закрытого корпуса и надежно защищен от подводных препятствий и обрастания.

Для впередсмотрящих эхолокаторов обычно используются сквозная или внутренняя схема монтажа. Поскольку такие датчики устанавливаются

как можно дальше в нос, на скоростных глиссирующих корпусах есть одна тонкость – датчик должен оставаться в воде даже в том случае, когда носовая часть приподнимается на полном ходу (рис. 7).

На водоизмещающих судах с их практически неизменным дифферентом «впередсмотрящий» излучатель можно установить в самом выгодном месте – прямо в нижней части форштевня. Основная задача датчика – излучать и принимать отраженный сигнал, но нередко он имеет «опционные» функции.

Например, ряд наиболее распространенных транцевых излучателей дополнен термометрическими сенсорами и вертушками механического лага, позволяющими выводить на экран эхолота температуру воды и скорость судна. А стоит ли за это переплачивать?

Если вы увлечены рыбалкой, то да. Тот же дополнительный вертушечный лаг может быть очень полезен троллингистам. Даже при наличии навигатора GPS скорость относительно воды, особенно при наличии на акватории течения, может быть важнее реальной.

А.Л.

Источник:  «Катера и Яхты»,  №208.

03.08.2014 Posted by | Навигация | , , , , , , | Оставьте комментарий

Союзник конструктора – вода.

macgregor-26-x-75561100122356697069526651514569x

Забортную воду в лодке любой плавающий человек спра­ведливо воспринимает как опасного врага. Ее появление обычно свидетельствует о какой либо не­исправности корпуса или обору­дования нарушении водонепроницаемости наружной обшивки или палубы, герметичности люко­вых закрытий, уплотнений гребного вала либо трубопроводов различных систем и т. п С поступлением воды ухудшаются эксплуатационные каче­ства судна. Из за увеличения веса снижается скорость хода, лодка тяжелее всходит на волну, становится валкой, т е получает крен при незначительных воздействиях ветра, волны или пере­мещении экипажа, даже от пере кладки руля.

Особенно опасна вода, которая может свободно переливаться с борта на борт, как говорят судостроители — обладает свободной поверхностью. Центр тяжести этого дополнительного груза перемещается в сторону накрененного борта, в результате чего снижается характеристика остойчивости — поперечная метацентрическая высота, а следовательно, и способность судна противостоять внешним силам вызывающим крен. Из теории корабля известно, что метацентрическая высота h уменьшается прямо пропорционально моменту инерции ix сво­бодной поверхности воды в трюме относительно продольной оси судна и обратно пропорционально водоизмещению V

/\h=— ix/V, м.

В случае, если форма сво­бодной поверхности воды близка к прямоугольнику шириной Ь и длиной l

/\h = -l*b3 /12V, м.

001

002

003

Например, если в корпусе популярного швертбота «Креветка», имеющего полное водоизмещение 650 кг, уровень воды в трюме достигнет пайолов и разме­ры ее свободной поверхности бу­дут: b = 1.5 м; / = 4.2 м. то исход­ная метацентрическая высота, равная 1,45 м, уменьшится на 1,2 м или на 82%!  В свежий ветер остойчивости швертбота может оказаться недостаточно, если во время не откачать воду из трюма. Это, к слову, и подтвердилось при расследовании причин одной из аварий, случившейся с лодкой этого типа в Финском заливе. Заметим, что эффект сниже­ния остойчивости получается и в случае установки на малом судне водяных и топливных цистерн. Особенно, если цистерны плоские и широкие и не разделены продольными отбойными переборка­ми, которые препятствуют сво­бодному перетеканию жидкости в поперечном направлении.

Количество жидкости в ци­стерне не имеет значения; чтобы снизить потерю остойчивости, свободную поверхность содер­жимого необходимо разделить на несколько узких прямоуголь­ников. В проектах некоторых яхт и катеров, созданных в послед­ние десятилетия, можно видеть, как конструкторы используют за­бортную воду в качестве средства для повышения остой­чивости судов. В этих слу­чаях вода, заполняющая спе­циальные цистерны, выполняет ту же роль, что и обычный твердый балласт, будь то чугунный фальшкиль, закрепленный снару­жи корпуса, или литые свинцо­вые чушки, укладываемые в трюм под пайолами. Сосредотачивая в себе определенную часть пол­ного водоизмещения судна, бал­ласт понижает его общий центр тяжести и соответственно увели­чивает метацентрическую высоту.

При одинаковом весе водяной балласт занимает, конечно, в 6— 9 раз больший объем в корпусе, чем металлический, но конструк­торов привлекает одно ценное свойство: возможность при определенных обстоятельствах пол­ностью избавляться от балласт­ной воды и в любой момент вновь принимать ее на борт. Познакомимся с некоторыми конкретными примерами исполь­зования водяного балласта на малых судах. В стремлении снизить удар­ные перегрузки, которые испыты­вают быстроходные глиссирую­щие катера, были развиты новые типы обводов с днищем повышен­ной килеватости (под килеватостью понимается угол, который образует в поперечном направле­нии поверхность днища с основ­ной горизонтальной плоскостью, касающейся киля). На многих современных мотолодках и кате­рах угол килеватости днища до­стигает 23—25о. Если лодка с та­кими обводами имеет облегчен­ную конструкцию и несет незна­чительную нагрузку (как, напри­мер, гоночная 1 — 2-местная мото­лодка), то на стоянке или при плавании в водоизмещающем ре­жиме действующая ватерлиния оказывается чрезмерно узкой и судно становится валким.

Этот недостаток можно устра­нить, если в нижней части днища вдоль киля устроить открытую с кормы балластную цистерну. При спуске лодки на воду цистер­на самотеком заполняется водой, лодка глубже садится в воду, при этом ширина действующей ватерлинии увеличивается. Про­порционально ширине в кубиче­ской степени возрастает метацентрический радиус, снижается общий центр тяжести лодки с учетом водяного балласта. Прав­да, в данном случае — при от­крытой с кормы цистерне — вода выполняет роль балласта только при малых углах крена, когда она не имеет возможности вы­литься через «окно» в транце.

004

На режиме глиссирования, когда судно приобретает попе­речную остойчивость за счет гидродинамических сил давле­ния, действующих на днище, бал­ласт становится не только не нужным, но и вредным — пре­пятствует достижению высоких скоростей. Здесь-то и выполняет свою роль отверстие в транце: по мере уменьшения осадки лодки при ее выходе на глиссирова­ние вода свободно выливается из цистерны, водоизмещение умень­шается, скорость судна возра­стает, хотя и не так стремительно, как на обычной лодке без бал­ластной цистерны.

Для того чтобы заполнение цистерны водой и ее слив на ходу происходили беспрепятственно, цистерну необходимо снабжать вентиляционной трубой достаточ­ного сечения, конец которой обычно выводится на палубу. В качестве примера примене­ния балластной цистерны на глиссирующих судах можно при­вести гоночную мотолодку «Ле­ви-16», спроектированную из­вестным итальянским конструк­тором и гонщиком Ренато Леви в 1964 г. Эта лодка имела ши­рину по скуле всего 1,22 м и угол килеватости днища у транца 25°; вес корпуса составлял 220 кг.

008

009

0010

0011

0012

На ее транец навешивался под­весной мотор «Меркюри» мощ­ностью 100—140 л. с., собствен­ный вес которого в те годы со­ставлял около 160 кг. Это обусло­вило довольно высокое располо­жение общего центра тяжести. На стоянке и на малом ходу лод­ка вела себя совершенно неудов­летворительно — была очень валкой, легко получала крен, на­пример, при маневрировании в предстартовое время. Дело усугублялось тем, что с целью снижения веса корпуса конструк­тор уменьшил до минимума (593 мм на миделе) высоту борта.

Для повышения остойчивости Леви превратил пайол кокпита в водонепроницаемый настил второго дна, под которым поме­стилось 160 л водяного балласта. Этого оказалось достаточно, что­бы мотолодка приобрела необхо­димую остойчивость; попутно уменьшился дифферент на корму, улучшилась управляемость на малых ходах. В том же 1964 г. английские гонщики Дж. Меррифилд и Л. Мелли одержали на этой лодке победу в престижной европейской гонке «6 часов Па­рижа».

Правда, на максимальных скоростях, когда цистерна опорожнялась и лодка глиссиро­вала буквально на пятке, она получала заметный крен. На этом режиме движения ширина смо­ченной поверхности днища была столь узкой, что восстанавливаю­щий момент гидродинамических сил оказался недостаточным, что­бы противодействовать реактивному моменту гребного винта, вызывающему крен в сторону, противоположную направлению вращения. От этого крена уда­лось избавиться, лишь сместив подвесной мотор на транце на 40 мм на правый борт.

0013

0014

Нашел применение водяной балласт и на парусных яхтах. Прежде всего, он сулит значи­тельные преимущества на срав­нительно небольших крейсерских швертботах, которые буксируют­ся на прицепах-трейлерах за лег­ковыми автомобилями. Габарит­ная ширина таких яхт ограни­чивается правилами дорожного движения (в большинстве стран она не должна превышать 2,45 м). Обеспечить остойчивость, необходимую для несения эффектив­ной парусности, только за счет остойчивости формы корпуса, т. е. увеличения его ширины, в этом случае не удается. Требует­ся снабдить яхту тяжелым опуск­ным килем или твердым балла­стом, чтобы понизить центр тя­жести судна.

Однако этот дополнительный вес (при длине яхты 6—7,5 м со­ставляющий 300—700 кг) при транспортировке лодки на трей­лере не только оказывается бес­полезным, но и вызывает допол­нительный расход горючего бук­сирующим автомобилем. Малая масса трейлера с лодкой во многих случаях позволяет получить важное преимущество — использовать для его буксировки эконо­мичные малолитражные автомобили, которые получили преиму­щественное распространение сре­ди автолюбителей. Кроме того, упрощаются операции погрузки яхты на трейлер, ее спуска на воду.

Поэтому логично использование и на судах этого типа водя­ного балласта, от которого судно освобождается при подъеме на берег и погрузке на трейлер. Балластная цистерна устраи­вается обычно под пайолом каю­ты, емкость ее на швертботе дли­ной 5—6 м составляет 240—300 л, на швертботах длиной 7—7,5 м — 400—500 л. Для того чтобы избежать от­рицательного эффекта свободной поверхности воды в цистерне, она должна полностью находиться ниже действующей ватерлинии судна и заполняться водой «под пресс» — с некоторым превыше­нием этого уровня.

Кроме того, должна быть исключена возможность вытекания воды из цистерны при крене лодки. Такая ци­стерна заполняется водой само­теком через днищевой кингстон, снабженный запорным вентилем, а воздушные трубки, по которым при этом удаляется воздух, вы­водятся на палубу и снабжают­ся пробками. Обычно для запол­нения цистерны достаточно 5— 6 минут после открытия кингсто­на, уровень воды в ней контро­лируется по воздушной трубке которая делается из прозрачного пластика.

0015

Иногда для увеличения водя­ного балласта и повышения его эффективности водой заполняет­ся и полый профилированный шверт, для чего в его верхней части делают специальные отвер­стия. Немалое значение для обеспе­чения необходимой остойчивости швертботов имеет форма корпуса и рубки. В упрощенном виде можно представить восстанавли­вающий момент, который препят­ствует накренению швертбота под действием ветра на паруса, в виде пары двух сил (см. схему): веса балласта В, направленного вниз, и силы плавучести V, на­правленной вверх.

Плечо этой пары сил, равное нулю, когда лодка находится на плаву без крена, увеличивается по мере наклонения за счет смещения силы плавучести к борту вплоть до того момента, когда в воду входит кромка палубы. При даль­нейшем наклонении уменьшается метацентрический радиус за счет уменьшения ширины и площади действующей ватерлинии, поэто­му плавание на швертботе с та­ким креном становится опасным.

Иное дело, если швертбот снабжен надстройкой, стенки (комингсы) которой являются продолжением бортов. На боль­ших углах крена в воду погру­жается дополнительный объем надстройки, сила плавучести смещается еще ближе к борту, вследствие чего возрастает и вос­станавливающий момент пары сил В и V. Этот принцип повыше­ния остойчивости широко приме­няет в своих проектах легких «трейлерных» каютных швертбо­тов новозеландский яхтенный конструктор Джим Янг. В качест­ве примера приводим схему об­щего расположения и парусности 5,2-метрового швертбота «Янг-5,2».

Конструкция корпуса этого швертбота рассчитана на само­стоятельную постройку из пред­варительно выкроенных фанер­ных деталей методом сборки на металлических скрепках с про­клейкой соединений лентами стеклоткани. Масса лодки при транспортировке на трейлере со­ставляет 404 кг; на плаву в бал­ластную цистерну принимается 222 кг воды. Несмотря на срав­нительно малые размерения швертбот оборудуется 4 спаль­ными местами, а надстройка, простирающаяся на всю ширину корпуса, обеспечивает необычно комфортабельное размещение экипажа в каюте. Для уменьше­ния дифферента на корму, когда в кокпите располагаются все четыре человека, в носовой части балластной цистерны предусмот­рен дополнительный объем, не­сколько смещающий центр тяже­сти лодки в нос.

Низкий и широкий грот с тре­мя рядами рифов свидетельст­вует о заботе конструктора о снижении кренящего момента и обеспечении безопасности плавания швертбота при усилении ветра. Заметим, что трейлерные яхты весьма популярны в Новой Зе­ландии, как, впрочем, и в ряде европейских стран, где владель­цы парусников предпочитают держать их на берегу (часто на своих приусадебных участках), как из-за дороговизны стоянок на море, так и вследствие уда­ленности акватории от места жи­тельства.

005

006

007

В этой островной стра­не для любителей семейных путе­шествий под парусом доступны свыше 80 различных моделей трейлерных яхт, в первую очередь швертботов; существует Ассо­циация трейлерных яхт. Ассоциация следит за без­опасностью плавания и за тем, чтобы яхты удовлетворяли мини­мальным требованиям к их экс­плуатационным качествам. Так, остойчивость швертботов оценивается по величине коэффициента SARMI — отношению рабочей (лавировочной) площади парус­ности к восстанавливающему моменту RM при крене 45°:

SA/RM =0,28 -:- 0,60.

Если величина коэффициента превышает верхний предел, остойчивость лодки считается не­достаточной. В этом случае кон­структор предпочитает скорее уменьшать парусность, чем уве­личивать массу балласта. Максимальное водоизмеще­ние яхт, перевозка которых воз­можна за легковым автомобилем, достигает 2 т, площадь парусно­сти — 25 м2, длина — до 8 м. Для перевозки таких яхт необходим уже достаточно мощный автомо­биль с двигателем рабочим объемом 5000 см3 и выше (шверт­бот «Янг 5,2» можно буксировать за автомобилем с двигателем 1000—1500 см3). Примером сравнительно круп­ного трейлерного швертбота, снабженного цистерной водяного балласта, может служить серийная пластмассовая яхта типа «Мак Грегор 26», которая строит­ся в Калифорнии, США, и экспортируется во многие страны мира, включая Скандинавию.

Су­хой вес лодки на трейлере — 1,3 т, вес водяного балласта — 550 кг, или 42% водоизмещения порожнем. Настил балластной цистерны также выполнен из стеклопластика и приформован к наружной обшивке. Можно отме­тить, что днище швертбота имеет несколько большую килеватость, чем обычно, благодаря чему уда­лось получить нужный объем ци­стерны и расположить в ней ко­лодец для узкого профилирован­ного шверта. Таким образом шверт, полностью убирающийся в корпус, не загромождает каюту.

Как и в новозеландском про­екте, на «Мак Грегоре» преду­смотрена надстройка от борта до борта, придающая способность швертботу вставать на ровный киль, если порывом ветра его по­ложит парусами на воду. При крене 90° входные люки в пере­борке надстройки и на палубе располагаются над водой и необ­ходимо приложить усилие 60 кг к топу мачты, чтобы удерживать швертбот в этом положении. По окончании действия порыва вет­ра или освобождения топа мачты от груза судно встает в нормаль­ное положение без каких-либо усилий со стороны экипажа. Кокпит швертбота самоотливной, а пространство под ним используется для размещения комфортабельной двуспальной койки с размерами 1,82X2,10 м.

Водяной балласт нашел при­менение и на гоночных океанских яхтах, которые соревнуются на дистанциях с превалирующими попутными ветрами. Их конст­рукторы прилагают все усилия, чтобы снизить массу корпуса, оборудования и оснастки и по­лучить такое соотношение пло­щади парусности и водоизмеще­ния, которое бы позволило при благоприятных условиях вывести судно на режим глиссирова­ния — серфинга на попутной вол­не. Снабжать такую яхту метал­лическим фальшкилем, масса ко­торого составляет 55—60% водо­измещения, значит свести на нет все усилия по облегчению яхты, сделать малооправданным при­менение дорогостоящих «экзоти­ческих» материалов для корпуса и вооружения — арамидных во­локон, углепластиков, титана и т. п. Тем более, что бейдевинд, при котором действуют наибольшие кренящие моменты, зани­мает обычно не более 30% про­тяженности маршрута гонки.

И в этом случае конструкторы вспомнили о водяном балласте. Одной из первых гоночных яхт, снабженных бортовыми цистер­нами для откренивания, стал «Пан Дюик V», на котором зна­менитый французский яхтсмеи Эрик Табарли одержал победу в Транстихоокеанской гонке яхт- сменов-одиночек в 1969 г. (см. «КиЯ» № 21). Конструкторы яхты М. Бигуэн и Д. Дювержи спроектировали очень легкий и широкий алюминиевый корпус яхты. При длине и ширине по конструктивной ватерлинии соот­ветственно 9.15 и 2,9 м, в надвод­ной части корпус расширялся до 3,5 м за счет выступающих на­ружу бортовых наделок — булей.

В каждой наделке переборками выделялись балластные цистер­ны емкостью по 500 л. На курсе бейдевинд забортная вода запол­няет цистерну на наветренном борту; балласт, масса которого составляет 16% водоизмещения судна, вместе со свинцовым фальшкилем весом всего 400 кг, закрепленным на глубоком (осадка 2,3 м) плавнике, обра­зуют пару сил, препятствующую крену яхты под действием пару­сов.

Немалую роль играет и объем пустой наделки на подветренном борту, сила плавучести на кото­рой растет по мере ее погружения в воду. При перемене галса руле­вой открывает клапаны и вода по трубопроводам перетекает либо перекачивается насосом в ту цистерну, что становится навет­ренной после поворота. Таким об­разом удалось обеспечить доста­точную остойчивость яхты при общей массе балласта всего 24% водоизмещения. А на попутном курсе, когда кренящий момент парусов существенно умень­шается, яхта за счет удаления водяного балласта становится на полтонны легче и при благо­приятных условиях выходит на глиссирование, развивая свыше 10 узлов.

В последние годы бортовые балластные цистерны широко применяют и на более крупных океанских гоночных яхтах, участ­вующих в кругосветных гонках одиночек «ВОС» и «Глоб Челлендж», в гонках через Атлан­тику и Тихий океан. Для всех этих яхт характерна большая ширина по палубе, позволяющая максимально разнести балласт­ные цистерны и получить за счет этого наибольший восстанавли­вающий момент. Недаром яхт­смены прозвали такие суда «авианосцами под парусами». Бортовые цистерны разрешены и на новом 60-футовом классе яхт для кругосветной гонки «Уитбред Рейс».

Источник:  «Катера и Яхты»,  №156.

02.09.2013 Posted by | проектирование | , , , , , , | Оставьте комментарий

Подвесник на «водоизмещайке» или парусной яхте.

00 00Насколько решительно делится водоплавающее сообщество на сторонников моторного и парусного досуга, настолько же четко происходит деление водномоторников на убежденных сторонников подвесных и стационарных двигателей. Обсуждение вариантов оборудования двигательной установки на Интернет-форумах давно отнесено к тематике «священных войн», которые с разной степенью накала могут тянуться годами. Оставим разговоры о чисто эксплуатационных аспектах дилеммы «стационар-подвесник», таких как ресурс, доступность сервиса, компактность и защищенность конкретного исполнения энергетической установки. Обсудим эффективность самого принципа приведения в вижение судна с помощью высокооборотного агрегата-моноблока, чьи параметры достаточно жестко заданы заводскими конструкторами и каталогами поставляемых винтов.

Если принять, что эффективность подвесного мотора (ПМ) как движительного комплекса максимальна на легких глиссирующих лодках – КПД винта более 65%, и равна нулю в случае его работы в швартовном режиме, то в промежуток между этими крайностями попадает множество режимов движения судна, при которых КПД привода можно считать приемлемым с той или иной мерой допуска. Какой будет эта мера – зависит от разных соображений и конкретики задачи. Обсудим применимость ПМ в чисто водоизмещающем режиме движения, характерном для парусных яхт, шлюпок, баркасов.

ПМ компонуется на «чистокровном» водоизмещателе с ахтерштевнем не без трудностей. Для него оборудуют колодец с несущей переборкой либо выносной кронштейн, при этом приходится решать проблемы возможного заливания попутной волной, прохватов воздуха винтом при качке, мириться с повышенным расходом топлива. Тем не менее, самодеятельные конструкторы зачастую идут на установку ПМ на своих круизерах, поскольку это существенно проще и часто дешевле, чем оборудовать полноценный стационарный привод с дизелем.

001

В чем очевидный минус подвесника в нашем случае? Его редуктор и винт оптимизированы для применения преимущественно на быстроходных лодках. Передаточное число редуктора в зависимости от модели мотора находится в пределах 1.8–2.1, что при стандартных оборотах коленчатого вала 5200–6000 об/мин дает частоту вращения винта примерно вдвое выше, чем у сопоставимого стационара. Винты ПМ поставляются в нескольких типоразмерах, ограниченных конструкцией редуктора; стандартные диаметры – 8.75, 9.25, 10, 12, 14 дюймов (215, 230, 250, 300, 350 мм; на практике диаметр может немного отличаться от нормативного).

Противники подвесных моторов утверждают, что в случае установки на водоизмещающих лодках винт обычного, неспециализированного ПМ работает в режиме, далеком от оптимального, и его КПД получается ничтожным. Проверим, так ли это.

Идем от винта

Работа некавитирующего гребного винта полностью опиисывается серийными диаграммами K1 — /\ –(Справочник по малотоннажному судостроению под ред. Б. Г. Мордвинова, 1987 г., далее все ссылки – на него). Диаграмма (рис.1) представляет собой зависимость характеристики упора K1  от относительной поступи винта /\  = v/nD, где v – скорость потока на винте, n – частота вращения гребного вала об/с, D – диаметр винта, м. Именно величина поступи в наибольшей степени характеризует эффективность винта.

002

Для типичных трехлопастных винтов с дисковым отношением (ДО) около 0.5 наибольший теоретический КПД n=max) отмечается при /\ > 0.7. При уменьшении поступи по какой-либо из трех причин (скорость, диаметр, обороты) эффективность винта падает, причем более активно – в области малых значений . Не забудем учесть влияние среднестатистического корпуса: снижение скорости потока в винте на 15% и рост силы сопротивления за счет подсасывания потоком от винта на 17%.

Примем в качестве граничного значение КПД около 50%: с одной стороны, для получения более высокой его величины поступь винта необходимо увеличивать существенно, что сопряжено с конструктивными трудностями. С другой стороны, при такой норме эффективности уменьшение поступи, скажем, от ухудшившихся условий плавания, еще не приведет к сильному падению КПД – останется запас на компенсирующий рост упора. Обозначим характеристики наилучшего винта, имеющего принятый n=0.5 и попытаемся выяснить, каким требованиям должно удовлетворять водоизмещающее судно, чтобы работающий на него совместно с ПМ винт смог удержать заданный уровень эффективности.

Очевидно, это будет некоторое нижнее ограничение по ходовым качествам – для успешной работы ПМ судно должно быть достаточно легким на ходу. Насколько? Проведем оценочный расчет. Он будет приблизительным, не учитывающим многие факторы, способные повлиять на эффективность работы ПМ на борту водоизмещателя, но включающим основные присущие этим судам зависимости, и поэтому полезным для принятия решения о применении ПМ на тихоходном судне.

003

Режим 1: наилучший из компромиссных.

Сначала на диаграмме K1- /\  для трехлопастных винтов с ДО 0.5 выберем рабочую точку. Ей предпочтительно лежать на линии режимов, наиболее эффективных по оборотам, которая отмечена на диаграмме символами K’d .C учетом снижения КПД от влияния корпуса примем, что приемлемый для водоизмещателя трехлопастной винт имеет шаговое отношение H/D около 0.88 и поступь 0.495 при коэффициенте упора, равном 0,203 (точка 1 на рис.1). Вычислим развиваемый им упор и требуемую для вращения мощность при стандартных значениях диаметра. Для нахождения оптимальной  частоты вращения не хватает знания скорости движения судна. Ей надо задаться.

Известно, что для классического водоизмещающего корпуса существует предельная скорость движения, превышать которую приложением дополнительной мощности не имеет смысла – сопротивление движению начинает расти при этом очень быстро. Предел приходится на относительную скорость Fr = \/gL равную 0,35 – 0,4. Значит, можно сопоставить абсолютному значению предельной скорости (именно на этой скорости обычно и ходят водоизмещающие катера) соответствующую ему длину судна по ватерлинии L. Таким образом, для нескольких значений типовых диаметров по формулам справочника получаем обороты, упор и требуемую мощность в зависимости от заданной длины корпуса. Полученные зависимости приведены на рис. 2.

004

Как видно по результатам, область «компромиссных» оборотов для большинства типовых винтов приходится примерно на середину рабочего диапазона ПМ (2500–3500 об/мин при передаточном числе редуктора 1.85–2).  Это значит, что ПМ, располагающий максимальной мощностью примерно вдвое большей, чем требуется, при работе «вполгаза» может обеспечить заданную эффективность работы винта, если сопротивление движению не превысит расчетного значения упора. Винт диаметром 300 мм (12”)  заметно превосходит остальные по упору, но требует настолько же меньших оборотов при возросшей мощности, что создает трудности при подборе подходящей модели ПМ.

Режим 2: альтернативный.

Считается, что винт для ПМ, используемого на тихоходном судне, должен иметь малый шаг и малое H/D. Важно ли это в нашем случае? Переместим рабочую точку вдоль линии постоянного КПД, равного тем же 53% (ранее мы набросили 3% на ухудшение эффективности винта от влияния корпуса) с линии оптимальных оборотов вниз на линию H/D=0.75 (точка 2 на рис. 1). Такое шаговое отношение обычно имеют наиболее «легкие» винты ПМ, которые можно приобрести в магазинах. Поступь немного снизится, уменьшится и коэффициент упора.

Так как скорость и диаметр остались теми же, «легкий» винт потребует несколько более высокой частоты вращения, за счет ее упор несколько вырастет, примерно на 3%, на столько же возрастет и потребляемая мощность, но это, по-видимому, скажется на работе ПМ несущественно – ведь он выдает лишь половину своих возможностей. Делаем вывод: при работе ПМ на «компромиссных» оборотах шаговое отношение винта несущественно влияет на эффективность его работы на водоизмещающем корпусе. Чуть выше обороты – чуть выше расход топлива и выдаваемый упор, но это некритично для нашей задачи.

005

Режим 3: «кавалерийский».

Предположим, что у нас нет уверенности в достаточной ходкости нашего судна, и ради того, чтобы не приобретать более мощный мотор с увеличенным диаметром винта, мы поступимся 10% КПД  и поднимем крейсерские обороты. Здесь уместен «легкий» винт с H/D=0.75, рабочая точка которого перемещается влево, в сторону существенно более низких поступей, а обороты приближаются к типичным для подвесника (точка 3 на рис. 1). Упор вырастает в 1.8 раз, потребная мощность – более чем в 2 раза.

Конечно, ходить в таком режиме себе не пожелаешь – мотор гудит на полную, жжет топливо так же. Но, с другой стороны, если мы остаемся в границах режима движения при Fr<0.4, то падение КПД винта до 40% – не слишком тяжелый крест при использовании ПМ в качестве вспомогательного. Хуже то, что запас мощности при этом заметно снижается, и если внезапно задует напористый встречный ветер на пару с волной, то, возможно, планы путешествия в этом случае придется поменять.

«Съедобное–несъедобное»

Мы обозначили возможности подвесника при работе на условно-оптимальных оборотах в составе привода водоизмещающего судна. Подходим к наиболее важному моменту исследования: какое судно можно считать достаточно ходким для того, чтобы выполнилось условие «КПД 50%»?  Для этого необходимо произвести расчет сопротивления некоторого типичного корпуса в поставленных условиях и определить численное значение наиболее влияющих на ходкость его характеристик.

006

Задача, вообще говоря, дает неограниченное пространство решений, поэтому зададимся следующими вводными. Пусть корпус по своим параметрам соответствует моделям «Серии 63» Тейлоровского бассейна с удлинением L/B=3 при длине по ватерлинии от 5 до 8 м.  В качестве критического для ходкости параметра принято водоизмещение V, которое вычислялось по относительному L /V1/3 , принимающему значения в диапазоне 4,5 – 6,5; оно определяет величину остаточного сопротивления, к которому затем прибавлялось сопротивление трения, вычисленное стандартным методом, и сопротивление дейдвуда ПМ.

Смоченная поверхность оценивалась по формуле Тейлора как 3·\/LD Варьирование длины и водоизмещения дало однозначно определенную «поверхность возможных сопротивлений». Пересечение ее с плоскостями, соответствующими упорам стандартных винтов при различных длинах корпуса дают линии в координатах «длина-водоизмещение», по которым и можно судить о применимости ПМ на корпусах с конкретным соотношением длины и водоизмещения (рис. 3).

Каждая из линий, соответствующая винту с определенным диаметром, для граничного значения КПД делит область возможных сочетаний длины и водоизмещения на две части. Суда с L и V, которые попадают ниже линии данного винта, можно разогнать до предельной скорости при эффективности движителя не хуже заявленной. Те, что лежат выше линии – тяжелы на ходу, и винт ПМ не достигает заданного уровня эффективности.

Видно, что длинные суда, приводимые в движение ПМ, поставлены в более жесткие рамки по допускаемому водоизмещению, чем короткие. Например, чтобы достичь скорости 10–11 км/ч под подвесным мотором, сохраняя n =0.5, 5–6–метровая лодка под 6–8–сильным ПМ с винтом диаметром 8.5 дюйма должна иметь полное водоизмещение не выше примерно 500 кг. При условии установки мотора с винтом большого диаметра можно позволить себе превысить тонну в водоизмещении, но и это довольно жесткое требование для владельца круизного тихохода.

007

Ослабив же требования к эффективности винта, можно значительно расширить массогабаритные пределы применимости ПМ на водоизмещателе. Видно, что под 10–15–сильным мотором можно успешно гонять на предельной скорости полуторатонные корпуса, но уже на оборотах от 3500 об/мин. А под винтом диаметром 300 мм «на ура» пойдут и трехтонные парусные яхты, жаль только, что маломощные подвесники с винтами такого диаметра – большая редкость.

Нетрудно видеть, что в условиях нашей задачи для каждого из диаметров независимо от длины судна существует предел водоизмещения, переступать который не стоит ради сохранения заданного значения КПД. Можно «привязать» значение достижимого КПД к некоторому критерию, отражающему связь между диаметром винта ПМ и водоизмещением судна, например к соотношению D/V1/3 . Просле живается явно выраженное соответствие: для получения на винте обычного ПМ n=0.4 величина D/V1/3 должна быть не меньше 0.2, а для n=0.5 – не меньше 0.27.

Ситуация упрощается в случае применения ПМ с грузовым редуктором, передаточное число которого доходит до 2.5–2.9. Не обременяя владельца избыточным весом, такой двигатель крутит винт увеличенного диаметра, что значительно расширяет границы применимости подвесника.

Выводы

Как видим, рамки условий успеха подвесника на водоизмещающем корпусе довольно тесны. Но что бы ни говорили противники установки ПМ на тихоходные шлюпки обладающий двойным запасом мощности мотор способен и выдать достаточный упор, и иметь пропульсивный КПД не хуже иного «колхозного» стационара, а если он еще и четырехтактный, то окажется очень достойной альтернативой, легкой, компактной и не слишком шумной. Применение четырехлопастного винта вместо трехлопастного несколько поднимет упор.

Принципиально важно не превышать сопротивление движению. В случае тяжелого на ходу корпуса маленький винт ПМ может превратиться в «миксер», впустую сверлящий воду, поэтому для достижения достойного значения эффективности его работы необходимо ограничивать относительную нагрузку на винт, в частности, поддерживать максимальное соотношение между диаметром винта ПМ и водоизмещением вашего судна.

А. Д.

Источник:  «Катера и Яхты» ,  №236.

 

 

 

04.08.2013 Posted by | Вспомогательные моторы | , , , , , , , , | Оставьте комментарий

Морские дизели «VETUS».

America's Cup Challenger

Основанная в 1964 г. голландская компания «Vetus» N. V.» специализируется на выпуске оборудования для катеров и яхт, поставляя его более чем в сто стран мира. Морские дизели занимают важнейшее место в производственной программе фирмы и, конечно, ежегодном каталоге. Идеология предприятия с момента основания была ориентирована не просто на выпуск качественного и разнообразного оборудования, а на разработку и создание продукции, позволяющей судостроителю, дилеру или владельцу судна использовать готовые комплексные решения. Так, выпуская дизельные двигатели, «Vetus» производит полный ассортимент вспомогательного оборудования и аксессуаров для их установки и эксплуатации. Дистанционные управления, валопроводы, муфты, гребные винты, выхлопные системы, фильтры-сепараторы, контрольные приборы – все это оборудование, выпускаемое фирмой для своих двигателей, обеспечивает простую и продуманную установку на судно и стыковку узлов и систем. В общей сложности «Vetus» производит четыре линейки дизельных двигателей, различающихся по мощности, моделям базовых силовых агрегатов и целевому назначению.

Дизели малой мощности (11–55 л.с.).

Эти двигатели «Vetus» выпускает на базе силовых агрегатов «Mitsubishi». Для судовой конверсии используются 2-, 3-, 4-цилиндровые промышленные дизели, имеющие классическую, довольно консервативную и доведенную до совершенства конструкцию, позволившую создать исключительно надежные и в то же время легкие и компактные морские моторы. Характерная особенность их – чугунный блок цилиндров с нижним расположением распредвала, шестеренчатым приводом газораспределительного механизма, вала топливных насосов и насоса забортной воды. Дизели вихрекамерные, атмосферные.

дизели  01

Модель «M4.55» – c турбонаддувом. Топливо в форсунки каждого из цилиндров подает отдельный односекционный топливный насос типа «Bosch PFR», что позволяет значительно повысить надежность топливной системы. Практически такая же система топливоподачи применяется и на самых мощных дизелях «Vetus», только на маленьких моторах насосы сблокированы в единый узел для обеспечения компактности топливной системы.

Охлаждение двигателей двухконтурное, предусмотрено стандартное подключение бойлера горячей воды. Двигатели комплектуются по выбору заказчика реверс-редукторами ТМС (Technodrive) или ZF c различными передаточными числами и различным углом наклона гребного вала: 0°(прямовал), 8° наклона, угловой (V-образный). Все двигатели этой серии могут быть укомплектованы яхтенной угловой колонкой ZF Saildrive.

дизели  05

Дизели «Vetus» малой мощности имеют очень низкий уровень шума и вибраций во всем рабочем диапазоне оборотов и нагрузок, что достигнуто как конструктивными решениями самих двигателей, так и индивидуальной разработкой амортизаторов непосредственно для каждого из двигателей. Следует отметить, что все амортизаторы «Vetus» рассчитаны на восприятие осевого упора гребного винта без использования упорного подшипника за счет соответствующего подбора продольного коэффициента жесткости.

Дизели средней мощности (65–80 л.с.).

На базе силовых агрегатов «Hyundai» выпускаются две модели дизелей «Vetus» мощностью 65 и 80 л.с. Базовый двигатель аналогичен известному и распространенному автомобильному мотору «Hyunday D4BF» (он же «Mitsubishi 4D56»), однако «Vetus VH» отличается от сухопутного варианта объемом и отсутствием турбонаддува. Двигатели легкие и экономичные с довольно большим для такой мощности объемом цилиндра – 2.6 л. На родине, в Голландии, их чаще всего применяют на относительно легких судах, рассчитанных на переходный режим.

дизель  02

У нас в России они, наоборот, устанавливаются, как правило, на довольно тяжелые водоизмещающие суда взамен двигателей «MMЗ» или «4Ч». Дизель «VH4.65» – один из самых продаваемых в России, что обусловлено оптимальным соотношением цены и качества. Комплектуются он реверсредукторами TMC или ZF c нулевым или 8-градусным наклоном гребного вала. Могут также комплектоваться колонкой ZF Saildrive.

Дизели средней и большой мощности «Vetus» Deutz (83–286 л.с.)

Эти дизели «Vetus» для сухопутного и морского применения выпускает на базе знаменитых немецких моторов «Deutz», широко распространенных во всех регионах мира. «Vetus Deutz» –  классические низкооборотные морские моторы с большим рабочим объемом, индивидуальными топливными насосами в каждом цилиндре, с непосредственным впрыском топлива и турбонаддувом.

дизели  03

Предусмотрена возможность поставки двигателей с 12- или 24-вольтовым электрооборудованием для однопроводной или двухпроводной бортовой сети по выбору заказчика. Также могут быть установлены дополнительные генераторы или генераторы повышенной мощности. В качестве опции устанавливается вал отбора мощности и гидронасос «Vetus» для привода различных бортовых гидравлических систем, таких как лебедки, подруливающие устройства и пр. Двигатели комплектуются реверс-редукторами ZF c углом наклона гребного вала 0 или 8° и V-образным редуктором.

Высокооборотные дизели «Vetus» серии VF (140–250 л.с.).

С 2009 г. «Vetus» начал выпуск высокооборотных дизелей серии VF для установки на относительно быстроходные полуглиссирующие и глиссирующие катера. Серия производится на базе последнего поколения двигателей «Fiat». Это очень легкие и мощные современные турбодизели с непосредственным впрыском, системой Common Rail, турбокомпрессором изменяемой геометрии и электронным управлением двигателем.

дизели  04

Двигатели «Vetus VF» комплектуются реверс-редукторами ZF или поворотно-откидными колонками «MerCruiser» серии Bravo. Они также могут поставляться без редуктора для замены бензиновых или устаревших дизельных двигателей в уже существующих силовых установках катеров с колонками.

В 2010 г. линейка двигателей «Vetus» пополнится двигателями «DT4.70» и «DTA4.85» мощностью 70 и 85 л.с. соответственно на базе нового мотора «Deutz» объемом 2.3 л и версиями дизелей «DT44» и «DT66» с электронной системой управления двигателем для удовлетворения перспективных европейских экологических требований, а также обеспечения работы в комплексных системах электронного управления движением судна(«Vetus Prodoker»).

Источник:  «Катера и Яхты»,  №224.

19.12.2012 Posted by | Вспомогательные моторы | , , , , , , | Оставьте комментарий

Исследования динамики парусных яхт — история и современность.

С давних времен и до настоящей поры парусные суда являются одними из наиболее сложных и малоизученных объектов инженерной деятельности. С точки зрения динамики, парусное судно — это система гидро и аэрокрыльев, движущихся вблизи границы раздела водной и воздушной сред. Характерное отличие режимов эксплуатации парусных судов заключается прежде всего в их сложности: наличии ходовых углов дрейфа и крена, в необходимости иметь достаточную остойчивость для несения парусов, а также в широком диапазоне относительных скоростей движения. Работа парусного вооружения, представляющего собой движитель судна, аналогичным образом зависит от большого числа взаимодействующих факторов (рис. 1).

Наибольший толчок изучению динамики парусных судов дают хорошо финансируемые престижные гонки: на Кубок Америки, “Volvo Ocean Race”, “Around Alone” и т.д. В столь от ветственных соревнованиях разница в скорости лидеров и аутсайдеров зачастую не превышает 1—2%, поэтому требуется обеспечить высокую достоверность сравнения и оценки принимаемых проектных и тактических решений. Существующие способы прогнозирования мореходных качеств судов постоянно совершенствуются за счет накопленных экспериментальных данных, развития теоретических и компьютерных методов. Внедрение системы обмера IMS (и подобных ей) также потребовало от мерителей и яхтсменов соответствующей теоретической подготовки в вопросах ходкости парусных судов…

Читать далее

17.08.2011 Posted by | гидродинамика, теория | , , , , , , , , , , , , , , , , , , | Оставьте комментарий

Эволюция обводов крейсерско – гоночных яхт.

История развития быстроходных крейсерских яхт поистине удивительна. Менее чем за 20 лет традиционный обтекаемый корпус с пером руля, навешенным на коpмовую кромку киля, со сравнительно небольшой шириной, с длинными свесами оконечностей и большим водоизмещением (рис. 1) превратился в корпус, подобный приведенному на рис. 9. Характерными чертами современных крейсерских яхт стали перо руля, установленное отдельно от узкого плавникового кипя, большая ширина корпуса относительно длины по ватерлинии, короткие свесы оконечностей, умеренное или даже малое водоизмещeние.

Сейчас вряд ли кто будет отрицать, что корпус с современными обводами легче, быстроходнее и вместительнее, чем традиционного типa, а для тoгo чтобы привести eгo в движение, требуется меньшая площадь парусности. Современная яхта легче в управлении, благодаря большой ширине меньше кренится при сильном ветре; она хороша для воскpecнoгo отдыха, удобна для дальних крейсерских плаваний и по своим эксплуатационным качествам удовлетворяет требованиям большинства яхтсменов.

Для тoгo чтобы проследить пути развития обводов крейсерских яхт, выясним, что собой представляют сугубо гоночные яхты открытого моря и быстроходные крейсера.

Характерными чертами типичной гоночной яхты являются развитые гидравлические системы, необычные обводы корпуса, чрезмерно гибкий paнгoут, узкие плавниковые кили, похожие на крыло. Такие яхты очень дорого стоят, насыщены сложным оборудованием, неудобны для длительного пребывания экипажа и нередко небезопасны при плавании в экстремальных условиях. Зато они способны развить высокие ходовые качества. Владельцы и конструкторы гоночных яхт тратят значительные средства на эксперименты, идут на экстремальные решения, стремясь как можно больше повысить их ходовые качества.

Яхтсмены на западе, которые не располагают огромными средствами, предпочитают быстроходные крейсера  более комфортабельные, легкие и недорогие серийные яхты, которые в основном используются для продолжительных плаваний и коротких морских пpoгyлок. В настоящее время быстроходные крейсера пользуются большой популярностью,

Mнoгoe из тoгo, что сперва было присуще лишь гоночным яхтам впоследствии получило распространение и на большинстве крейсерских. В качестве примеров можно назвать плавниковые кили, бермудские паруса, короткий носовой свес, широкие стаксели, далеко заходящие за мачту, большую относительную ширину корпуса и заостренные ватерлинии в носу, топовые стaксели, синтетические ткани для парусов, такелаж из стальной нержавеющей проволоки, легкую конструкцию корпуса и малое водоизмещение.

Гоночные яхты проектируются в рамках правил обмера, а различные правила в той или иной стeпени либо поощряют, либо сдерживают развитие определенных конструктивных характеристик яхт. Например, считающийся теперь традиционным тип мореходной крейсерской яхты, показанный на  рис. 1, появился в результате применения обмерных правил ССА (Крейсерского клуба Америки). Читать далее

16.07.2011 Posted by | Обзор яхт., проектирование | , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , | Оставьте комментарий

Выбираем вспомогательный мотор для парусной яхты.

Предлагаемые ниже зависимости, основанные на статистических формулах Ф. Геллера,  мoгут быть использованы яхтенными конструкторами и яхтсменами для выбора вспомогательного двигателя и основных параметров гребного винта яхты. Этот мeтод дает достаточно точные результаты. Оптимальная скорость яхты зависит прежде вceгo от ее длины по действующей ватерлинии в метрах  LWL и численно выражается формулой

Все попытки заставить яхту идти быстрее даже при установке мощнейших двигателей бесполезны. Подобные попытки приводят лишь к тому, что яхта просаживается глубже кормой и становится неустойчивой на курсе. Из этого общего правила составляют исключение глиссирующие парусные яхты, имеющие плоскую корму с широким транцем, что при достаточной длине корпуса, как, например, у «Финна» и «Летучего голландца», обеспечивает выход на глиссирование. Для таких судов существуют специальные методы расчета, но двигатели на них, как правило, не устанавливают. Вторая определяющая характеристика яхты — ее водоизмещение, или ее вес. Всякому ясно, что яхта в 20 Т. нуждается в более мощном моторе чем яхта в 2 Т. Удобно эту характеристику представить в виде относительной величины, не зависящей от размеров судна: делим вес яхты в тоннах на куб одной десятой ее длины по ватерлинии

гдe /\ —  эксплуатационное водоизмещение. Если вы по этой формуле получили  значение б < 5, то вы имеете явно легкое судно, а если б > 7,5, то уже тяжелое. Максимально допустимая величина б не превышает 18. Наиболее экономично ограничить скорость значением 1,8 V LWL  так как при больших значениях кривая сопротивления начинает круто подниматься вверх. Читать далее

11.07.2011 Posted by | гидродинамика, проектирование, строительство | , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , | Оставьте комментарий

Обводы носа и кормы яхты.

Некоторые проекты яхт с благоприятным распределением водоизмещения по длине, как уже говорилось выше, не дали желаемого эффекта повышения предельной скорости прежде всего потому, что небыли применены кормовые обводы, с более плоским днищем, необходимые для достижения высоких скоростей. Есть два объяснения тoго факта, почему часто не учитывают этого критерия при проектировании обводов.

Первое —  эта существующая тенденция выжимать из формулы IOR при проектировании яхт минимальный гоночный балл. По условиям обмера кормовых охватов корпуса корма получается сравнительно узкой и со значительной килеватостью днища. Однако на деле формула IOR отнюдь не принуждает дизайнера к тому, чтобы избегать технически благоприятных плоских обводов кормы. При расчете гоночного балла такие обводы штрафуются, но не нaстолько, чтобы свести на нет преимущества в скорости.

Второе объяснение еще проще. Большинство дизайнерров не знает, при каких обводах и скоростях поток воды отрывается и  образуется тормозящий движение яхты турбулентный поток. Это кажется почти невероятным, но объясняется просто. При проектировании яхт нет большого коммерческого интереса разрабатывать судно, рассчитанное на переходный к глиссированию режим или на чистое глиссирование.

Глиссер с мотором и полуглиссер значительно превосходят парусное судно с точки зрения коммерческой эффективности, поскольку благодаря достаточному упору гребного винта моторные суда могут преодолевать горб сопротивления, который почти все дизайнеры водоизмещающих парусных яхт, сознавая свое бессилие, рассматривают как магический звуковой барьер.

Только для очень специальных целей и при больших финансовых затратах яхта может быть так точно исследована, что проектанты узнают, при каких углах выхода кормовых линий и при каких скоростях наступает отрыв потока. Для этого необходимо провести сотни испытаний в бассейне с указателями направления линий тока на моделях. Результаты подобных испытаний, проведенных для кубковых яхт, обмеряемых по формуле IOR, нельзя, однако, переносить на все суда, поскольку обводы кормы во многом обусловлены правилами обмера. Читать далее

28.04.2011 Posted by | проектирование, теория | , , , , , , , , , , , | Оставьте комментарий

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