Домашняя яхт-верфь.

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

Крейсерская яхта «ЭДЕЛЬ – IV».

 1291362047_yahta - 00 00

Согласитесь, что пять спальных мест при семиметровой длине и, главное — осадке немногим больше полуметра, неплохие данные для крейсерской яхты. Это —новая серийная французская пластмассовая яхта — компромисс «Эдель-IV». Приводим ее эскизы и краткое списание (для сравнения в таблице указаны  данные «Фолькбота»), Сразу же отметим, что, принимая во внимание все более широкий интерес к крейсерским гонкам, конструкторы разработали вариант этой же яхты с килем вместо шверта. Скоростные и, главное, лавировочные качества судна от этого повысились, хотя и не без ущерба для основных достоинств проекта — малой осадки и транспортабельности.

По размерениям новая яхта занимает среднее положение между ранее выпускавшимися «Эдель-III» (7,8 м) и «Эдель-II» (5,6 м). Приближаясь по полезному объему помещений к первой, она, все-таки, по замыслу, является развитием второй, которая снискала известность уменьшенной осадкой именно за счет убирающегося шверта.

Корпус яхты имеет острые обводы носовой оконечности и широкую полную корму; наиболее широкое сечение оттянуто от миделя в корму. Благодаря этому, даже при размещении всего экипажа в кокпите «Эдель» не слишком глубоко притапливается кормой, и транец не «тянет» за собой воду. Плоские, почти как у швертбота, обводы обеспечивают яхте достаточно высокую остойчивость формы, несмотря на сравнительно ограниченную ширину. Чугунный фальшкиль, который устанавливается в варианте компромисс, весит 350 кг.

001

Навесной руль погружен на несколько большую глубину, чем осадка яхты с выбранным швертом, но на мелководье он может быть приподнят. В килевом варианте руль устанавливается под кормовым подзором и крепится по всей высоте к узкому профилированному плавнику. Киль представляет собой стальную пластину толщиной 15 мм с бульбом весом 350 кг, причем на него надет пластмассовый обтекатель, имеющий гидродинамический профиль, В килевом варианте центр бокового сопротивления несколько более сдвинут в нос, чем на компромисса, в то время как положение центра тяжести по длине в обоих случаях практически одинаково  (хотя,  конечно,  оно ниже  в  килевом  варианте).

Корпус «Эдель-IV» отформован из стеклопластика и имеет толщины: 7 мм по бортам, 15 мм на днище и 25 мм в районе киля. Прочность корпуса в значительной мере обеспечивается узлами внутреннего оборудования, изготовленными из стеклопластика, подкрепленного пенопластом. Приподнятая носовая палуба подкреплена фанерой, вклеенной между слоями стеклопластика. Внутренняя отделка каюты выполнена синтетическим кожзаменителем (бюфлоном).

002

003

Рубка широкая—от борта до борта. Представляет интерес приспособление, позволяющее приподнимать кормовую часть крыши рубки вплоть до мачты. Основой приспособления служат металлические дуги (вроде тех, что используются для растягивания тента на мотолодках), которые поднимаются, опускаются и фиксируются в любом положении с помощью пневматических домкратов. В опущенном положении крыша для большей плотности дополнительно прижимается к коммингсам тремя крюками.

На «Эдель-IV» практически две каюты; носовая занята двумя спальными местами. Естественный свет попадает сюда через плексигласовую крышку люка, жесткость которой достаточна для того, чтобы выдержать сосредоточенную динамически приложенную нагрузку 90 кг. Под койкой с левого борта размещен гальюн.

Во второй каюте, отделенной подмачтовой переборкой от носовой, по левому борту оборудован обеденный уголок — стол с тремя сиденьями. На ночь крышка стола опускается до уровня сидений. Уложив на нее диванную подушку, можно получить широкую двухспальную койку.

004

005

По   правому   борту   в   каюте   расположены   шкаф   и  камбуз с плитой на кардане, мойкой, насосом для подачи питьевой воды и холодильником, в корму от камбуза оборудовано еще одно спальное место («гроб», как его принято называть на наших яхтах). Швертовый колодец не занимает полезного объема — обнаружить его можно, лишь сняв трап, ведущий из кокпита в каюту.

Благодаря смещению в корму наибольшей ширины корпуса, кокпит выглядит достаточно просторным. Высокие коммингсы дают возможность располагаться на сиденьях, как на креслах со спинкой; при крене на наветренном коммингсе можно сидеть, что на яхте подобных размеров имеет смысл при плавании в бейдевинд при свежем ветре. Чтобы меньше загромождать кокпит, конструкторы опустили погон гика — шкота на уровень сланей. В левой банке сделана откидная крышка, такого размера, чтобы можно было убрать в рундук подвесной мотор.

006

С правого борта сразу за койкой — «гробом» предусмотрена выгородка для аккумуляторных батарей, открывающаяся сверху. Еще один ящик сделан в самом носу яхты с крышкой на уровне палубы; он предназначен для хранения 10 — килограммового якоря и каната. В варианте компромисс яхта снабжается подвесным 6-сильным мотором, который устанавливается в колодце между двумя кормовыми выгородками. При снятом моторе отверстие в днище герметически закрывается пластмассовой вкладной емкостью. В килевом варианте подвесной мотор устанавливается на кронштейне за транцем, так как оборудовать колодец в этом случае не позволяет наличие руля под подзором.

Испытания обоих вариантов яхт, проводившихся при сильном (от 6 до 9 баллов) ветре, показали, что, как и ожидалось, килевая яхта может нести большую парусность (т. е. более остойчива) и лучше лавирует. На попутном же ветре обычно выигрывал компромисс. При установленном в колодце моторе компромисс недостаточно хорошо слушается руля. Небольшой плавничок между колодцем и рулем позволил бы в значительной мере уменьшить этот недостаток.

Источник:  «Катера и Яхты»,  №45.

04.11.2013 Posted by | Обзор яхт. | , , , , , , , , | Оставьте комментарий

Проектирование яхт для любительской постройки. Определение главных размерений. Часть 4.

Cдeлaв пpeдвapитeльный нaбpoсок общeгo pacположeния, oпpeдeляют минимальную длину яхты, нeобxoдимую для paзмeщения намеченного оборудования. 3aтeм oпpeдeляют остaльныe глaвныe paзмepeния, подсчитывают  водoизмeщeниe и пpиcтyпaют к пocтpoeнию тeоpeтичeского чepтeжa.

Для любителя, в наших условиях плавания, следует ограничится максимальной длиной яхты 8,5 м. На яхте таких размеров возможно размещение всего необходимого оборудования для морского плавания четырех, а на компромиссе для внутренних вод даже шести человек. Выше уже были указаны минимальные размеры для яхт на два и четыре спальных места.

Рекомендуется строить яхту максимальной длины, какую только позволяет наличие материалов, ибо по опыту известно, что любитель всегда стремится сменить свое судно на несколько большее. В табл. 1 приведены для справки элементы построенных и успешно эксплуатируемых малых крейсерских яхт. Сотни швертботов, переделанных любителями из гоночных в крейсерские, стали неплохими судами для походов по внутренним водным путям.

Используя старый корпус швертбота как кондуктор, а в качестве материала для нового швертбота пластмассу или шпон, можно построить яхту без затраты больших усилий. Высоту борта целесообразно увеличить на  200 мм, что, помимо улучшения мореходных качеств, даст большую высоту каюты. Парусность должна быть несколько уменьшена на треть, так как рубка и дополнительное оборудование повышают центр тяжести и ухудшают остойчивость швертбота, а условия работы команды отличаются от ее работы на гонках.

В случае, если вы захотите построить швертбот с размерениями, отличными от прототипа,  постарайтесь выдержать отношение длины к ширине Lmax/B = 2.5 – 3.3, ширины по КВЛ к осадке B/T = 6 – 11, а коэффициент общей полноты взять в пределах б = 0,28 – 0,35. Водоизмещение будет зависеть от материала и конструкции корпуса. Для нормальной конструкции – обшивка из досок, или реек – параметр относительной длины  L/D1/3 = 5 – 6.2;  для облегченной конструкции – из шпона, пластмассы или с диагональной обшивкой  L/D1/3 = 6 – 8.

Поскольку остойчивость швертбота зависит от его ширины, площадь парусности определяется по безразмерной характеристике √S/B, равной 2 – 2,5.  Высоту надводного борта каютного швертбота следует принимать не ниже  0,10L.  Свесы швертботов не принято делать большими; форштевень и транец обычно почти вертикальны.

Компромиссы озерно – речного плавания по обводам корпуса не имеют принципиальных отличий от щвертботов, за исключением несколько меньшей ширины и наличием фальшкиля. Соотношения главных размерений   Lmax/B = 2.7 – 3.2;  B/T = 2.5 – 4.0.  Вес фальшкиля составляет 27 – 33% водоизмещения; относительная длина 4,5 – 6,0.  Компромиссы морского плавания имеют обводы, напоминающие обводы килевых яхт. Длина свесов достигает 13 – 35% длины по палубе; коэффициент общей полноты равен  0,20 – 0,30, а относительная парусность √S / 3√D  находится в пределах 3,8 – 5,2.

Килевые яхты имеют еще более острые обводы; их остойчивость определяется весом и глубиной расположения фальшкиля. Осадка килевой яхты составляет 0,052 – 0,58L, а вес фальшкиля 32 – 40% водоизмещения D. При обычной конструкции L/D1/2 = 4,0 – 5,0, а при облегченной  L/D1/2  = 5,0 – 5,2.  В последнем случае вес балласта больше и может достигать 45% D.  Длина по палубе Lmax = 1.20 – 1.45L;  максимальный надводный борт принимается равным  8 – 10%L.  Отношение длины к ширине Lmax /B = 2.8 – 3.5;  коэффициент полноты  б = 0,18 – 0,26;  параметр  √S / 3√D  = 4.0 – 5.0.

Приведенные зависимости и данные табл. 1 позволяют даже при отсутствии близкого прототипа правильно выбрать главные размерения.  Естественно, что наличие прототипа существенно облегчит работу и позволит полнее учесть влияние тех или иных изменений, внесенных в проект.

При использовании приведенных данных не следует по всем  элементам принимать крайние значения; необходимо оценивать влияние каждого параметра на обеспечение мореходных качеств судна и создание удобств внутреннего расположения.

КУРБАТОВ Д. А.

Источник:  «Катера и Яхты»,  №1.

31.10.2011 Posted by | проектирование, расчет | , , , , , , , , , , | Оставьте комментарий

Проектирование яхт любительской постройки. Определяем назначение и тип судна. Часть 1.

Пpeждe вceгo нeобxодимо peшить вonpoc o нaзнaчении, типe и apхитeктype будущей яхты.  Пpaвильноe oпpeдeлeниe нaзнaчeния яхты позволит избежать нeoпpaвдaннoгo зaвышения или,   нaоборот, зaнижения  paзмepeний и постpоить судно  с минимальными  зaтpaтaми мaтepиaлов и  тркда.  Haзнaчeниe яхты oпpeдeляeтся   xapaктepом ee испoльзовaния и  paйoнoм плaвaния.

Пo хapaктepy использования ycлoвнo paзличaют яхты  однодневного  плaвaния, яхты выxoднoгo дня  и  яхты для кpeйcepских и туристических  походов. Яхты  одноднeвнoгo плaвaния  используются  в основном  пocлe окончания  paбочeгo дня.  Ha них нe пpeдусмaтpивaют cпaльных мeст, кaмбузa и гaльюнa.  Oсновнoe тpeбовaниe к ним — достаточно вмeстительный и  удобный кокпит. Чaщe вceгo этo откpытыe или пoлyпaлyбныe яхты типа  швepтбoтов  «М»,  яхт «Дpaкон» и т. п. Taкиe яхты пpригодны для  походов пo peкaм, озepaм и для   нeбольших пpибрежных   пepeходов, кoгдa имeeтся   возможность  paзбить ночлeг нa 6epeгy.

Яхты выxoднoгo дня должны быть оборудованы  для   ночлeгa нa водe с  cyбботы нa воскpeceньe, должны иметь пpocтeйший кaмбуз  и  вмeститeльный  кокпит. Ha тaкой  яхтe можно ходить в  нeпpодoлжитeльныe озepныe и пpибpeжныe моpскиe пoxoды дажe в тeх случаях, кoгдa нeт возможности пepeночeвaть нa 6epeгy. Яхтa должнa имeть нeбольшую рyбку, козыpeк или склaдной тeнт.

Яхты для кpeйcepcкиx пoxoдoв, осуществляемых во время  omпcкoв, тpeбуют обecпeчeния обытaeмости нa cуднe с oпpeдeлeннoй стeпeнью удобcтв  для  комaнды.

Для плaвaния  пo peкe или озepy с отмeлыми бepeгaми лучшe вceгo построить швepтбот.  Maлaя  ocaдкa швepтботa сдeлaeт достyпными мнoгиe мeлкиe пpотоки и тpостниковыe отмeли, пзвоoлит cдeлaть интepeсным плaвaниe дажe нa нeбольшом озepe. He потpeбyeтся зaтpaтa большиx усилий для  пoгpузки eгo в кузов гpузовикa или нa cпeциaльную  тeлeжку — тpeйлep, пpицeплeнную к лeгкoвoму aвтомобилю  (paзумeeтся, ecли швepтбот  достaточно  мaл), нa котоpых можнo пepeвeзти швepтбот пo cyшe.

Ho мaлaя ocaдкa швepтботa, откpывaющaя  шиpокиe возможности пpи плaвaнии пo внутpeнним  водным путям, является  пpичиной и cyщeствeнных  eгo нeдостaтков: лaвиpовочныe кaчeствa пoлностью зaвисят от швepтa, остойчивость — от шиpины  корпyca, a удобство внутpeннeгo pacположeния – от  высоты  нaдвoднoгo боpтa и pyбки.

Для  плавания  нa кpyпнoм озepe или в моpской  бухтe, гдe бывaeт сильнoe вoлнeннe, нaдo стpоить  компpoмисс или килeвую яхту.

Kомпpомисс окaжeтся вeсьмa кдобным и пpи  cмeшaннoм плaвaнии, нanpимep пpи пepexодe от  моpя к моpю пo peкaм; облaдaя бaллaстным килeм, тaкaя яxтa имeeт большую ocaдку, чeм швepтбот, но зaто болee остойчивa и бeзопaснa нa вoлнeнии. Kомпpомисс, кaк и швepтбот, имeeт свои нeдостaтки, вызвaнныe нaличиeм oпускнoгo киля.

При  пocaдкe нa мeль швepт можeт пoгнуться; конструкция швepтовoгo кoлoдцa сложна в  изготовлeнии,  создaeт нeудобcтво в кaютe и чaсто пpотeкaeт. Что  кacaeтся  ходовых кaчeств, то компpомиссы зapeкомeндoвaли ceбя кaк достoйныe coпepники килeвых яхт.

Kилeвaя   яхтa  лишeнa нeдостaтков яхт с oпускным  килeм, но имeeт большую  ocaдку.  Kaк килeвaя  яхтa, тaк и компpомисс пpaутичeски нeoпpокидывaeмы и мoгут  экcплyaтиpoвaться в любом водном  бacceйнe с достaточными  глyбинaми.

Пapycныe двухкopпусныe судa — кaтaмapaны нaшими любитeлями  стpоятся cpaвнитeльно нeдaвно. Ocтойчивость кaтaмapaнов обecпeчивaeтcя шиpоуо  pacстaвлeнными кopпycaми, что позвoляeт откaзaться  от  тяжелого  бaллaстнoгo киля. Maлыe водoизмeщeниe  и  вoлновoe coпpотивлeниe узких кopпусов  дeлaют  возможным  достижeниe скopocтeй 15 — 20 узлов при  длинe суднa 7 — 10 м, тoгдa кaк обычныe яхты  paзвивaют 5 — 7 узлов; в  том и состоит  основноe пpeимущество кaтaмapaнов.

Что  жe кacaeтся  общегo pacположeния, то оно пoлучaeтся  удобным пpи pacпoлoжeнии  жилых   помeщeний нa пaлy6e мocтикa, coeдиняющего  eгo кopnyca, a это  возьожно  тoлько пpи знaчитeльных paзмepeнияx кaтaмapaнa. Cлeдyeт отмeтить, что высокую  скоpость  кaтaмapaнa  тaкжe можно  пoлучить тoлько пpи больших   paзмepeниях, кoгдa  вec комaнды, обоpудoвaния и cнaбжeния зaнимaeт нeбольшую дoлю в вeсовoй нaгpузкe.

Пpи постройкe кaтaмapaнa вec кopпyca и зaтpaты мaтepиaлa большe, чeм пpи постройкe однокорпycныx судов.Mожно peкoмeндoвaть постpойку кaтaмapaнoв  до 7 м длинoй для днeвнoгo и  вocкpecнoгo плaвaния и свышe 7 м — для дaльниx плaвaний.

Большоe влияние нa тип пpoeктиpyeмoй яхты  окaзывaeт  устaнoвкa нa нeй двигателя  той или иной  мощности. Mнoгиe любители стpeмятся постaвить  нa свою пapусную  яхту  двигатeль  возможно  большeй мощности, нe зaдумывaясь  нaд  тeм, кaким  окaжeтся peзyльтaт. Bпocлeдствии им  пpидeтся или  миpиться с очeнь большим  paсходом тoпливa, или  стpоить для  свoeгo двигaтeля кaтep.

Kopпyc яхты  во мнoгом oгpaничивaeт  любителeй  высоких  скоpоcтeй. Для  обecпeчeния остойчивости яхты под пapycaми  кopпyc бaллacтиpуют фальшкилeм, вec котopoгo достигaeт 35 — 40% водoизмeщeния. Для  пpидaния  яхтe cпocобнoсти лaвиpовaть  пpиxoдится  увeличивaть  cмочeнную повepxнocть кopnyca пocтaнoвкoй килeй,  плaвников и швepтoв.  0бводы  яхты вoобщe мaлo похожи  нa обводы  глиccиpyющeгo и  дaжe водoизмeщaющeгo кaтepa. Haкoнeц, при плaвaнии  под  мотоpом яхтa нeceт и тaкую  в дaнном случae «бeспoлeзную» нaгpузку, кaк  вec  paнгoутa и пapycoв.

Ha pис. 1  пpивeдeнa диaгpaммa зaвисимости  устaнoвленной мощности двигателя  от скорости и  длины яхты пo вaтepлинии. Из этой  диaгpaммы ясно, что увeличeниe мощности  двигaтeля  вышe известного пpeдeлa нe дaeт   знaчитeльнoгo увeличeния  скоpости. Haпpимep, для  движeния  яхты   длиной  6 м  co скоpостью  5 узлов  тpe6yeтcя  удeльнaя  мощность  1,8 л. c. нa 1 т  водоизмещения, a  для движения со  cкоростью  7 узлов  эту  мощность   нeобxoдимо  yвeличить  ужe в  3,1 paзa.

Для  тaкoгo нeзнaчитeльнoгo повышения  скоpости  (вceгo лишь нa 40 %) нaм  пpидeтся  увeличить водоизмещение нa 15 %, чтобы  компeнcиpoвaть увeличeниe вeca мaшины и зaпaсов  тoпливa (пpи той жe дaльности плaвaния).

Из  диaгpaммы видно, что  для  яхт  длинoй  пo  KBЛ 5 — 7 м  нaиболее  экономична  скоpость  5 — 6 узлов,  для  чeгo нeобxoдимa удельная  мощность двигателя  1,5 — 3,5 л. с./т.  Диаграмма  пpигoднa  и  для  гpyбой пpикидки мощности  даигaтeля  килeвых  яхт.

Для   компpомиссов  возможно  увeличeниe мощности   до  8 — 10 л. с./т,  a  для   лeгких  швepтботoв, cпocобных  плaвaть нa пepeходном  к  глиссиpовaнию  peжимe, до 15 л. с./т.

Tому  жe, кто  хочeт  xoдить  под  мотоpом  co скоpостью  вышe 15 км/чac  и пpи  cлучae имeть  возможность  поднять  пapyca,  стоит  подумaть о  пocтpoйкe  cпeциaльнoгo  типa  кaтepa  co  вcпомогaтeльными пapycaми —  туриcтcкoгo  мотopнo — пaрycнoгo  cуднa.

Д. A. KУPБATOB.

Источник:  «Катера и Яхты»,  №1.

13.10.2011 Posted by | проектирование | , , , , , , , , , , , , | Оставьте комментарий

Особенности движения парусной яхты.

Силы нa парусах и корпусе. Суда, приспособленные для движения под парусами, имеют ряд специфических особенностей, отличающих их от судов с механическим двигателем. Эти особенности обусловлены использованием ветра в качествe энергии для движения, а в качестне движителя —  пapycoв.

Большинство людей хорошо знакомо с простым прямыми пapycaми, которые ставятся преимущественно на попуктных к ветру курсах . Такой  пapyc является плохо обтекаемым телом. На eгo подветренной стороне создается разрежение, на наветренной —   повышенное давление.

Суммируясь по всей площади паруса, разность давлений образует силу сопротивления, направленную по курсу судна и приводящую eгo в движение. Прямой парус создаст тягу и при плавании под углом к направлению ветра вплоть до курса полный бейдевинд (60  —  70 градусов к ветру). На этом курсе на ветровой поток  воздуха накладывается встречный поток, вызванный  скоростью  продвижения судна вперед; вектор скорости  cyммарного потока накладывается направленным к парусу уже не под 60 или 70 градусов, а гораздо острее.

Парус начинает работать уже по другому принципу  —  аэродинамического крыла. С кормовой кромки срывается выхрь, вызывающий циркуляцию потока воздуха вокруг паруса направление которой совпадает с общим потоком у подветренной стороны паруса и противоположному ему у наветренной. Вследствае ускорения частиц воздуха на подветренной стороне возникает разрежение, а на наветренной, где движение частиц замедляется, создается пониженное давление, В результате образуется аэродинамическая сила, проекция которой на направление движения судна и является полезной тягой паруса.

При расположении паруса под углом к ветру он также обладает сопротивлением, но в данном случае сила сопротивления не только не создает тяги, но и наоборот тормозит движение судна. Если на попутном курсе чем больше сопротивление, тем больше тяга паруса, то на курсе бейдевинд важно по возможности снизить сопротивление (по аналогии с аэродинамикой крыла оно называется лобовым) и увеличивает вторую составляющую аэродинамической силы – подъемную силу  Y, направленную перпендикулярно направлению воздушного потока —  вымпельного ветра.

Для таких условий работы прямой парус оказывается малоэффективным. Исследования парусов показали, что подъемная сила создается в основном за счет разрежения на подветренной поверхности, которое достигает своего максимума вблизи кромки паруса, обращенной к ветру.  Помимо прочих факторов величина разрежения зависит от формы  —  профиля паруса, который принимает парус наполненный ветром, от расположения и глубины выпуклости или «пуза» паруса.

Поэтому наибольшее распространение на спортивных и прогулочных судах приобрели косые паруса, которые устанавливаются одной из своих боковых кромок – передней шкаториной – к ветру. Этой шкаторине придается прямолинейность при помощи мачты или штага; парус же выкраивается с выпуклым профилем, имеющем глубину «пуза» от 6 до 12% его хорды.

Косые паруса эффективно работают под малыми углами атаки к вымпельному ветру  —  5 – 8 градусов, благодаря чему суда , имеющие специально рассчитанные для плавания под парусами обводы, могут идти в бейдевинд под углом  30  —  35 градусов к направлению истинного ветра и продвигаться против ветра в лавировку  —  галсами.

Из схемы видно, что сила тяги T оказывается намного меньше боковой силы D, называемой дрейфа так как она вызывает перемещение судна  —  дрейф его в подветренную сторону. Следовательно, для того чтобы парусник эффективно продвигался в сторону ветра, он должен иметь достаточно большое сопротивление дрейфу и по возможности малое сопротивление в направлении движения.

Первое из этих качеств достигается благодаря применению килевых обводов с развитой боковой поверхностью или же эффективных профилированных килей – плавников, являющихся гидродинамическими крыльями малого удлинения. Поскольку судно движется под углом дрейфа относительно его диаметральной плоскости, на таком плавнике создается гидродинамическая сила, направленная в наветренную сторону, т. е. против силы дрейфа, действующей на парус. При установившемся движении обе силы должны быть равны по величине и располагаться в одной вертикальной плоскости

Обратимся теперь к рисунку на котором представлена несколько упрощенная пространственная картина действия основных сил на парус и корпус яхты. Считается, что аэродинамическая сила приложена к парусам в условном центре парусности  —  (ЦП), за который в предварительных расчетах принимается геометрический центр тяжести парусов, поставленных в  ДП судна. Для треугольного паруса ЦП является точкой пересечения двух медиан, т. е. аэродинамическая сила и ее составляющая D приложены достаточно высоко над ватерлинией. Сила сопротивления дрейфу  Rd подобным же образом считается приложенной в центре бокового сопротивления  (ЦБС), за который принимается геометрический центр тяжести боковой проекции подводной части ДП судна с килем и рулем. В зависимости от обводов подводной части ЦБС оказывается расположенным на глубине  15  —  25 % осадки яхты.

Таким образом, сила дрейфа D и сила сопротивления дрейфу Rd оказываются приложенными на довольно большом плече l и образуют кренящий момент  M = D*l/. Следствием этого является неизбежный крен, с которым происходит движение парусных судов на острых углах к ветру. Величина этого крена зависит от остойчивости судна, а для его уменьшения яхту снабжают тяжелым  (от 30 до 60 % водоизмещения) балластным фальшкилем или откренивают, если речь идет о легком швертботе.  Гораздо меньший дифферентующий на нос момент создает пара сил тяги Т и сопротивления воды движению яхты  R, которая также уравновешивается восстанавливающим моментом продольной остойчивости судна.

Гораздо более существенное влияние на управляемость судна оказывает другой момент этих сил, действующий в горизонтальной плоскости и возникающий вследствие того, что сила T смещается при крене в сторону накрененного борта. Момент сил T и R? (Mпр = T*b) стремится повернуть судно носом против ветра  (или привести его к ветру, как говорят яхтсмены).  Противодействовать этому можно при помощи руля, но дизайнеры стараются создать компенсирующий момент за счет сил D и Rd, вынося  ЦП вперед от  ЦБС  на большую величину a.

В зависимости от обводов судна, типа оснастки и парусов эта величина составляет от 5 до 20% длины судна по ватерлинии. Большая цифра относится к современным спортивным яхтам, имеющим глубокий плавниковый киль и руль и оснащенными высокими узкими парусами бермудского типа; меньшая  —  к судам типа старинных шхун с прямой длинной линией киля  и широкими гафельными парусами.

Многое зависит и от остойчивости судна: чем она меньше, там больший крен на ходу получает яхта, тем дальше от борта смещается сила  T и тем больше необходимо разнести ЦП и ЦБС. При черезмерном носовом расположении  ЦП  относительно  ЦБС яхта получает тенденцию  —   уваливаться под ветер —  отворачивать форштевень от ветра.  В этом случае приходится перекладывать на ветер , вследствие чего скорость яхты может заметно снизится ( так же, как и в случае недостаточного опережения ЦП перед ЦБС , когда руль отклоняют в подветренную сторону).

Подводя итог, можно сформулировать основные  требования, которым должно удовлетворять судно, предназначенное для плавания острыми курсами к ветру:

1. Оно должно быть достаточно остойчивым, чтобы не получать в свежий ветер черезмерного крена;

2. Судно следует оснастить эффективными парусами, способными pазвивать достаточную аэродинамическую силу на малых углах атаки к вымпельному ветру;

3. Судно должно иметь эффективный киль для сопротивления дрейфу;

4. Оно должно быть хорошо отцентровано для обеспечения устойчивости на курсе.

Еще одна особенность парусных судов – это непостоянство величины силы тяги, которая зависит от скорости ветра. Поэтому режим эксплуатации парусника изменяется в широких пределах —  от водоизмещающего плавания с минимальной скоростью до глиссирования (при благоприятных условиях) на гребне волны.

С расчетом на весь этот диапазон или же на какую – либо часть его – в зависимости от преобладающих ветровых условий в районе плавания —  и проектируются обводы корпуса, выбирают ту или иную площадь парусности и остойчивость судна. Как правило, мощности, развиваемой парусами, оказывается достаточно для достижения максимальной скорости  Fr = 0.5, или V = 3 v L уз,  где L – длина яхты по ватерлинии, м.

Конструктивные типы парусных яхт. В зависимости от того, каким образом обеспечивается боковое сопротивление дрейфу и остойчивость судна, необходимые для плавания под парусами, различают несколько основных конструктивных типов парусных лодок и яхт.

Килевая яхта  имеет  киль  —  глубокий плавник, создающий значительное боковое сопротивление. К нижней части этого плавника крепится чугунный или свинцовый груз, называемый балластным килем нли фальшкилем. Киль может быть образован обводами корпуса и составлять с ним одно целое либо выполнен в виде отдельного плавника, имеющего в поперечных сечениях симметричный авиационный профиль, или бульбкиля (вертикальный лист с тяжелой отливкой внизу. Чем яснее выделен из корпуса яхты киль и больше его удлинение, тем эффективнее он противодействует дрейфу, тем относительно меньше может  быть принята его площадь. При длинной килевой линии площадь ДП может составлять 1/5 площади парусности  S; при нормальных яхтенных  обводах —  1/7S; при плавниковом киле  —  1/12S.

На современных спортивных яхтах применяют преимущественно плавниковые профилированные кили, напоминающие авиационные крилья малого удлинения. Форма, профиль и размеры плавника выбираются с учетом того, чтобы киль развивал максимальную подъемную силу на малых углах атаки  —  3 – 5 градуса, соответствующих углу дрейфа современных яхт. Для реальных скоростей, с которыми плавают парусники, оптимальны кили с относительной толщиной  t/b = 0.09 – 0.12  (t – толщина сечения киля,  b – хорда профиля).

Максимальная толщина профиля должна располагаться на расстоянии от 30 до 40% хорды от передней кромки  профиля киля. Хорошими качествами обладает также профиль NASA 664-0 c максимальной толщиной, расположенной на расстоянии 50% хорды от носка.

Удлинение килей современных килевых яхт составляет от 1 до 3, рулей до 4. Чаще всего киль имеет вид трапеции с наклонной передней кромкой, причем угол наклона оказывает определенное влияние на величину подъемной силы и лобового сопротивления киля. При удлинении киля около  l = 0.6 может быть допущен наклон передней кромки до 50 градусов ; при l = 1  — около 20 градусов; при l больше 1,5 оптимален киль с вертикальной передней кромкой.

Суммарная площадь киля и руля для эффективного противодействия дрейфу принимается обычно равной от 1/25 и 1/17 площади основных парусов. Руль, как правило, устанавливается отдельно от киля и эффективно участвует в создании силы сопротивления дрейфу, являясь тем же профилированным крылом с небольшой площадью.

Масса балластного фальшкиля составляет от 25 до 40% водоизмещения судна, благодаря чему центр тяжести яхты оказывается распределенным достаточно низко (чаще всего под ватерлинией или слегка выше ее). Остойчивость килевой яхты всегда положительна и достигает максимума при крене около 90 градусов, когда паруса уже лежат на воде. Разумеется, в этом случае судно остается на плаву, если оно имеет надежные закрытия всех палубных отверстий и самоотливной кокпит, не сообщающийся с основным помещением. Килевая яхта имеет большую осадку и предназначена для плавания по морях и озерах с глубокой водой и сильными ветрами.

Швертбот  —  легкое парусное судно, используемое на мелководье. Боковое сопротивление обеспечивается благодаря  шверту – плоскому или профилированному тонкому килю, который для уменьшения осадки убирается внутрь, корпуса в специальный колодец, установленный в  ДП. Масса шверта, даже если он изготовлен из металла, невелика и практически не оказывает существенного влияния на остойчивость лодки.  Остойчивость швертботов обычно обеспечивается за счет увеличения ширины корпуса, причем чем меньшее судно, тем относительно более широким должен быть корпус.

Кроме того, уменьшить крен активно помогает экипаж лодки, располагаясь на планшире или даже откидываясь за борт с помощью трапеции  —  подвески с поясом, крепящейся к мачте на длинном стальном тросе. При крене порядка 60 – 80 градусов сила плавучести и сила веса швертбота оказываются расположенными на одной плоскости  — наступает момент неустойчивого равновесия. Достаточно небольшого порыва ветра или удара волны, чтобы положить лодку парусами на воду. Поэтому мореходность швертбота ограничена и плавание на нем допускается лишь вблизи берегов и на сравнительно закрытых от ветра и волнения акваториях.

Наибольшее распространение получили вращающиеся шверты секторного типа, мечевидные, L – образные, а также втыкающиеся в колодец кинжальные. Вращающиеся шверты удобнее втыкающихся, так как они при посадке на мель не так сильно нагружают конструкцию корпусов. В то же время для них требуется колодец больших размеров, загромождающий кокпит лодки. Втыкающиеся шверты применяют в основном на самых малых парусных лодках.

Узкие и длинные (удлинение l до 4) мечевидные и кинжальные шверты, как правило, выполняются профилированными с относительной толщиной  t/b = 0.05 – 0.08  (на гоночных лодках – 0,044 – 0,05).  Шверты других типов вырезаются из металлического листа. Площадь профилированного шверта, имеющего повышенную эффективность в создании боковой силы сопротивления дрейфу, принимается обычно равной  1/25 – 1/30 площади парусности  S. Если шверт секторный или L – образный, его площадь должна быть не менее 1/20S. Чтобы повысить остойчивость при сохранении малой осадки, иногда строят яхты с тяжелыми швертами (падающими килями).

 Такой шверт представляет собой полую сварную коробку из металлических листов, заполненную внутри балластом. Колодец для киля в этом случае выполняется по всей высоте корпуса – от днища до палубы. Киль весящий 18 – 30% водоизмещения яхты, втягивается в клодец при помощи талей, винтовых домкратов или гидравлических устройств. Тяжелые литые или вырезанные из толстого стального листа шверты применяют и для повышения остойчивости крейсерских швертботов.

Компромисс —  является промежуточным типом между килевой яхтой и швертботом. Благодаря увеличенной, по сравнению, со швертботом осадке и наличию балластного фальшкиля компромисс более устойчив, чем швертбот. В то же время для его плавания требуется акватория с меньшими глубинами, чем для килевой яхты. Швертовый колодец на компромиссе может размещаться полностью в фальшкиле и не загромождать каюту.

Компромисс используется главным образом в районах, где имеются открытые водные пространства с сильными ветрами, но с малой глубиной, а также для комбинированного плавания , когда в одном плавании приходится и проходить реку и выходить в море.

Многокорпусные суда   —  катамараны, тримараны и проа  —  составляют особую группу парусных судов. Общим для них является обеспечение поперечной остойчивости за счет силы поддержания, которая создается при крене на погружающемся в воду подветренном корпусе или поплавке. У катамарана водоизмещение распределено поровну между обоими корпусами.

Уже при небольшом крене водоизмещение резко перераспределяется : сила плавучести корпуса, погружающегося в волду, увеличивается. Когда другой корпус выходит из воды (при крене 8 – 15 градусов), плечо остойчивости достигает максимальной величины и оно немного меньше половины расстояния между ДП корпусов. При дальнейшем увеличении крена катамаран ведет себя подобно швертботу, экипаж которого висит на трапеции. При крене 50 – 60 градусов наступает момент неустойчивого равновесия, после чего остойчивость катамарана становится отрицательной – судно опрокидывается.

Катамаран имеет огромную начальную остойчивость, и только быстрое уменьшение восстанавливающего плеча после выхода наветренного корпуса из воды заставляет дизайнеров предусматривать специальные меры, предотвращающие опрокидывание двухкорпусных судов – снабжать их автоматикой для отдачи шкотов по достижении определенного угла крена, легкими жесткими или надувными поплавками на топах мачт и т. п.

На тримаране суммарный объем боковых поплавков составляет обычно 75 – 100%  водоизмещения, поэтому максимальная остойчивость у этого типа судов достигает в момент полного погружения подветренного поплавка в воду. На стоянке и на ходу без крена поплавки не касаются поверхности воды. Преимуществом многокорпусных судов перед обычными яхтами и швертботами обуславливается их узкими и длинными корпусами.

Отношение длины корпуса к ширине на катамаране составляет от 10 до 20; средний корпус быстроходного тримарана имеет  L/B = 8 – 11, а поплавки  —  14 – 18. Благодаря этому, а также отсутствию тяжелого фальшкиля многокорпусные суда испытывают меньшее сопротивление воды движению и могут развивать значительно более высокие скорости (до 20 узлов и выше), чем однокорпусные яхты. Кроме того, при небольшом значении дрейфа на узких и длинных корпусах развивается боковая сила сопротивления дрейфу такой величины, что целесообразно отказаться от применения швертов. Таким образом , многокорпусное судно может эксплуатироваться при малой глубине на акватории, чем килевая яхта или компромисс.

13.05.2011 Posted by | проектирование, расчет, 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