Книги, научные публикации
В этой книге вы найдете 15 проектов малых судов для прогулок и туризма. Любое из них, если вы обладаете достаточными навыками в работе с
деревом, можно построить самостоя тельно на домашней судоверфи. Тем, кто бе рется за это дело впервые, не советуем прини маться сразу за постройку такого комфорта бельного катера, как, например, Кальмар или Суперкосатка. Не имея необходимого опыта, тем более не следует вносить существенных изменений в публикуемые чертежи. Удлинив, скажем, на метр корпус, вы будете потом му читься с обшивкой из фанеры, которая никак 1 не захочет подтянуться к шпангоутам, а на ГЛАВА испытаниях катер вдруг не достигнет желае мой скорости. Может случиться, что, просто допустив какую-либо неточность, вы вообще не сможете закончить строительство, затра тив уже большую сумму на приобретение ма териалов и двигателя.
Начинать лучше с самого простого, например с лодки Скиф или Акула. Таким образом, во-первых, вы познакомитесь с приемами ра ВЫБОР ПРОЕКТА СУДНА бот по сборке корпуса, во-вторых, научитесь, глядя на чертежи, представлять, как та или иная деталь выглядит в натуре, наконец, в-третьих, у вас будет возможность получить начальную практику плавания на воде и ре шить проблему стоянки будущего, более круп ного судна.
В этой главе авторы хотели бы помочь на чинающим судостроителям-любителям в гра мотном выборе проекта, познакомить их с воз можными вариантами использования доступ ных материалов и двигателей.
з НАЗНАЧЕНИЕ И УСЛОВИЯ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ РАЗЛИЧНЫХ СУДОВ Судостроителю-любителю важно знать, для какой цели будет предназначаться лодка или катер и в каких условиях они будут эксплуати роваться. Представьте себе, что вы живете на берегу реки или большого озера и предпола гаете использовать лодку для рыбной ловли и прогулок. Совершенно ясно, что в этом случае не нужны каюта и спальные места. Не требуется и особых мореходных качеств, а значит, и высо кого надводного борта, и большой ширины лод ки: при ухудшении погоды всегда можно по дойти к берегу или отказаться от выхода. Для этих условий более всего подходят гребные лодки Скиф и Утка-2 (см. стр. 126). А лю бителям скорости можно порекомендовать мо торные лодки Акула, Кайман, Суперальга (см. стр. 142). Каждая из этих лодок может быть оснащена тентом, мягкими сиденьями, запи раемыми рундучками и массой других полез пых приспособлений. В таком виде эти лодки пригодны не только для прогулок, но и для многодневных походов, особенно если взять Хй.п с собой палатку. Однако во всех случаях нужно помнить, что встреча с большой волной на обширных открытых пространствах воды на этих судах крайне нежелательна.
Примерно для тех же условий пригодна и моторная лодка Саламандра (см. стр. 163).
Хотя благодаря более высокому надводному борту и палубе это судно способно справляться с волной высотой до 0,75 м, но чтобы удары о днище были не слишком сильными, придется снижать скорость. Саламандра с ее небольшой каютой безусловно удобна для двух- и трех дневных выходов и для более продолжительных туристских плаваний. Благодаря каюте, все снабжение можно хранить в лодке и, следо вательно, на подготовку к выходу затрачивать минимальное время, в походе оставлять лодку даже на неохраняемой стоянке, заперев каюту Рис. 1. Положение основных плоскостей теоретического на замок. чертежа.
Для прибрежного плавания в морских усло виях и в крупных водохранилищах предназна- меры, их можно оборудовать всем необходи чены более мореходные суда: моторные лодки мым для длительного пребывания экипажа.
Косатка, Белуха и Суперкосатка, катера Строитель должен принимать во внимание Тюлень и Кальмар. Эти суда отличаются и такие стороны вопроса, как затраты средств высокой остойчивостью и большим запасом и времени на ежегодный ремонт судна и на обо плавучести. Обводы днища позволяют обеим рудование мест стоянки и зимнего хранения.
Косаткам глиссировать с высокой скоростью Поддержание в годном для плавания состоянии на волне без значительных перегрузок, а дру- большого каютного катера с мощным стацио гим перечисленным судам Ч выходить на от- нарным двигателем Ч задача не легкая.
крытую воду при волне до 3 баллов (средняя Именно такие катера нередко можно видеть на высота волныЧ1,25 м). берегу в самый разгар навигации: их владель Для рыбной ловли особенно удобны мотор- цам не хватает погожих дней весны для отделки ные лодки Белуха и Суперкосатка. Обе судна. Небольшие, легкие моторные лодки лодки имеют достаточно просторный кокпит, оказываются в меньшей зависимости от места а рубка может служить неприхотливому ры- стоянки. Их можно хранить на берегу или баку убежищем от непогоды. При ходе против на воде Ч всюду, где есть глубина хотя бы волны рубка надежно защищает от брызг и в 20 см.
в то же время благодаря своим малым размерам не затрудняет управление судном в свежий ветер. з Суперкосатка, развивающая, в зависи- ФОРМА КОРПУСА И ТЕОРЕТИЧЕСКИЙ ЧЕРТЕЖ мости от мощности двигателя, скорость 30Ч 45 км/час, незаменима в тех случаях, когда ры- О пригодности будущего судна для тех или баку нужно пройти до места промысла боль- иных условий плавания, о его мореходных и шое расстояние (например, в Ленинграде мно- ходовых качествах прежде всего можно судить гие ходят по Неве за 70 км Ч до Ладожского по форме его корпуса или, как чаще говорят озера). Сравнительно тихоходная Белуха судостроители и моряки, Ч по его обводам.
(15Ч25 км/час) на такой путь потратит вдвое Полное представление о форме корпуса судна больше времени, но зато ее мотор расходует дает т е о р е т и ч е с к и й ч е р т е ж, характе гораздо меньше топлива, а это значит, что на ризующий геометрические обводы судна и изо ней можно уходить далеко от населенных мест, бражающий его проекции в трех взаимно пер не рискуя остаться с порожними баками. пендикулярных плоскостях. По теоретическому Каютные катера Тюлень и Кальмар чертежу конструктор рассчитывает мореход в одинаковой степени пригодны и для дальних ные качества;
кроме того, теоретический чертеж путешествий, и для туризма выходного дня. необходим ему для проектирования внутрен На них можно плавать и по рекам, и вдоль них помещений и конструкции корпуса, опре морского побережья. Насколько позволяют раз- деления вместимости судна и т. п. Другими наиболее полное поперечное Корпус сечение. Эту плоскость обо значают значком ж.
Проекции и построение теоретического чертежа.
Очертания любого объемного тела могут быть заданы его проекциями в трех взаимно перпендикулярных плоско стях. Такие проекции при менительно к корпусу судна принято называть теорети ческим чертежом. Боковая проекция, или Бок, обра зуется в результате сечения корпуса судна плоскостями, параллельными ДП. Пока занные на ней линии сече ния называются батоксами.
Рис. 2. Теоретический чертеж большого (мореходного) катера. Аналогичным образом полу ЛБ Ч линия борта;
Б1, Б2 Ч батоксы, Д1, Д2 Ч рыбины, ЛШ Ч линия шпунта. чаются две другие проекции:
Полуширота и Корпус.
Первая образуется сечением корпуса плоско словами, теоретический чертеж Ч это основа стями, параллельными ОП, Ч ватерлиниями, цроекта любого судна, малого или большого.
вторая Ч сечением корпуса плоскостями, па Основные плоскости и линии теоретического раллельными миделю, Х Х шпангоутами.
Ч чертежа. В большинстве случаев корпус судна На рис. 2 приведен теоретический чертеж имеет сложную форму;
кривизна наружной большого катера (длина 9,75 м, ширина 2,9 м, поверхности изменяется и по длине, и по ши осадка 0,92 м, водоизмещение 5,6 т). Нетрудно рине, и по высоте. Поэтому на плоском листе заметить, что линии теоретического чертежа чертежа форму корпуса можно изобразить (батоксы, ватерлинии, шпангоуты) на двух только в виде линий пересечения его наружной проекциях изображаются в виде прямых и поверхности с секущими плоскостями. Положе только на одной Ч в истинном виде, чаще всего ние этих секущих плоскостей выбирается не в виде кривой линии.
произвольно, а в соответствии с установивши Прямые линии на каждой проекции обра мися в судостроении правилами. Три из этих зуют так называемую сетку теоретического плоскостей Ч диаметральная, основная и чертежа (соответствующие линии сетки должны плоскость мидель-шпангоута Ч являются быть строго перпендикулярны или параллельны).
б а з о в ы м и плоскостями для построения Для удобства выполнения расчетов и контроля теоретического чертежа и последующего вы плавности обводов все одноименные секущие полнения всех расчетов (рис. 1).
плоскости, а следовательно и соответствующие Диаметральная плоскость (ДП) Ч верти линии сетки, располагают на равных расстоя кальная продольная плоскость симметрии, раз ниях одна от другой.
деляющая судно на правую и левую половины.
Кроме этих линий на теоретическом чертеже Пересечение диаметральной плоскости с на проводятся:
ружными поверхностями корпуса дает на боко вой проекции линии киля, форштевня, ахтер- а) линия пересечения палубы с бортом, или штевня и палубы. линия борта (ЛБ), остающаяся кривой на всех трех проекциях;
Основная плоскость (ОП) Ч горизонталь б) линии киля и штевней;
ная плоскость, касательная к линии киля (самой нижней кромки обшивки на деревян- в) для деревянного судна Ч линия шпунта, ном судне) в его нижней точке;
линия (прямая) т. е. линия примыкания обшивки к килю и пересечения основной плоскости с ДП назы- штевням;
вается основной линией (ОЛ). г) для остроскулых судов Ч линия скулы У катеров, глиссеров и других судов, не или скул, продольных уступов и т. п.;
имеющих горизонтального участка киля, д) обводы руля, дейдвуда и плавников;
основную плоскость обычно располагают ниже е) линия фальшборта и палубы в ДП;
киля. ж) обвод транца и, в случае необходимости, Плоскость мидель-шпангоута (миделя) Ч его развертка.
вертикальная поперечная плоскость, прохо- Для согласования обводов корпуса, в местах дящая посередине длины судна, обычно через наибольшей кривизны наружной обшивки, де ;
Х* /".л ^^^UMKjH|HUb^^^^^^^^^^^^^^4V'WW>s ' лаются дополнительные сечения диагональ ными плоскостями (наклонными к ДП), при мерно перпендикулярными к обводам шпан гоутов в характерных точках. Линии пересе чения диагональных плоскостей с поверхно стью корпуса называются диагоналями или рыбинами и обозначаются Д1 и Д2. На проекции Бок диагонали не проводятся;
их строят на проекции Полуширота. При этом плоскости диагоналей условно повора чивают до горизонтального положения и точки пересечения их со шпангоутами откладывают вниз от линии ДП (см. рис. 2).
Так как корпус судна симметричен относи тельно ДП, на теоретическом чертеже принято изображать лишь одну его половину Ч один борт. На проекции Корпус справа от линии ДП вычерчивают носовые шпангоуты, слева Ч Рис. 3. Главные размерения катера.
кормовые. Вместо проекции Широта строят проекцию Полуширота, на которой изобра- L Ч длина по конструктивной ватерлинии жают обводы ватерлиний и палубы левого (КВЛ), т. е. расстояние между крайними точ борта и диагонали Ч правого борта. ками штевней, замеренное по зеркалу воды Проекции теоретического чертежа обычно при осадке судна с полной нагрузкой, либо располагают на листе в следующем порядке: при другом характерном водоизмещении, для Бок Ч в верхней части чертежа носом которого выполняется теоретический чертеж вправо;
Полуширота Ч внизу, Корпус Ч (например, в состоянии обмера Ч для гоноч справа, на одном уровне с Боком. Из-за не- ных парусных яхт);
достатка места часто, особенно при плазовой Lmax Ч длина наибольшая, измеренная разбивке чертежа в натуральную величину, между крайними точками по обшивке судна;
проекции совмещают. Например, Бок и По- В Ч ширина наибольшая, измеренная в са луширота могут быть совмещены, а Корпус мом широком сечении судна;
вычерчен отдельно. Нередко Корпус разме- Х^квл Ч ширина наибольшая по конструк щают на проекции, Бок, совмещая мидель тивной ватерлинии;
с ДП. Н Ч высота борта, измеряемая на миделе Теоретический ' чертеж выполняется с вы- от наружной поверхности обшивки у киля сокой точностью, так как от него зависит пра- судна до верхней кромки бимсов у борта (или вильность расчетов и качество построенного до планшира, если судно беспалубное);
судна. Масштаб чертежа принимают возможно ТЧосадка средняя (углубление судна), более крупным (1 : 5;
1 : 10;
1 : 20 или 1 : 25), измеренная на миделе от наружной поверх а толщину линий чертежа делают 0,1Ч0,2 мм;
ности обшивки у киля судна до конструктив нарушение плавности линий и несогласован- ной ватерлинии (рис. 3).
ность отдельных точек на различных проек- Кроме главных размерений существуют г а циях допускается также в пределах этих зна- б а р и т н ы е р а з м е р ы : длина, ширина, чений. высота и осадка, измеряемые по крайним высту Теоретический чертеж деревянного судна пающим частям корпуса и надстроек судна.
с дощатой или реечной обшивкой вычерчивают Главные размерения мелких туристских су по ее наружной поверхности. При разбивке дов выбираются при проработке общего рас на плазе и изготовлении лекал и шпангоутов положения из условия размещения необхо толщину наружной обшивки учитывают, т. е. димого оборудования, помещений и двигателя уменьшают на ее величину соответствующие соответствующей мощности *. Размерения спор размеры. тивных и гоночных судов (гребных, парусных Обшивка малых судов с металлическими, и моторных) обычно задаются соответствующи пластмассовыми и фанерными корпусами имеет ми правилами классификации и должны вы небольшую толщину, что позволяет строить держиваться в определенных пределах.
теоретический чертеж прямо по обводам шпан- Главные размерения являются основой для гоутов разбивки сетки теоретического чертежа. Так, Главные размерения судна и разбивка сетки.
Теоретический чертеж вычерчивается обычно после определения г л а в н ы х разме- См, например, книгу ГО В. Емельянова Малые р е н и й с у д н а, к которым относятся: туристские моторные суда (Л., Судостроение, 1970).
полное1Ч с полными s) запасами, грузом и командой на борту.
К безразмерным коэффи циентам формы корпуса отно сятся следующие отношения главных размерений (рис. 4):
длины судна к его ширине LIB. Для малых судов LIB колеблется в широких преде лах: от 2,1Ч2,5 Ч для парус ных швертботов до 25 Ч для академических восьмерок. По мере увеличения этого отноше ния, у водоизмещаюдих судов уменьшается сопротивление, т. е. растет скорость, но ухуд шается остойчивость. Надо от Рис. 4. Виды сечений подводной части корпуса: аЧпоДП;
б Ч по мидель метить, однако, что при не шпангоуту;
в Ч по КВЛ.
больших изменениях LIB (на пример, с 3,0 на 3,5) влияние удлинения на длина по конструктивной ватерлинии делится ходкость сказывается меньше, чем это часто на равные отрезки для получения количества предполагают. Глиссирующие суда имеют луч теоретических шпангоутов. Расстояние между шие ходовые качества, наоборот, при малых шпангоутами называется шпацией. Обычно значениях LIB (2,5-4-3,5);
для удобства выполнения расчетов число теоре длины судна к высоте борта LIH, характе тических шпангоутов принимают равным ризующее прочность и жесткость корпуса;
или 20 независимо от числа п р а к т и ч е длины судна к осадке LIT, определяющее с к и х шпангоутов, составляющих попереч поворотливость;
ный каркас (набор) корпуса. Практические ширины судна к осадке BIT, влияющее на шпангоуты вычерчивают по данным плаза, ходкость, остойчивость и мореходность. Чем когда теоретический чертеж построен в нату больше BIT, тем остойчивее судно, однако его ральную величину. Иногда, в целях упроще способность сохранять скорость на волнении ния плазовых работ, теоретические шпангоуты оказывается ниже, чем у более глубоко сидя совмещают с практическими.
щего судна. Для легких мелкосидящих лодок и Осадка по КВЛ разбивается по высоте на швертботов это отношение составляет 10Ч12,.равные промежутки ватерлиниями. Для малых для большинства катеров Ч 5Ч6, для море судов расстояние между ватерлиниями прини ходных рыболовных судов Ч 2,5Ч4, для мается от 80 до 250 мм в зависимости от слож парусных катамаранов Ч 1Ч2;
ности обводов и масштаба чертежа.
высоты борта к осадке HIT, определяющее По ширине корпуса равномерно пробива запас плавучести и остойчивость на больших ются батоксы, для малого судна обычно по 2Ч углах крена. Среднее значение для катеров 3 с обеих сторон от ДП.
составляет 2Ч3, уменьшаясь для парусных Объемные характеристики и безразмерные килевых яхт до 1,5.
коэффициенты. Водоизмещение Ч это характе Степень полноты обводов корпуса характе ристика веса судна (весовое водоизмещение) ризуется следующими безразмерными вели или объема погруженной части его корпуса чинами:
(объемное водоизмещение). Различают не коэффициентом полноты площади конструк сколько видов водоизмещения:
тивной ватерлинии, равным отношению пло п о р о ж н е м Ч со снабжением на борту, щади КВЛ S к площади прямоугольника со но без пассажиров, топлива, груза и расходных сторонами L и В КВ л (см. рис. 4) запасов;
в с о с т о я н и и о б м е р а (для парус ных яхт) Ч со снабжением и парусами на борту, но без тузика, пресной воды и прови зии;
с пассажирами и с половиной В крупном судостроении применяется также вели чина дедвейт Ч разность между полным водоизмеще расходных запасов на борту;
нием судна и водоизмещением порожнем Дедвейт обычно принимается за основу при проекти- включает вес груза, топлива, запасов воды и провизии, ровании обводов (при такой нагрузке судно команды с багажом, т. е всего, что принимает на себя имеет осадку по КВЛ);
судно для выполнения одного рейса.
Кормовая часть парусных и тихоходных мо торных судов обтекается вдоль батоксов, по этому она может оканчиваться транцем, но при этом батоксы в корме должны плавно под ниматься к ватерлинии;
в противном случае погруженный в воду транец станет причиной образования вихрей и роста сопротивления воды.
Корма быстроходных глиссирующих судов, наоборот, должна оканчиваться широким по груженным транцем, для того чтобы при дви жении на днище действовала достаточная подъемная сила, выталкивающая корпус из воды. Узкая корма при большой скорости будет проседать, судно будет идти с сильным диффе рентом, вызывающим интенсивное волнообра зование, которое не позволит ему выйти на режим глиссирования. Угол заострения носовых ветвей ватерлиний моторных лодок обычно принимается 15Ч20, а мореходных быстроходных катеров ЧХ 9 Рис. 5. Характерные обводы конструктивной ватерлинии: около 15.
а Ч гребных судов;
б Ч парусных;
в Ч моторных.
В большинстве случаев ватерлинии малых / Ч спасательная шлюпка;
2 Ч рыбачья лодка и ял;
3 Ч гоноч судов в носовой части имеют вид прямой или ная лодка;
4 ХЧ морская крейсерская яхта;
5 Ч моторно-парус слегка выпуклой кривой линии, причем по ная яхта с мощным двигателем;
5 Чозерный швертбот, 7 Ч тихо ходная моторная яхта, S Ч быстроходный катер;
9 Ч глиссиру следняя предпочтительнее для тихоходных су ющее судно.
дов. Вогнутые ватерлинии иногда применяются на парусных швертботах.
коэффициентом полноты площади мидель Очертания диаметральной шпангоута п л о с к о с т и, которые оказывают влияние на ходкость и мореходность судна. Моторные суда в большинстве случаев имеют наклон коэффициентом полноты водоизмещения, ный форштевень, плавно переходящий в линию определяемым как отношение объема V под- киля. Наклон форштевня находится в зави водной части корпуса без выступающих частей симости от развала носовых шпангоутов.
к объему параллелепипеда со сторонами L, У быстроходных катеров линия ДП касается Dvxi гт. основной линии уже на 1Ч2-м теоретических шпангоутах и может немного подниматься к транцу, начиная от миделя (рис. 6, а). У ти хоходных судов, с целью уменьшения сопро Характерные линии теоретического чертежа.
Конструктивная ватерлиния. тивления воды килевая линия выполняется Ее форма, заострение в носу и корме, а также с подъемом также и к носу (рис. 6, б), что спо коэффициент полноты ее площади а оказывают собствует улучшению их поворотливости.
существенное влияние на остойчивость и ход- Подъем килевой линии к носу необходим и на кость судна. Характерные очертания ватерли- мелкосидящих широких судах с санными обра ний приведены на рис. 5. В общем случае, зованиями носа, так как при таких обводах чем острее ватерлиния и чем меньше коэффи- обтекание днища водой происходит не по ватер циент полноты а, тем быстроходнее судно и тем линии, а по батоксам.
ниже его остойчивость (точнее, остойчивость В корме линия киля моторных катеров пред его формы). ставляет собой горизонтальную или наклон Ватерлинии тихоходных судов (гребных и ную прямую, заканчивающуюся ахтерштевнем моторных лодок) заострены в корме, что спо- или транцем. Если линия киля наклонна, собствует плавному обтеканию корпуса водой, говорят, что судно имеет конструктивный диф без вихрей за кормой. Ватерлинии парусных ферент. Дифферент на корму позволяет лучше судов более полные (а = 0,65 ч-0,75), что вы- разместить (углубить) гребной винт и защитить зывается необходимостью обеспечения доста- его от повреждений.
точной остойчивости под парусами. Угол за- Л и н и и б а т о к с о в. Эти линии ха острения носовой ветви ватерлинии для килевых рактеризуют всхожесть судна на волну, его яхт составляет 15Ч20, а для швертботов 18Ч остойчивость на больших углах крена и ход 25 на один борт. Соответственно углы для кость. Для судов, плавающих на тихой воде, кормовых ветвей равны 30Ч70 и 20Ч65. форма носовых ветвей батоксов имеет второсте Рис. 6. Обводы остроскулых судов: а Ч быстроходных;
б Ч тихоходных.
1 Ч мидель-шпангоут, 2 Ч транец.
пенное значение, они могут быть достаточно в носовой части. У мореходных судов точка крутыми в надводной части и входить в воду притыкания скулы к форштевню лежит выше почти под прямым углом. Носовые ветви ба- (в верхней половине надводного борта у форш токсов мореходных судов Ч обычно пологие;
тевня), чем у судов, рассчитанных на плавание у палубы они имеют вогнутую форму, перехо- на спокойной воде (см. рис. 6).
дящую в выпуклость у ватерлинии. Это спо- Скуловая линия должна погружаться в воду собствует взбиранию судна на волну с наи- на расстоянии 20Ч40% длины по КВЛ в корму меньшей потерей скорости. от форштевня. При этом чем быстроходнее судно, тем дальше в корму должна отстоять Кормовые ветви батоксов тихоходных судов точка пересечения скулы с КВЛ.
должны плавно подниматься к ватерлинии в корме и выходить из воды у транца. Угол В кормовой части линия скулы глиссирую наклона батоксов к КВЛ в корме не должен щих катеров опускается таким образом, чтобы быть большим (обычно в пределах 10Ч килеватость днища у транца составляла 0Ч20.
15). Для быстроходных катеров этот угол Водоизмещающие суда, напротив, имеют ску уменьшается до 0Ч5, а линии батоксов обры- лу, выходящую в корме из воды. Наиболее ваются на погруженном в воду транце широкий размер по скуле у глиссирующих (рис. 7). судов находится на транце, а у водоизмещаю щих Ч на миделе. Только в редких случаях Линия скулы остроскулого скула целиком проходит над ватерлинией, не с у д н а. Для судов всех типов линия скулы погружаясь в воду.
должна подниматься вверх и выходить из воды Рис. 7. Характерные обводы круглоскулых катеров: а Ч мореходный лоцманский катер (L Ч 10,6 м;
скорость 9 узлов);
б Ч катер с подвесным мотором (L = 4,7 м;
скорость 31 узел).
Килеватость днища ХЧ особая форма днища Линия палубы (борта) на лодки в виде двугранного (внутреннего) п р о е к ц и и Полуширота. Наибо угла по всей длине судна. У глиссирующего лее важно обеспечить необходимую площадь судна важной характеристикой является угол палубы в носовой части. Чем больше развал внешней килеватости между касательной шпангоутов в носу, тем мореходнее судно, к обводу мидель-шпангоута и основной пло однако тем сложнее становится постройка его скостью на одном борту.
корпуса.
Обводы носовых шпангоутов.
Большое распространение получают мелкие Для мореходных катеров важно обеспечить суда с притуплённым носом и носовым транцем мягкую, без ударов и зарывания в воду, встре (форшпигелем). Такая носовая оконечность чу с волной, поэтому их носовая оконечность обеспечивает хорошую плавучесть на волне должна быть достаточно острой, но с плавным и высокую остойчивость при крене.
развалом в надводной части.
В кормовой части обвод палубы имеет вто Обводы кормовых шпангоу ростепенное значение. На глиссирующих ка т о в. Обводы кормовой части находятся в тес терах кормовые шпангоуты иногда имеют за ной зависимости от расчетной скорости судна.
вал борта, и палуба у них сужается к транцу.
У тихоходных судов они имеют значительную Это несколько ухудшает поведение судна на килеватость. У более быстроходных килеватость циркуляции. На современных катерах, как уменьшается, но соответственно увеличивается правило, наружный развал шпангоутов идет ширина транца у КВЛ, а радиус скругления по всей длине судна.
скулы уменьшается. Для глиссирующих судов Линия палубы (борта) на характерна острая скула и незначительная п р о е к ц и и Бок. Характер этой линии килеватость днища в корме (см. рис. 6).
выбирается в зависимости от мореходных ка Д и а г о н а л и ( р ы б и н ы). С помощью честв судна, его обитаемости, а главным обра этих линий производится построение и согла зом от архитектурного облика. Эта линия может сование теоретического чертежа парусных ки иметь вид плавной кривой (выпуклостью вверх левых яхт и других судов, имеющих значитель или вниз) либо вид прямой (наклонной или ную килеватость днища. Для судов других горизонтальной). Для тихоходных катеров типов диагонали играют второстепенную роль предпочтительна палуба с нормальной седло и применяются в основном для контроля со ватостью, обращенной выпуклостью вниз.
гласованности обводов.
Профиль такой линии как бы следует профилю На правильно построенном теоретическом волны. Самую нижнюю точку линии палубы чертеже диагонали имеют вид плавных кривых, лучше располагать в кормовой трети длины, а без изломов или местных выпуклостей;
любые не на миделе, что создает впечатление легкого изломы диагоналей свидетельствуют о нару дифферента на корму и улучшает внешний вид шении соответствия между точками на проек судна.
циях Корпус и Полуширота.
Для глиссирующих катеров и моторных П о г и б ь б и м с о в. Погибь бимсов (и, следо лодок практичнее прямая линия или даже ли вательно, выгиб палубы вверх в поперечных сече ния с обратной седловатостьюЧвыпуклостью ниях) выполняется для того, чтобы вода, попав вверх. При такой палубе дифферент на корму шая на палубу, скатывалась к бортам. Стрелка кажется меньшим, а поднимающийся на ходу погиби может иметь различную величину: для нос не так мешает обзору по курсу. Иногда более крупных судов Ч от 1/40 до 1/60 ши палуба с обратной седловатостью применяется рины палубы, для мелких Ч от 1/20 до 1/40.
на яхтах и катерах с целью увеличения вы Палуба рубки может быть выполнена с еще соты помещений.
большей стрелкой погиби.
Обвод м и д е л ь - ш п а н г о у т а.
Существует несколько способов построения В надводной части бортовые ветви шпангоутов кривой погиби бимсов;
простейший из них поднимаются вертикально или имеют развал показан на рис. 8. При ДП проводится четверть наружу, улучшающий остойчивость. Неболь окружности с радиусом, равным выбранной шой завал шпангоутов внутрь делается на па стрелке погиби. Полученная дуга окружности русных яхтах, чтобы улучшить обтекание кор делится на 3Ч6 равных частей. На такое же пуса водой на крене (преждевременный вход число частей делится полуширота палубы.
палубы в воду на крене к тому же увеличивает Через точки делений проводятся взаимно пер сопротивление).
пендикулярные линии, точки пересечения ко торых определяют кривую погиби бимсов 1'Ч 2'Ч3'Ч4'Ч5'.
При разработке теоретического чертежа кон структор должен учитывать также положение центров тяжести площадей ватерлиний и центра Рис. 8. Построение кривой погиби бимсов.
з величины, или центра плавучести для водо В0Д0ИЗМЕЩАЮЩИЕ КАТЕРА измещения, распределение подводного объема по длине судна и по осадке и т. п. Все эти Конечно, все замечали волны, которые рас характеристики определяют остойчивость суд ходятся в стороны от носа и кормы идущего на, его дифферент и зависят от распреде судна;
хорошо видны и поперечные волны, ления веса корпуса, двигателя, команды перпендикулярные к направлению движения и пр.
судна. И расходящиеся и поперечные волны Учет технологических требований. При по появляются вследствие изменения давления строении теоретического чертежа, помимо при воды вдоль корпуса судна во время его дви веденных выше соображений учитывают осо жения.
бенности материала корпуса и технологии по Величина волнового сопротивления, кото стройки. Наименьшие ограничения на выбор рое приходится преодолевать судну при дви обводов накладывает использование в качестве жении, зависит от относительной скорости основного материала корпуса стеклопластика, v/j/~L, где v Ч скорость судна в м/сек, L Ч шпона или стеклоцемента. В этом случае длина по конструктивной ватерлинии в м.
приходится заботиться только о возможности выемки корпуса из матрицы (или съема с пуан- В судостроении обычно вместо этой харак сона). Так, при изготовлении корпуса в цель- теристики пользуются безразмерной величи ной матрице или на пуансоне необходим не- ной Ч числом Фруда, которое отличается от большой (2Ч5) развал бортов, транца, боко- приведенного отношения введением под знак вых стенок киля и т. п. наружу. При наличии корня в знаменателе постоянной величины Ч завала борта матрица или сам корпус должны ускорения силы тяжести g = 9,81 м/сек2: Fr z = быть разъемными.
При обшивке рейками необходимо знать g минимальные радиусы гибки, при которых не Чем большую скорость будет развивать требуется распаривания заготовок перед уста- судно, тем выше и длиннее будут образуемые новкой (см. стр. 35). его корпусом волны, а следовательно больше При постройке металлических судов также будет и волновое сопротивление, и тем большую нельзя не учитывать того, что всякого рода массу воды придется судну вовлекать в дви двойная кривизна обшивки требует горячей жение, расходуя на это все большую энергию гибки листов или применения особого прес- двигателя.
сового оборудования, изготовления значитель- Увеличение волнового сопротивления при ного количества гибочных каркасов, постелей, повышении скорости хода происходит значи шаблонов и т. п. тельно интенсивнее, чем сопротивления, вызы Поверхности судов с фанерной обшивкой ваемого трением воды об обшивку судна (сопро должны развертываться на плоскости Ч быть тивления трения). Важно отметить, что растет цилиндрическими или коническими, так как волновое сопротивление не плавно (рис. 9), а по этот материал можно изгибать только в одном кривой, имеющей местные перегибы, максиму направлении, потому что он не имеет способ- мы. Это является отражением интерференции ности к пластической деформации. Теоретиче- поперечных волн, образующихся у носовой и ский чертеж таких судов проектируется луче- за кормовой частями корпуса судна Если вым методом г. вершина носовой волны будет совпадать с вер Из сказанного можно понять, что нельзя шиной кормовой волны, то общая высота волны произвольно изменять размерения и обводы корпуса, так как это обязательно повлечет за собой и изменение качеств судна на воде.
И может случиться, что, скажем, удлинив корпус за счет увеличения расстояний между шпангоутами, строитель вообще не сможет добиться плавности обводов. Но способы изме нения размеров мы еще будем рассматривать ниже.
См статью Д А Курбатова Проектирование яхт любительской постройки (Катера и яхты, вып 1 Л, 1963), а также книгу Л Л Ермаша, И П Иванова и П 3 Неймана Клееная древесина в катеростроении (Л, Судпромгиз, 1950).
/л tr, км/vat Ю It 22 Рис. 11. Зависимость числа Фруда от скорости Рис. 10. Схема образования поперечных волн в зависимости и длины судна.
от относительной скорости лодки (от числа Фруда). Справа показаны оптимальные обводы корпусов для данной ско рости.
и транцевая формы кормы, причем в последнем >. Ч длина волны (расстояние между соседними гребнями)", случае днище у транца имеет значительную L Ч длина лодки по КВЛ.
килеватость, а сам транец обычно в воду не погружается.
возрастет, и наоборот, когда гребень носовой Для уменьшения сопротивления трения на волны придется на впадину кормовой волны, судах этого типа важно максимально умень произойдет как бы выравнивание взволнован- шить площадь подводной (смоченной) поверх ной поверхности воды. В первом случае волно- ности корпуса.
вое сопротивление возрастет, во втором умень- Для рассматриваемого значения относи шится, отсюда и такой характер кривой. тельной скорости характерна сравнительно не Число Фруда характеризует расположение большая потребная удельная мощность Ч при системы волн, поднимаемых судном, относи- мерно 1Ч1,5 л. с. на 1 т водоизмещения судна;
тельно его корпуса. Например, при Fr, = 0,31 при этом скорость судна с увеличением на на длине корпуса судна, независимо от его грузки практически изменяется мало.
размеров, всегда будут располагаться два греб- При повышении относительной скорости, ня (рис. 10), а впадина носовой волны совпа- А, (длина поперечных волн Ч см. рис. 10) по дет со впадиной кормовой волны. Такое явле- степенно увеличивается и при Fr, = 0,40 ста ние объясняется так называемым законом по- новится равной длине корпуса судна, которое добия, основываясь на котором можно сравни- при этом будет идти на двух соседних гребнях вать по обводам (и выбирать из них лучшие) поперечных волн. Соответственно будет воз суда любой длины, имеющие одинаковую отно- растать и мощность, затрачиваемая на волновое сительную скорость, или число Фруда. Не- сопротивление;
теперь она будет составлять трудно представить, что абсолютная скорость уже не половину, а около 70Ч80% от всей сравниваемых судов, имеющих большую длину, мощности двигателя. Лодка немного будет будет выше (рис. 11). Следует заметить, что, погружаться и получит легкий дифферент на при одинаковом числе Fr;
и близких обводах, корму, так как в корме гребень носовой вслны на создание волн затрачивается примерно одна в известной мере гасится подошвой кормовой и та же удельная мощность (мощность двига- волны.
теля в лошадиных силах, приходящаяся на 1 т Соответствующая описанной картине ско водоизмещения судна). рость для катеров длиной 4 м будет 9 км/час, Лучшие результаты (Fr/= 0,31) дают плавные, длиной 20 м ХЧ 14 км/час. Еще небольшое заостренные в корме по ватерлиниям обводы увеличение скорости Ч всего на 3Ч4 км/час, с выходящими из воды и достаточно круто подни- и картина волнообразования резко изменится.
мающимися вверх линиями батоксов. Приме- Носовая волна станет длиннее лодки, лодка няется вельботная 1, крейсерская 2, как у каноэ, как бы начнет взбираться на гребень этой волны, высоко задрав вое. Вот тут-то конст руктор и должен помочь судну одолеть эту гору, т. е. сдвинуть в корму носовой гребень Вельботная корма Ч заостренная, почти как в носу, за счет большего заострения носовых обводов, кормовая оконечность с ахтерштевнем, на который наве шивается руль.
а главное Ч не допустить при этом слишком % Крейсерская корма Ч то же, что вельботная, но большого погружения кормы в воду с рулем, размещенным под кормой.
Для катеров, рассчитанных на еще более проваливается кормой в воду;
за его транцем высокие скорости (Fr ;
= 0,8ч-1,2) характерна образуются завихрения, поглощающие энер широкая плоская корма с погруженным в воду гию двигателя. Дифферент на корму при вель транцем. Осадка транца равна примерно чет- ботной или крейсерской корме может составлять верти наибольшей осадки корпуса;
подводный 5Ч7;
подобные катера достигают относитель объем, таким образом, смещается в корму ной скорости 0,5Ч0,6 ( F ^ = 0,5-^0,6) только еще больше, чем в предыдущем случае (соот- за счет установки очень мощного двигателя.
ветственно перемещается и гребень носовой При правильных обводах корпуса и Fr ;
= поперечной волны). Линии батоксов в корме = 0,5 -г-0,7, на волнообразование тратится уже более пологие, поэтому на днище возникает 85Ч90% мощности двигателя, которая обычно уже достаточной величины гидродинамическая равна 15Ч20 л. с. на 1 т водоизмещения.
подъемная сила, выравнивающая катер на Судно становится чувствительным к увеличе ходу. Если посмотреть за корму такого катера, нию нагрузки и изменению положения центра можно увидеть, что две струи воды, срыва- тяжести.
ющиеся с бортов у транца, смыкаются далеко При дальнейшем увеличении скорости (до за кормой, как бы увеличивая длину корпуса. Frj = 0,8 ч-0,9) гребень носовой волны пере Катер со слишком узким транцем или с боль- мещается в кормовую часть судна. Если днище шой килеватостью днища в корме буквально здесь достаточно плоское и с пологими, почти горизонтальными линиями батоксов, то благо даря действующей на него гидродинамической подъемной силе судно будет всплывать, рост волны приостановится, и судно пойдет в близ ком к глиссированию режиме. Но, помимо об водов днища, все более существенную роль бу дет играть нагрузка судна. Если полный вес превышает 35 кг на 1 л. с. мощности двигателя, перехода в глиссирование может и не наступить.
Выше речь шла об обводах, рекомендуемых для некоторых наиболее характерных диапазо нов скоростей судна. Какой же мощности двигатель нужно взять для достижения той или иной заданной скорости при условии, что обводы корпуса будут выполнены оптималь ными? Достаточно точный ответ можно полу чить из табл. 1, составленной по данным боль шого числа построенных катеров. Из этой таблицы особенно хорошо видно, как сильно влияет на потребную мощность длина корпуса.
Например, для скорости 15 км/час катеру смена на воде, зато на ходу они обеспечивают длиной по ватерлинии 6 м и водоизмеще- это вполне.
нием 2,0 т требуется двигатель в 22 л. с. Взглянем на лыжу сбоку (рис. 12). Вода, Катер того же водоизмещения и с тем же ударяясь о нее, разделяется на два потока.
двигателем, но длиной 9,2 м, пойдет на Основной из них перемещается к заднему 4 км/час быстрее (или при сохранении той же концу лыжи;
другой, в виде тонкой пелены скорости 15 км/час может принять дополни- брызг, отбрасывается вперед, как бы прилипая тельно 1,5 т полезного груза). Такое влияние к поверхности лыжи. В точке С, где потоки длины корпуса должно быть для нас уже разделяются и вода встречается с лыжей под понятно: ведь с ее увеличением при данной прямым углом, вся энергия набегающего на скорости понижается число Фруда, умень- поверхность лыжи потока превращается в ги шаются потери на волнообразование. Не слу- дродинамическое давление Ч в скоростной на чайно поэтому катера с маломощными двига- пор. Из физики известно, что давление на телями строят максимально длинными, чаще пластину, поставленную перпендикулярно по 6Ч10 м, и узкими. току, пропорционально квадрату скорости v Из других характерных соотношений раз- и массовой плотности воды р, т. е.
мерений водоизмещающих катеров, наиболее существенно влияющих на их ходовые качества и остойчивость, следует отметить относитель ную длину L/D1/3 = 5 ч-6;
отношения LIB = р = 102 кг-см2/м4;
vЧм/сек.
где = 3,2-4-4,5 и BIT = 3,5-4-5,5. Часть воды, движущаяся назад, приобретает все большую скорость, а давление на поверх ность лыжи соответственно падает. На кормо вом срезе лыжи давление становится равным з нулю. Распределение давления по длине лыжи БЫСТРОХОДНЫЕ ГЛИССИРУЮЩИЕ СУДА зависит от угла атаки а (рис. 13): при его увеличении равнодействующая сил давления смещается к задней кромке лыжи, и наоборот.
Как уже говорилось, при относительных Поперек лыжи давление убывает незначительно, скоростях выше 1,2 (Fr ;
> 1, 2 ) заметной ве а на самых боковых кромках резко падает до личины достигает гидродинамическое давление атмосферного. Вода из-под лыжи выбивается на днище, уравновешивающее часть или даже здесь в виде сильных поперечных струй.
весь вес судна. Судно, имеющее рассчитанные Точно так же действуют гидродинамические на этот режим движения обводы, всплывает силы и на днище глиссирующего судна. Суще и скользит по поверхности воды. На преодоле ствует связь между подъемной силой Л, ско ние сил сопротивления воды при этом затра ростью v, весом (весовым водоизмещением) чивается значительно меньше энергии, чем катера D, шириной рабочего участка днища В у судна водоизмещающего типа.
н его углом атаки а.
Идеальный для рассмотрения основ глисси Упрощенно эту зависимость можно пред рования пример Ч водные лыжи. Их плаву ставить следующим образом.
чести недостаточно, чтобы поддерживать спорт t Чем больше судно, т. е. чем оно тяжелее, тем большая подъемная сила требуется, чтобы вытолкнуть его на глиссирование. Значение подъемной силы А глиссирующего судна прак- чения (0,10-^-0,15) могут быть достигнуты на тически должно быть равно его весу D (если легких гоночных судах, обладающих высокой не учитывать составляющей, в данном случае скоростью хода и сравнительно небольшой незначительной, которая, согласно закону шириной днища.
Архимеда, равна весу вытесненной судном И, наконец, еще один коэффициент, связы воды). вающий вес судна с сопротивлением воды его Подъемная сила создается за счет скорост- движению, Ч коэффициент глиссирования е = ного напора, следовательно, можно считать = W/D, называемый иногда обратным гидро ее пропорциональной квадрату скорости. По- динамическим качеством судна. Чем ниже этот нятно, что чем большая площадь подвергается коэффициент, тем меньшая мощность двигателя воздействию скоростного напора, тем выше требуется для того, чтобы вывести на глисси суммарное давление на днище судна. В расче- рование судно данного веса. Для большинства тах же обычно учитывают не площадь днища, малых катеров и лодок с подвесными моторами смоченная длина которого у глиссирующего е = 0,18 ч-0,25.
судна непостоянна, а квадрат его ширины. Минимальным коэффициентом глиссирова С увеличением в определенных пределах ния обладает судно с совершенно плоским дни угла набегания потока воды на днище (угла щем в сочетании с острой скулой. На нем атаки а) результирующая гидродинамического развивается наибольшее гидродинамическое давления R и подъемная сила А также воз- давление;
выходящие по бортам струи воды растают. отсекаются скулами и не замывают борта.
Относительную скорость глиссеров кон- Однако при ходе даже против небольшой волны структоры выражают уже не через длину судно получает очень жесткие удары в днище:
судна, а через его водоизмещение: ведь оно встречается с каждой волной сразу всей своей шириной.
Есть и другой недостаток у плоскодонного корпуса, который проявляется на большой скорости. Гидродинамическая подъемная сила, где v Ч скорость судна, м/сек;
g Ч 9,81 Ч как уже отмечалось, пропорциональна ква ускорение силы тяжести, м/сек2;
D Ч водо драту скорости, эффективной площади днища измещение, т.
(или, для упрощения, квадрату ширины) и Если относительная скорость судна Fr D = углу атаки. Но так как вес судна D во время = 3, то можно говорить, что оно глиссирует плавания не изменяется, то нужно, чтобы и (рис. 14, сопротивление W уменьшилось).
подъемная сила имела постоянную величину.
Для характеристики подъемной силы поль Значит, при повышении скорости судна должна зуются коэффициентом динамической нагрузки уменьшаться или рабочая площадь днища, или угол атаки, или то и другое одновременно.
При этом, чтобы глиссирование было устойчи вым, положение центра давления воды на днище относительно центра тяжести тоже долж где В Ч ширина рабочего участка днища.
но сохраняться.
У прогулочных моторных лодок с дни На плоскодонной лодке смоченная ширина щем малой килеватости этот коэффициент обыч днища Ч величина постоянная, следовательно, но равен 0,03Ч0,08, но оптимальные его зна и меньший радиус циркуляции. Эти качества сделали глиссирующие катера с повышенной килеватостью днища незаменимыми на крупных водохранилищах и для морского плавания.
Но при повышенной килеватости днища подъ емная сила составляет лишь часть гидродина мического давления, действующего перпенди кулярно днищу. Она равна произведению ре зультирующей сил давления А на косинус угла внешней килеватости днища (рис. 15).
Чем больше угол килеватости днища, тем больше будет его смоченная поверхность и, следовательно, тем больше будет сопротивле ние движению катера от трения обшивки о воду.
Таким образом, чтобы получить такую же ско рость, как и у плоскодонного судна, судну уменьшать рабочую площадь можно только за с повышенной килеватостью потребуется более счет смоченной длины, т. е. увеличивать угол мощный двигатель. Иными словами, килеватые атаки. Очевидно, гидродинамическая подъем катера имеют более высокий коэффициент глис ная сила с увеличением скорости может пре сирования 8.
вышать вес судна. В этих случаях судно начи нает прыгать, или дельфинировать, как назы- Компенсировать потерю гидродинамиче вается это явление неустойчивого глиссирова- ского качества на килеватом корпусе можно ния. Вследствие этих недостатков в настоящее за счет установки на днище продольных реда время плоскодонным обводам предпочитают нов и скуловых брызгоотбойников (рис. 16).
килеватые. Катер с килевато-клиновидным дни- Каждый редан работает подобно рассмотренной щем мягче встречает волну. Например, при выше схеме (рис. 12), с той лишь разницей, относительной скорости Fr D = 4 и длине вол- что ширина его глиссирующей поверхности, ны, несколько большей его длины, катер измеряемая поперек набегающего потока, во с килеватостью днища 5 испытывает удар, много раз больше длины.
в 15 раз превышающий его вес, а с килева- Кроме создания дополнительной подъемной тостью 20 Ч только в 6 раз. Кроме того, силы, реданы отсекают часть воды от днища килеватые катера оказываются более устой- судна и уменьшают его смоченную поверхность.
чивыми на курсе при ходе на взволнованной При достаточно высокой скорости (около поверхности и имеют более плавную качку 40 км/час) судно длиной 4Ч5 м может даже ческое давление на днище распределяется по определенному закону (см. рис. 12Ч13), и, если переместить нагрузку в нос или в корму, сразу же изменится угол атаки днища. Если он станет меньше оптимального, увеличится смоченная поверхность днища (следовательно, и трение его о воду), упадет подъемная сила;
если угол атаки чрезмерно увеличится, резко возрастет сила сопротивления. В обоих слу чаях скорость лодки снизится. Близкие к опти мальным результаты получаются, если центр тяжести лодки с учетом веса корпуса, обору дования, двигателя, топлива и пассажиров располагается на расстоянии 30Ч40% его дли глиссировать на ближайших к скуле реданах.
ны от транца. Это нужно учитывать при замене При этом достигается то, чего нельзя получить двигателя, перепланировке кокпита и при дру на плоскодонном корпусе, Ч уменьшается ши гих изменениях в проектах.
рина несущей поверхности днища, глиссирова Если после постройки лодки обнаружится ние становится устойчивым даже при изменении чрезмерная кормовая центровка (судно будет положения центра тяжести по длине катера иметь большой дифферент на корму), дело в широких пределах.
можно поправить. Кроме перемещения в нос Оговоримся, что под повышенной килева запасов топлива, снабжения, сидений пасса тостью днища понимается угол внешней киле жиров, можно добиться требующегося резуль ватости в 15Ч22, при котором можно полу тата смещением в корму точки приложения чить и достаточно ощутимое снижение ударных подъемной силы за счет установки на днище перегрузок при ходе на волнении, и эффект у транца по всей ширине лодки клина (из от применения реданов. В данной книге поме дерева или пенопласта (рис. 17). Ширина клина щены проекты моторных лодок Косатка и принимается обычно равной 150Ч300 мм, а вы Суперкосатка, обводы которых близки к глу сота выбирается с таким расчетом, чтобы его бокому V (так обычно называют корпуса угол составлял 3Ч5. В корме из-за увеличе с килеватостью выше 20 на всей рабочей части ния угла атаки возникает дополнительное ги длины днища Ч от миделя до транца). Оба дродинамическое давление, которое и вырав корпуса рассчитаны на эксплуатацию со ско нивает лодку. Если действие клина окажется ростью 35Ч45 км/час, что может быть достиг чрезмерным, т. е. если смоченная длина катера нуто при сравнительно небольшой удельной сильно увеличится, достаточно немного со нагрузке (15Ч20 кг на 1 л. с. мощности мотора).
строгать клин, чтобы увеличить скорость. Тот В расчет принимается полный вес лодки Ч с мотором, пассажирами, запасом топлива и т. п.
При недостаточной мощности двигателя или перетяжелении конструкции и оборудования судно не выйдет на режим глиссирования и бу дет плавать в водоизмещающем режиме. На скоростях 18Ч20 км/час транец останется по груженным в воду, а для этого режима, как мы имели возможность убедиться выше, нужны совершенно другие обводы.
Глиссирующая лодка с минимальной киле ватостью днища (4 на транце) представлена в книге польской моторной лодкой Супер альга. Высокое гидродинамическое качество плоскодонного корпуса позволяет ей глисси ровать с большей удельной нагрузкой Ч до 25 кг на 1 л. с. и развивать высокую скорость.
Однако, как показал опыт, эти преимущества полностью утрачиваются, стоит только лодке выйти на волну: из-за сильных ударов води телю Суперальги приходится снижать ско рость хода.
Кроме нагрузки и мощности для глиссиру ющих лодок большое значение имеет положение центра тяжести по длине. Ведь гидродинами же результат может быть получен с помощью коэффициента К, характеризующего остойчи регулируемых транцевых плит (см. рис. 238, вость судна и вычисляемого по формуле стр. 185), угол атаки которых можно изменять в зависимости от нагрузки.
При постройке глиссирующих судов кроме где L Ч наибольшая длина судна, м;
строгой проверки веса деталей и узлов большое Вгр Ч ширина по скуле на транце, м значение имеет и соблюдение точных размеров, (берется с учетом выступающих особенно в рабочей кормовой части днища. брызгоотбойников, табл. 2).
Достаточно допустить небольшой подъем дни- Для случая Суперальги (см. стр. 145) ща или даже скулы, как движение судна ста- коэффициент К = 10,6-4,0-1,30 = 55,12, сле новится неустойчивым, оно начинает дельфи- довательно устанавливать на ней подвесной нировать. Все продольные кромки скул, ре- мотор мощнее 25 л. с. нельзя.
данов и транца должны быть по возможности острыми, а рабочие грани реданов и брызгоот бойников Ч иметь заданный наклон к гори з зонту, иначе движение судна будет сопровож ПАРУСНЫЕ ЯХТЫ даться большим брызгообразованием и допол нительными потерями мощности.
Современные парусные яхты, как правило, Какую же скорость может развить глисси вооружаются треугольными парусами бермуд рующая моторная лодка с подвесным мотором?
ского типа, позволяющими им ходить под Для предварительной оценки можно восполь углом 'к ветру. Такие паруса работают подобно зоваться графиком, представленным на рис. 18.
крылу самолета: при обтекании паруса пото Он составлен по результатам испытаний боль ком воздуха на подветренной (выпуклой) его шого числа моторных лодок, имеющих нормаль стороне создается разрежение, на наветрен ные соотношения главных размерений и соот ной Ч повышенное давление. Суммарное дей ветствующее оборудование. Перемножая длину ствие этих давлений может быть приведено лодки L, ширину В и полную высоту борта Н к результирующей аэродинамической силе А, на миделе, отложим полученное значение на направленной перпендикулярно хорде паруса нижней оси графика и восстановим перпенди (рис. 19). Ее можно разложить на силу тяги 7\ куляр к ней в этой точке. Пересечения его движущую судно вперед, и силу дрейфа D, с прямыми, соответствующими мощностям под сносящую яхту в подветренную сторону. При весных моторов, дадут на вертикальной оси ходе под острым углом к ветру (на лучших предполагаемую скорость. Например, для мо яхтах до 35 Ч курс бейдевинд) сила дрейфа торной лодки Суперальга LBH Ч 4-1,6 X может вчетверо превышать силу тяги;
при X 0,57 = 3,65 м 3. При мощности мотора 12 л. с.
направлении ветра перпендикулярно курсу можно ожидать максимальную скорость при (галфвинд) они примерно равны, и при по мерно 33 км/час, при 20 л. с. Ч 41,5 км/час, путном ветре сила дрейфа практически отсут при 40 л. с. Ч около 56 км/час.
ствует.
Однако бесконечно увеличивать мощность мотора нельзя, так как при резком повороте лодка может опрокинуться. Нормами техни ческой инспекции ОСВОД допускается уста навливать подвесной мотор в зависимости от Таблица Значение допустимой мощности мотора в зависимости от коэффициента К При плавании с постоянной скоростью сила печивает яхте хорошие лавировочные качества, тяги Т расходуется на преодоление сопротив- а благодаря глубокому размещению балласт ления воды Rr движению яхты, а сила дрейфа D ного фальшкиля Ч и отличную остойчивость.
компенсируется равной по величине и направ- Применяется обычно на килевых яхтах мор ленной в противоположную сторону силой ского плавания.
сопротивления дрейфу Ra. Точки приложения Плавниковый киль (рис. 20, в) не менее сил Ч D и Ra соответственно центр парус- эффективен, чем киль типа б, но проще ности (ЦП) и центр бокового сопротивления в изготовлении. Применяется на облегченных (ЦБС) находятся на большом расстоянии друг морских яхтах и яхтах прибрежного плавания.
от друга по вертикали, поэтому они создают Бульбкиль (рис. 20, г) аналогичен плавни кренящий момент М к р, который уравновеши- ковому килю, но изготовляется целиком свар вается (иначе бы яхта опрокинулась) противо- ным или литым.
действующим моментом остойчивости. Чем кру- За исключением судов с брусковым килем, че к ветру идет судно, тем больше сила дрейфа D, все типы яхт обладают значительной осадкой, тем больше угол дрейфа а и угол крена. Каж- что является серьезным их недостатком при дый, кто ходил на яхте, знает, что чем больше прибрежном морском или озерном плавании.
крен и дрейф, тем больше сопротивление воды, Выход может быть найден в установке подъем тем меньше скорость хода яхты. Усилия кон- ного киля Ч шверта или скуловых килей.
структора и строителя должны быть направ- Швертбот имеет плоскодонный корпус с малой лены на борьбу с этими вредными явлениями. осадкой, что позволяет ему преодолевать мелко Обратимся опять к аналогии с самолетом.
Известно, что величина подъемной силы зависит от формы и площади крыла, от угла атаки, от плотности и скорости набегающего потока.
Это может быть записано так:
где Сд Ч коэффициент подъемной силы, зави сящий от относительной длины крыла, профиля его поперечного сечения и угла атаки а;
р Ч плотность набегающего потока;
v Ч скорость потока;
Q Ч площадь крыла.
Чем уже крылья и больше их размах, тем большую величину имеет коэффициент Сд при данном угле атаки. Пожалуй, даже неиску шенный в аэродинамике читатель интуитивно чувствует, что самолет не поднимется в воздух, если его крылья сложить вдоль фюзеляжа.
Так же как подъемная сила, приложенная к крылу самолета, не дает ему упасть, сила сопротивления дрейфу RRy возникающая при обтекании водой киля и направленная горизон тально, не дает яхте дрейфовать.
Существуют различные типы плавников и килей, которые во многом определяют тип са мой яхты и ее эксплуатационные качества (рис. 20). Брусковый киль (рис. 20, а) ненамно го увеличивает осадку судна, но зато и наиме нее эффективен в сопротивлении дрейфу. Из-за малого удлинения киля TIL достаточная сила сопротивления дрейфу образуется лишь при большом угле дрейфа. Яхты с такими килями редко ходят круче 45 к ветру. В этом случае не помогает даже самое совершенное парусное вооружение.
Киль, показанный на рис. 20, б, образован плавными обводами днища. Такой киль обес* Двухкилевые яхты очень удобны для райо нов с большими колебаниями уровня воды и мелководной стоянкой. При отливе они не валятся на борт, а устойчиво садятся на грунт килями и кормовым плавником.
Обеспечение достаточной для плавания под парусами остойчивости Ч другая не менее важ ная забота конструктора. Расчеты показывают, что, например, на парусах даже у такой не большой яхты, как Нерпа, в 4-балльный ветер сила дрейфа D составляет около 100 кг, а плечо кренящего момента (от центра парус ности до центра бокового сопротивления под водной части) равно- 3,7 м. Значит, кренящий момент будет равен 100-3,7 = 370 кг-м. Это равносильно тому, что 5 человек сядут на самый борт яхты. Для, того чтобы крен не достиг опасной величины и яхту не положило пару сами на воду, ее корпус делается более широ кимч чем у кате^а^ с возможно более низким положением центра тяжести. В идеальном слу чае тяжелый балласт (весом 35Ч40% от общего веса яхты) закрепляется в самой нижней точке киля (рис. 22, б). При уменьшении осад ки и, следовательно, при малом заглублении водные участки и подходить к любому берегу.
балласта, приходится заведомо идти на умень Однако с поднятым швертом лавировать на шение площади парусов. На швертботах бал нем невозможно из-за сильного дрейфа. При ласт вообще не может дать эффекта, экипаж посадке на мель шверт может погнуться или откренивает судно своим весом. Управление заклиниться в колодце;
швертовый колодец швертботом требует определенного опыта и создает неудобства в каюте и нередко проте осторожности, так как при совместном действии кает.
ветра и волны, внезапном шквале, неудачном Скуловые кили (рис. 20, д), которые уста- повороте или опоздании с открениванием судно навливаются под днищем яхты примерно на может лечь парусами на воду и перевернуться.
расстоянии около четверти ее ширины от ДП, обеспечивают нормальные лавировочные ка- Есть еще два типа парусников, которые чества при осадке, равной 50Ч60% от осадки обходятся без тяжелого балласта и шверта.
килевой яхты таких же размерений. Об эффек- Это катамараны и тримараны (рис. 22, в и г).
тивности этих килей можно судить по рис. 21. При крене подветренный корпус погружается глубже и действующая вверх сила поддержа При крене проекция обычного киля на ния уравновешивает кренящий момент. Макси вертикальную плоскость уменьшается, он хуже мальной остойчивости такие суда достигают сопротивляется дрейфу, к тому же подъемная тогда, когда наветренный корпус полностью сила киля дает составляющую, направленную выходит из воды и силой своей тяжести уве вверх. На яхте со скуловыми килями один личивает откренивающий момент.
из них Ч подветренный погружается глубже Многокорпусное судно может оказаться не в воду, его плоскость приближается к верти плохой яхтой для мелководья и с точки зрения кальной, сопротивление дрейфу возрастает. При сопротивления дрейфу. Его узкие корпуса крене яхты силы, действующие на паруса и обеспечивают большее боковое сопротивление, корпус, создают момент, приводящий яхту чем, например, корпус швертбота. Имеется, к ветру и затрудняющий управление ею.
кроме того, возможность сделать обводы кор Плечо а этого момента у двухкилевой яхты пусов несимметричными (как это рекомендова оказывается меньше, чем у обычной. Меньше лось для скуловых килей), так как практически также и кренящий момент, благодаря малой дрейфу противодействует один подветренный осадке яхты.
корпус. Поэтому-то и может быть построен Наконец, скуловым килям можно придать тримаран Тритон, чертежи которого приво эффективный несимметричный профиль, вы дятся в книге, вообще без швертов.
пуклой стороной обращенный к ДП. Такой киль по сравнению с симметричным килем Для парусных яхт характерно движение имеет несколько увеличенное лобовое сопро- с различной скоростью в зависимости от силы тивление, но зато на 25Ч30% большую подъем- ветра. В этом их отличие от катеров, обводы ную силу, позволяющую ходить круче к ветру. которых рассчитываются на определенную ско рость. Как правило, мощности, развиваемой которая может быть обеспечена двигателем парусами, достаточно лишь для того, чтобы мощностью всего 2Ч4 л. с. на 1 т водоизмеще развить максимальную скорость v не выше ния. Такие двигатели, как Прибой, Ветерок, 2,43 VI. Москва, практически достаточны для любой яхты таких размерений. Тому же, кто хочет Следовательно, при выборе обводов яхт ходить со скоростью 20Ч30 км/час и при справедливы все соображения, высказанные случае поднять паруса, нужно подумать о по в разделе о водойзмещающих катерах и лод стройке специального катера, на котором па ках. Дополнительно нужно учитывать еще и то, руса будут играть лишь вспомогательную роль.
что яхта ходит с креном и что при крене нужно обеспечивать правильное положение корпуса на воде. Если, например, корма в надводной части имеет слишком полные обводы, при крене яхта получает дифферент на нос, ее киль ока зывается направленным к набегающему потоку под меньшим углом атаки и она идет с большим Постройка судна на настоящей верфи ни дрейфом. Удовлетворительные лавировочные ка- когда не обходится без участия конструктора.
чества получаются лишь при хорошем продоль- Не все узлы, предусмотренные в проекте, ока ном балансе поперечных сечений корпуса, пра- зываются технологичными;
в процессе построй вильном распределении веса по длине яхты ки нередко приходится заменять материалы и и при плавной, почти симметричной форме оборудование;
обнаруживаются неточности и ватерлинии на крене. ошибки, допущенные при разработке проекта.
Не меньшее значение имеет и положение Все это учитывается конструктором при по сх^сшже первого (опытного) образца судна, ч^ш\а. парусности ЩУ^) ОТАОСШЛ^УСЪЧЛ ^гта^г бокового сопротивления "(ЦЪТ>)."Ъ^ггичтай1'5с^^ <_ "^й5*. хо&ы. впоследствии, при игтотоьлет*^ г следующих судов по тому же проекту, тшда5ол^.
щения ЦП вперед от ЦБС (или центровка), вопросы решать не приходилось. ДОМЗШНИЙ выражаемая в процентах от длины корпуса судостроитель чаще всего лишен возможности по КВЛ, зависит от типа обводов корпуса и проконсультироваться с конструктором, и ему парусного вооружения. Яхты с коротким плав приходится принимать решения самостоятельно.
никовым килем требуют более носовой, лували К тому же хочется проявить и свою творче стой центровки (8Ч12% от L), а с длинной скую инициативу, сделать судно более комфор килевой линией, наоборот, более кормовой табельным, приспособить к каким-то своим (5Ч7% от L). При вооружении с большим специфическим требованиям и условиям. Не топовым стакселем центровка может быть уве редко в построенном любителем по опублико личена до 14Ч16% от L. Эти пределы изме ванным чертежам судне трудно обнаружить нения центровки нужно учитывать при воз даже внешнее сходство с проектом. Очевидно, можной перепланировке судна.
в этих случаях любитель становится соавто Иногда любители-судостроители используют ром проекта и должен, следовательно, в соответ мореходные остойчивые корпуса яхт в качестве ствии со своим участием принять на свой катеров, устанавливая на них мощные авто счет и огорчения по поводу неудачных резуль мобильные двигатели или подвесные моторы.
татов, и радость исполнения задуманного. Но В этих случаях нельзя забывать, что увеличе какие бы переделки проекта не задумал строи ние мощности двигателя сверх известного зна тель, пять основных заповедей он должен чения не дает значительного повышения ско держать постоянно в центре своего внимания рости. Для яхт длиной 5Ч7 м по ватерлинии Это те качества судна, которые обеспечиваю" наиболее экономична скорость 10Ч15 км/час, где 2,73 т/м3 Ч плотность дюралюминия. Сле безопасность его эксплуатации: остойчивость, довательно, остается добавить примерно 0,1 м непотопляемость, мореходность, прочность кор пуса и скорость. пенопласта, чтобы поддержать на плаву неурав Не вдаваясь в теорию, заметим, что остой- новешенные 95 кг конструкции плюс вес самого чивость Ч способность судна противостоять пенопласта.
крену и возвращаться в прямое положение Ч Вес затопленной лодки G3 можно опре зависит главным образом от его ширины и делить по формуле положения центра тяжести по высоте. Чем шире корпус и ниже расположен центр тя жести, тем остойчивее и безопаснее судно, и GK Ч вес корпуса, кг;
где наоборот. Причем изменение остойчивости пря мо пропорционально изменению ширины Gn Ч вес палубы и надстройки, в третьей степени. Поэтому уменьшение ширины кг;
даже на небольшую величину по сравнению бд 'Ч вес двигателя, кг;
с проектом крайне нежелательно. К ухудше- /С и /С2 и /Сд Ч коэффициенты плотности нию остойчивости приводит также утяжеление материалов корпуса, над надводной части судна за счет высоких и тя- стройки и конструкции дви желых надстроек, чрезмерной толщины палуб- гателя.
ного настила, громоздкого оборудования в каю- Коэффициенты плотности для различных те. Но, пожалуй, наиболее существенно влияет материалов приведены в табл. 3. Коэффициенты на остойчивость самых малых судов располо- со знаком минус означают, что материал обла жение экипажа. Ведь вес экипажа не только дает избыточной плавучестью.
сравним с весом судна, но даже часто и пре- Коэффициент плотности подвесных моторов вышает его. Поэтому главное, к чему должен /Сд берется обычно 0,55, механических уста стремиться строитель, Ч это расположить лю- новок со стационарными двигателями Ч 0,75.
дей как можно ниже. Следует избегать высоких Определим, например, погруженный вес мо сидений Ч на лодке достаточна высота банки торной лодки Суперальга, построенной из 250Ч320 мм;
пайолы кокпита должны быть авиационной фанеры с мотором Вихрь (вес опущены так низко, как только это позволяет корпуса GK = 80 кг, вес оборудования Ч 15 кг, высота набора днища. вес двигателя GR Ч 48 кг):
Непотопляемость Ч способность судна оста- G3 = Ч0,81-80 -- (Ч0,56-15) + 0,55-48 = f ваться на плаву в случае опрокидывания, зали вания его волной или получения пробоины = Ч47 кг, в надводной части. На самых малых моторных лодках ее нетрудно обеспечить, закрепив в кор- т. е. лодка в случае аварии будет плавать, пусе блоки из пенопласта. Необходимый объ- имея еще резерв плавучести в 47 кг. В этом ем их можно подсчитать, если учесть, что случае за лодку могут, находясь в воде, дер вес погруженной части корпуса лодки, мотора жаться руками 2Ч3 человека. Если же снаб и оборудования становится меньше за счет дить корпус дополнительным резервом плаву вытесняемого ими объема воды. Например, чести в виде пенопласта, пассажиры даже смо дюралюминиевая лодка, имеющая вес 150 кг, гут остаться в лодке, и, работая веслами, в воде вытесняет объем достичь берега. Однако количество и располо жение пенопласта должно при этом удовлетво рять определенным требованиям.
Согласно американским стандартам BIA Таблица (Boat Industry Association), например, такой Коэффициенты плотности различных материалов резерв плавучести должен составлять не менее для расчета веса затопленной лодки половины грузоподъемности судна. Для той же Суперальги необходимо иметь запас в 150 кг плавучести (полная грузоподъемность лодки Ч 4 человека или 4 75 = 300 кг). Сле довательно, к уже имеющемуся запасу в 47 кг мы должны добавить еще 0,103 м3 пенопласта.
Если этот пенопласт расположить, например, в самом носу, то при аварии над водой ока жется только одна носовая оконечность (рис. 23), Нельзя также закрепить его на днище, под пайолами, хотя бы и равномерно по всей длине корпуса: если лодку зальет волной, центр тяжести окажется слишком высоко, и она запасом плавучести, уравновешивающим ее вес при затоплении, определяемый по формуле (1).
На лодке с подвесным мотором или с угловой колонкой 50% этого минимального запаса должно быть расположено вблизи транца, в пре* делах трети длины лодки;
25% запаса Ч по бортам в передней трети длины кокпита;
осталь ные 25% Ч в любом другом месте корпуса.
Особое значение имеет непотопляемость для парусных швертботов, опрокидывание которых в свежий ветер не такое уж редкое явление.
Основной запас плавучести на них обычно располагается в бортовых отсеках (см. проект Креветки, стр. 214), воздушных ящиках или надувных емкостях, прикрепляемых к бортам изнутри. Когда такую лодку положит пару сами на воду, то благодаря большой плаву чести, сосредоточенной на борту, осадка ее будет невелика, а центр тяжести окажется поднятым высоко. Ухватившись за шверт, эки перевернется вверх дном. Только распределе- паж без особых усилий сможет поставить ние пенопласта по бортам как можно ближе яхту в прямое положение;
тогда в воду войдут к палубе обеспечивает устойчивое положение уже герметичные объемы обоих бортов;
судно лодки на воде. По правилам BIA не менее 50% подвсплывет, и часть воды сольется через пенопласта должно быть закреплено в этом шпигаты в транце. Дело облегчает герметич месте (рис. 24), остальное количество можно ное второе дно, уровень которого в нормальных расположить под носовой палубой, под пайо- условиях находится выше ватерлинии (рис. 25).
лами, кроме центральной части корпуса, где Говоря о мореходности, конструктор обычно обязательно должно быть оставлено пустое подразумевает способность судна сохранять место, которое при заливании лодки будет скорость, управляемость и другие качества служить своеобразной балластной цистерной, в условиях волнения. Первая опасность, кото помогающей судну сохранять прямое поло- рая грозит лодке на волне, Ч это заливание жение. ее гребнем через борт. Правила (в частности, Выше мы рассмотрели случай, когда кор- ОСВОД РСФСР) предусматривают ограничение пус, изготовленный из фанеры и дерева, обла- района плавания и запрет выхода на открытую дал достаточной собственной плавучестью. Если воду судам в зависимости от высоты надводного же лодка построена из металла или пластика, борта. Следует избегать перегрузки судна при то придется снабдить ее еще минимальным постройке, что может привести к снижению высоты надводного борта. В частности, не рекомендуется устанавливать на суда, рассчи тайные на подвесные моторы, тяжелые стацио- аварийно плавать долгое время, но не выдер нарные двигатели. Особенно опасна перегрузка жит первой же посадки на каменистую мель носовой части судна при ходе против волны, или столкновения с плавающей доской. На так как оно не успевает всплывать на гребень, быстроходных глиссирующих лодках, напри и вода заливает палубу и кокпит. мер, все детали корпуса подвергаются дей ствию больших динамических нагрузок, по Ничего хорошего не сулит и чрезмерная этому даже при достаточном поперечном сече высота борта: в свежий ветер затрудняется нии стрингер или шпангоут может разрушиться управление катером, его сносит с курса;
из-за из-за дефектов древесины: косослоя, трещин, повышения центра тяжести судно становится сучка. Тщательный подбор качественного ма валким. К такому же результату приводит териала с учетом особенностей работы детали и увеличение объема надстроек и их высоты.
в корпусе должен быть постоянно в центре При маломощном двигателе катер с развитыми внимания строителя. Нельзя экономить на надстройками вообще может не выгрести про крепеже или клее Ч ведь большинство соеди тив ветра.
нений на лодке должны быть не только проч Для безопасности плавания в шторм важна ными, но и водонепроницаемыми.
также хорошая защита корпуса от заливания Наконец, если строитель заинтересован по водой сверху: герметичная палуба, прочное лучить скорость не ниже указываемой в наших лобовое стекло или рубка. Надежный тент проектах, рекомендуем ему внимательно изу и подмоторная самоотливная ниша позволяют чить разделы этой главы о взаимосвязи раз водителю чувствовать себя уверенно.
меров, веса, скорости и мощности двигателей Иногда строитель вынужден отступить от судов различных типов и только после этого размеров набора корпуса, указанных в черте- вносить свои изменения в эти элементы. Не жах. Например, он удлинил судно за счет допустимо, например, механически ставить увеличения расстояния между шпангоутами, 20-сильный дизель на моторную лодку Ко вместо 8-миллиметровой фанеры на днище по- сатка, а двигатель от автомобиля Волга Ч ставил 5 мм. Может быть, катер будет без- на катер Тюлень.
Книги, научные публикации