Motor Boat & Yachting Журнал про яхти та катери

Гарна яхта - це не тільки витончені лінії, оригінальне скління надбудови та ефектні інтер'єри. Хороша яхта - це, перш за все, мореплавне судно.

Текст Петро Шестаков

Мене давно підбивали написати статтю про те, як проектують яхти. Але я весь час відкладав її на потім, чому було кілька причин. Перша та головна — таку статтю слід писати практикуючому фахівцю. Друга — викласти на кількох журнальних сторінках у деталях весь процес неможливо: цього навчають роками. До того ж, при проектуванні яхт різних типів найчастіше застосовують різні підходи, критерії та інструментарій.

Але ось я наважився; тільки замість короткого курсу проектування пропоную до вашої уваги статтю про те, як проектують траулерні яхти Selene на верфі Jet Tern Marine. І ще: орієнтуючись на журнальний формат, торкнуся в ній лише аспектів, пов'язаних із формою корпусу.

Наочний приклад

Як таке я вибрав Selene 58, і ось чому. Мій приятель нещодавно замовив у Jet Tern Marine таку яхту. Будучи людиною морською та практичною, при складанні контракту він приділяв більше уваги компонування судна, зручності експлуатації, надійності систем та обладнання. Мені ж захотілося показати йому (і, звичайно, читачам) як оптимізація обводів, крім місткості, визначає морехідні якості судна. Далі траулери не настільки знайомі більшості в порівнянні з класичними моторними яхтами або круїзерами. І останнє: на сайті компанії Jet Tern Marine багато теоретичних та практичних питань докладно висвітлено, так що просто гріх цим не скористатися.

"Чиста" геометрія

Проектування судна – багатоетапний ітераційний процес створення віртуальної(графічної, цифрової) моделі складної інженерної споруди, що супроводжується узгодженням великої кількості характеристик та вимог при дотриманні низки початкових та граничних умов. Приступаючи до проекту, перш за все слід визначити тип яхти та модель її використання. Далі, в процесі реалізації проекту належить розробити форму корпусу (обводи) з урахуванням матеріалу, конструкцію, вирішити питання загального розташування (компонування), вибрати моторну установку, провести необхідні розрахунки, не забуваючи при цьому про зовнішню та інтер'єрну естетику… Ближче до фіналу знадобляться документи , Що регламентують технологічні процеси спорудження судна на верфі Кожен із цих етапів включає безліч інженерних операцій, але ми домовилися стосуватися лише форми корпусу яхти та того, що з нею пов'язано.

Отже, концепція нашого судна – склопластикова яхта траулерного типу. Говорячи про специфіку таких яхт, деякі звертають увагу виключно на зворотний нахил лобового скла надбудови характерну, але зовсім не головну особливість яхт-траулерів. Крім архітектурно-конструктивних відмінностей, до важливих характеристик Passagemakers (підгрупа траулерних яхт, куди входить Selene 58) відносяться:

• висока мореплавність (мала залежність від погодних умов, необмежений район плавання);

• значна місткість, що дає високу автономність палива та запасів, а також бажаний рівень комфорту.

Задана концепція та описані якості припускають корпус, що рухається у режимі водовипромінювання. На відміну від традиційних круглоскулих або гострих форм, корпус Selene 58 комбінований, де чітко виражена вилиця проявляється після міделя в супроводі плоских секцій днища в кормі. При досягненні певних швидкостей, коли цілошкірий корпуспросяде кормою (надлишковий диферент) на власній хвильовій системі, ці плоскі секції забезпечать деяку підйомну силу та вирівняють корпус, що додасть швидкості. Крім того, злегка вигнута форма батокси в зоні гребного гвинта підвищує тиск, віддаляючи момент виникнення кавітації. Можливий недолік таких обводів - нишпорення яхти на попутній хвилі. Тут цьому протистоять довгий баластовий фальшкіль та кермо великої площі.

Важливий критерій при виборі обводів корпусу та потужності силової установки яхти – відносна швидкість

Крім іншого, така форма корпусу забезпечує необхідний обсяг, який характеризує коефіцієнт загальної повноти (або Cр, призматичний коефіцієнт). Чим більше значення δ, тим більший корисний об'єм судна. У Selene 58 його величина становить 0,73 - як у вантажних суден. Такий корпус з великою кількістю вільної відкритої площі на головній палубі легко вміщує три каюти («майстер» на міделі); в моторному відсіку, крім двигуна, помістився дизель-генератор і паливні цистерни, а в кормі велика комора.

Коефіцієнт повноти ватерлінії α показує загострення корпусу в краях (ходкість) та вплив обводів на початкову стійкість. З підвищенням α стійкість підвищується, але погіршується обтікання корпусу та падає швидкість. У Selene 58 величина не вказана, але статистично для подібних яхт вона вкладається в діапазон 0,65-0,75.

p align="justify"> Коефіцієнт повноти мідель-шпангоуту β непрямим чином характеризує поздовжнє розподіл обсягу і також вплив обводів на ходкість. Для такої яхти може досягати величин 0,58–0,72.

Тут слід сказати ще про один показник - D/L, величина якого в специфікації Selene 58 вказана як 287. Зі зростанням водотоннажності (при тій же довжині) вона зростатиме, відображаючизбільшення місткості (паливо, запаси) та більш спокійний хід на хвилі. D/L зростає і зі зниженням довжини. Для 50-футової траулерної яхти рекомендується D/L=270 (у Selene 58 при повному завантаженні D/L=316).

Швидкість - відносна та абсолютна

Важливим критерієм при виборі обводів корпусу та потужності силової установки яхти є відносна швидкість. Найчастіше як цей безрозмірний параметр використовують число Фруда за довжиною або водотоннажністю (Fr L або Fr Δ), але на сайті Jet Tern Marine фігурує інший вираз відносної швидкості — S/L, пов'язане з поняттям «швидкість корпусу». Сенс його в наступному.

При русі яхти у режимі водовипромінювання корпус створює систему хвиль. У міру зростання швидкості зростає довжина носової хвилі, у певний момент досягаючи довжини корпусу. Ця швидкість називається швидкістю корпусу, та її величина S/L дорівнює 1,34 (незалежно від довжини судна). Якщо на малих швидкостях подвоєння потужності дає помітний приріст швидкості, то при значеннях S/L, що перевищують 1,34 її градієнт буде істотно менше.

Траулерні яхти ходять переважно в режимі значно нижче швидкості корпусу, що дозволяє їм мати суттєвий запас ходу. У специфікації Selene 58 вказані значення S/L, рівні 1,63 (максимальна швидкість) і 1,43 (круїзна швидкість), хоча, як показано далі, з двигуном John Deer потужністю 267 л. с. на крейсерській швидкості 9 вузлів, коли дальність плавання перевищує 2600 миль, S/L становить лише 1,2.

Коефіцієнт загальної повноти δ - ставлення водотоннажності до обсягу описаного паралелепіпеда

Коефіцієнт повноти ватерлінії - відношення площі ватерлінії до площі описаного прямокутника

Коефіцієнт повноти мідель-шпангоуту - відношення площіпідводної частини мідель-шпангоуту до площі прямокутника описаного.

Число Фруда по довжині

Відносна швидкість S/L

L - довжина по ПЛ, м

LF - довжина по ПЛ, фути

B - ширина, м

T - осаду, м

V - водотоннажність, м 3

DP - водотоннажність, фунти

Sw - площа конструктивної ватерлінії, м 2

Sm - площа зануреної частини мідель-шпангоуту, м 2

v kn – швидкість, вузли

Sн – площа бічної проекції надводної частини судна

Sп – площа бічної проекції підводної частини судна

Вибір потужності

Сьогодні для будь-якої яхти є досить широкий вибір двигунів. Деякі вважають за краще мати на борту два двигуни; міркування щодо доцільності такого рішення ви можете прочитати в колонці Девіда Марша у цьому випуску MBY (стор. 62). А якщо говорити конкретно про Selene 58.

У базовому варіанті яхта обладнана одним дизелем Cummins QSM11 6125AFM потужністю 450 к. с. с., що працює на гребний вал та гвинт під захистом потужного кіля. З такою енергетичною установкою максимум швидкості становить 12 вузлів, а крейсерська швидкість близько 10,5 вузла. Але мені на очі попалися результати тесту Selene 58 з дизелем John Deere 6068SFM50 об'ємом 6,8 л і потужністю 267 л. с.

При 60% заявленої потужності втрата швидкості становила лише 0,4 вузла: на випробуваннях було зафіксовано 11,6 вузла (2500 об/хв) за повного завантаження судна. У цьому режимі витрати палива 51 л/год, а запас ходу не менше 968 миль. Ще більш показовою цифри на швидкості 9 вузлів (1700 об/хв). При витраті 14,4 л/год. дальність плавання зростає майже в 3 рази — до 2632 миль: палива вистачить навіть для перетину Атлантики. Відзначимо ще таку деталь: при частоті 1700об/хв момент, що крутить, близький до максимуму, а завантаження двигуна всього 35%, що позитивно позначається на його довговічності.

• М1 - можуть працювати безперервно 24 години;

• М2 - безперервна робота на повній потужності до 16 годин на добу;

• М3 - 4 години протягом кожних 12 годин;

• М4 – 1 година протягом 12 годин;

• М5 – 30 хв протягом 8 годин.

Інші характеристики

Серед інших характеристик Selene 58 на сайті Jet Tern Marine наведено також коефіцієнт A/B = 2,34, що характеризує стійкість при дії бічного вітру та хвилі. Чим нижча ця величина, тим вища стійкість. На практиці не так багато моторних суден з параметром A/B менше 2,0, а його середньостатистична величина для траулерних яхт не перевищує 2,6.

Рейтинг двигуна відображає допустимий режим експлуатації, від чого залежить довговічність

На стійкість і хитавицю впливає все: розмірення судна, водотоннажність, положення ЦТ (центр тяжіння) по висоті (Gм=1,28 м) і, звичайно, обведення корпусу. У комбінованих обводів Selene 58 є переваги та недоліки, але з хиткою ефективно борються гіроскопічні стабілізатори Seakeeper; їх встановлюють навіть на 42-футову модель.