Подвійне кермо – подвійний виграш, стаття журналу Yacht Russia
Текст Ларса Болле
Раніше здвоєні керма зустрічалися лише на деяких гоночних яхтах або ряді «спеціальних конструкцій». Сьогодні діапазон їх застосування на «цивільних судах» надзвичайно широкий – від малих спортивних яхт на зразок Seascape або SQ 25 вони прийшли і до невеликих крейсерських суден, таких як Dufour 310 або Elan 350, а від них – і до топових моделей класу Bavaria 56 Cruiser. Здвоєні кермові механізми можуть мати масу переваг проти одного пера керма, але також мають свої недоліки. Практичність їх застосування залежить від низки чинників. Вони вимагають хорошого розуміння конструктором теорії руху під вітрилом та фізики процесу, а також мають на увазі деякі особливості поводження з човном як на ходу, так і в гавані.
Основну перевагу від введення подвійних кермів отримали гоночні яхти відкритого моря – наприклад, такі як човни класу Open 60. Вони чудово гліссують на попутних курсах за рахунок широких та плоских кормових обводів. Чим ширше корми, тим помітніше переваги здвоєного пір'я керма. Це справедливо і для крейсерських судів. Вони теж мають сьогодні надзвичайно широку корму, але лише задля підвищення житла під палубою, а не для можливості гліссування. Тож і застосування подвійних кермів на крейсерських судах також має інші причини.
Один із засобів зменшити ці негативні ефекти на яхтах з широкою кормою є зміщення пера керма в ніс. Це рішення застосовується сьогодні на швидкісних крейсерах на зразок XP33, але особливо наочно воно помітне на гоночних яхтах класу ТР 52. Але і такий захід має свої межі застосування. По-перше, корпуси все ж таки не повинні бути надто широкими, по-друге, зміщення пера керма в ніс вимагає і відповідного переміщення туди ж кермового посту. На гоночнихяхтах це часом має свої переваги – наприклад, керманич отримує кращий огляд стакселя. Але на крейсерських судах таке рішення спричиняє великі компроміси. Зміщення місця кермового вперед вимагає зміни всієї зовнішньої архітектури судна, довжини кокпіту та надбудови. На крейсерських яхтах бажано мати кермові пости в самій кормі, це дозволяє робити велику надбудову та просторий кокпіт. Необхідність дотримання цих умов призвела до того, що, наприклад, на ХР33 вісь обертання румпеля проходить за балером, передача зусиль на який здійснюється окремим механізмом. Це забирає багато місця під палубою і у разі якісного виконання коштує недешево.
Альтернативою може бути використання великого, і в першу чергу глибокого, керма. До цього варіанта сьогодні повернулося багато конструкторів. Але є й приваблива альтернатива: подвійне кермо.
Він не виходить із води, навпаки, чим сильніше крениться яхта, тим глибше у воду йде підвітряне перо, збільшуючи свою ефективність. На сильному крені, коли багато яхт схильні до брочингу, човни з подвійними кермами демонструють відмінну курсову стійкість. Неймовірний виграш у можливості впевнено контролювати човен призвів до того, що люди часто запитують, чому досі ще далеко не всі крейсерські яхти обзавелися ними. "Подвійні керма означають фактично подвоєння контролю за човном", - говорить Маттіас Брекер, конструктор з бюро Judel / Vrolijk & Co з Бремерхафена. Однак така конфігурація з погляду фізики не є безпроблемною. Ось тільки один аспект: вода обтікає корпус яхти не паралельними потоками, а за складними кривими, близькими за формою до ватерлін теоретичного креслення. Чим далі лінія струму віддалена від ДП, тим сильніше вона вигнута. Щоб водаправильно обтікала перо керма, не створюючи зайвого опору, кут установки навітряного пера повинен відрізнятися від кута установки підвітряного. Але навіть у цьому випадку індуктивний опір зростає. Ще один неприємний ефект - це флаттер навітряного пера, який виникає, коли кермо сильно виходить із води. Рішенням і тут є зміна кута його атаки. Як погано може вийти, коли всі ці ефекти підсумовуються, можна зрозуміти з порівняння Dufour 310 і BeneteauOceanis 31. Пір'я рулів Dufour 310, сконструйованого італійським конструктором Умберто Фелчі, мають сумарну площу на 30% меншу, ніж повинен мати одиночний кермо на човні. Незважаючи на це, яхта з двома кермами отримує перевагу лише тоді, коли навітряне кермо повністю виходить з води, а це досягається лише при куті крену 25 градусів. При слабкому вітрі або на курсах повніші за галфвінди такі крени рідкісні. Так що на цьому прикладі добре видно, наскільки вузький діапазон умов, в якому крейсерська яхта з двома кермами отримує перевагу в швидкості.
Для крейсеристів переваги полягають у кращому контролі за яхтою у всіх ситуаціях. Так, схема з двома кермами помітно зменшує облогу яхти, що в комбінації з відповідним кілем може зробити доступними деякі мілководні акваторії. Особливо корисні такі схеми при плаванні у ватових морях та постановці на осушення. Крім того, ці схеми не мають осі в ДП човна, що дозволяє організувати в кормі ангар для тузика. А застосування схеми з двома кермами на крейсерських яхтах здатне підвищити безпеку - хоча перо керма, розташоване в ДП, у ряді випадків добре захищене плавцем фальшкіля від пошкоджень, але два пера - це свого роду дублювання системи. Зрозуміло, воно працює лише тоді, коли й кермовіколонки, і приводи теж задубльовані.
До кермового пристрою на яхті відносять все, що пов'язано з керуванням. Штурвали та румпелі, кермові колонки, пір'я рулів, балери, підшипники та передавальні механізми. Як складно сьогодні розробити нову рульову систему, яка б задовольняла вимоги замовника, добре знає АрмінГайслер, керівник відділу продажів провідного виробника рульових пристроїв – голландської компанії Jefa. "Для майже кожної нової яхти сьогодні доводиться створювати нову систему", – каже він. p align="justify"> Дуже високі вимоги пред'являються і до масової продукції. «Рулеві пости сьогодні мають знаходитися якнайдалі в корму, що практично не залишає місця для механізмів приводу. Крім того, існує безліч варіантів систем: штурвал або румпель, один штурвал або два, одне перо керма або два». Дуже часто верфі дають жорстке обмеження за ціною, і, зрозуміло, механізми під палубою не повинні бути на заваді. Приклади трьох найбільш популярних типів рульового приводу наведені на протилежній сторінці. Як можна легко побачити, вони вимагають під палубою набагато більше місця, ніж схеми з одним пером керма. Та й питання вартості відноситься до однієї з найважливіших причин того, чому схеми з двома пір'ям поки що рідкісні у серійному яхтобудуванні.
Найдешевший варіант кермового механізму – це тросовий привід. На жаль, він же має найбільші механічні втрати і є найскладнішим у налаштуванні.
Як каже АрмінГайслер, питання, який натяг повинні мати троси, є найчастішим. У нього є з цього приводу проста порада. «У тиху погоду треба вибрати просторе місце і, переклавши кермо повністю на борт, дати яхті задній хід спочатку тихий, потім все сильніше і сильніше. Це створить на пере рулі найбільшу можливунавантаження». Швидкість потрібно відрегулювати так, щоб на штурвалі чи румпелі відчувалося помітне зусилля. «Норми ЄС дозволяють максимальне зусилля, що впливає на кермового, не більше ніж 20 кілограмів. Але і це дуже багато, потрібно помітно менше. У цей момент другий член команди має спостерігати за натягом троса. Якщо є слабина, її потрібно вибрати регулюванням, це буде правильним рівнем натягу троса, що передає зусилля на сектор. Натяг має бути таким, щоб трос за рахунок слабини не міг зісковзнути з сектора. У жодному разі не можна втратити кермо під час цього процесу налаштування. Хоча, як пояснює Гайслер, найчастіші випадки втрати керма ставляться до пікових навантажень під час ударів.
А як справи в гавані? Ми перевірили це на практиці за допомогою відразу двох човнів: Dufour 310 і SQ 25, встановивши їхню дивовижну маневреність. Дивним виявилося для нас те, що і при двох кермах відчувається ефект набігання на перо потоку від гребного гвинта. Цей ефект на яхтах з одним кермом дає їм момент, що повертає навіть тоді, коли вони стоять на місці. Однак оскільки дворульові схеми застосовуються в основному на добре поворотливих сучасних яхтах з коротким кілем, то і вони схильні до схожого впливу потоку, що набігає. Обидва човни показали на малій швидкості так само малий радіус циркуляції, як і моделі з одним пером. Однак при виконанні ряду маневрів початковий імпульс помітно слабший, це треба враховувати. Наприклад, у разі відходу лагом від причалу із закладом із зовнішнього борту кормового шпрингу. На яхтах з одним пером керма цей маневр виконується напрочуд добре. Але на яхтах з двома пір'ям брак тиску на пір'я все ж таки відчувається.
Отже, оскільки в гавані відсутні яскраво виражені недоліки схеми з двома пір'ямрулів*, її застосування для крейсерських яхт є питання ціни та вимог замовника. У разі сумнівів, можливо, доцільніше пожертвувати швидкістю на користь кращої керованості, особливо на гострих курсах.
* Це не завжди справедливо. Наприклад, на яхту Moody 45DS з двома пір'ям керма довелося ставити і носове, і кормове висувні пристрої, що підрулюють, без яких цю модель було вкрай важко ошвартувати лагом до пірса. - Прим. ред.
Товкаючі штанги. Простий монтаж, пряма передача зусиль, легке налаштування. Схема підходить для яхт, розрахованих на короткі та середні за тривалістю переходи
Зубчаста передача. Хороший зворотний зв'язок на штурвалі, відсутність люфтів, відмінно підходить для тривалих переходів, свого роду Rolls-Royce серед передавальних механізмів, часто застосовується на гоночних яхтах. Найбільш дорога у виготовленні та монтажі схема
Тросова передача. Найбільш дешева схема, підходить лише для коротких плавань, важка в налаштуванні. Зворотний зв'язок на штурвалі дуже слабкий через високий опір тертя, високі навантаження в підшипниках, що передаються на обшивку днища.
Один проти двох. Обидві схеми кермового пристрою мають свої переваги та недоліки. Схема з одним пером універсальна, схема з двома пір'ям все ж таки досить специфічна
Гальмо. Коли у схеми з двома пір'ям обидва вони занурені у воду, створюється набагато більший опір руху
Стабілізатор. На крені широкі яхти сильно наводяться. Одне перо керма легко виходить із води, потік з нього зривається, результат – брочінг
Посадка на муринг. У вузьких маринах з мурингами яхта з двома пір'ям керма має більше шансів зачепити чужий муринг.
Тиск і тяга. З подвійнимкермовим пристроєм не всі маневри гавані можна здійснити так само, як на яхтах з одним пером. Алеширока корма та шпринги дають масу можливостей
Потік, що набігає від гвинта. Потік від гвинта, що набігає на єдине перо керма, на передньому ходу створює поперечну силу і розгортаючий момент. Кермо створює опір, через що яхта починає повертатися, навіть не маючи ходу
Вплив важеля. За рахунок швартова точку, навколо якої повертатиме яхта, можна винести назовні. Чим більше буде відстань між швартовним пристроєм і ДП судна, тим більше плече важеля (позначено літерою Х) виникне, тим сильнішими стануть помітні ефект важеля і момент, що розвертає.
Комбінація. Найбільший момент можна створити за рахунок комбінації швартова та перекладки керма. Швидкість повороту можна дуже добре регулювати обертами двигуна та кутом перекладки керма.
Ніякого потоку. При схемі з двома кермами вплив набігаючого від гвинта потоку найменший. Без ходу отримати помітний імпульс, що повертає, практично нереально. Але оскільки корми в цьому випадку дуже широка, допоможе застосування шпрингу.
Носовий шпринг. Розворот на носовому шпрингу можливий, але при великих обертах. Оскільки пір'я керма майже не обтікаються навіть при перекладці на борт, вони дають найменший внесок у цей маневр. Основну роботу виконує гребний гвинт. За рахунок великої ширини яхти він створює момент. Ніс треба добре захистити кранцами, там виникнуть великі навантаження Як тільки корми досить відійде від причалу, треба швидко переключити реверс на задній хід і перекласти кермо на інший борт. Додати газу дуже важливо в цей момент отримати хороший хід, щоб керма заробили і допомогли відійти від причалу.
Кормовий шпринг. Зарахунок широкої корми відхід носом може бути дуже легким. Перша фаза відходу може бути навіть простіше, ніж на яхті з одним пером за рахунок дуже великого плеча важеля, що виникає на широкій кормі. Кермо треба покласти убік від причалу, він повинен залишатися в такій позиції до відходу від берега. Корму добре захистити кранцами і, плавно давши задній хід, підвищувати оберти ... поки ніс не відійде від причалу на більшу відстань. Після цього якнайшвидше включити передній хід і дати газ, щоб яхта отримала хід. Тепер пір'я рулів обтікають водою і яхта стає керованою
Швартування за допомогою важеля. І знову широка корма допомагає робити добре контрольований маневр підходу за допомогою шпрингів. Він годиться навіть для команди із двох осіб. При заході в короткий бокс середній шпринг є найкращим гальмом. Матрос накладає його на впал, рульовий повільно труїть ходовий кінець. Чим більший хід яхти, тим швидше вона розвертатиметься носом. У дуже довгих боксах найкраще користуватися довгим кормовим швартовом із вітру. Його заводять на упал і цькують через лебідку. Утримуючи кінець, можна за рахунок широкої корми створити помітний момент, що розвертає. Середній шпринг допомагає під час швартування лагом заднім ходом підійти до пірса, завести кінець на берег через центральний клюз. Регулюючи оберти, контролюйте швидкість підходу носа яхти до причалу. Маневр можна виконувати і з використанням кормового швартова замість шпрингу.
Скорочений варіант. Опубліковано в Yacht Russia №8 (66), 2014 р.