Съвременни тенденции в строителството на океански яхти (Корабостроене
Първото околосветско състезание за яхти с пълен екипаж се проведе преди 13 години. Оттогава спортните платноходки повториха маршрутите на легендарните вълнени клипери пет пъти и отдавна надминаха резултата, постигнат преди 120 години от клипера Patriarch - 136 плавателни дни. Нещо повече, миналата година, когато условията на състезанието далеч не благоприятстваха развитието на максимални скорости, UBS Switzerland "maxi" успя да измине разстоянието с минимално време от 117 дни и 14 часа. Това стана възможно чрез подобряване на дизайна на яхтите, засилване на състезанията от екипажи, натрупване на опит и използване на електроника за навигация и настройка на платната. Самото естество на околосветското състезание се промени значително. От маратон той се превърна в четири „спринтови“ дистанции, изискващи не по-малко усилия от капитаните и екипажите на яхтите, отколкото в състезателните лодки по олимпийския триъгълник. Неслучайно най-бързите лодки в състезанието все повече се наричат „Океанските спринтьори“.
Съвременните електронно-изчислителни технологии разшириха възможностите на дизайнерите на яхти при избора на оптималните елементи на проекта за очакваните условия на плаване. Именно към помощта на компютри прибягва известният дизайнер Брус Фар, който получава от Swiss Ocean Racing Club (оказва се, че има такъв в страна, разположена на 1000 км от океана!) Задачата да разработи проект за „макси” яхта за участие в състезанието IV WRWR. Беше съставена програма, в която бяха въведени данни за очакваните метеорологични условия по маршрута, продължителността на курса на яхтата по различни курсове спрямо вятъра, данните за основните елементи на 12 варианта на проекта, което направи възможно получаването на изчислени полярни диаграми на скоростта на кораба. В резултат на компютърапрепоръча вариант на яхтата, който победи останалите единадесет състезатели в това „електронно състезание“. Както се оказа по-късно, прогнозата, дадена от компютъра, се оправда, разбира се, не без помощта на квалифицирания екипаж на UBS Switzerland.
В околосветските състезания по маршрута WRWR, приблизително 25-30% от пътуването на яхтата е в близко изтегляне, 40-55% в джиб и пълен заден щаг и 20-30% в курсове от пълно изтегляне до заден щаг. По този начин основният фокус трябва да бъде насочен от дизайнера към постигане на висока плавателна способност на кораба при плаване в пълни курсове, но не трябва да се губи от поглед способността му да маневрира, особено при слаби ветрове, които заемат обширна площ близо до екватора. Според тази концепция се развива типът "спринтьор" от трето поколение, ако вземем за отправна точка ветерана от околосветските състезания "Great Britn II" (виж "KiYa" № 62).
Яхтата "Макси" от края на 80-те години е много по-лека, по-тясна на водолинията и по-плоска от своите предшественици. Корпусите имат по-малка намокрена повърхност, голямо газене на кила и сравнително голяма площ на платната. Характерните черти на контурите могат да се видят например в чертежа на яхтата Côte d'Or, чийто проект е разработен от френските дизайнери Мишел Жубер и Бернар Нивелт. Това са водолинии, силно заострени в носа и пълни в кърмата, плоски участъци от дъното близо до кила по цялата дължина на корпуса, значително по-малка ширина по водолинията, отколкото по протежение на палубата, нежни линии на задните части в кърмата с „обратен“ транец, спускащ се ниско до DWL. Такива контури осигуряват прехода на яхтата от водоизместителна навигация към режим на сърфиране, когато нейната скорост може значително да надвиши границата v=3√ L възела. За Côte d'Or това ограничение е 13,5 възела, като е регистрирана скорост над 20 възела.
Почти всеки„Макси“ пред балансиращ или полу-балансиран волан можете да намерите „гребен“ - малка издатина на дъното, която насочва потока вода към горната част на волана и предотвратява вентилацията на повърхността му от страната на разреждането. Поради това съвременните "макси" са по-малко податливи на пробив от яхтите от 70-те години.
Дължината по водолинията на "макси" яхтите клони към границата си от 19,5-20 м с обща дължина 23,5-25 м. Дългите надвеси на краищата, достигащи 20-25% от максималната дължина на яхтата, отдавна са в миналото. В края на краищата, всеки допълнителен фут от водолинията е намаляване на относителната скорост (число на Фруд), а оттам и вълновото съпротивление на водата спрямо движението на кораба при максимални скорости. На дадения чертеж, както и в проектите на Farr, е използван дори клипер-стойка, която позволява да се скъси носовият надвес, без да се нарушава кълняемостта на кораба върху вълната.
Киловете на перките са станали забележимо по-малки по площ, но по-ефективни поради използването на по-модерни хидродинамични профили. На яхтите на Farr те се превърнаха в килове от лята крушка, а долната част, където е концентрирана основната тежест на баласта, е хидродинамична шайба, която предотвратява изтичането на вода през ръба в зоната на ниско налягане. Стабилността на яхтите също се е увеличила поради по-голямото задълбочаване на кила (газенето на UBS е с 1,2 m повече от Great Britn II), както и олекотяването на корпуса и цялото оборудване на яхтата.
Малката водоизместимост на яхта спрямо нейната дължина в DWL е един от основните ключове за постигане на скорост. Използването на съвременни материали и конструкция дава възможност да се намали теглото на "макси" яхтата с 5-7 тона. Композитният дизайн на корпуса със силов комплект от лека сплав и трислойна пластмасова обвивка вече стана типичен, чиито носещи слоеве са подсилени с високоякостни полиамидни тъкани като кевлар и въглеродни влакна, ипълнителят е леко балсово дърво, пяна или алуминиева пчелна пита. В Lion New Zealand, например, силовият комплект на корпуса беше алуминиеви дънни резервоари, заварени в една част, рамки, подсилени подове и стрингери. В носа този дизайн осигуряваше усещането за огромна аксиална сила от мачтата, а в кърмата включваше шлем за титаниев приклад на руля с диаметър 145 mm. Теглото на металната конструкция беше около три тона; общата дебелина на кожата със среден слой балса е 46 мм.
Дизайнерите на големи яхти отдавна са изоставили двумачтовия такелаж. Поради това особен проблем е осигуряването на общата надлъжна твърдост на корпусите, така че под натоварването от стойките те да не се огъват. В противен случай напрежението на стойките се отслабва, платната работят по-лошо и мачтата може да се счупи. В Lion този проблем е решен чрез монтиране на две надлъжни прегради по цялата дължина на яхтата, също с трислойна конструкция. Преградите са надеждно свързани с рамките, в получените мини-отделения с дължина 2 м, удобно разположени са леглата на екипажа, навигационна кабина, домакинско оборудване и др.
Лъвът обаче не е с най-малката водоизместимост сред участващите в IV WRWR. По-лека структура беше приложена в UBS, където вместо балса беше използван алуминиев материал Aeroweb, използван за създаване на леки конструкции на самолети. Теглото на кожата на 24,3-метрова яхта се оказа само 1200 кг, така че не беше трудно след производството на корпуса в Швейцария да се натовари изцяло в транспортен самолет и да се достави до морския бряг - в Монако, където бяха монтирани 13-тонен кил и мачта.
Оригиналният начин за изграждане на корпуса на яхтата Enterprise е използван от Дигби Тейлър (той бешекапитан на яхта в състезанието). Неговата задача беше да се отърве от традиционните връзки на корпуса и палубните секции, както и да направи монолитна пластмасова конструкция. За постигане на тези цели е направен дървен блок на корпуса, в който са предвидени 15 вдлъбнатини за образуване на пръстеновидни рамки. Оформянето на корпуса започва с полагането на панели от кевлар и въглеродни влакна, предварително импрегнирани с епоксидно свързващо вещество, в тези вдлъбнатини. Всяка рамка беше подсилена с 38 слоя. След това дунапреновият пълнеж на рамките се поставя във вдлъбнатините и се поставя върху свързващото вещество и започва образуването на вътрешния слой на кожата. Състои се от два слоя кевларени ленти, положени диагонално един спрямо друг, предварително импрегнирани със свързващо вещество, и два слоя плат, положени по дължината на кила. Диагоналните слоеве бяха положени чрез навиване върху блок, завъртян на накланяне.
След това, вече върху вътрешния слой върху свързващото вещество, се нанасят плочи от пълнител от пяна Divinzell и се изстискват върху тялото с помощта на „вакуумна“ торба - гумирана кърпа с херметически затворени ръбове, която се нанася върху пяната. Когато се извади от пространството между торбата и въздушното тяло, тъканта плътно притиска пяната към вътрешния слой на кожата.
Външният слой беше формован по подобен начин от пет слоя кевлар. На места, изпитващи значителни натоварвания, бяха положени допълнителни слоеве и подсилени подове бяха формовани в корпуса, за да закрепят кила. В края на работата работниците влязоха вътре в блока през транца и го демонтираха.
Така изработеният корпус на Enterprise е с тегло 4080 kg, или 15% от водоизместимостта на яхтата.
Корпусите на Côte d'Or и Dram също имат трислойна обшивка, върху която по време на буря корпусът се разслоява в носачасти. Ултразвуковите изследвания, проведени в Кейптаун, показаха, че това най-вероятно е технологичен дефект и твърде голяма площ от панелите на обшивката, които не се поддържат от комплекта. Във всеки случай подобни нарушения на целостта на обшивката не са се случвали на други кораби.
Състезателите са изоставили идеята да излизат в океана, за да си починат и да се възстановят след земните грижи. Те се увериха, че състезанието е дни на изтощителна работа, разход на енергия, която не е в състояние да компенсира никакъв комфорт на борда. Сменили часовника си, всеки се стреми да легне в сухо и удобно легло. Малко топлина, добра храна, възможност да изсъхне - това са може би всички желания, които всеки член на екипажа на спринтьора изпитва. Следователно на борда на модерна състезателна яхта условията са много по-спартански, отколкото бяха преди няколко години. Всичко е подчинено на една и съща цел – да се намали до минимум денивелацията.
Незаменимо условие е наличието на легло за всеки. Те са разположени (понякога на две нива) в кърмата на яхтата, където поклащането и ударите на волята се усещат по-малко, по време на почивката тропотът на краката по палубата не пречи.
Цялата носова част на корпуса е изцяло изместена към платната. "Гардеробът" на яхтата е много обширен - на Lion, например, той се състои от 28 платна плюс резервен грот и няколко резервни стаксела. Всяко платно, ушито от дебел дакрон, се побира в дълга "наденица" за лесно боравене на палубата. Следователно цялото подпалубно пространство в движение е задръстено с тези "колбаси".
Камбузът обикновено се комбинира с малка трапезария. При общ екип от 15-20 души изобщо не е необходимо всички да сядат на масата наведнъж. По-удобно е да вечеряте в морето на часовник, така че дизайнерите се опитват да не претрупват кабината с маса идивани.
В кърмовата част, непосредствено до рулевия кокпит, е разположена доста просторна навигационна кабина, в която освен картовата маса се намира и "електронното сърце" на яхтата. Той, както и осигуряването на живота на екипажа, изисква доста голямо количество електроенергия. Ето защо, в допълнение към генератора, задвижван от главния двигател, обикновено се монтира спомагателен дизелов генератор с мощност около 20 kW. Захранва 230, 24 и 12 волта към бордовото електрозахранване.Най-високото се използва за работа на дестилатора с морска вода, готварската печка, хладилника и климатичната система (през Roaring Forties тази система работи на пълен капацитет!). Смята се за непрактично да се пренасят тонове питейна вода в резервоари, когато тя може да бъде получена от океана, изразходвайки няколко десетки пъти по-малко дизелово гориво. Също така става непрактично да се използва газ за готвене на голям брой хора, въпреки че няколко резервни газови бутилки са налични на всяка яхта. Електричеството се използва и за приготвяне на топла вода.
В допълнение към генераторите, осветлението и инструментите на борда се захранват от батерии. Капацитетът им достига 750 Ah.
Основните двигатели на "макси" яхтите обикновено са дизелови двигатели с мощност 100-150 к.с. с. - монтирани под пилотските кабини. Те работят върху витла с лопатки, които се завъртат при плаване в позиция на перката.
Доскоро повечето ездачи предпочитаха топ съоръжения за стаксел, които имат определени предимства пред другите видове (7/in или 3/4 шлюп). Основното нещо е възможността да се променя площта на предните платна в широк диапазон в зависимост от силата на вятъра и при пълнапри слаби ветрове поставете голям спинакер (на Lion площта му е 453 m 2, площта на най-голямата генуа е 208 m 2. Въпреки това, с измерена площ на платното от около 250 m 2, гредите и такелажът са доста големи и заемат значителна част от теглото на яхтата. Така че 32-метровата мачта на Layon има овално сечение от алуминиев профил с оси 550X195 мм.Тя се поддържа от четири реда разпръсквачи и такелаж, изработени от стоманени пръти, чиято сила на скъсване достига 50 тона за главните ванти и стойки и 13,6 тона за горния такелаж.Заедно с такелажа мачтата тежи 1600 кг. регулират напрежението на стоящия такелаж и наклона на мачтите, като се използват два хидравлични крика, монтирани под шпора на мачтата и създаващи сила върху 30 тона всеки.
Представа за средствата за палубна механизация - лебедки с фал и фал, блокове и др., Дават дадените тук скици. Една голяма яхта може да има до 20 лебедки. Най-мощните имат до 6 скорости на въртене на барабаните и ви позволяват да комбинирате усилията на осем души на един барабан. Те се задвижват с дръжки, монтирани на пиедестали (яхтсмените ги наричат "мелнички за кафе"). Често се използват хидравлични лебедки, както и хидравлични обтегачи на платна.
При избора на оптимален курс и настройването на платната капитаните на "спринтьорите" вече не разчитат на интуицията, а на помощта на бордовите електронни устройства. Съществуващите серийни малогабаритни компютри имат 32 канала за въвеждане на информация за параметрите на движението на яхтата, скоростта и посоката на вятъра, динамичните характеристики на плавателния съд при промяна на настройката и др. Обработена в компютъра, тази информация се изпраща на дисплеите, монтирани в картовата къща, в кабината на рулевия и екипажа (броят им на яхтата достига додвадесет). Сателитните системи за сателитна навигация, електронните дневници и ехолотите помагат за решаването на проблеми с навигацията. Три бордови радиостанции ви позволяват да поддържате стабилна комуникация в различни вълнови диапазони с почти всяка точка на земното кълбо и с най-близките кораби.