Типы глиссирующих корпусов. Поговорим о ходовых качествах лодок ОС не из семейства Windows, но поддерживающая компоненты интеграции

Впервые увидев маленький снимок этого катера в одном из английских журналов, мы никак не могли понять, почему в краткой подписи к фото упоминается “вогнутое” днище, улучшающее условия выхода на глиссирование. Мы видели отгиб вниз килевой линии в носу, видели низко опущенную нижнюю скулу и высоко поднятую верхнюю скулу, видели необычную для катера форму форштевня. Было понятно, что это - усовершенствование носовых обводов для хода на волнении. Но при чем тут глиссирование?

Глиссировать можно по-разному, в том числе и “не по правилам”... Именно так считает известный английский инженер-кораблестроитель Эрбил Х. Сертер (Erbil H. Serter)*, досконально изучивший проблемы обеспечения мореходных качеств высокоскоростных судов, и доказывает это утверждение многолетними исследованиями. Но подробнее мы остановимся на этом несколько ниже, а для начала вспомним об основных проблемах, связанных с процессом глиссирования.

Глиссирующим принято считать такое судно, у которого поддержание не менее половины веса приходится на гидродинамическую подъемную силу, создаваемую за счет формы соприкасающихся с водой участков корпуса при его движении. Остальная часть веса поддерживается силами плавучести. На гоночных спортивных катерах доля гидродинамической подъемной силы в поддержании веса судна может достигать 95%.

Скорость выхода судна на режим глиссирования зависит от формы обводов днищевой части корпуса, мощности двигателей и характеристик движителей. Обычно разгон судна перед выходом на режим глиссирования сопровождается возрастанием угла атаки днищевой поверхности, притапливанием кормы, интенсивным брызгообразованием и временным резким повышением сопротивления, отражающимся на графиках в виде так называемого “горба” кривой сопротивления.

Устойчивое движение в режиме глиссирования, когда сопротивление воды снижается благодаря существенному сокращению смоченной поверхности корпуса и уменьшению затрат мощности на волнообразование, поддерживается грамотным размещением центра тяжести судна (так называемой “центровкой”), правильным выбором формы глиссирующей поверхности и характеристик движителей, а также использованием управляемых транцевых плит или интерцепторов, регулирующих ходовой дифферент.

Для быстрого преодоления глиссирующим судном режима разгона желательно снабжать его гребными винтами с регулируемой тягой. Для преодоления “горба” сопротивления используют двухскоростные редукторы, муфты “проскальзывания”, винты регулируемого шага, вентилируемые (частично погруженные) винты, регулирование дифферента за счет создания гидродинамических усилий или “перецентровки” катера смещением по длине грузов (жидкого балласта, топлива, экипажа и др.).

Чрезвычайно серьезной проблемой для создателей глиссирующих судов является возможность поддержания ими высокой скорости на взволнованной водной поверхности. Известно, что при выходе в море или крупные озера нельзя рассчитывать на отсутствие волнения, а движущееся по волнам на большой скорости глиссирующее судно будет испытывать тяжелые удары о воду (слемминг) при встречном волнении, забрасывание кормы (брочинг) и рыскание при попутном волнении или при ходе косым курсом к волне. Удары о волну и зарывание в нее, сопровождающееся сильным брызгообразованием, обычно резко понижают скорость хода судна, могут нанести повреждения его корпусу и оборудованию, создают труднопереносимые условия для экипажа и пассажиров.

Преодолеть эти трудности в значительной мере удается при использовании на глиссирующих корпусах обводов днища типа “глубокое V”, т.е. днища с килеватостью 20-27°, простирающейся, как правило, от миделя до транца. Появившиеся в конце 50-х годов прошлого века обводы этого типа позволили существенно повысить мореходные качества скоростных судов, по сравнению с глиссирующими корпусами традиционных форм, килеватость днища которых снижалась по мере приближения к транцу до 5-9°, а то и до 0°.

Килеватое днище при снижении качества глиссирования на тихой воде обеспечивает демпфирование ударов при соприкосновении корпуса со встречной волной и лучшее удержание судна на курсе при ходе на взволнованной поверхности.

Только с появлением обводов “глубокое V” сделались регулярными соревнования высокоскоростных катеров класса “оффшор” в открытом море и стали возможными рекордные трансокеанские переходы катеров со средними скоростями около 50 узлов (“Gentry Eagle”, “Atlantic Challenger”, “Destriero”).

Сегодня практически на всех скоростных однокорпусных судах (в том числе и на полуглиссирующих и на водоизмещающих) используют остроскулые обводы с днищем типа “глубокое V”, поскольку именно они обеспечивают наилучшую мореходность. Чтобы убедиться в этом, достаточно изучить приобретенный западноевропейскими судостроителями десятилетний опыт постройки и эксплуатации крупных автомобильно-пассажирских паромов, развивающих среднерейсовые скорости до 40-45 узлов.

Дальнейшее развитие скоростных мореходных плавсредств как для коммерческого судоходства, так и для военно-морских флотов и служб береговой охраны, заставляет исследователей искать пути совершенствования обводов корпусов и пропульсивных систем.

Несомненный интерес представляют исследования, проводимые в течение ряда последних лет представленным в начале статьи инженером Э.Х. Сертером.

С середины 90-х годов он отрабатывает испытаниями моделей серии 7Х обводы остроскулого глиссирующего корпуса с днищем типа “глубокое V”, “вогнутым” в продольном направлении. Кормовые участки батоксов, включая килевую линию, плавно отгибаются вниз по мере приближения к транцу, оставаясь параллельными один другому. Носовой участок килевой линии также приспущен от плоскости статической ватерлинии. Эти отгибы вниз носа и кормы и создают упомянутую “вогнутость” на виде корпуса сбоку.

Корпус имеет две острые скулы. Одна - со встроенным брызгоотбойником - простирается на всю длину корпуса, поднимаясь в носовой оконечности по S-образной траектории почти до уровня верхней палубы. Вторая - ограничена по длине носовой оконечностью и характеризуется пологим подъемом над плоскостью ватерлинии. Форштевень отличается резким изломом профиля в районе пересечения с нижней скулой. При этом нижний участок форштевня имеет лишь небольшое отклонение от вертикали.

Основная особенность предлагаемых Э. Сертером обводов состоит в том, что они обеспечивают выход на режим полного хода с частично приподнятым, благодаря действию гидродинамических сил, корпусом, практически без изменения ходового дифферента и длины действующей ватерлинии катера, тогда как на глиссирующих катерах с традиционной формой обводов при выходе на режим полного хода длина действующей ватерлинии резко сокращается.

Сохранение длины действующей ватерлинии позволяет пользоваться при сравнении параметров сопротивления разноразмерных геометрически подобных корпусов числом Фруда, отнесенным к длине (FrL)*, тогда как для обычных глиссирующих корпусов для этого используют число Фруда, отнесенное к корню кубическому из объемного водоизмещения.

Первые сообщения о результатах испытаний новых обводов “вогнутого” корпуса появились в 1994 г.

Буксировочные испытания несамоходных моделей серии 6Х проводились в Гамбургском опытовом бассейне в 1988-1991 гг. и завершились постройкой 8-метровой самоходной модели.

В дальнейшем там же были проведены буксировочные испытания моделей серии 7Х применительно к скоростным судам разной длины (от 20 до 65 м). На фотографиях, сделанных в ходе этих испытаний, можно видеть, что ходовой дифферент буксируемой модели с ростом скорости изменяется незначительно, так же как и длина действующей ватерлинии.

Отогнутая вниз поверхность кормовых участков днища, работая как постоянные (встроенные) транцевые плиты, создает в корме гидродинамическую подъемную силу, выравнивающую дифферент - уменьшающую подъем носовой части.

Вытянутая заостренность носового участка ватерлинии обеспечивает плавное разрезание встречной волны, практически исключающее слемминг. Постоянно заглубленные острые носовые обводы и развитая килеватость днища предотвращают брочинг и рыскание при ходе на попутном или косом волнении.

Малые углы входа носовых участков ватерлиний и наличие брызгоотбойников уменьшают волнообразование в носовой части судна.

Некоторое увеличение смоченной поверхности, по сравнению с глиссирующими корпусами традиционных форм, естественно, приводит к возрастанию сопротивления трения. Однако оно с лихвой компенсируется существенным и более значимым уменьшением остаточного (волновой и индуктивной составляющих) сопротивления.

Исследования Э. Сертера показали, что при правильно подобранной и взаимно согласованной форме носовых и кормовых участков батоксов корпуса скоростных судов с “вогнутым” днищем возможно обеспечить снижение общего сопротивления воды движению, исключить появление “горба”, резко уменьшить носовое волнообразование, избежать тяжелых перегрузок при ходе на встречном волнении.

В этом и состоит “глиссирование не по правилам”: Сертер пошел на “вредное” увеличение смоченной поверхности и сопротивления трения, но выиграл на существенном уменьшении общего сопротивления, особенно заметном при ходе на волнении.

Твердый приверженец использования водометных движителей на скоростных судах и боевых кораблях, Э. Сертер утверждает, что эффективность работы водометов на корпусах с “вогнутым” днищем увеличивается благодаря снижению ходового дифферента (уменьшение вертикальной составляющей тяги) и более рациональной ориентации водозаборных отверстий на днищевой поверхности.

Летом 2000 г. в Каусе на верфи “Эдвансед Боат Констракшн” был спущен на воду экспериментальный катер “Е-7Х” с “вогнутым” днищем, специально построенный для проведения скоростных и мореходных испытаний в открытом море. Обводы корпуса этого катера сохраняют все отмеченные выше особенности, характерные для моделей серии 7Х. Отмечая это событие, высказывающиеся в прессе специалисты назвали обводы экспериментального катера “революционными”.

Катер “Е-7Х” имеет длину по КВЛ 10.0 м. Отношение длины к ширине по КВЛ равно 3.2. Параметры самоходной модели открытого моря предполагают использование результатов испытаний для постройки катеров с наибольшей длиной до 36 м и водоизмещением до 170 т.

С возрастанием отношения LКВЛ\BКВЛ до 4, 6 или 8 результаты испытаний могут быть использованы при проектировании более крупных судов с длиною по КВЛ до 50 м и скоростями хода до 60 уз.

Исходя из оптимального для обводов “Е-7Х” числа Фруда, равного 1.6, предполагается использование результатов его испытаний для катеров со следующими соотношениями между длиной LКВЛ в метрах и максимальной скоростью хода (Vs) в узлах: 10 - (30-32); 15 - (37-38); 20 - (40-43); 30 - (50-52).

Оптимальной величиной крейсерской скорости для “Е-7Х” будут 26-28 уз. Нижней границы этого диапазона катер сможет достичь при мощности главных двигателей всего 2ґ150 л.с. В качестве движителей на “Е-7Х” использованы водометы

Как заявляют исследователи, возможности рационального использования предлагаемых Э. Сертером обводов достаточно широки. В зависимости от размеров судна диапазон эффективного применения корпусов с “вогнутым” днищем может быть расширен до скоростей, характеризуемых числами Фруда от 0.6. Пока что Э.Сертер рекомендует использовать их для судов со значениями FrLЁ1.0. Отнюдь не исключено использование предлагаемых обводов и для судов-катамаранов.

Жизнь покажет, справедливы ли утверждения Э. Сертера о “скором конце эпохи классических глиссеров”. Представляется, однако, что предложенные им обводы будут мирно сосуществовать с грамотно спроектированными глиссирующими обводами известных форм, а использоваться будут в первую очередь на тех скоростных судах и кораблях, для которых главным качеством является хорошая мореходность (патрульные катера, малые боевые корабли, пассажирские паромы).

В. Зубрицкий

* Эрбил Х. Сертер - член Королевского Института Морских Инженеров (RINA), член Королевской Академии Наук (RAS) Великобритании в настоящее время работает в фирме, занятой гидромеханическими исследованиями (Hydro Research Systems). Более четверти века посвятил решению проблем обеспечения высоких мореходных качеств скоростных судов, проведя свыше 1000 испытаний моделей в опытовых бассейнах и десятков самоходных моделей в открытом море. С учетом его рекомендаций по усовершенствованию формы корпусов с обводами “глубокое V” были спроектированы скоростные пассажирские паромы, строившиеся на верфях Франции, Италии и Германии, а также патрульные катера, строившиеся на французской верфи “CMN”. Автор многих работ по теории глиссирования судов, автор ряда изобретений по совершенствованию форм корпуса скоростных судов, а также оригинальных предложений по развитию класса скоростных боевых кораблей будущего. Разработанные им обводы корпуса предполагалось использовать на катере нереализованного проекта “Atlantic Sprinter”, рассчитанного на завоевание Голубой ленты - пересечение Атлантического океана за 50 часов.

Сертер - автор капитального труда “Hydrodynamics and Naval Architecture of Deep-Vee Hull forms”. По его проектам построен ряд интересных катеров (например, один из первых скоростных ракетных катеров с корпусом “глубокое V” – “SAАR-35”).

Одна из его статей, посвященных исследованию новых форм корпуса скоростных судов, имела многозначительный заголовок: “Неправильно глиссирующие судовые обводы?”

Развитие современного катеростроения неразрывно связано с совершенствованием катерных механических установок и широким применением стеклопластика для изготовления корпусов. За последние 20 лет были созданы легкие мощные быстроходные двигатели внутреннего сгорания, позволившие вывести на режим глиссирования достаточно мореходные и комфортабельные катера. Удельная масса стационарных бензиновых двигателей средней мощности от 75 до 180 кВт (100-250 л. с.) составляет 2,3-2,8 кг/кВт, а мощных подвесных моторов - 1,2-2,2 кг/кВт. Благодаря применению угловых поворотно-откидных колонок двигатели занимают в корпусе гораздо меньше места, чем установки с угловыми реверс-редукторами или с прямой передачей на гребной винт.

Использование синтетических смол холодного отверждения для формования корпусов лодок и катеров позволило строить корпуса практически любых обводов, в наибольшей степени удовлетворяющих требованиям гидродинамики, мореходности и комфортабельности.

В 60‑е-70‑е годы конструкторы малых катеров стремились создать такие корпуса, которые позволили бы полностью реализовать имеющийся в большинстве случаев запас мощности для поддержания высокой скорости в условиях волнения. Отмеченные выше факторы, а также поиски оптимальных форм обусловили появление большого разнообразия типов обводов глиссирующих катеров. Коротко рассмотрим особенности наиболее распространенных из них.

Корпуса малой килеватости. При постоянной нагрузке и в условиях гладкой воды максимальным гидродинамическим качеством при глиссировании обладает корпус с абсолютно плоским днищем , если, конечно, ширина по скуле и положение центра тяжести обеспечивают устойчивое движение без дельфинирования и с оптимальным дифферентом. Величина гидродинамического качества может достигать K = 10.

Именно это и обусловило широкое применение плоскодонных корпусов в начальный момент развития глиссирующих судов. Высокое гидродинамическое качество обеспечивало выход на глиссирование при сравнительно малой мощности двигателя относительно водоизмещения. Однако с увеличением мощности двигателей и скоростей катеров выявились существенные недостатки плоскодонных обводов.

Основной из них - это сильные удары корпуса о волну. При встрече с волной подъемная сила на днище катера вследствие увеличения угла атаки мгновенно подрастает в несколько раз, корпус может взлетать над поверхностью воды. В следующий момент, при падении на воду, катер получает сильный удар в днище. Сила удара пропорциональна квадрату вертикальной скорости в момент встречи днища с поверхностью воды, которая в свою очередь зависит от скорости хода, водоизмещения катера и длины волны. Величина ударных перегрузок может достигать 10g и даже более (под перегрузками понимается отношение ускорения, получаемого центром тяжести судна, к ускорению свободного падения тела g = 9,81 м/с², другими словами, отношение силы удара к массе катера).

Ударные нагрузки и ускорения не только отрицательно влияют на экипаж, но и могут стать причиной разрушения конструкций корпуса или срыва двигателей с фундаментов.

Наиболее эффективный путь снижения ударных перегрузок - это увеличение угла килеватости днища. При его увеличении, например, с 0 до 10° сила удара снижается более чем в 1,5 раза.

Другим недостатком плоскодонного корпуса является чувствительность к расположению центра тяжести и соотношению нагрузки и ширины днища, которое оценивается коэффициентом динамической нагрузки

При неудачном выборе этих элементов судно легко переходит в режим дельфинирования (см. стр. 40).

Наконец, плоскодонные глиссирующие суда сильно сносит вбок при поворотах на полной скорости. Легкие гоночные мотолодки при этом нередко опрокидываются. Этот недостаток можно устранить, если установить плавники-стабилизаторы или снабдить корпус наклонными участками днища близ скул («скошенными» скулами).

Отмеченные недостатки ограничивают применение плоскодонных (и с малой килеватостью днища) глиссирующих корпусов в основном на гоночных мотолодках, рассчитанных на скорости до 50 км/ч и используемых на акваториях, закрытых от волн. Применяются они и на речных мотолодках и катерах при большой удельной нагрузке на единицу мощности двигателя.

Корпуса с «закрученным» днищем (рис. 27). Для снижения ударных перегрузок при глиссировании на волне днищу придают ту или иную килеватость. Наиболее сильные удары приходятся на носовую часть корпуса, поэтому заостряют в основном носовую треть днища, оставляя в корме глиссирующий участок малой килеватости. Примером таких обводов «закрученного» типа являются корпуса катеров «Амур» и новых модификаций «Казанки» (см. рис. 109 и 149). Такие корпуса отличаются более комфортабельным ходом на волнении, чем корпуса с малой килеватостью, но не позволяют развить высокие скорости. Так как плоское днище работает под малыми углами атаки (до 4°), длина смоченной поверхности корпуса оказывается слишком большой и с повышением скорости площадь этой поверхности не уменьшается. Благодаря быстрому росту гидродинамической подъемной силы в начальный период движения кривая сопротивления катера с «закрученным» днищем имеет плавный подъем с невысоким «горбом», для преодоления которого требуется сравнительно небольшая удельная мощность. Поэтому подобные обводы предназначены для катеров, рассчитываемых на переходный режим движения или глиссирование при V > 8 √L км/ч.

Рис. 27. Обводы катера с «закрученным» днищем.

Суда с «закрученным» днищем при плавании на попутном волнении обладают рыскливостью. Причиной этого является дисбаланс в гидродинамических силах поддержания, действующих на заостренную килеватую носовую часть и плоский широкий участок днища в корме. При небольшом зарыскивании катера с курса на участки днища у форштевня начинает действовать сила, близкая по направлению к горизонтали и способствующая дальнейшему отклонению судна с курса. Подобный же эффект дает и крен, при котором сила, изменяющая курс судна, появляется со стороны накрененного борта.

На волнении проявляется и другой недостаток судов с «закрученным» днищем: при входе в волну вдоль заостренных обводов корпуса в носу вода поднимается вверх в виде брызговой пелены, срываемой ветром и отбрасываемой на палубу.

Построить корпус с подобными обводами технологически сложно, а его объем в носу получается весьма неудобным для использования в качестве складского помещения и особенно - для оборудования каюты.

Моногедрон. Корпус с постоянным углом килеватости днища от транца до миделя, равным 10-17° (рис. 28). Это наиболее распространенный в настоящее время тип обводов глиссирующих корпусов. Обводы технологичны при постройке корпусов из листовых материалов - металла или фанеры. Умеренная килеватость днища позволяет получить достаточно высокое гидродинамическое качество при приемлемых перегрузках на волнении. Иногда днище снабжается скуловыми брызгоотбойниками или короткими продольными реданами, которые способствуют уменьшению смоченной поверхности.

Рис. 28. Обводы корпуса глиссирующего катера типа «моногедрон»: а - оригинальные обводы; б - современный вариант.

Обводы типа моногедрон применяют при V < 15 √L км/ч и удельной нагрузке до 30 кг/л. с., т. е. в тех случаях, когда мощности двигателя может оказаться недостаточно для корпуса с обводами «глубокое V». По сравнению с корпусами с повышенной килеватостью днища, моногедрон имеет более высокую статическую остойчивость, поэтому такие обводы предпочитают для морских катеров в тех случаях, когда это качество играет важную роль (например, для комфортабельных моторных яхт, рыболовных катеров и т. п.).

«Глубокое V». Тип обводов глиссирующего корпуса с повышенной килеватостью днища (более 20°) от миделя от транца и продольными реданами, который применяется для быстроходных катеров, рассчитанных на V > 15 √L км/ч (рис. 29). Такие обводы обеспечивают комфортабельный ход на волнении с минимальной потерей скорости. Кроме того, данный тип обводов позволяет использовать всю мощность двигателей, устанавливаемых на легких мотолодках и катерах, без потери устойчивости движения или опасности разрушения корпусных конструкций. При повышении скорости в результате подъема корпуса из воды ширина смоченной поверхности днища с большой килеватостью постепенно уменьшается. Соответственно возрастает оптимальный угол атаки, при котором сопротивление воды является минимальным, - у килеватого корпуса он в 1,5-2 раза больше, чем у плоскодонного. Благодаря этому и смоченная длина килеватого катера оказывается меньше, чем у катера с плоским днищем. В итоге, несмотря на существенное снижение гидродинамического качества при увеличении угла килеватости днища до 20-23°, на корпусе с обводами «глубокое V» удается получить более высокую скорость, чем на корпусах с умеренной килеватостью. Благодаря почти одинаковыми поперечным профилям днища в носу и корме катера с обводами «глубокое V» отличаются хорошей устойчивостью при плавании с попутной волной, малым дрейфом на циркуляции и плавностью качки.

Рис. 29. Обводы типа «глубокое V»: а - вид на днище; б - корпус теоретического чертежа.

К недостаткам «глубокого V» следует отнести большое сопротивление в начальный момент движения и большие затраты времени на разгон до выхода на режим чистого глиссирования. Для улучшения стартовых характеристик и снижения «горба» сопротивления можно использовать транцевые плиты и продольные реданы на днище.

Другим недостатком является пониженная начальная остойчивость как на стоянке, так и на ходу. Для повышения остойчивости на стоянке иногда устраивают днищевые балластные цистерны, автоматически опорожняемые при выходе катера на расчетный режим (см. стр. 23). Для повышения ходовой остойчивости приходится увеличивать смоченную поверхность днища в корме, обрывая продольные реданы, на которых корпус глиссирует на расчетной скорости, на некотором расстоянии от транца. В результате этого смачиваются дополнительные участки днища и увеличивается ширина ватерлинии. Другой вариант - использование наделок-спонсонов, расположенных на ходу над водой и действующих при крене катера.

Непременной деталью корпуса «глубокое V» являются продольные реданы - призмы треугольного сечения с горизонтальной нижней гранью и острой свободной кромкой (рис. 30). Главный эффект реданов заключается в отсечении от днища потоков воды, растекающихся от киля к бортам. В результате их действия уменьшается смоченная поверхность корпуса, на реданах создается дополнительная подъемная сила; в совокупности это повышает гидродинамическое качество корпуса.

Рис. 30. Продольные реданы: а - схема расположения реданов по ширине корпуса; б - вид на днище катера без реданов; в - действие реданов на том же днище.

1 - поверхность днища, не смачиваемая водой; 2 - скуловой брызгоотбойник; 3 - продольные реданы; 4 - поперечный поток воды; 5 - смоченный участок днища.

Благодаря продольным реданам осуществляется автоматическое регулирование ширины днища в зависимости от скорости судна. На малых скоростях катер глиссирует на полной ширине днища с уменьшенной удельной нагрузкой, которая оптимальна для данной скорости. По мере разгона гидродинамическая подъемная сила растет, катер уменьшает осадку. При этом крайние участки днища, прилегающие к скулам, выходят из воды, глиссирующая поверхность ограничивается крайней к скуле парой реданов. Благодаря этому сохраняется оптимальная величина коэффициента C B , несколько снижается «горб» кривой сопротивления.

Продольные реданы повышают остойчивость катера, демпфируют бортовую и продольную качки. На ходу при резком крене на реданах накрененного борта возникает дополнительная подъемная сила, которая препятствует дальнейшему увеличению крена. Продольные реданы существенно повышают устойчивость судна на курсе и в то же время сокращают радиус циркуляции. Это происходит благодаря работе боковых вертикальных граней реданов, которые при боковом смещении - дрейфе от ветра, волны или на повороте, действуют подобно килю.

Положительные качества реданов начинают проявляться лишь при достаточно высоких скоростях - V > 12 √L км/ч. На малой скорости и при разгоне катера сопротивление воды вследствие увеличенной смоченной поверхности днища с реданами оказывается выше, чем у катера с гладким днищем. Кроме того, их эффективность зависит от угла килеватости днища. Если он менее 10°, устройство продольных реданов нецелесообразно.

Скорость поперечного потока у плоского днища относительно невелика, поэтому миновав скулу, вода резко поднимается почти вертикально вверх. Если на ее пути параллельно скуле под днищем установить продольный редан, то вырывающиеся из-под него струи вновь коснутся днища в непосредственной близости от вертикальной грани редана. У килеватого днища скорость поперечного потока достаточно высокая, поэтому струи вырываются из-под скулы или продольного редана под углом к вертикали; чем больше угол килеватости, тем больше и отклонение потока от вертикали. При угле килеватости днища около 20° струи воды покидают кромку редана практически под таким же углом.

На каждой половине днища обычно устанавливают по два (при ширине днища 1,4-1,6 м) или по три (при ширине 2-2,5 м) редана. Расстояние ближайших к скуле реданов от ДП судна рассчитывается в зависимости от нагрузки и скорости катера. Реданы по всей длине корпуса - от форштевня до транца - целесообразны в том случае, если можно обеспечить глиссирование катера на ширине, ограничиваемой данными реданами. В противном случае реданы в кормовой части днища только повышают сопротивление воды. Обычно до транца доводят только крайние к скуле реданы, а остальные, которые эффективно работают только на границе днища и воды на полном ходу, обрывают на том или ином расстоянии от днища. На мотолодках с умеренной килеватостью днища, развивающих скорость около 40 км/ч, можно устанавливать короткие (по 0,5-0,8 м) реданы-брызгоотбойники в носовой части корпуса.

Естественно, правильная работа реданов возможна только при их острой наружной кромке, поэтому на деревянных катерах реданы изготовляют из твердых пород древесины или прикрепляют к их рабочим граням металлические полосы. В средней части корпуса и корме реданы располагают параллельно килю. В носовой части их лучше свести к форштевню, чтобы избежать слишком крутого подъема вверх (по батоксам): в противном случае при всходе катера на волну реданы будут оказывать тормозящее действие. К слову сказать, существует и негативный эффект продольных реданов на высокоскоростных судах: при встречной волне корпус получает довольно жесткие удары вследствие концентрации давления на плоских поверхностях реданов.

Комбинированные обводы с гидролыжей. Вариант глиссирующего корпуса с узкой центральной частью днища малой килеватости (или плоской) и наклонными боковыми участками (рис. 31). Ширина центрального участка, или гидролыжи , выбирается таким образом, чтобы на полной скорости судно глиссировало на нем, как на пластине, а наклонные участки днища смачивались водой только при крене или же встрече с волной. Кромки гидролыжи являются продольными реданами, поэтому вышесказанное о влиянии угла килеватости справедливо для данного типа обводов: желательно, чтобы угол наклона бортовых участков днища к основной плоскости составлял около 20°. Дополнительными продольными реданами снабжаются и наклонные участки днища для отсечения от них брызговой пелены при вхождении корпуса в волну.

Рис. 31. Глиссирующие обводы днища с гидролыжей.

Смоченная поверхность гидролыжи имеет вид вытянутого вдоль корпуса прямоугольника. Благодаря этому корпус обладает большей устойчивостью глиссирования и меньшей чувствительностью к изменению дифферента и положения центра тяжести, по сравнению с плоскодонным судном, имеющим малое соотношение L /B . В результате катера и мотолодки с гидролыжей, снабженные достаточно мощным двигателем, способны развить более высокую скорость, чем при обычных обводах с малой килеватостью днища, обладают большей комфортабельностью при ходе против волны, имеют малый радиус циркуляции. Эти преимущества, однако, утрачиваются, если нагрузка оказывается слишком большой для данной мощности двигателя и судно глиссирует при увеличенной осадке. Естественно, что вследствие малой ширины катера с гидролыжей являются валкими на стоянке и могут раскачиваться на ходу.

Одним из вариантов обводов с гидролыжей является «Морской нож », предложенный американским конструктором. П. Пейном (рис. 32). Глиссирующая пластина на днище имеет вид треугольника с углом при форштевне 15°, а борта плавно расширяются к палубе, образуя в корме своеобразное аэродинамическое крыло. В целом корпус катера с его заостренным и подрезанным форштевнем напоминает лемех плуга. Вогнутые поверхности бортов снабжены брызгоотбойниками-реверсорами, которые отсекают воду, уменьшая смоченную поверхность корпуса. Одновременно на реверсорах создается дополнительная подъемная сила, благодаря чему гидродинамическое качество достигает достаточно большой величины (до 10,5). Реверсоры улучшают также приемистость катера и динамическую остойчивость на ходу.

Рис. 32. «Морской нож».

Оптимальным ходовым дифферентом для «Ножа» является такой, при котором основание форштевня лишь слегка касается поверхности воды. В этом случае глиссирующая площадка погружена в воду на всю длину: при прохождении сквозь волну и изменении дифферента длина смоченной поверхности изменяется мало, соответственно здесь не возникает пиковых значений подъемной силы, как на корпусе традиционного типа. Поддерживать правильный дифферент помогают транцевые плиты, управляемые с поста водителя.

«Морской нож» позволяет развивать довольно высокую скорость на волнении без чрезмерных ударных перегрузок. Например, 6‑метровый катер такого типа, оснащенный 188‑сильным двигателем с угловой колонкой, на волне высотой 1 м развивал скорость около 80 км/ч. При этом величина перегрузок, замеренных в носовой части, оказалась в среднем в 10 раз ниже, чем на катере с обводами «глубокое V» таких же размерений.

Важным элементом «Ножа» является наклонный носовой транец, благодаря которому исключается зарывание носовой части катера в волну.

Несмотря на высокие мореходные качества, обводы типа «Морской нож» имеют ряд недостатков: низкую статическую остойчивость на стоянке, недостаточный объем корпуса для размещения пассажиров и т. п. Кроме того, реализовать положительные качества обводов можно только при достаточно высокой удельной мощности двигателя - нагрузка не должна превышать 5 кг/л. с. (6,75 кг/кВт).

Разновидностью судна на гидролыже является корпус с обводами, запатентованными англичанами Рексом и Вуди Блеггами (рис. 33). Основная часть корпуса имеет узкую гидролыжу и необычно большую килеватость днища - 45°. Для повышения остойчивости корпус снабжен боковыми поплавками - спонсонами , расположенными в кормовой трети длины и имеющими при килях несущие глиссирующие поверхности в виде гидролыж. Все три гидролыжи расположены на одной высоте, так что при движении судно глиссирует на центральной лыже и двух широко разнесенных по бортам спонсонах, которые имеют несколько больший угол атаки. В случае крена, возникающего, например, на циркуляции, и воду входит спонсон со стороны крена и мгновенно возросшая на нем подъемная сила выпрямляет судно. Судно обладает достаточной остойчивостью и на стоянке, когда необходимый восстанавливающий момент образуется при погружении спонсона в воду.

Рис. 33. Обводы мореходного глиссирующего катера, запатентованного Рексом и Вуди Блеггами.

Для уменьшения смоченной поверхности при плавании на волнении на днище корпуса и спонсонов предусмотрены широкие продольные брызгоотбойники, на которых создается дополнительная подъемная сила. Они демпфируют продольную качку, служат дополнительными глиссирующими поверхностями в момент выхода на расчетный режим движения, снижая «горб» сопротивления.

Катера с обводами братьев Блегг весьма мореходны. Они способны поддерживать высокую скорость на взволнованном море при различных курсах относительно волны. Узкие поверхности центральной гидролыжи и спонсонов пронзают волну, не получая при этом сильных ударов. Определенный эффект аэродинамической разгрузки создается благодаря сводчатым тоннелям между основным корпусом и спонсонами. Встречный поток воздуха, смешиваясь с водяной пылью, подтормаживается в тоннелях; благодаря повышению здесь давления часть массы корпуса поддерживается аэродинамически, что способствует демпфированию ударов корпуса о волну.

Морские сани Уффа Фокса. Запатентованные английским конструктором Уффа Фоксом трехкилевые обводы глиссирующего катера также являются вариантом судна на гидролыжах, обладающего повышенной остойчивостью (рис. 34). Три лыжи, ширина которых не превышает 1/10 общей ширины днища, простираются по всей длине корпуса и переходят в форштевни. Благодаря тому, что при сходе с попутной волны в гребень следующей погружаются сразу все три лыжи, исключается зарыскивание, которое имеет место у катеров с обводами «глубокое V».

Рис. 34. Морские сани Уффа Фокса.

Бортовые лыжи, помимо того, что способствуют созданию подъемной силы, являются скегами , отражающими брызги, вырывающиеся из-под средней лыжи, а также придают судну высокую остойчивость. Близ миделя на этих гидролыжах имеются поперечные реданы, благодаря которым уменьшается смоченная поверхность самих гидролыж и повышается устойчивость движения.

Своды боковых тоннелей выполняются с постоянным радиусом скругления; центральная часть корпуса имеет угол килеватости днища до 30°.

Испытания моделей с обводами Фокса показали, что при глиссировании вырывающиеся из-под лыжи потоки воды оказывают сильное влияние на гидродинамические характеристики корпуса; они могут как повышать, так и снижать гидродинамическое качество. Наименее благоприятным оказывается такое расположение несущих поверхностей, при котором расстояние между ними, измеренное поперек судна, составляет 2,5-3 ширины одной из них. Вследствие эффекта взаимовлияния гидролыж качество саней Фокса оказывается примерно на 10 % ниже, чем изолированных глиссирующих поверхностей того же удлинения.

Как и для других типов обводов с гидролыжами, для саней Фокса важное значение имеет достаточно высокая удельная мощность двигателя. В переходном к глиссированию режиме сопротивление саней Фокса оказывается ниже, чем у корпуса с обводами «глубокое V», поэтому сани быстрее выходят на глиссирование и развивают высокую скорость при полной нагрузке. Небольшие ударные перегрузки при плавании саней на волнении и высокая остойчивость обусловили применение этого типа обводов для различного рода транспортных катеров.

Изогнуто-килеватые обводы («крыло чайки»). В настоящее время могут рассматриваться как переходный тип глиссирующего корпуса от килеватых обводов к тримарану. Их особенностью являются выпуклость при киле и скругленные отгибы днища вниз у скулы (рис. 35). При встрече с волной в воду входит сначала выпуклая часть днища, затем площадь удара постепенно увеличивается, поэтому корпуса с обводами «крыло чайки» отличаются от малокилеватых судов более мягким ходом на волне. Отгибы днища вниз у скулы дают такой же эффект, как и скуловые брызгоотбойники: благодаря им и за счет поперечного потока повышается гидродинамическое давление вблизи скул, что в известной степени компенсирует потерю гидродинамического качества вследствие увеличения килеватости днища. Отгибы скулы способствуют также повышению ходовой остойчивости судна.

Рис. 35. Корпус глиссирующей мотолодки «Гамма» с изогнуто-килеватыми обводами («крыло чайки»).

Тримараны. Корпуса этого типа появились в конце 50‑х годов. Иногда этот тип обводов называют «кафедралами», трехкилевыми морскими санями» или двухтоннельными судами. Отличительной особенностью всех существующих видов тримаранов являются основной корпус, имеющий обводы «глубокое V» (или изогнуто-килеватые), и два боковых спонсона меньшего объема; очертания палубы в плане близки к прямоугольнику (рис. 36). Назначение спонсонов - повысить остойчивость катера на ходу и на стоянке, избавить судно от рыскливости при ходе на попутном волнении. Спонсоны выполняют таким образом, чтобы на стоянке они были погружены примерно на половину осадки основного корпуса, а на ходу бо́льшая часть их поднималась над поверхностью воды. В случае крена в воду входит значительный объем спонсона, возникающая на нем дополнительная сила поддержания создает восстанавливающий момент. Благодаря тому, что спонсоны параллельны по всей длине катера, а не сужаются подобно скулам корпуса традиционного типа, остойчивость тримарана намного выше. Кроме того, при крене на ходу к статической восстанавливающей силе прибавляются еще гидродинамические силы, возникающие на наружной наклонной поверхности входящего в воду спонсона, как на обычной глиссирующей пластине, расположенной под некоторым углом атаки.

Поскольку на ходу без крена спонсоны оказываются над водой, они практически не вносят существенных изменений в гидродинамику основного корпуса. Как и в случае обводов «глубокое V», глиссирование осуществляется на кормовой части днища, так что в ходовых качествах тримаран преимуществ не имеет. Однако помимо лучшей остойчивости и мореходных качеств на волне, тримаран предоставляет конструктору гораздо больше возможностей в планировке внутреннего расположения. Необходимое оборудование здесь удается разместить в корпусе меньших размерений, чем например, на катере с обводами «глубокое V», и при равной мощности двигателя получить известный выигрыш в скорости.

Основные разновидности современных тримаранов представлены на рис. 36. Тип а предпочтителен при постройке корпуса из листовых материалов - металла или фанеры. Явно выраженные тоннели в носовой части переходят в корме в плоско-килеватое днище с горизонтальными участками у скул. Тип б - комбинация «глубокого V» с бортовыми спонсонами, имеющими клиновидные поперечные сечения. В месте перехода наклонной наружной грани спонсона в почти вертикальны» борт сделан уступ-брызгоотбойник. Спонсоны иногда обрываются, не доходя примерно 1/3 длины корпуса до транца, так как в корме они неоправданно увеличивают смоченную поверхность, мешают использовать энергию потоков воды, растекающихся от киля к бортам. Продолжением спонсонов близ транца являются горизонтальные брызгоотбойники или продольные реданы. Тип в - обводы «Бостонского китобоя», послужившие прототипом для создания большого числа модификаций. Применены выпукло-килеватые шпангоуты. Борта в носовой части имеют наклонные участки - скосы для улучшения поворотливости. Чтобы ограничить подъем воды и брызг, вырывающихся из-под скоса, на борту сделан уступ-брызгоотбойник, идущий по всей длине корпуса. Вблизи шп. 7 наклонный участок борта заканчивается поперечным реданом; дальше в корме скула скруглена по радиусу. Можно предположить, что это придает катеру оптимальный дифферент на корму при довольно высокой скорости и обеспечивает выход воздуха из тоннелей к бортам. Выпуклость днища у транца предотвращает подток воздушных пузырей к лопастям гребного винта, особенно вероятный при поворотах катера.

Рис. 36. Обводы типа «тримаран»: а - корпус с обшивкой из фанеры; б - корпус из стеклопластика; в - «Бостонский китобой».

На основном корпусе «Бостонского китобоя», как и на других типах тримаранов, предусмотрен продольный редан, отсекающий воду от днища и направляющий ее под кили спонсонов, которые расположены выше основной линии.

Тримараны, обладая высокими мореходными качествами, все же подвергаются значительным ударным перегрузкам при ходе на волне, особенно если о гребень волны ударяется широкая носовая часть, на которой имеются плоские поверхности.

«Морские сани». Вариант глиссирующего корпуса со сводчатым днищем (с «обратной» килеватостью) и параллельными, не сходящимися в носу бортами, изобретен в начале XX века американским конструктором А. Хикманом (рис. 37). Благодаря двум килям, имеющим сходство с полозьями саней, обводы и получили свое название.

Рис. 37. Корпус типа «морские сани».

Параллельные борта придают «морским саням» повышенную поперечную остойчивость. Два длинных киля и погруженные в воду вертикальные борта способствуют хорошей устойчивости судна на курсе. При плавании на волнении проявляется и такое важное качество саней, как хороший «продольный баланс» корпуса, под которым понимается распределение ширины и площади ватерлинии, а также килеватости днища по длине корпуса. При плавании косым курсом к попутной волне «морские сани», обладая большими объемами и шириной корпуса в носу, хорошо противостоят крену и дифференту, не зарыскивают с риском опрокидывания на полной скорости.

Брызги, поднимаемые носовой частью, отражаются вниз от поверхности вогнутого тоннеля, а широкая палуба предотвращает зарывание носом в волну. При некоторых определенных соотношениях размеров волны и корпуса воздух в тоннеле «саней» начинает оказывать демпфирующий эффект, смягчая удары волны о днище. У «саней» больших размеров более плавная бортовая качка, чем у обычных катеров. Определенные сложности представляет размещение на «морских санях» движителя. Встречный поток воздуха, попадающий в тоннель, проходит под днищем до самой кормы и воздействует на лопасти гребного винта, начинающего работать в условиях поверхностной аэрации. Поэтому на больших «санях» применялись частично погруженные гребные винты, имеющие специальную форму. При установке подвесного мотора на «санях» требуется большее погружение оси гребного винта, чем на обычных лодках; рекомендуется и кормовая центровка судна. Используется также смещение оси подвесного мотора в сторону от ДП. При одновинтовой установке на своде тоннеля в ДП рекомендуется устанавливать клин толщиной 12-20 мм и шириной 1,2 диаметра винта, отводящий аэрированную воду от винта. На волне, длина которой превышает длину катера, «морские сани» получают сильные удары в носовую часть свода тоннеля, что заставляет снижать скорость. Другими недостатками обводов этого типа является большой радиус циркуляции и малый объем корпуса в носовой части, затрудняющий его использование для размещения пассажиров и других целей.

Глиссирующие катамараны. Как мы уже говорили, не всегда удается реализовать высокое гидродинамическое качество катеров с плоским и широким днищем. Одна из причин - потеря устойчивости движения катера при достижении им наивыгоднейшего ходового дифферента. Часто приходится мириться с тем, что фактические углы атаки на расчетной скорости значительно ниже оптимальных и составляют 1-2°. Следовательно, и гидродинамическое качество не достигает своего максимума и в редких случаях превышает K = 4,5.

Одна из возможностей повышения качества - это существенное уменьшение ширины глиссирующего участка днища, при котором судно может глиссировать устойчиво и с бо́льшим углом атаки. Чем больше по сравнению с шириной днища длина смоченной поверхности и, следовательно, расстояние от транца до точки приложения равнодействующей гидродинамических сил давления, тем выше скорость, при которой возможна потеря устойчивости. Именно это свойство и используется в конструкции современных глиссирующих катамаранов, которые обладают рядом преимуществ перед однокорпусными судами. Во-первых, для смягчения ударов при ходе на волнении днищу катамарана можно придать бо́льшую килеватость, чем однокорпусному катеру, остойчивость которого резко падает при увеличении килеватости. Во-вторых, благодаря тому, что воздух проходит с большой скоростью по тоннелю между корпусами катамарана, на платформе (особенно если ей придать продольный профиль крыла) создается аэродинамическая подъемная сила, которая воспринимает часть нагрузки судна. В результате аэродинамической разгрузки уменьшается осадка и смоченная поверхность корпуса, повышается скорость.

Гидродинамическое качество оказывается выше качества однокорпусного глиссера лишь при сравнительно малых расстояниях B к между корпусами, определяемых соотношением 2B 0 /B к > 0,75 (значению 2B 0 /B к = 1 соответствуют сдвинутые вплотную корпуса, а значению 2B 0 /B к = 0 - корпуса, разнесенные на бесконечно большое расстояние, при котором один корпус не влияет гидродинамически на другой; B к - ширина одного корпуса). При 2B 0 /B к = 0,4 качество катамарана оказывается минимальным, т. е. это самая невыгодная компоновка катамарана. С уменьшением расстояния между корпусами судно позже выходит на режим глиссирования. Кривые сопротивления катамарана имеют два «горба». Катамараны выходят на глиссирование при значительно более высокой (примерно в 1,5 раза) скорости, чем однокорпусные катера. Ширина корпусов катамарана оказывает существенное влияние на сопротивление воды. При относительном удлинении корпуса L /B 0 = 16 и менее катамаран становится очень чувствителен к изменению нагрузки: при ее увеличении гидродинамическое качество падает. Узкие корпуса с отношением L /B 0 = 17÷25 к нагрузке менее чувствительны.

Рис. 38. Обводы корпуса гоночного катамарана.

Подобные двухкорпусные обводы используются в основном для высокоскоростных гоночных судов, развивающих скорости 100-150 км/ч. При такой скорости существенное значение имеют аэродинамические силы, которые возникают на нижней поверхности соединительного моста, имеющего большую площадь. С одной стороны, следует использовать аэродинамическую силу, возникающую на ней, чтобы разгрузить корпуса и уменьшить сопротивление трения обшивки о воду. С другой, необходимо учитывать, что на волне угол атаки этой поверхности к набегающему потоку воздуха окажется чрезмерным и судно будет опрокинуто аэродинамической силой через транец (это нередко происходит в гонках скутеров и мотолодок с катамаранными обводами). На скоростях порядка 100 км/ч и выше аэродинамическая сила может достигать 30 кгс и более на 1 м² несущей поверхности моста.

Чтобы обеспечить продольную устойчивость движения легкого катамарана под действием дополнительных аэродинамических сил и моментов, мостик приходится смещать ближе к транцу корпуса. Его продольное сечение выбирают из числа таких аэродинамических профилей , у которых центр давления и динамический фокус (точка приложения дополнительной силы при изменении угла атаки) имеют кормовое расположение. Чаще всего используют обтекаемый клиновидный профиль с относительной толщиной 5-8 % и высотой среза кормовой части 100-300 мм. Однако опыт дает основание считать, что для скоростей движения 60-80 км/ч целесообразно применять более толстый профиль (10-12 %) и во многих случаях кормовую кромку делать обтекаемой.

Для гоночных катамаранов характерно отношение длины к общей ширине в пределах 2,3-2,9. Вертикальный клиренс (расстояние нижней поверхности моста от воды) принимается равным 4-5% длины моста (рис. 38). Угол внешней килеватости глиссирующей пластины днища как правило составляет около 10°, а ее ширину можно приблизительно вычислить по формуле

где B - ширина пластины, м; D - полная масса катамарана с запасом горючего и экипажем, кг; v - расчетная скорость движения, м/с.

В качестве прогулочных судов и катеров народнохозяйственного назначения глиссирующие катамараны широкого распространения не получили. Это объясняется тем, что сложно обеспечить прочность соединительного моста при больших размерах судна; днище моста приходится высоко поднимать над поверхностью воды, чтобы избежать ударов волн в его нижнюю поверхность. В результате этого надстройки получаются увеличенной высоты, что приводит к повышенному воздушному сопротивлению. Недостатком катамаранов является резкая килевая качка при движении с малой скоростью, а также большая площадь гавани, которую занимает на стоянке двухкорпусное судно.

Реданные обводы. Отличаются наличием поперечного (или стреловидного) уступа - редана, делящего днище на два глиссирующих участка: основной, расположенный непосредственно перед реданом, и участок у транца. Положение поперечного редана обычно выбирается таким образом, чтобы на основной участок приходилось от 60 до 90 % массы катера. Благодаря тому, что глиссирующие участки имеют большее гидродинамическое удлинение и почти в 2 раза меньшую смоченную поверхность, чем у обычных катеров, на скоростях движения более 15 √L км/ч реданные катера обладают более высоким гидродинамическим качеством, а устойчивость движения меньше зависит от положения центра тяжести.

Рис. 39. Обводы реданных катеров: а - традиционного типа; б - со стреловидным реданом (типа «Эйрслот»)

Ранее реданные катера считались немореходными, так как днище близ редана, расположенного посредине корпуса, выполнялось совершенно плоским, редан имел большую высоту (равную обычно 1/20 ширины днища), отсутствовали устройства для регулирования дифферента в зависимости от погодных условий. Такие катера сильно ударялись о встречную волну даже при ее малой высоте, так как редан получал удар сразу по всей ширине днища.

В последние годы получили применение обводы со стреловидными реданами на корпусах повышенной килеватости (рис. 39). Существуют реданы как с прямой, так и с обратной стреловидностью (в первом случае вершина находится ближе к форштевню относительно точек пересечения редана со скулами). Стреловидная форма редана позволяет значительно снизить перегрузки катера на волнении, поскольку площадь и сила гидродинамического удара, начиная с вершины редана, нарастает более плавно, чем в случае перпендикулярного килю редана и малой килеватости днища.

Рис. 40. Катер с обводами типа «тридин».

Существуют современные модификации корпусов с двумя и большим числом реданов, например типа «тридин», разработанный в США Р. Хантом и Р. Коббсом (рис. 40). Часто реданные катера снабжают средствами для регулирования ходового дифферента - управляемыми транцевыми плитами или стабилизирующим крылом, что позволяет в зависимости от обстановки регулировать ходовой дифферент катера и перераспределять величину нагрузки между несущими участками днища.

Круглоскулые обводы. Для глиссирующих катеров применяются крайне редко. Причину этого нетрудно понять, посмотрев на эпюру распределения давления поперек днища (см. рис. 18, а ). На острых кромках скулы при глиссировании возникает перепад гидродинамического давления. Если давление по всей ширине днища постоянно, то обеспечивается наивысшая поддерживающая способность днища на единицу смоченной поверхности. Однако если кромки скруглены, то более плавным становится и перепад давления у скул. Вода не отрывается от кромки скулы, а поднимается вверх по корпусу и замывает борта. Чем больше радиус округления скулы, тем больше потери гидродинамической подъемной силы. Поэтому круглоскулые обводы применяют чаще для катеров, рассчитываемых на умеренные скорости - переходный режим при V ⩽ 10 √L км/ч. Корпус дополняют скуловым брызгоотбойником (на пластмассовых корпусах он формуется вместе с обшивкой), уменьшающим замывание скуловых участков днища. Иногда применяют комбинированные обводы - в носовой части корпус выполняют с обводами круглоскулого типа, а в корме делают глиссирующий участок с острой скулой.

Основным достоинством круглоскулых катеров при плавании на волнении являются менее жесткие удары волны в днище и более плавная качка, чем это испытывают остроскулые катера.

Имя аргентинского конструктора Хуана Баадера хорошо известно в мире мелкого судостроения. С его чертежной доски сошли десятки проектов быстроходных катеров, моторных и парусных яхт, спасательных ботов и других малых судов различного назначения. По этим проектам работают верфи в Южной Америке, в США и в Европе, но большинство своих идей Баадер реализует на собственном предприятии - верфи «Астиллеро Баадер» в Буэнос-Айресе.

Известен Баадер и благодаря своим книгам. Одна из них - «Парусный спорт, техника паруса, парусные яхты – издана на пяти языках (в Аргентине, Италии, ФРГ, Англии, Голландии) и признана классическим трудом по проектированию парусных яхт. Русский перевод другой книги «Моторные яхты и быстроходные катера» подготавливается сейчас к печати в издательстве «Судостроение». В этой книге в популярной форме, доступной читателям, не имеющим специального кораблестроительного образования и серьезной математической подготовки, рассказывается об основных проблемах, которые приходится решать конструктору современного быстроходного катера.

Ниже публикуется небольшой отрывок из этой книги, в котором приводится интересная на наш взгляд подборка теоретических корпусов. Данной главе в книге предшествует подробное рассмотрение процесса волнообразования, вводятся понятия о режимах движения судов, относительной скорости и составляющих сопротивления воды движению судна. Другие главы посвящены вопросам выбора двигателя, характеристикам различных типов движителей, обеспечению остойчивости и других мореходных качеств, борьбе с шумом и т. п.

Часто даже от судостроителей- профессионалов можно слышать, что существует определенная граница скорости, разделяющая области применения круглоскулых и остроскулых обводов . Такое грубое упрощение, однако, не соответствует действительности. С одной стороны, поведение остроскулого катера на малом ходу и при волнении не всегда удовлетворительно, с другой стороны, круглоскулый катер может развить весьма высокую скорость, не требуя значительного повышения мощности.

Больше того, можно даже утверждать, что выражения «круглоскулый» и «остроскулый» ни в коем случае не достаточны для полной характеристики обводов корпуса и его скоростных возможностей. На тихой воде круглоскулый катер с относительно плоским днищем может достичь больших скоростей, чем катер с V-образными шпангоутами (обводами типа глубокое V); при ходе на волнении поведение этих катеров также будет отличаться лишь немногим. Проектируемые же для океанских гонок корпуса с глубоким V часто выполняются вообще без явно выраженного излома скулы, поэтому их с неменьшим основанием можно назвать корпусами с «глубокими скругленными шпангоутами».

Последнее десятилетие характеризуется бурным развитием малого судостроения. Повышаются мощности двигателей при уменьшении веса установки. Применяются облегченные конструкции из алюминиевых сплавов или пластмасс, а возможность изготовления из стеклопластика корпуса любой сложной формы, невыполнимой в дереве или металле, окрыляет фантазию конструкторов - и все более расширяется многообразие существующих разновидностей обводов катеров. Имеются варианты, которые уже невозможно назвать ни круглоскулыми, ни остроскулыми, причем именно эти промежуточные формы обладают лучшими качествами при ходе на волнении, обеспечивают определенные выгоды при компоновке - внутренней планировке катера и высокую остойчивость, хотя скорость на тихой воде в большинстве случаев несколько снижается.

На рис. 1 изображены теоретические корпуса с ярко выраженными круглоскулыми обводами и V-образными обводами, выполненными с особенно острым изломом скулы. Круглоскулый корпус может служить прямо-таки классическим образцом обводов для умеренной скорости, а корпус с острой скулой, появившийся в 1930 г., сохранялся до недавнего времени как пример обводов быстроходного катера для тихой воды.

Рис. 1. Две основные формы обводов:
круглоскулый корпус (слева) и остроскулый (справа)

Отличия обоих типов обводов видны особенно наглядно.

Плоские V-образные шпангоуты с такими острыми скулами всегда считались неблагоприятными для хода на волнении и очень выгодными для тихой воды. Однажды один наш заказчик написал на верфь, что он намерен заказать быстроходный катер для морских прогулок, но категорически против применения на нем V-образных шпангоутов: он имеет достаточно печальный опыт эксплуатации катеров с такими обводами и никогда больше не хочет плавать на них в море. Столь резкое высказывание может быть оправдано лишь в том случае, если речь идет о с плоским днищем, действительно, не подходящим для морских условий, поскольку известны варианты остроскулых обводов, хорошо приспособленные для плавания на волнении.

Вкратце особенности и различия катеров с округлой формой шпангоутов и с острой скулой можно грубо характеризовать так:

Несколько лет назад нам была предоставлена возможность спроектировать и построить четыре туристских катера длиной 12 м и шириной 3 м, причем форма обводов заказчиками не оговаривалась. Два катера были построены круглоскулыми, а два других получили тщательно спроектированную V-образную форму шпангоутов с умеренной килеватостью днища. Поскольку было необходимо применить двигатели умеренной мощности, оба варианта получили одинаковый продольный изгиб килевой линии и одинаковую глубину погружения транцев. На каждой паре катеров (круглоскулый и остроскулый) был установлен одинаковый двигатель: дизель мощностью 65 л. с. или бензиновый мощностью 110 л. с.

Таким образом, конструкторы получили прямо-таки идеальный случай для наблюдения за разницей в поведении двух пар катеров, имеющих разные обводы или разные двигатели.

Прежде всего, нас интересовало сравнение скоростей. При одинаковых двигателях скорость круглоскулого и остроскулого катеров оказалась поразительно одинаковой (нам даже пришлось повторить испытания на мерной миле, чтобы быть уверенными в результатах!): с дизелями - немногим выше 20 км/час, с более мощными бензиновыми двигателями - точно 23,9 км/час. Оставалось «надеяться», по крайней мере, на разницу в поведении на волне, однако в результате применения хорошо отработанной V-образной формы шпангоутов с умеренно килеватым днищем, и она оказалась практически незаметной.

Остроскулый катер, действительно, показал несколько повышенную начальную остойчивость и несколько большее брызгообразование, однако и то и другое проявлялось в столь незначительной степени, что не стоит включать эти свойства в перечень преимуществ и недостатков.

На практике подтверждено положение, установленное буксировочными испытаниями моделей катеров в бассейнах, что разница в ходовых качествах между сравниваемыми типами обводов при всех значениях относительной скорости R = v: √L ниже 11,5 является ничтожно малой (здесь v - скорость катера, км/час; L - длина по ватерлинии, м). Преимущества V-образных обводов сказываются лишь при более высоких скоростях, когда подобная форма корпуса способствует росту динамических подъемных сил, действующих на днище. При частичном глиссировании динамически поддерживаемая часть веса у остроскулого катера уже становится больше, чем у круглоскулого. Это преимущество становится ощутимым при значениях R = 12 и проявляется тем больше, чем выше поднимается скорость.

Подчеркнем: если классические остроскулые обводы со сравнительно плоским днищем использовать на катерах, которые должны развивать высокую скорость на волнении, это преимущество неизбежно превращается в серьезный недостаток. Применение очертаний шпангоутов с большой заостренностью возле киля и почти горизонтальными участками днища у скулы (похожих на перевернутый лемех плуга) также приводит к появлению сильных ударов при ходе на волне. Даже при умеренном волнении приходится значительно снижать скорость для предотвращения повреждения корпуса (в носовой части таких катеров часто обнаруживались сломанные шпангоуты) и физической перегрузки экипажа.

Поиски новых форм V-образных обводов, которые гарантировали бы хорошее поведение судна на волнении, увенчались успехом, когда в 1958 г. появились разработанные американцем Р. Хантом обводы типа «глубокое V». (Справедливости ради следует заметить, что первый глиссирующий катер с обводами глубокое V с килеватостью днища в 28° был испытан еще в 1912 г. - Прим. редакции.)

С этого момента началось прямо-таки скачкообразное развитие, которое в значительной степени стимулировалось проведением соревнований моторных катеров в открытом море. Это, прежде всего такие известные океанские гонки, как Майами - Нассау в США и Каус - Торки - Каус в Англии.

Применяемые при этом правила классификации давали (и дают) конструкторам большую свободу. В погоне за скоростью часто устанавливали двигатели, значительно более мощные, чем мог выдержать корпус даже при умеренном волнении. Катера, попадая на волну, совершали гигантские прыжки, ломались корпуса, выходили из строя силовые установки. Считалось удачей, если достигала финиша треть общего числа стартовавших катеров! Побеждали не потенциально наиболее быстроходные катера, а те, которые могли выдержать жестокий переход.

Чаще всего волнение во время гонок нельзя было назвать большим: для обычного морского перехода оно считалось бы легким, на любой мало-мальски мореходной моторной яхте плавание в те же часы и том же районе доставляло одно удовольствие. Комбинация же высокой скорости и волн, действующих как трамплин, динамически выстреливала гоночный катер в воздух, после чего он с силой ударялся о «жесткую» воду.

Чем более плоская форма у днища, тем сильнее удар! Поэтому-то «глубокая» V-образная форма шпангоутов была с восторгом принята в первую очередь всеми гонщиками. Хотя на тихой воде эти катера были менее быстроходными, удары на волнении стали терпимыми, повысились шансы выдержать переход, можно было поддерживать более высокую скорость.

Чтобы уверенно отличать глубокое V от нормальных, классических остроскулых обводов, необходимо выбрать какую-то исходную величину. Если бы днищевые ветви шпангоутов всегда были прямолинейными, достаточно было бы измерять и сравнивать угол килеватости. Однако на самом деле встречаются, например, различные формы шпангоутов с закруглениями скул, поэтому рекомендуется следующее определение.

При измерении угла килеватости днища надо принимать ту касательную к обводу шпангоута, которая проходит через точку наибольшего ускорения масс воды. Это то место днища, которое при ударах испытывает наибольшее гидродинамическое давление (конечно, положение этой точки можно определить лишь приближенно).

Несколько примеров поперечных сечений корпусов с обводами типа глубокое V представлены на рис. 2, причем указаны также и величины соответствующего угла килеватости днища.

А - предложенный Р. Хантом; Б - тот же корпус, но со скругленной килевой частью днища; В - предложенный Р. Леви («дельта»-форма); Г - с уменьшенной килеватостью, погруженными горизонтальными участками (полками) по скулам и скругленной килевой частью днища.

Обычно днище таких катеров в районе от миделя и до транца выполняется с неизменной килеватостью. С этой оговоркой можно установить следующее подразделение:

Угол килеватости днища:
менее 10° - плоскодонный корпус;
от 10 до 14° - корпус умеренной килеватости;
от 15 до 19° - корпус, переходный к глубокому V;
от 20° до 26° - глубокое V.

На большинстве катеров, предназначенных для участия в океанских гонках, угол килеватости составляет от 20° до 26°. А вот при проектировании обычных прогулочно-спортивных катеров от такого глубокого V отказываются из-за многих минусов, проявляющихся при практическом использовании судна (в частности, низкой начальной остойчивости). Несмотря на это нередко применяют термин глубокое V и к этой группе катеров, хотя килеватость днища на них не превышает 17°.

На стоянке у катера с глубокой V-образной формой шпангоутов кромки скул у транца находятся над водой, из-за чего и возникают трудности с обеспечением начальной остойчивости. Остойчивость нормализуется, как только катер начинает движение. Можно еще отметить, что при средней скорости такие катера образуют больше брызг, чем обычные, обладают большим сопротивлением движению, что требует повышения мощности двигателей. Этот недостаток компенсируется лишь мягкостью - «безударностью» хода на волнении, так что применять глубокое V для плавания на тихой воде совершенно невыгодно (особенно без продольных реданов).

Познакомимся теперь с характерными примерами обоих основных типов катеров - круглоскулых и с острой скулой, и их типичными комбинациями. Лучше всего это сделать, рассматривая поперечные сечения корпуса по теоретическим шпангоутам (т. е. проекции «корпус» теоретического чертежа).

Комбинацией двух сравниваемых типов обводов является, в частности, стальной катер, все три проекции теоретического чертежа которого показаны на рис. 3.

Сочетание круглоскулых шпангоутов с сильным развалом в носу и остроскулых обводов с подъемом килевой линии к транцу и плоским днищем в корме.

Круглоскулая форма носовой части переходит в плоское днище с острой скулой в корме. Такая форма особенно хороша для относительных скоростей, которые лишь ненамного превышают рекомендуемые для круглоскулых катеров, т. е. при R = 12 - 16; она обладает важным положительным свойством противодействовать сильному изменению дифферента.

В исключительных случаях встречается также и «противоположный вариант», когда передняя половина корпуса делается остроскулой с постепенным переходом в закругленную форму к корме; правда, вряд ли может быть сформулирована обоснованная мотивировка такого решения.

Перейдем теперь к рассмотрению поперечных сечений ряда корпусов. Отметим: поперечные сечения приводятся здесь не потому, что им придается слишком большое значение. Вообще выбор поперечной профилировки при проектировании хорошего судна стоит, на наш взгляд, лишь на втором месте. Самым важным этапом является выбор наиболее подходящих размерений и пропорций - соотношений длины и ширины, веса, положения центра тяжести, формы ватерлиний подводной части, подбор оптимального двигателя и движителя. Исследование и выбор наиболее подходящих пропорций имеет первостепенное значение и осуществляется еще до выбора формы шпангоутов.

Четыре типа круглоскулых обводов
с острой кормой (рис. 4., а - г)

	- Исключительно удачные обводы катера с кормой типа каноэ. Лишь по носовой части видно, что чертеж разработан 50 лет назад! Обводы подводной части как таковые являются образцом и для сегодняшних конструкций, обеспечивая сочетание легкости на ходу и хорошей остойчивости.
	- Уже по большому развалу шпангоутов в носовой части видно, что это один из современных проектов, хотя обводы и очень похожи на катер «а». Кормовая часть судна имеет более острые, более килеватые образования, чем у «а»; мидель-шпангоут образован с некоторым упором на остойчивость формы. Корпус рассчитан на относительную скорость не выше R = 4,5.
	- Носовая часть поразительно похожа на корпус «б», однако корма имеет совершенно другие обводы. Катер имеет острую корму, здесь ясно видны кромка опущенной в воду скулы и плоская часть днища, вследствие чего судно может быть использовано при более высоких скоростях, чем оба предыдущих. Благодаря появлению гидродинамической опорной поверхности в корме катер может, несмотря на острую корму, значительно превысить критическое значение R = 4,5.
	- Это корпус двухвинтового мореходного спасательного катера с острой кормой. Здесь сильный развал шпангоутов в носовой части неприменим. В корме видны тоннели, позволяющие полностью защитить винты.

Развитие обводов круглоскулых катеров
с транцевой кормой (рис. 5., а - г).

	- Теоретический корпус моторной яхты 1910 г. постройки. Форму подводной части можно считать очень удачной. Небольшой транец, который не касается ватерлинии, показывает, что при очень небольшой мощности двигателя достигалась относительно хорошая скорость. Развал в носовой части судна в то время был еще неизвестен.
	- Этот чертеж, также заимствованный из архива 1920 г., является классическим (надо учесть, что имевшаяся в распоряжении судостроителей мощность двигателя была не намного больше, чем в 1910 г.). Уже введен развал шпангоутов к палубе в носовой части. По погруженному в воду транцу видно, что кормовая часть днища была гораздо меньше приподнята, чем на «а».
	- Поскольку в общем к 1930 г. мощности и скорости стали выше, транцы начали выполнять более широкими и плоскими. Большое количество туристских катеров строилось с полубаком; надводный борт стал выше. Погружение транца сохранилось еще незначительным.
	- Эта форма корпуса, появившаяся в 1950 г., без особых изменений применяется и в настоящее время на туристских катерах со средней скоростью хода. Бросается в глаза значительный развал шпангоутов в носовой части (сравните полушироты по палубе с «а»). В кормовой части днище плоское и без большого подъема киля - расстояния между линиями шпангоутов заметно меньше. Широкий транец и большая остойчивость формы являются важными отличительными чертами этого проекта.

Современные формы круглоскулых катеров
с транцевой кормой (рис. 5., д - з)

	- Элегантные обводы быстроходного моторного катера с исключительно острой носовой частью. Корпус напоминает прежнюю форму двойного клина или четырехгранника, которая начиналась почти вертикальными шпангоутами в носовой части судна и заканчивалась очень широким и плоским транцем. Такие обводы конструкторы охотно применяют и в наши дни, в том числе на быстроходных моторных катерах для спортивной рыбной ловли в море.
	- Современная форма корпуса быстроходного морского туристского катера. Шпангоуты в носовой части судна сильно развалены, что позволяет судить о наличии наклонного форштевня. Кормовая часть днища от мидель-шпангоута выполнена практически без подъема, в отличие от «д», и заканчивается глубоко погруженным широким транцем, надводная часть которого расширяется кверху. Этот тип корпуса характеризует очень большая остойчивость формы.
	- Легкий быстроходный моторный катер с очень острой носовой оконечностью, похожий на «д». Днище становится все более плоским к корме и заканчивается широким транцем, около которого образуется острая кромка скулы. Катер на большей части своей длины имеет элегантную круглоскулую форму, но заканчивается в корме шпангоутом со сломом на скуле.
	- Необычная, но исключительно подходящая для быстрого хода на волне форма. Отчетливо прослеживается влияние опыта, полученного на океанских гонках катеров. Носовая часть судна поднимается из воды ложкообразно, все шпангоуты имеют здесь чисто выпуклые обводы без значительного развала. Днище от мидель-шпангоута до кормы вообще не имеет подъема и заканчивается широким глубоко погруженным транцем. И здесь придано большое значение увеличению остойчивости формы.

Развитие остроскулых обводов (рис. 6., а - г)

	- Остроскулые корпуса появились приблизительно в 1910 г., а уже в 1920 г. появилось несколько их видоизменений. Показан корпус малого быстроходного спортивного катера, предназначенного для тихих озер. Днище выполнено исключительно плоским и заканчивается глубоко погруженным широким транцем. Достаточно даже легкого волнения, чтобы плавание на таком плоскодонном катере превратилось в неприятное приключение.
	- Такую странную форму шпангоутов называли «волноуловителем». Должно быть, имелось в виду, что носовая волна подхватывается изогнутой вниз скулой носовой части и благодаря этому «поднимает» катер. Транец широкий и совершенно плоский, почти не погружен, хотя и опущен ниже ватерлинии.
	- Эта V-образная форма шпангоутов, появившаяся незадолго до 1930 г., может считаться классической, так как удержалась в почти неизменном виде до настоящего времени. Можно лишь удивляться тому предпочтению, которое отдается ей так долго. Обводы, пригодные для плавания на тихой воде; на волнении корпуса получают неприятные резкие удары. Такая вогнутая форма шпангоутов днища в настоящее время уже не применяется даже для плавания на тихой воде.
	- Выпуклые днищевые ветви шпангоутов на корпусе быстроходного катера впервые можно было видеть в 1950 г. Такая слишком полная форма шпангоутов на днище оказалась пригодной даже на волнении, так как при этом значительно смягчаются удары. Выпуклое закругление днищевых шпангоутов простирается до кормы и придает катеру отличные ходовые качества. Такая форма шпангоутов и в настоящее время еще считается удовлетворительной.

Современные виды остроскулых обводов (рис. 6., д - з)

	- Изображенные здесь упрощенные обводы шпангоутов были разработаны в опытовом бассейне американского морского ведомства. Подобные корпуса пригодны для обшивки фанерой. Несмотря на сравнительно узкий глубокий транец, на испытаниях в бассейне модель показала наименьшее сопротивление и превзошла многочисленные другие варианты. Обращают на себя внимание выпуклые закругленные днищевые ветви шпангоутов в носовой части судна. Кормовая часть днища имеет угол килеватости 12,5°.
	- У этого часто используемого варианта закругление днищевых ветвей шпангоутов еще более усилено. Угол килеватости приближается к 20°, благодаря чему эта форма очень близко подходит к глубокому V. Кромка скулы для уменьшения брызгообразования выполнена в виде уступа по всей длине катера. Такая форма шпангоутов отлично подходит для плавания на волнении.
	- Корпус типа глубокое V - такой, каким он был разработан Раймондом Хантом. Значительная килеватость, составляющая 25°, несколько уменьшена - «смягчена» - закруглением у киля. Как уже отмечалось, катера с обводами такого типа на стоянке имеют небольшую начальную остойчивость; их валкость ощущается экипажем и пассажирами как недостаток, который, правда, на ходу «сам по себе» устраняется. Обводы целесообразны для мореходных катеров.
	- Уже упомянутая форма двойного клина или четырехгранника может выполняться также и с V-образными шпангоутами. Характерен прогрессирующий изгиб поверхности днища: шпангоуты в носовой части почти вертикальны, а у кормы становятся горизонтальными днищевые ветви. Катер отличается мягким ходом на волнении. Эта форма появилась еще в начальный период развития быстроходных моторных катеров; ее можно считать не подвластной времени.

Хуан Баадер, аргентинский конструктор.

В этом разделе предлагаю, поговорить об обводах и ходовых качествах, различных судов.

Итак, основных обводов судов существует не так уж много, но очень много вариаций на тему… Остановлюсь лишь на тех, которые наиболее распространены на наших водоёмах, и рынке катеров и моторных лодок.

Начну с того, что условно разделю их на несколько типов:

Монокилевые , которые разделю на; корпуса Малой килеватости , Моногедоны , и Глубокое V .

Так как, при постоянной нагрузке и в условиях гладкой воды максимальным гидродинамическим качеством, при глиссировании, обладает корпус с абсолютно плоским днищем (при соблюдении некоторых технических условий). Именно это и обусловило широкое применение плоскодонных корпусов, в начальный период развития глиссирующих судов, переросшее в более прогрессивный тип Монокилевых лодок Малой килеватости, получившим широкое распространение на наших реках во времена СССР. Обусловлено это, высокими гидродинамическими качествами обеспечивающими выход на глиссирование, при сравнительно малой мощности двигателя. Однако с увеличением мощности двигателей и скоростей катеров выявились существенные недостатки Плоскодонных и Малокилеватых обводов. Так, наиболее сильные удары о волду, при движении приходятся на носовую часть корпуса, поэтому, заостряют в основном носовую треть днища, оставляя в корме глиссирующий участок малой килеватости. Так получаем ещё один тип днища, обводы с "Закрученным" днищем .

Примером таких обводов "Закрученного" типа являются мотолодки "Обь", "Ока", "Воронеж", "Казанка - 5", "Казанка - 2М" и катера "Амур" . Такие корпуса отличаются более комфортабельным ходом на волнении, чем корпуса с малой килеватостью, но не позволяют развивать высокие скорости. Так как плоское днище работает под малыми углами атаки (до 4 градусов), длина смоченной поверхности корпуса оказывается слишком большой и с повышением скорости площадь этой поверхности не уменьшается. Благодаря быстрому росту гидродинамической подъемной силы в начальный период движения кривая сопротивления лодки с "закрученным" днищем имеет плавный подъем с невысоким "горбом", для преодоления которого требуется сравнительно небольшая удельная мощность. Поэтому подобные обводы предназначены для лодок и катеров, рассчитанных на переходный режим движения или глиссирование на небольших скоростях.

Увеличение мощности на таких типах судов мало эфективно, скорость повышается, но непропорционально мощности мотора, при этом, резко ухудшается плавность хода (проявляется как зубодробительная тряска на малой волне, либо дельфинирование в основном для коротких корпусов), и управляемость такой лодки на всокой скорости, стремится к нулю (при повороте лодку сносит боком и она уходит в неуправляемый занос, и при ударе бортом о волну рисует перевернутся). Именно по этому, любителям погонять я не рекомендую покупку такой лодки. И опыт наших отцов и дедов говорит о том же. Любители скорости и комфорта (относительного конечно) предпочитали катера и лодки «Прогрес 2», «Прогрес 4» , на них ставили по два мотора, и гоняли с ветерком. Тут мы подходим к другому типу Монокилевых обводов , это Моногедон .

+ (плюсы) Монокилевых Малокилеватых обводов:

1. Не требуется мощного двигателя.

2. Легко и быстро выходит на глиссирование.

3. Имеет неплохую статическую остойчивость.

- (минусы) Монокилевых Малокилеватых обводов:

1. Не предназначена для высоких скоростей (свыше 40-45 км/ч, для стандартных лодок).

2. Плохо управляется на высокой скорости (либо становится вовсе неуправляемой).

3. Некомфортна на высокой скорости и или на мелкой волне, ряби (особенно ощутимо на старых алюминиевых лодках, к тряске добавляется ещё и звук).

4. Не любит большой волны, особенно, больше длинны корпуса.

Резюме: В основном лодка такого типа приобретается, на вторичном рынке, подходит для утилитарных целей (один из самых дешёвых вариантов, если его не люксовать).

Корпус с постоянным углом килеватости днища от транца до миделя, равным 10 - 17 градусов. Это наиболее распространённый в Советское время тип обводов глиссирующих корпусов. Обводы технологичны при постройке корпусов из листовых материалов - металла или фанеры. Умеренная килеватость днища позволяет получить достаточно высокое гидродинамическое качество при приемлемых перегрузках на волнении. Иногда днище снабжается скуловыми брызгоотбойниками или короткими продольными реданами, которые способствуют уменьшению смоченной поверхности.

Применение о бводов типа «Моногедрон» дают некоторые преимущества перед лодками с Малой килеватостью. Благодаря тому, что эти обводы имеют чуть большую килеватость, на всей длине корпуса, движение лодки становится более комфортным (лодка лучше проходит, как малую, так и относительно большую волну). Несмотря на то, что остойчивость Моногедона хуже чем у Малокилеватых лодок, по сравнению с корпусами с повышенной килеватостью днища типа Глубокова V, Моногедрон имеет более высокую статическую остойчивость, поэтому такие обводы предпочитают и для морских лодок и катеров в тех случаях, когда это качество играет важную роль (например для комфортабельных туристских судов, рыболовных лодок и т.п.).

+ (плюсы) обводов типа Моногедон .

1. Неплохая управляемость на высоких скоростях.

2. Неплохая статическая остойчивость.

3. Простота изготовления из листового материала.

- (минусы) обводов типа Моногедон.

1. Необходимость мощного двигателя, повышенный расход топлива.

2. Относительно низкая мореходность.

Резюме: В основном, лодки с обводами Моногедон, представлены на вторичном рынке, но можно найти и новую. Используется в основном, как туристическая, не требующая высокой скорости, экономичности и манёвренности.

И, хотя данный тип обводов популярен, и относительно неплох, но существует более прогрессивный, тип Монокилевых обводов, разработанных уже давно, но получивших распространение относительно недавно (особенно в России). В основном, из за сложности производства таких корпусов.

Это, легендарное Глубокое V , отработанное на спортивных катерах, но как оказалось, неплохо подходящее и для гражданских моделей.

"Глубокое V" . Тип обводов глиссирующего корпуса с повышенной килеватостью днища (более 20°) от миделя от транца и продольными реданами, который применяется для быстроходных катеров, рассчитанных на высокие расчётные скорости. Такие обводы обеспечивают комфортабельный ход на волнении с минимальной потерей скорости. Кроме того, данный тип обводов позволяет использовать всю мощность двигателей, устанавливаемых на легких мотолодках и катерах, без потери устойчивости движения или опасности разрушения корпусных конструкций. При повышении скорости в результате подъема корпуса из воды ширина смоченной поверхности днища с большой килеватостью постепенно уменьшается. Соответственно возрастает оптимальный угол атаки, при котором сопротивление воды является минимальным, — у килеватого корпуса он в 1,5—2 раза больше, чем у плоскодонного. Благодаря этому и смоченная длина килеватого катера оказывается меньше, чем у катера с плоским днищем. В итоге, несмотря на существенное снижение гидродинамического качества при увеличении угла килеватости днища до 20—23°, на корпусе с обводами «глубокое V» удается получить более высокую скорость, чем на корпусах с умеренной килеватостью. Благодаря почти одинаковыми поперечным профилям днища в носу и корме катера с обводами «глубокое V» отличаются хорошей устойчивостью при плавании с попутной волной, малым дрейфом на циркуляции и плавностью качки.

Непременной деталью корпуса "глубокое V" являются продольные реданы — призмы треугольного сечения с горизонтальной нижней гранью и острой свободной кромкой (рис. 30). Главный эффект реданов заключается в отсечении от днища потоков воды, растекающихся от киля к бортам. В результате их действия уменьшается смоченная поверхность корпуса, на реданах создается дополнительная подъемная сила; в совокупности это повышает гидродинамическое качество корпуса.

Благодаря продольным реданам осуществляется автоматическое регулирование ширины днища в зависимости от скорости судна. На малых скоростях катер глиссирует на полной ширине днища с уменьшенной удельной нагрузкой, которая оптимальна для данной скорости. По мере разгона гидродинамическая подъемная сила растет, катер уменьшает осадку. При этом крайние участки днища, прилегающие к скулам, выходят из воды, глиссирующая поверхность ограничивается крайней к скуле парой реданов.

Продольные реданы повышают остойчивость катера, демпфируют бортовую и продольную качки. На ходу при резком крене на реданах накрененного борта возникает дополнительная подъемная сила, которая препятствует дальнейшему увеличению крена. Продольные реданы существенно повышают устойчивость судна на курсе и в то же время сокращают радиус циркуляции. Это происходит благодаря работе боковых вертикальных граней реданов, которые при боковом смещении — дрейфе от ветра, волны или на повороте, действуют подобно килю.

Положительные качества реданов начинают проявляться лишь при достаточно высоких скоростях —На малой скорости и при разгоне катера сопротивление воды вследствие увеличенной смоченной поверхности днища с реданами оказывается выше, чем у катера с гладким днищем. Кроме того, их эффективность зависит от угла килеватости днища. Если он менее 10°, устройство продольных реданов нецелесообразно.

К недостаткам Глубокого V, можно отнести пониженную статическую и начальную остойчивость. Для повышения остойчивости на стоянке иногда устраивают днищевые балластные цистерны, автоматически опорожняемые при выходе катера на расчетный режим (используются для больших морских катеров).

Другим недостатком «глубокого V» является большое сопротивление в начальный момент движения и большие затраты времени на разгон до выхода на режим чистого глиссирования. Для улучшения стартовых характеристик и снижения «горба» сопротивления можно использовать транцевые плиты (не требуются при сбалансированной конструкции лодки) и продольные реданы на днище. Причем, наличие реданов по всему днищу, как правило свидетельствует о сбалансированной конструкции лодки, ибо просчеты при конструировании или изготовлении лодки, зачастую приводят к необходимости жертвовать реданам у кормы. Для повышения ходовой остойчивости приходится увеличивать смоченную поверхность днища в корме, обрывая продольные реданы, на которых корпус глиссирует на расчетной скорости, на некотором расстоянии от транца. В результате чего смачиваются дополнительные участки днища и увеличивается ширина ватерлинии, что также помогает облегчить выход на глиссирование, при этом несколько падает скорость и управляемость.

Другой вариант повысить остойчивость— использование наделок-спонсонов, расположенных на ходу над водой и действующих только при крене катера, либо на статичной лодке. И тут мы подходим к ещё одному, совершено другому, но не менее интересному типу обводов - "Тримаран".

Одним из ярких примеров хорошо спроектированной и изготовленной лодки с обводами Глубокое V , можно считать Лодки Каскад 350 и Каскад430 . Эти лодки семейства Каскад имеют одни из лучших ходовых характеристик, в своём классе, не только в России, но и в мире, благодаря высококлассному проекту, кропотливым работам по доведению теоретической модели для практического использования, и применению высококачественных материалов.

Моторные лодки семейства каскад имеют активно развитые полноразмерные (как и положено хорошей лодке с Глубоким V) продольные реданы, что облегчает управление лодкой, требует меньшей мощности мотора, и улучшает остойчивость лодки, что тоже немаловажно. Данные качества лодка приобрела за счёт сложной конструкции днища доступной к изготовлению лишь в пластике, так как к примеру алюминий, как и другие листовые материалы, сильно ограничивают возможности конструирования, по сути сводя обводы Глубокого V к Моногедону с увеличенной килеватостью и продольными реданами, да и возможности качественного и точного изготовления, из алюминия гораздо меньше чем у пластика, а это очень важно для данного типа обводов.

Все выше перечисленные качества лодок семейства Каскад, не только помогли лодкам, с лёгкостью, пройти сертификацию, но и, например, позволяют лодке Каскад 350 с мотором всего 15 л.с. и одним человеком развивать скорость свыше 50 км/ч. сохраняя при этом превосходные ходовые качества и отменную управляемость, что недостижимо для большинства самых новых и модных иностранных лодок.

+ (плюсы) обводов типа Глубокое V:

1. Высокая мореходность, на любой волне.

2. Наилучшая, из всех глиссирующих обводов, плавность хода.

5. Хорошая управляемость на любых скоростях.

- (минусы) обводов типа Глубокое V:

3. Сложность в изготовлении, и как следствие более высокая цена.

Резюме: У данного типа обводов есть свои недостатки, но достоинств у него намного больше. Большинство лодок, с обводами типа Глубокое V, представлены на первичном рынке новых лодок, либо на вторичном рынке но, недавнего производства. Реже, но можно встретить такие обводы, как правило, на больших катерах со стационарными двигателями Советских времён.

На данный момент, Глубокое V пожалуй наиболее часто выпускаемый тип корпуса в мире, и как мне кажется самый перспективный среди Монокилевых обводов.

И ещё, об одном перспективном Монокилевом типе корпуса хочу Вам рассказать. Это так называемые глиссирующие обводы С гидролыжей .

Комбинированные обводы с гидролыжей . Вариант глиссирующего корпуса с узкой центральной частью днища малой килеватости (или плоской) и наклонными боковыми участками. Ширина центрального участка, или гидролыжи , выбирается таким образом, чтобы на полной скорости судно глиссировало на нем, как на пластине, а наклонные участки днища смачивались водой только при крене или же встрече с волной. Кромки гидролыжи являются продольными реданами, поэтому вышесказанное о влиянии угла килеватости справедливо для данного типа обводов: желательно, чтобы угол наклона бортовых участков днища к основной плоскости составлял около 20°. Дополнительными продольными реданами снабжаются и наклонные участки днища для отсечения от них брызговой пелены при вхождении корпуса в волну.

Смоченная поверхность гидролыжи имеет вид вытянутого вдоль корпуса прямоугольника. Благодаря этому корпус обладает большей устойчивостью глиссирования и меньшей чувствительностью к изменению дифферента и положения центра тяжести, по сравнению с плоскодонным судном, имеющим малое соотношение L /B . В результате катера и мотолодки с гидролыжей, снабженные достаточно мощным двигателем, способны развить более высокую скорость, чем при обычных обводах с малой килеватостью днища, обладают большей комфортабельностью при ходе против волны, имеют малый радиус циркуляции. Эти преимущества, однако, утрачиваются, если нагрузка оказывается слишком большой для данной мощности двигателя и судно глиссирует при увеличенной осадке. Естественно, что вследствие малой ширины катера с гидролыжей являются валкими на стоянке и могут раскачиваться на ходу.

Я считаю, что данный тип обводов идеально подходит для довольно больших лодок и катеров из алюминия. Мы уже знаем, что из листового материала нельзя изготовить, идеальные обводы Глубокого V, одним из перспективных способов совершенствования конструкций из листового материала, как раз и является применение гидролыжи. А большой размер обусловлен большей стабильностью рабочего веса лодки (чем больше лодка тем, меньше соотношение веса пустой и загруженной лодки), что немаловажно для данного типа обводов.

Редкое использование данной конструкции днища, обусловлено, несколькими факторами, и в первую очередь сложностью проектирования лодки. Если гидролыжа будет мала лодка просто не встанет на неё, а если велика то будет излишняя смачиваемая поверхность, что значительно затруднит, как скольжение, так и выход на лыжу. Не малое значение имеет и угол атаки гидролыжы, который в свою очередь обусловлен развесовкой корпуса, и его центром тяжести, что в свою очередь влечёт за собой комплексную разработку всего катера (т.е. нельзя ограничится только днищем, как у других типов, нужно проектировать и надстройку с её расположениями масс).

Расчётами катеров на гидролыже занимаются только специалисты высшей квалификации, которых в мире, единицы. Тем с большей гордостью могу сказать, что мы обладаем этой технологией, не только в теории, но и на практике, в 2012 году мы успешно реализовали пилотный проект новейшего катера на гидролыже Каскд 640 .

+ (плюсы) обводов на гидролыже:

1. Высокая мореходность, на любой волне.

2. Хорошая, плавность хода.

3. Высокая эффективность по мощности.

4. Возможность достижения высоких скоростей.

5. Неплохая управляемость.

- (минусы) обводов на гидролыже:

1. Необходимость использования относительно мощных моторов.

2. Пониженная статическая и начальная остойчивость.

Резюме: Данный тип лодок редко встречается, но довольно перспективен при условии его дальнейшего развития.

Обводы типа Катамаран, двух килевыве обводы.

Очень редко встречается среди утилитарных глиссирующих, лодок, но довольно распространена среди, спортивных глиссирующих катеров, вплоть до Формулы 1 на воде. Одна из причин этого, посредственая мореходность такой конструкции (именно по этому, соревнования как правило, проходят на тихой воде). Двухкорпусные обводы используются в основном для высокоскоростных гоночных судов, развивающих скорости 100—150 км/ч. При такой скорости возникают аэродинамические силы, делающие катамаран эффективным. Катамараны выходят на глиссирование при значительно более высокой (примерно в 1,5 раза) скорости, чем однокорпусные катера, что в данном случае, тоже можно отнести скорее к недостаткам. А большая сложность расчётов, требующая множества ходовых испытаний, тоже не способствует распространению таких типов обводов.

Единственным типом лодок, условно двухкилевого типа, которые лично я считаю перспективными, при достаточном, к нему внимании специалистов. Это «Морские сани» . Вариант глиссирующего корпуса со сводчатым днищем (с «обратной» килеватостью) и параллельными, не сходящимися в носу бортами, изобретен в начале XX века американским конструктором А. Хикманом. Благодаря двум килям, имеющим сходство с полозьями саней, обводы и получили свое название.

Параллельные борта придают «морским саням» повышенную поперечную остойчивость. Два длинных киля и погруженные в воду вертикальные борта способствуют хорошей устойчивости судна на курсе. При плавании на волнении проявляется и такое важное качество саней, как хороший «продольный баланс» корпуса, под которым понимается распределение ширины и площади ватерлинии, а также килеватости днища по длине корпуса. При плавании косым курсом к попутной волне «морские сани», обладая большими объемами и шириной корпуса в носу, хорошо противостоят крену и дифференту, не зарыскивают с риском опрокидывания на полной скорости.

Брызги, поднимаемые носовой частью, отражаются вниз от поверхности вогнутого тоннеля, а широкая палуба предотвращает зарывание носом в волну. При некоторых определенных соотношениях размеров волны и корпуса воздух в тоннеле «саней» начинает оказывать демпфирующий эффект, смягчая удары волны о днище. У «саней» больших размеров более плавная бортовая качка, чем у обычных катеров. Определенные сложности представляет размещение на «морских санях» движителя. Встречный поток воздуха, попадающий в тоннель, проходит под днищем до самой кормы и воздействует на лопасти гребного винта, начинающего работать в условиях поверхностной аэрации. Поэтому на больших «санях» применялись частично погруженные гребные винты, имеющие специальную форму. При установке подвесного мотора на «санях» требуется большее погружение оси гребного винта, чем на обычных лодках; рекомендуется и кормовая центровка судна. Используется также смещение оси подвесного мотора в сторону от ДП. При одновинтовой установке на своде тоннеля в ДП рекомендуется устанавливать клин толщиной 12—20 мм и шириной 1,2 диаметра винта, отводящий аэрированную воду от винта. На волне, длина которой превышает длину катера, «морские сани» получают сильные удары в носовую часть свода тоннеля, что заставляет снижать скорость. Другими недостатками обводов этого типа является большой радиус циркуляции и малый объем корпуса в носовой части, затрудняющий его использование для размещения пассажиров и других целей.

Совершенствованием данного типа обводов, занимался ещё мой отец, но к сожалению не успел, довести конструкцию до расчетных характеристик.

+ (плюсы) обводов Катамаран:

1. Очень высокая, как статическая, так и ходовая остойчивость.

2. Высокая эффективность по мощности.

3. Возможность достижения высоких скоростей.

4. Неплохая управляемость.

- (минусы) обводов Катамаран:

1. Необходимость использования относительно мощных моторов.

2. Как правило невысокая мореходность.

3. Сложность в изготовлении и проектировании, как следствие более высокая цена.

Обводы типа Тримаран, его подвиды.

И так как я уже говорил, ещё один вариантом повысить остойчивость Монокилевой лодки — является использование наделок-спонсонов, расположенных на ходу над водой и действующих только при крене катера, либо на статичной лодке. И тут мы подходим к ещё одному, совершено другому, но не менее интересному типу обводов - "Тримаран".

Корпуса этого типа появились в конце 50‑х годов. Иногда этот тип обводов называют «кафедралами», трехкилевыми морскими санями» или двухтоннельными судами. Отличительной особенностью всех существующих видов тримаранов являются основной корпус, имеющий обводы «глубокое V» (или изогнуто-килеватые), и два боковых спонсона меньшего объема; очертания палубы в плане близки к прямоугольнику (Назначение спонсонов — повысить остойчивость катера на ходу и на стоянке, избавить судно от рыскливости при ходе на попутном волнении. Спонсоны выполняют таким образом, чтобы на стоянке они были погружены примерно на половину осадки основного корпуса, а на ходу бо́льшая часть их поднималась над поверхностью воды. В случае крена в воду входит значительный объем спонсона, возникающая на нем дополнительная сила поддержания создает восстанавливающий момент. Благодаря тому, что спонсоны параллельны по всей длине катера, а не сужаются подобно скулам корпуса традиционного типа, остойчивость тримарана намного выше. Кроме того, при крене на ходу к статической восстанавливающей силе прибавляются еще гидродинамические силы, возникающие на наружной наклонной поверхности входящего в воду спонсона, как на обычной глиссирующей пластине, расположенной под некоторым углом атаки.

Поскольку на ходу без крена спонсоны оказываются над водой, они практически не вносят существенных изменений в гидродинамику основного корпуса. Как и в случае обводов «глубокое V», глиссирование осуществляется на кормовой части днища, так что в ходовых качествах тримаран преимуществ не имеет. Однако помимо лучшей остойчивости и мореходных качеств на волне, тримаран предоставляет конструктору гораздо больше возможностей в планировке внутреннего расположения. Необходимое оборудование здесь удается разместить в корпусе меньших размерений, чем например, на катере с обводами «глубокое V», и при равной мощности двигателя получить известный выигрыш в скорости.

Основные разновидности современных тримаранов представлены на рисунке. Тип а предпочтителен при постройке корпуса из листовых материалов — металла или фанеры. Явно выраженные тоннели в носовой части переходят в корме в плоско-килеватое днище с горизонтальными участками у скул (по ходовым качествам, мало чем отличается от Малалокилеватых обводов, но обладает отменой статической остойчивастью). Тип б — комбинация «глубокого V» с бортовыми спонсонами, имеющими клиновидные поперечные сечения. В месте перехода наклонной наружной грани спонсона в почти вертикальны» борт сделан уступ-брызгоотбойник. Спонсоны иногда обрываются, не доходя примерно 1/3 длины корпуса до транца, так как в корме они неоправданно увеличивают смоченную поверхность, мешают использовать энергию потоков воды, растекающихся от киля к бортам. Продолжением спонсонов близ транца являются горизонтальные брызгоотбойники или продольные реданы (это более совершенная конструкция, при плавильных расчётах, и качественном исполнении, по своим качествам может приближаться к обводам типа Моногедон, с немного меньшей мореходностью, ещё более требовательная к мощности мотора, но обладающая отменой остойчивостью. Тип в — обводы «Бостонского китобоя», послужившие прототипом для создания большого числа модификаций. При разработке обводов применены выпукло-килеватые шпангоуты. Борта в носовой части имеют наклонные участки — скосы для улучшения поворотливости. Чтобы ограничить подъем воды и брызг, вырывающихся из-под скоса, на борту сделан уступ-брызгоотбойник, идущий по всей длине корпуса. Вблизи шп. 7 наклонный участок борта заканчивается поперечным реданом; дальше в корме скула скруглена по радиусу. Можно предположить, что это придает катеру оптимальный дифферент на корму при довольно высокой скорости и обеспечивает выход воздуха из тоннелей к бортам. Выпуклость днища у транца предотвращает подток воздушных пузырей к лопастям гребного винта, особенно вероятный при поворотах катера.

Как вы наверно уже догадались вариант а , это уже известные нам Малокилеватые обводы, с прилаженными спонсонами. Поэтому, по своим характеристикам они почти повторяют свой прототип, приобретая при этом дополнительные качества, в основном это конечно остойчивость. Вариант б , хотя основывается на обводах Глубокого V со спонсонами, но по своим характеристикам больше похож на Моногедон . Это вызвано тем, что применение спонсонов ухудшают первоначальные качества констркуции, в большей степени, это следствие увеличения веса конструкции и смачиваемой поверхности, особенно в момент выхода на глиссирование. Что же касается варианта в, хоть на первый взгляд он и похож, на вариант б но имеет свои аутентичные черты и особенности и, именно этот вариант обводов нашел большое количество почитателей, как в мире, так и у на в СССР был довольно популярен, в первую очередь, благодаря своим прекрасным ходовым качествам (многие помнят, или даже владеют катерами мадели «Шторм» ).

Женская сексуальность — любимая тема модных дизайнеров.

Что они только не придумывали, чтобы заставить нас приоткрыть завесу тайны. В этом сезоне в тренде глубокое V-образное декольте и всевозможные другие откровенности в нарядах, которые пикантно подчеркивают грудь.

Модницы с удовольствием подхватили эту идею, поэтому теперь V-образные вырезы все чаще мелькают на платьях и топах. Но с такой пикантной деталью легко выйти за рамки приличий. Так что давайте разберемся, как носить глубокое декольте, чтобы чувствовать себя комфортно и никого не смущать.

1. На грани фола: что сочетается с откровенностью

Глубокое декольте — это всегда яркий акцент в образе. Поэтому соблюдайте правило баланса: открыли грудь — прикрыли все остальное .

Давайте обобщим основные моменты, которые помогут носить декольтированный наряд с достоинством:

• Забудьте о россыпях страз, пайеток, бисера и водопадах рюш. Нагромождение деталей в этом случае дает обратный эффект, делая наряд слишком простым и даже вульгарным. А вот оригинальный крой и фактурная ткань добавят образу роскоши.

• Декольте должно быть одно, поэтому исключите другие обнаженные “моменты”.

• Оцените вырез с точки зрения эстетики. Нравится ли вам, как оно на вас сидит? Не показываете ли вы лишнего? Комфортно ли вам в столь откровенном образе? Если с этим все в порядке, убедитесь, что состояние вашей кожи на груди позволяет ее открыто демонстрировать.

• Скромные серьги, колье, кулоны, бусы изящно дополняют открытость декольте. Но если сам вырез декорирован, другие украшения не нужны.

• Идеально, если подол платья с изящным вырезом на груди доходит хотя бы до колена. Объемная юбка также более предпочтительна, чем обтягивающий карандаш.

• Если речь идет о топе с вырезом, идеальным компаньоном для него станут классические брюки.

• Предпочитая , не переборщите с его высотой.

Любой наряд с пикантными деталями пропускайте через фильтр своих ощущений . Если вам комфортно и вы чувствуете себя королевой, значит, все сделано правильно.

2. Подберите правильный бюстгальтер

Он должен быть удобным и незаметным, чтобы у окружающих не было соблазна попытаться рассмотреть ваше белье. И не стоит сильно стискивать грудь, чтобы она казалась больше. Максимум естественности и комфорта.

Если у вас небольшая грудь, вы уверенно себя чувствуете без бюстгальтера и ситуация позволяет обойтись без него, так и поступите. Чем меньше лишних деталей в вашем декольте, тем изящнее оно выглядит. В вашем случае можно позволить себе максимальную глубину выреза.

Если все сделано правильно, то столь пикантная деталь выглядит очень женственно и вовсе не вульгарно. Где бы ни располагалось декольте: будь то блузка, сексуальное или кокетливый летний сарафан — V-образный вырез — это весьма изощренная деталь.

3. Декольте по размеру

Глубоко и еще глубже: как носить декольте в 2017-м was last modified: Май 24th, 2017 by Авдонькина Вера

Главная » Легкая одежда » Типы глиссирующих корпусов. Поговорим о ходовых качествах лодок ОС не из семейства Windows, но поддерживающая компоненты интеграции