Социальная сеть под парусом (Sailing Social Network)
Роза ветров => Техника => Тема начата: Craus от 30.10.2017, 19:19:22
-
(http://sail-friend.ru/gallery/3211_30_10_17_6_59_06.jpeg)
Последняя мода на различные вариации подводных крыльев, они же фойлы, как и погоня за скоростью в идеальных условиях на нереальные бюджеты, как то отодвинуло на задний план интересы тех, кому крылья не нужны вообще, если только это не крылья мечты.
Того кто ходит далеко и надолго, в отличие от тех, кто ходит рядом и недолго, интересуют совершенно разные вопросы и не только несколько лишних узлов по гладкой воде или размер топливного бака, например такие:
Сбалансированность лодки парусами, отсюда любовь к кечам и длинным киля, хотя последние имеют мало отношения парусному балансу.
Широкий ветровой диапазон до первого рифа, даже в ущерб скорости при слабых ветрах, здесь опять же кеч или куттер в приоритете.
Удобство управления одному, отсюда различные вариации "self-tacking jibs", хотя к океанскому плаванию это имеет мало отношения, но в скандинавских шхерах вещь очень полезная.
Так или иначе, неоднократно делались попытки модернизировать стандартное парусное вооружение на парусной яхте и адаптировать его под конкретные цели и даже районы плавания. История эта старая и вариантов было немало, свое влияние оказывали и различные формулы обмера яхта, от огромных 140% генуй до больших "горбатых" гротов со сквозными латами, вероятно последние VOR-65 являются некоторым пределом в оптимизации традиционного парусного вооружения. Также стоит упомянуть и свободно стоящие мачты, вооружение джонкой, ну и конечно стаксельное вооружение, о котором и хочу поделиться соображениями в этой статье.
Основными целями всех вариантов стаксельного вооружения были улучшение аэродинамики парусов и простота их управления одним человеком.
За счет завихрений около мачты и гика на острых курсах, обычный грот имеет в среднем эффективность ниже на 10-15% ниже, чем парус установленный на штаге.
Для частичной компенсации этих потерь применяют мачты с более узким профилем или используют поворотные мачты, особенно это часто встречается на катамаранах.
Одним из первых оригинальных проектов была 45-футовая яхта "Diomedea Exulans" с необычным вооружением, которая была построена в 1964 году.
(http://sail-friend.ru/gallery/3211_30_10_17_6_59_23.jpeg)
Наиболее известная яхта со стаксельным вооружением это конечно Vendredy-13 по проекту Dick Carter (мы его знаем по проекту Carter-30), это огромная стальная яхта, около 120 фт длиной, принимала участие в трансатлантической гонке одиночек OSTAR-1972 и заняла второе место. Тогда это была самая большая яхта в мире, управляемая в одиночку.
(http://sail-friend.ru/gallery/3211_30_10_17_6_59_34.jpeg)
После успеха Vendredi-13, Dick Carter разработал стаксельное вооружение под названием "Luna Rig" для небольших яхт от 35 до 50 фт, две одинаковые по высоте мачты, несущие два стакселя.
(http://sail-friend.ru/gallery/3211_30_10_17_6_59_44.jpeg)
Также есть старое и хорошо известное вооружение стаксельной шхуной (staysail schooner), которое использовалось на некоторых яхтах и есть много проектов с таким вооружением.
(http://sail-friend.ru/gallery/3211_30_10_17_6_59_54.jpeg)
Стаксельное вооружение чаще применятся на катамаранах, так как позволяет вынести шкоты далеко на борт, это эффективно на полных курсах, на однокорпусных яхтах этого не сделать.
Есть вооружения и с одной большой генуей на наклонной мачте, это пожалуй самая простая конструкция, но тоже имеет свои ограничения, в частности на полных курсах. Характерным примером такого вооружения является катамарана HK-40, которые строятся в Таиланде.
(http://sail-friend.ru/gallery/3211_30_10_17_7_00_06.jpeg)
Как вариация на тему стаксельного вооружения, есть комбинация мачты-крыла, который заменяет грот, и передних парусов на штагах. Катамаран Atlantic-47 по проекту Chris White имеет такое вооружение и стакселя на стаксельных рейках (стаксель-гик).
(http://sail-friend.ru/gallery/3211_30_10_17_7_00_16.jpeg)
При стаксельном вооружении иногда используют А-мачты (Bi-pod mast), так как для несения большого переднего паруса, надо иметь сильное натяжение шкаторины и получаются большие нагрузки в такелаже. А-мачта имеет прочную конструкцию и усиленный ахтерштаг. Наиболее экстравагантным применением такого вооружения является 65фт Amoco Procyon по концепции Olaf Harken (все знают только его блоки и лебедки), вообще это была очень прогрессивная яхта для 1991 года, было применено много новых технических решений, может даже стоит о ней написать отдельно.
(http://sail-friend.ru/gallery/3211_30_10_17_7_00_27.jpeg)
Еще один вариант стаксельного вооружения дизайнера Brian Eiland, так называемый "staysail ketch", так как здесь основной центральный парус это стаксель, центр парусности которого находится около ЦБС, фактически это как грот, а кормовой парус выполняет роль бизани, т.е. это позволяет регулировать площадь парусности без существенного смещения центра парусности и обеспечивать парусной баланс лодки.
(http://sail-friend.ru/gallery/3211_30_10_17_7_00_38.jpeg)
Исходно это проект парусного вооружения был предназначен для катамаранов, но так и не был реализован в практике.
На схеме ниже видно, что общая площадь парусности незначительно отличается от обычного вооружения шлюпом, но центр парусности несколько ниже.
(http://sail-friend.ru/gallery/3211_30_10_17_7_00_48.jpeg)
Независимо от варианта стаксельного вооружения, нюансы есть и их надо учитывать при оценке плюсов и минусов стаксельного вооружения по сравнению с обычным вооружением шлюпом, куттером или кетчем.
- площадь парусности стаксельного вооружения меньше и ЦП расположен ниже, чем на обычном вооружении. Это имеет и плюсы и минусы, меньше скорость при слабых ветрах, но и при усилении ветра рифы надо брать несколько позже, т.е. рабочий диапазон стандартных парусов шире.
- паруса на отдельных штагах более эффективны, чем грот в комплексе с мачтой и гиком, но и отдельно стоящая мачта также создает большее завихрения потока, чем работающая в паре с гротом и гиком. Поэтому эффект от стаксельного вооружения конечно есть, но он меньше чем в теории и можно его оценить в размере увеличения тяги примерно на 10% больше, чем у шлюпа.
- несение больших передних парусов, требует большого натяжения штагов и соответственно нагрузок в такелаже и мачте. В этом случае использование А-мачты в общем оправдано, но дополнительный вес высокой и мощной мачты сказывается на общей остойчивости яхты или катамарана.
- использование стаксельного вооружения на катамаранах более оправдано чем на однокорпусных яхтах, так как ширина корпусов позволят регулировать тягу шкотов в более широком диапазоне.
- основное преимущество стаксельного вооружения на катамаранах, мотосейлерах и круизных яхтах, это удобство работы с парусами на всех курсах и одним человеком, т.е рифление или уборка любого паруса занимает буквально минуты и не требует изменения курса и выхода на палубу, что безусловно удобно на любой круизной яхте.
- разбивка общей парусности на 3 паруса (staysail ketch) позволяет легко менять площадь парусности без ущерба для общего парусного баланса яхты. Использование современных "плоских" закруток с лентой, ручных, электрических или в комплекте с электрической лебедкой, существенно облегчает работу с парусами.
Есть конечно в интернете данные продувки моделей в аэродинамической трубе и расчетные данные по стаксельному вооружению, но практика, хоть и на бытовом уровне, тоже имеет значение. На одиночном переходе 150 миль с Балеарских островов, провел небольшой тест на моей яхте Soler-35 на различных курсах, с использованием генуи 110% и штормового стакселя, как имитации стаксельного вооружения.
На полных курсах, конечно был значительный твист генуи (36 м2) и катамаран тут был бы более пригоден для несения такого паруса.
(http://sail-friend.ru/gallery/3211_30_10_17_7_00_59.jpeg)
Но с точки зрения скорости, потеря было очень незначительная, примерно около 0.5-0.7 узла, по сравнению с полными парусами, грот 44 м2 + генуя 36 м2 = 80 м2.
(http://sail-friend.ru/gallery/3211_30_10_17_7_01_09.jpeg)
На бакштаге при TWS около 13-16 узлов, скорость была стабильно около 5.3-5.8 узла, когда при полных парусах обычно в этих условиях скорость бывает около 6-6.7 узлов.
(http://sail-friend.ru/gallery/3211_30_10_17_7_01_20.jpeg)
Лаг подтормаживает, поэтому BSPD показывает 4.7 узла, но это район без течений, поэтому SOG 5.5 узлов можно считать близкой и истинной скорости. Обратите внимание, что руль фактически около 0 градусов, и автопилот работал минимально, это говорит о сбалансированности лодки парусами на этом курсе.
Думаю это можно объяснить так, что несмотря на уменьшение парусности , фактически на 55% от полной, одна генуя работала значительно эффективнее, предположим лучше на 30%, таким образом потеря тяги от уменьшения парусности составило эмпирические 25%, т.е. скорость должна быть около 5+ узлов, что и было фактически, т.е. недалеко от истины.
На острых курсах картина несколько другая, была использована генуя 36 м2 и штормовой стаксель 13 м2, т.е. общая площадь была 49 м2, это примерно 60% от полной парусности 80 м2 (грот + генуя).
(http://sail-friend.ru/gallery/3211_30_10_17_7_01_33.jpeg)
При TWS около 12 узлов, скорость была около 5.5 узлов, при полных парусах 80 м2 на этом курсе обычно скорость 6-6.5 узлов.
(http://sail-friend.ru/gallery/3211_30_10_17_7_01_46.jpeg)
Тут еще надо отметить несбалансированность лодки парусами, руль постоянно лежал на увал около 10 градусов, думаю что это добавило в минус еще как минимум 0.3 узла.
(http://sail-friend.ru/gallery/3211_30_10_17_7_02_00.jpeg)
Таким образом в сумме, площадь парусов была уменьшена на 40%, т.е. очень грубо скорость (без высшей математики и гидродинамики) должна быть около 4 узлов в теории, а фактически мы имели около 5.5 узлов, т.е. падение скорости составило всего 20% от скорости под полными парусами.
Тут конечно надо учитывать, что лодка специфическая и небольшая, длина по ВЛ 9,9 метра, расчетная скорость корпуса по Фруду около 7.5 узлов, реально после 7 узлов лодка начинает глиссировать.
Вывод можно сделать приблизительно такой, что несмотря на существенное уменьшение парусности за счет грота (на 40%), падение скорости всего около 20% на всех курсах, можно говорить осторожно, что стаксельное вооружение более эффективное грубо на 15-20%, чем обычный шлюп, именно такую цифру и озвучивают конструктора, которые занимаются математическими расчетами парусного вооружения.
Оценив плюсы и минусы различных вариантов, при работе над концепт-проектом круизной яхты M50 RITA, решил нарисовать свою версию стаксельного вооружения для круизной яхты.
(http://sail-friend.ru/gallery/3211_30_10_17_7_02_11.jpeg)
Основным рабочим парусом является центральный парус, его можно называть по разному, но фактически он выполняет роль грота, причем под одним этим парусом обеспечивается парусный баланс, т.е. в сильный ветер можно спокойно ходить под одним эти парусом, без излишне нагрузки на автопилот. Также предусмотрен и съемный штаг для штормовых условий, штормового стакселя или триселя, как больше нравится в даном случае.
Кормовой парус, условно "бизань" наиболее "тонкий" элемент в моей версии стаксельного вооружения. Для выноса бизани, пришлось использовать реек с креплением на палубе, закрутка обычная "стаксельная". Так как парус достаточно узкий, без вертикальных лат не обойтись, это несколько улучшает форму паруса и увеличивает площадь.
Примерно как у меня на генуе стоят вертикальные латы, которые реально держат форму и заднюю шкаторину на всех курсах.
(http://sail-friend.ru/gallery/3211_30_10_17_7_02_23.jpeg)
Конечно близко расположенная к мачте вертикальная закрутка "бизани" создает дополнительное завихрения на парусе, но учитывая его небольшую площадь и вспомогательную функцию, этим можно пожертвовать или увеличить наклон мачты. Как вариант, можно сделать закрутку в мачту, парус небольшой, поэтому больших проблем не будет с закручиванием в мачту.
Не знаю, но может кто-то захочет реализовать такой вариант вооружения для круизной яхте, по моему это вполне удобно и практично, но время покажет, слишком консервативный мир круизных яхтсменов, это конечно не гонщики, летуны на "фойлах" !
Александр Морозов (http://morozov-yachts.blogspot.ru)