Круглое против острого – кто кого?

[microchaos]

Корпуса типа «скоу» (scow) с их широкими, округлыми носами почти полностью вытеснили классические «острые» обводы (sharp) в океанских классах яхт вроде Class40. Эта «новая мода» оказалась настоящей инженерной революцией, которая уже перешагнула границы класса: ее принципы теперь применяются в IMOCA, Mini 6.50 и даже в океанских крейсерских концептах.

Первые scow-корпуса появились не в Class40, а в миниатюрном, но крайне прогрессивном классе Mini 6.50. В 2011 году француз Давид Рэзон построил лодку Magnum с округлым носом, почти равным по ширине корме. Тогда это решение казалось дерзостью, но Magnum выиграл MiniTransat и доказал: геометрия корпуса способна заменить дорогие механизмы прироста скорости.

Через несколько лет идея дозрела, и в 2019-м Crеdit Mutuel (проект Lombard Lift 40 V3) с триумфом выиграла Transat Jacques Vabre, опередив флот на сутки. С этого момента класс Class40 окончательно вступил в эпоху scow.

О чем вообще речь?

* Scow (округлый в плане и широкий нос, вынесенные вперед ширина, площадь по ватерлинии и иная форма строевой по шпангоутам) дает колоссальную остойчивость формы и ранний выход на глиссирование или переходный режим на полных курсах. Это снижает зарывание яхты носом, позволяет ей нести больше парусов и держать более высокую среднюю скорость на попутно-косом («в раковину») океанском волнении.

* Sharp (острый или даже «волнопронзающий» нос) с малой площадью ватерлинии в районе форпика дает меньшую смоченную поверхность и лучше режет встречную короткую волну; при легком ветре и курсе строго против волны он эффективнее, но чаще зарывается в воду на попутных и хуже держит среднюю скорость в «океанском месиве» на полных курсах.

* Почему это особенно заметно среди яхт Class40: правила этого класса запрещают «мощную» специализированную гидродинамику (отклоняемые кили, подводные крылья и прочее), поэтому вся мощность парусов передается на корпус, и здесь все решают форма ватерлинии и распределение объема по длине яхты (то есть, строевая по шпангоутам). Отсюда и возник взрывной переход флота к обводам scow и полу-scow.

Ключевые различия в обводах

1) Площадь ватерлинии и «толстый» нос

Scow: ширина корпуса «вынесена» далеко вперед; в районе форпика корпус еще не сужается, а сохраняет большую площадь ватерлинии. При крене эта площадь еще более растет — остойчивость формы резко увеличивается. Итог подобного решения: меньше дифферент на нос, дольше сохраняется носовая плавучесть при ходе под парусами на попутных курсах, легче переживается «зарывание» в гребень волны. Порог глиссирования достигается раньше. Именно это сделало scow-bow «оружием массового поражения» сперва в Mini 6.50, а затем в Class40.

Sharp: узкая площадь ватерлинии в носу снижает смоченную поверхность (полезно при легком ветре) и дает «волнопронзающие» качествa на острых курсах на короткой волне в Адриатике, но хуже сопротивляется «нырянию» на попутных океанских «стенках».

2) Распределение объема и центр плавучести

Scow: объем форпика заметно больше: при погружении носа центр объема смещается вверх и вперед, создавая восстанавливающий момент, работая как «амортизатор» против зарывания носом. Это позволяет держать большие площади парусов («а-ля геннакер/Code 0») значительно дольше. Классический пример — все та же лодка Crеdit Mutuel.

Sharp: объем плавучести вынесен ниже, и он заметно уже — при каждом «нырке» корпус дольше «залипает» в гребне волны; экипаж раньше сбрасывает парусность, что вызывает потерю средней скорости.

3) Сопротивление трения и режимы плавания

Scow: «платой» за скорость по ветру являются бóльшая смоченная поверхность – это минус в штилевую погоду и при легком ветре, а также более жесткий «удар по зубам» на встречной короткой волне, если геометрия днища/кили и «носовой скулы» выбраны неудачно. Современные scow-корпуса «лечат» это «рокером» (продольной S-образной кривой килевой линии), высоко поднятым форштевнем (чем плавнее переход от плоской части к приподнятому форпику, тем «мягче» вход в волну) и сухой носовой скулой, чтобы отводить брызги и смягчать удары.

Sharp: выигрывает на острых, «режущих» курсах на встречной короткой волне, но проигрывает на полных курсах на косой попутной волне.

Куда эволюция пойдет дальше

Гибридные «полу-scow»: еще тоньше будут прорабатываться радиусы и изломы носовой скулы — чтобы совместить большой объем в носу (дающий мощность на полных курсах) с «волнопронзанием» на острых курсах. В IMOCA мы уже видим «round-bow с намеком на волнорез».

У Class40, с их ограничениями, ожидаются схожие решения: чуть острее будет «верхний» нос, ширина и объем уйдут вниз. Новый тренд — компромисс: нос становится чуть острее, но все же сохраняет большую ширину у ватерлинии.

1. Улучшенная носовая геометрия. Появятся сильно развитые spray-rails для отвода брызг и приподнятый фальшборт. Сильно развитая «сухая скула» (knuckle) для разгрузки палубы и снижения ударов — сегодня уже мейнстрим, вскоре эти обводы будут доведены до совершенства CFD-оптимизацией.

2. Продольный баланс и рокер: игра распределением формы рокера и позициями ЦТ, ЦБС и ЦП под «средний» профиль дистанции (много суток хода курсом 110–140° TWA) — это ключ к выдающейся средней скорости. Перемещение ЦТ и ЦП буквально на 1-2% длины корпуса может изменить склонность лодки к дифференту на нос, современные архитекторы уже активно этим пользуются. Scow-корпуса получат еще более «плоские» участки днища в средней трети и более острые линии форпика для мягкого входа в волну плюс транцевые плиты (там, где правила разрешают их).

3. Рули и управление срывом потока: в рамках правил возможны очень хитрые регулируемые решения и плоско-выпуклые профили для удержания потока на экстремальных дифферентах. Это уже «тонкая кухня» архитекторов Class40.

4. Материалы и жесткость носа: без крыльев вся нагрузка приходится на корпус. Ждать стоит «умных» локальных укладок ткани, наполнителей с переменной жесткостью (обновленные регламенты по непотопляемости/конструктивным особенностям косвенно подталкивают к этому).

5. Правила класса: масштабные запреты scow-формы в Class40 вряд ли появятся — философия класса про «мощность корпусом» себя оправдала.

Почему scow побеждает

Потому что океанские маршруты современных регат статистически «вкусны» именно для scow: это длинные отрезки на полных курсах с попутно-косой волной в раковину, где все решает средняя скорость, а не удачный маневр и «разовый» острый галс во время штиля или затишья. Там, где ограничены «дорогие» механизмы прироста мощности (крылья, качающийся киль), главным «скоростным» рычагом становится форма корпуса. С того момента, когда обводы scow доказали свою практичность в регатах Mini-Transat и в Class40, спор идет уже не про «красиво/некрасиво», а про баланс настроек обводов и яхты в целом под конкретную дистанцию и погоду.

Так что переход на scow — не мода, а смена парадигмы. Весьма вероятно, что в офшорных гонках эпохи цифрового моделирования именно такие корпуса станут основой будущих классов — от Mini до IMOCA. А классические sharp-обводы останутся в музеях.

Источник