Моторные лодки, катера, яхты, проекты лодок для самостоятельной постройки, тюнинг мотолодок, лодочные моторы, надувные лодки, технические данные и описания мотолодок  


  Главная>>>   Мотолодки, катера, яхты>>> Моторно-парусные яхты

Моторно-парусные яхты

Моторно-парусные яхтыЕще в начале пятидесятых годов многие яхтсмены с предубеждением относились к установке на парусной яхте бензинового мотора или дизеля. Двигатель на яхте считали совершенно бесполезным и даже опасным (в пожарном отношении) грузом; утверждали, что мотору свойственно отказывать в работе в самые критические минуты. Большинство яхтенных капитанов называло противоестественным союз мотора и паруса.

Сейчас положение изменилось. Трудно найти яхтсмена-крейсерщика, который отрицал бы необходимость установки вспомогательного двигателя. Подавляющее большинство крейсерских яхт снабжают моторами, если не при постройке, то при последующем переоборудовании.

Мотор, безусловно, необходим, когда яхте приходится входить в гавань по узкому извилистому фарватеру, лавируя против встречного ветра. О нем невольно вспоминают и тогда, когда паруса беспомощно повисают, а нужно срочно возвращаться в яхт-клуб, идя против сильного течения. А постановка на якорь и съемка с якоря в узкостях, переходы по каналам и под мостами, плавание в штиль? Во всех этих случаях мотор не только облегчает маневрирование, но и позволяет экономить время, которое затем можно использовать для того, чтобы уйти на сотню миль дальше или для знакомства с достопримечательностями на берегу.

У туристов, плавающих на катерах, наоборот, часто появляется желание поставить паруса, чтобы использовать свежий попутный ветер, сэкономить топливо, да и просто отдохнуть от постоянного шума мотора и вибрации.

Ниже рассматриваются особенности комбинированных моторно-парусных судов, сочетающих качества парусной яхты и катера. Двумя крайними полюсами таких комбинированных судов являются яхта со вспомогательным мотором небольшой мощности и полной парусной оснасткой и катер с мощным двигателем и вспомогательной парусностью (в основном для придания судну устойчивости на взволнованном море). Суда промежуточного типа, рассматриваемые в настоящей статье, в дальнейшем будут называться моторными парусниками.

Катер и яхта. Нетрудно сопоставить основные эксплуатационные качества моторного катера и парусной яхты в форме табл. 1.

Таблица 1. Сопоставление основных качеств парусной яхты и катера

Показатель Парусная яхта Катер
Характеристика
Скорость хода Неустойчивая, зависит от силы ветра и курса яхты Практически постоянна
Дальность плавания Ограничивается только запасами воды и провизии Ограничивается запасами топлива
Мореходность Высокая (неограничена для яхт океанского плавания) Ограниченная (для большинства катеров прибрежного плавания — волнение 3—5 баллов)
Осадка Большая (2,1 м для яхты длиной по КВЛ 10 м) Малая (0,9 м для катера длиной по КВЛ 10 м)
Условия обитаемости Бесшумность; ход с креном Повышенная шумность и вибрация корпуса
Минимальный экипаж 2—3 чел. на вахте, 4—6 для аврала 1—2 чел. на вахте, 2 чел. для аврала
Затраты на организацию похода Продовольствие Продовольствие — топливо

При проектировании моторного парусника ставится задача получить высокую скорость, как под мотором, так и под парусом и сохранить малую осадку катера, которая делает доступными многие мелководные гавани и бухты. От парусной яхты должны сохраниться высокие мореходные качества, экономичность и большая дальность плавания, а также хорошие условия обитаемости.

В прибрежном крейсерском плавании килевая яхта (длиной по КВЛ 7—10 м) без мотора показывает среднюю скорость на переходе от 3 до 5 узл. На моторном паруснике можно получить устойчивую среднюю скорость на 3—4 узла больше, что позволяет за сутки пройти лишних 50—80 миль; отпадает необходимость лавировать при слабом встречном ветре или пережидать в море штилевые часы. С другой стороны, если команда катера часто вынуждена отказываться от выхода в море, особенно при сильном встречном ветре и большой волне, на моторном паруснике можно спокойно идти в крутой бейдевинд под зарифленными парусами.

Как же наилучшим образом сочетать в одном судне положительные качества катера и парусной яхты? Будет ли правильным ставить на парусную яхту мощный двигатель или на катер развитое парусное вооружение?

Известно, что парусное судно может развить приемлемую скорость, если площадь его парусности S (м²) находится в определенном соотношении с водоизмещением D (м³) и смоченной поверхностью Ω (м²). Эти отношения не должны быть менее:

S1/2/D1/3 = 3,8÷4,2; S/Ω = 2÷2,5,

причем первое из них характеризует ходкость яхты в сильный ветер, а второе — в слабый.

Яхта сможет нести такую оптимальную парусность, если она будет иметь хорошую остойчивость, которая обеспечивается глубоко погруженным тяжелым фальшкилем (вес его составляет 35—50% полного водоизмещения). Естественно, что при плавании под мотором такая остойчивость не нужна, а «перевозка» фальшкиля потребует непроизводительной затраты мощности двигателя; таким же бесполезным грузом в этом случае становятся рангоут, паруса и оснастка.

Для создания достаточного сопротивления дрейфу корпус яхты должен иметь большую площадь бокового сопротивления (14—18% площади парусов). Поэтому смоченная поверхность корпуса яхты больше, чем у катера таких же размерений, и для достижения одинаковой с катером скорости потребуется большая мощность мотора. Развитая оснастка и рангоут яхты увеличивают воздушное сопротивление, для преодоления которого также необходима затрата дополнительной мощности. Обводы яхты, рассчитанные на плавание с относительно низкой скоростью и с креном, не позволяют развить под мотором более высокую скорость, сколько бы ни увеличивалась его мощность.

С другой стороны, если на катер поставить парусное вооружение яхты таких же размеров, результат вряд ли будет удовлетворительным. Из-за отсутствия фальшкиля и высокого расположения тяжелых грузов (двигателя, запасов топлива, развитых надстроек) остойчивость катера окажется явно недостаточной для хода под парусами и потребуется уменьшение площади парусности. На нем нельзя будет идти круто к ветру, так как боковое сопротивление его корпуса невелико. Обводы его подводной части не рассчитаны на плавание с креном и дрейфом. Гребной винт большого диаметра и с широкими лопастями будет сильно тормозить ход под парусом. Да и сам корпус катера, рассчитанный на движение на какой-то одной и довольно высокой скорости, будет иметь сопротивление больше, чем корпус яхты.

Из сказанного ясно, что катер под парусами не сможет достичь одинаковых с яхтой лавировочных и ходовых качеств, так же, как и яхта с мощным мотором — достичь скорости катера тех же размеров и с двигателем той же мощности. При проектировании моторного парусника нужно найти компромисс между этими типами судов и отдать предпочтение тем или другим отдельным качествам.

Особенности движения водоизмещающих судов с большой скоростью. Каждый яхтсмен, безусловно, знает, что при движении яхты около ее корпуса образуются волны. Высота и длина этих волн растут по мере увеличения скорости яхты (рис. 1), а число их, укладывающееся на длине судна, уменьшается. Иногда можно видеть, как гоночные яхты, например, класса «Р-5,5», идут только на одной волне (соседние гребни расположены в носу и корме, а подошва около миделя). Такое положение означает, что яхта достигла своей предельной скорости, если ее вес, обводы и площадь парусности не позволяют перейти в режим глиссирования. Создается впечатление, что судно не в силах взобраться на гребень волны, которую создало оно само. Все же легкие яхты — «Летучие Голландцы» и «звездники» — в свежий ветер могут преодолеть этот барьер и глиссировать, находясь только на одном гребне, который располагается теперь уже около миделя. Подобные же явления наблюдаются и на катерах при постепенном увеличении их скорости.

Рис. 1. Схема волнообразования у корпуса яхты при различных скоростях
Схема волнообразования у корпуса яхты при различных скоростях
Fr — число Фруда; λ — длина носовой волны; L — длина яхты по КВЛ.

Нетрудно заметить, что картина волнообразования зависит не только от скорости хода, но и от длины судна: чем короче судно, тем при меньшей скорости наблюдается явление волнового барьера. Поэтому в судостроении скорость судов принято характеризовать относительной скоростью, или числом Фруда,

Fr = v/√gL

где v — скорость судна, м/сек; L — длина по ватерлинии, м; g — ускорение силы тяжести, равное 9,81 м/сек², √ — корень квадратный.

Эта величина характеризует, прежде всего, интенсивность волнообразования у корпуса на данной скорости и долю мощности мотора или парусов, необходимую для создания этих волн. Например, если говорят, что яхта идет со скоростью Fr = 0,29, судостроитель знает, что независимо от ее длины:

— на длине яхты укладываются примерно две поперечные носовые волны;

— мощность, потребная для создания волн, составляет около 50—60% всей необходимой мощности двигателя (остальная часть тратится на преодоление трения обшивки корпуса о воду и вихревого сопротивления корпуса).

Рис. 2. Типичный график зависимости буксировочной мощности EPS от относительной скорости яхты (числа Фруда)
Типичный график зависимости буксировочной мощности EPS от относительной скорости яхты (числа Фруда)

Подобным же образом при числе Фруда Fr = 0,4÷0,5 наступает тот момент, когда судно идет на двух соседних гребнях одной волны, а сопротивление движению от волнообразования достигает 90% общего сопротивления корпуса. Эта скорость и представляет тот самый барьер, преодолеть который могут только легкие глиссирующие яхты или катера, имеющие соответствующие обводы и мощность двигателя. На рис. 2 приведен график зависимости сопротивления яхты (в виде потребной для его преодоления буксировочной мощности) от относительной скорости. Можно заметить, что в диапазоне Fr = 0,3÷0,5 сопротивление резко возрастает при самом незначительном увеличении скорости. Именно поэтому мощности, развиваемой парусами, обычно бывает достаточно только для достижения некоторой скорости v = 2,2÷2,4√L узл. (что соответствует относительной скорости Fr = 0,38÷0,39). Очевидно, что увеличение скорости яхты под мотором сверх этого предела без какого-либо изменения обводов и уменьшения водоизмещения потребует непомерного увеличения мощности мотора, а следовательно, увеличения его габаритов и веса, запасов топлива и водоизмещения судна в целом.

Поэтому скорость моторных парусников под мотором обычно не превышает значения v = 2,7√L. При такой скорости можно получить удовлетворительный компромисс между парусными качествами и ходкостью под мотором.

В табл. 2 приведены значения максимальной и экономической скорости для моторно-парусных яхт различной длины по КВЛ.

Таблица 2. Экономическая и максимальная скорости моторных парусников

Скорость L, м
6 8 10 12
Экономическая v, узл. 6 7 7,6 8,5
Максимальная vmax, узл. 6,6 7,6 8,6 9,5

При движении судна со скоростью выше v = 2,7√L (Fr = 0,45) оно образует, как уже отмечалось, волну, длина которой превышает длину судна, а вершина находится около миделя судна. Такая волна вызывает дифферент судна на корму, что, в свою очередь, приводит к увеличению кормовой волны и, в конечном счете, к резкому росту сопротивления воды движению судна. Для того чтобы противодействовать дифференту, корма судна должна иметь широкий транец и плоское днище с пологими, почти горизонтальными батоксами. Благодаря такой форме корпуса на днище создается подъемная сила, которая выравнивает судно, а при дальнейшем увеличении мощности — выжимает его из воды, переводя в режим глиссирования.

Однако такие обводы кормы неприемлемы для моторного парусника, так как при плавании с креном (под парусами) большой объем кормы становится причиной дифферента на нос; в результате корпус и киль яхты занимают неправильное положение (угол атаки) при лавировке и не позволяют идти круто к ветру, а образующийся за кормой поток тормозит движение яхты.

Таким образом, рассмотрев особенности движения тяжелых водоизмещающих судов, какими обычно являются туристские катера и яхты, можно сделать следующие выводы:

— максимально достижимая скорость под парусами для яхт составляет v = 2,2÷2,4 √L узл.;

— мощность двигателя для моторно-парусной яхты, обладающей хорошими лавировочными качествами, не должна превышать величины, необходимой для развития скорости v = 2,7 √L узл.;

— если судно рассчитывается на большую скорость под мотором, нельзя ожидать от него удовлетворительной способности лавировать.

Типы моторных парусников. В зависимости от величины скорости, развиваемой под мотором, и той роли, которая отводится парусу или мотору на данном судне, все моторно-парусные яхты могут быть условно разделены на четыре основных типа.

I. Яхты со вспомогательным двигателем. Это, по существу, обычные крейсерские яхты, на которых мотор играет второстепенную роль и устанавливается исключительно для облегчения входа и выхода из гавани, прохода по фарватеру, швартовки и т. п. Мотор выбирают с минимальными мощностью, весом и габаритами. Скорость под мотором в этих случаях не превышает значения v = 1,8÷2,0 √L узл. (5—6 узл. для большинства крейсерских яхт). Запас топлива также невелик, как правило — на 20—30 час. непрерывной работы двигателя, т. е на 100—200 миль.

Гребной винт для уменьшения сопротивления при ходе под мотором должен иметь минимально допустимый диаметр, узкие лопасти; обычно размещают винт в окне ахтерштевня и руля.

Мощность вспомогательного двигателя для достижения указанной скорости обычно составляет 1,2÷2,0 л. с. на 1 т водоизмещения яхты. Вес мотора при этом не превышает 3% водоизмещения D, а вес запасов топлива 2% D. Поэтому установка двигателя не сказывается ни на остойчивости яхты, ни на ее лавировочных качествах. Вес фальшкиля сохраняется в пределах 35—45% D.

II. Моторно-парусные яхты с предпочтением парусным качествам. Проектируя суда этого типа, конструктор обычно стремится сочетать хорошие лавировочные качества и ходкость под парусами со сравнительно высокой скоростью под мотором. Один из таких парусников показан на рис. 3.

Рис. 3. Моторно-парусная яхта типа II под парусами
Моторно-парусная яхта типа II под парусами

От яхт со вспомогательным мотором моторные парусники рассматриваемого типа отличаются более мощным мотором (4÷5,5 л. с./т) и, следовательно, большей скоростью хода под мотором (2,2÷2,4√L узл.), а также увеличенной дальностью плавания под мотором (до 800—1000 миль для яхты длиной около 15 м). Здесь двигатель играет такую же основную роль, как и паруса, поэтому ходовым качествам под мотором уделяется большее внимание. Часто этот тип яхт называют «50/50» (т. е. по 50% от яхты и катера).

На рис. 4 показан теоретический чертеж моторного парусника, основные элементы которого указаны в табл. 3 (для сравнения рядом приведены данные по яхте типа I и мореходному катеру с такой же длиной по КВЛ).

Рис. 4. Теоретический чертеж моторного парусника типа II, имеющего удовлетворительные лавировочные качества
Теоретический чертеж моторного парусника типа II, имеющего удовлетворительные лавировочные качества

Таблица 3. Сравнение судов рассматриваемых типов

Характеристика Моторный парусник
(тип II)
Яхта
(тип I)
Катер
Длина наибольшая, м 14,35 16,0 11,0
Длина по ватерлинии, м 10,97 10,97 10,25
Ширина наибольшая, м 4,10 3,70 3,2
Осадка, м 1,52 2,26 0,85
Водоизмещение, т 16,5 17,7 5,8
Вес фальшкиля, т 5,0 7,8
Площадь парусности, м² 96,4 123
Мощность двигателя, л. с. 94 41 140
Скорость хода под мотором, узл. 9,0 6,5 16,2
Дальность плавания, миль 700 150 500
Удельная мощность двигателя, л. с./т 5,7 2,3 24,1

Для обводов этого моторного парусника характерны малая осадка, короткие свесы, прямая килевая линия, более широкая, чем обычно у яхт, транцевая корма. Развал шпангоутов в носу и очертания палубной линии — типичные для моторных яхт. Ватерлинии в носу имеют более острый угол входа (заострение), а батоксы в корме поднимаются под меньшим углом к ватерлинии, чем у парусной яхты.

В связи с установкой мощного дизеля вес фальшкиля уменьшен до 30%D. Гребной винт размещен в большом окне ахтерштевня, за вертикальным старнпостом и имеет значительный диаметр. Такое размещение винта способствует повышению его к. п. д. и более полному использованию мощности. Естественно, что уменьшенная остойчивость, а также подрезанная подводная часть ДП не позволяют нести полную парусность. На более крупных яхтах этого типа для улучшения лавировочных качеств часто устанавливают шверт. Вариант со швертом — удачный компромисс между парусом и мотором: при ходе под мотором шверт можно убрать и тем самым уменьшить смоченную поверхность корпуса.

Чтобы уменьшить сопротивление воздуха при ходе под парусами, объем надстроек стремятся свести до минимума.

Из характерных для этого типа судов соотношений можно отметить еще параметр

S1/2/D1/3 = 3,5÷3,9,

в то время как у яхт типа I эта величина больше (3,8÷4,4).

III. Моторно-парусные яхты с предпочтением катерным качествам. В этом случае скорость под мотором играет первостепенную роль и достигает v = 2,7÷2,9 √L узл. Как уже отмечалось, на этой скорости судно получает сильный дифферент на корму, поэтому предпочтительна широкая транцевая корма с пологими линиями батоксов. Необходимая мощность двигателя повышается до 6,5÷9 л.с./т, что заставляет уменьшать вес фальшкиля до 15—25% D.

Осадка принимается такой, чтобы разместить гребной винт необходимого диаметра (обычно Т=11÷13% L).

Поскольку форма корпуса все равно оказывается неприспособленной для крутой лавировки, отказываются от устройства шверта, увеличивают объем надстроек. Площадь парусов относительно невелика:

S1/2/D1/3 = 2,8÷3,4.

Рис. 5. Общий вид моторного парусника «Серч»
Общий вид моторного парусника «Серч»

Паруса предназначаются главным образом для плавания полными курсами в свежий ветер и стабилизации движения яхты на взволнованном море.

Примером судна рассматриваемого типа может служить «Серч» (рис. 5 и 6) — мореходная яхта, предназначенная для дальних плаваний. Она имеет хорошие ходовые качества как под мотором, так и под парусами. Основные элементы яхты приведены в табл. 4 (рядом для сравнения приведены данные яхты со вспомогательным мотором «Хортица»).

Корпус яхты по характеру обводов приближается к форме мореходного катера (прямая килевая линия, короткие свесы, высокий надводный борт, корма с частично погруженным в воду широким транцем). Гребной винт диаметром 850 мм размещен за ахтерштевнем в большом окне.

«Серч» несет в два раза меньшую парусность, чем яхта со вспомогательным мотором. Паруса относительно широкие, с низким центром парусности, рассчитанные на хождение полными курсами.

Рис. 6. Общее расположение моторного парусника «Серч»
Общее расположение моторного парусника «Серч»
1 — форпик; 2 — каюта матроса; 3 — гальюн; 4 — камбуз; 5 — холодильник; 6 — двухместная каюта; 7 — кают-компания; 8 — шкаф; 9 — машинное отделение; 10 — дизель; 11 — топливная цистерна емкостью 660 л; 12 — двухместная каюта; 13 — ахтерпик; 14 — мостик.

Таблица 4. Сравнение двух характерных судов

Характеристика «Серч» «Хортица»
Длина наибольшая, м 14,9 18
Длина по ватерлинии, м 13,0 13,3
Ширина наибольшая, м 4,27 4,0
Осадка, м 1,53 2,2
Водоизмещение, т 21,5 24,5
Вес фальшкиля, т 1,5 7,8
Площадь парусности, м² 69 150
Мощность двигателя, л. с. 140 62
Скорость хода под мотором, узл. 10 7
Дальность плавания, миль около 900 100
Удельная мощность двигателя, л. с./т 6,5 2,5
S1/2/D1/3 3,18 4,22

 

Рис. 7. Катер «Пассажмэкер» со вспомогательными парусами
Катер «Пассажмэкер» со вспомогательными парусами

IV. Катера со вспомогательными парусами. Если катер предназначен для плавания в море или на большом озере, имеет смысл установить на нем паруса небольшой площади, в первую очередь, для улучшения мореходности на волне (прежде всего для повышения устойчивости на курсе, смягчения качки и придания способности лежать в дрейфе). В свежий ветер катер может идти (без мотора) с небольшой скоростью в бакштаг или даже лавировать, подрабатывая двигателем. Площадь парусов принимается около 5 м²/т для катеров водоизмещением до 5 т; 4÷3 м²/т для катеров водоизмещением 5—10 т и 2,5÷3 м²/т для больших судов.

В качестве примера назовем мореходный катер «Пассажмэкер» (рис. 7 и 8), предназначенный для дальних морских и океанских плаваний. Мощность двигателя невелика — всего 40 л. с. (1,6 л. с./т); соответственно невысока и скорость — 7,5 узлов (2√L), зато запас топлива составляет 5,5 т (22% D), что обеспечивает огромную дальность плавания — 2400 миль. На одну пройденную милю расходуется всего 2,3 кг топлива.

Рис. 8. Теоретический чертеж «Пассажмэкера»
Теоретический чертеж «Пассажмэкера»

Длина наибольшая 15,3, а по КВЛ — 14,0 м; ширина 4,9 м, осадка 1,53 м, водоизмещение «Пассажмэкера» 25 т, причем вес фальшкиля всего 3,3 т (13% D). Площадь парусности около 50 м².

Обводы его корпуса характерны для моторных мореходных яхт, имеющих небольшую скорость (острые ватерлинии в носу, днище с большой килеватостью у транца, прямая килевая линия). Типичны также высокий надводный борт и развитые надстройки. Этот теоретический чертеж может быть принят за основу для проектирования моторного парусника меньшей длины (9—10 м).

Следует заметить, что на яхтах этого типа часто устанавливают невысокие скуловые кили, которые существенно уменьшают дрейф под парусами, а кроме того, служат эффективными успокоителями качки.

Окончание статьи «Моторно-парусные яхты» см. здесь.

Д. А. Курбатов, 1966 г.

вернуться в раздел

Поделитесь этой страницей в соц. сетях или добавьте в закладки:

добавить страницу в избранное

Разделы сайта:
Мотолодки, катера, яхты
Мотолодки, катера, яхты. Разное, советы...
Обзор моделей лодок, катеров, яхт
Описания гребных, парусных, моторных лодок, катеров и яхт.
Проекты лодок для самостоятельной постройки
Чертежи и проекты катеров, лодок, яхт.
Тюнинг мотолодок
Тюнинг, доработка серийных лодок.
Лодочные моторы
Отечественные и зарубежные лодочные моторы.
Надувные лодки
Обзор моделей, ремонт, хранение, обслуживание.
Рыбалка
Все о рыбалке, рыбаках и рыбах.
Подводная охота
Любителям подводной охоты.
Уровень воды в реках
Уровень воды в реках РФ. Список гидропостов.
Географические карты
Вся территория бывшего СССР.

поиск по сайту
примеры запросов: проекты катеров, чертежи яхт

Подпишитесь на рассылки:
Новости сайта vodnyimir.ru
Проекты катеров, лодок, яхт для самостоятельной постройки



Rambler's Top100
Рейтинг - яхты и катера
Все права защищены. Копирование материалов сайта vodnyimir.ru запрещено. Все случаи нарушения будут преследоваться согласно закону об авторских правах. Предложения и пожелания отправляйте на admin@vodnyimir.ru. Размещение рекламы на сайте