2.3. Конструкции надувных парусных лодок.

Надувные парусные лодки несут такое же парусное вооружение, как и жесткие: парус и рангоут с такелажем, орган управления лодкой (руль или весло) и элементы, повышающие остойчивость и уменьшающие дрейф лодки (фальшкиль, шверт или шверцы) из-за увеличения бокового сопротивления. В принципе на любую надувную лодку может быть установлено парусное вооружение (рис. 2.83).

Однако в отличие от жестких лодок надувные почти не несут классическое (гоночное) парусное вооружение из-за невозможности обеспечения надежного крепления жесткого рангоута и других элементов к эластичному корпусу. Поскольку надувные лодки проигрывают в сравнении с аналогичными по размерам жесткими лодками в эффективном использовании парусов, лавировки и, следовательно, в скорости, то на них обычно устанавливают упрощенные варианты парусов ограниченной площади. Многие любители парусных лодок, переоборудующие серийно выпускаемые надувные лодки в парусные, нередко используют для парусного вооружения комплектующие детали лодки с целью уменьшения ее массы. Так, весла или их части применяют в качестве мачты, гика, шверц-балки, руля, жесткие сиденья используют для крепления мачты или в качестве шверцев. Известно немало решений, когда на серийные гребные и моторные лодки («Дельфин», ЛГН-2У, «Нырок-1», «Ны-рок-2», «Нырок-4», «Волну», «Лисичанку», «Бегу», «Уфимку» и др.) устанавливали парусное вооружение (нередко оригинальное), учитывающее особенности конструкции лодок (рис. 2.84). Туристы оснащают парусами и надувные байдарки. При этом их остойчивость повышают путем расположения двух надувных баллонов по бортам байдарки, закрепляя их на поперечных брусьях или кронштейнах.

Отдельную группу лодок составляют модели, которые специально проектируют и изготовляют как парусные. В этом случае обычно ставится задача получить не только надежное мореходное, но и достаточно скоростное судно. При этом выбору парусного вооружения уделяется особое внимание.

В настоящее время многие любители паруса самостоятельно строят надувные катамараны, надувные поплавки которых имеют простую конструкцию и могут быть легко изготовлены в домашних условиях. Созданные любителями парусные катамараны «Бриз», «Альтаир», «Аргонавт» и другие подтвердили их отличные мореходные качества, хорошие обитаемость и грузоподъемность, высокую надежность в эксплуатации.

Паруса.

Парус преобразует силу ветра в силу тяги, движущую лодку вперед. Скорость движения парусной лодки зависит от силы ветра, курса лодки относительно ветра, конструкции и размеров парусного вооружения, его месторасположения, величины вогнутости паруса, обтекаемости и жесткости паруса, применяемого для паруса материала, величины загрузки, расположения груза в кокпите и умения рулевого.

На надувных лодках применяются как прямые, так и косые паруса. Прямой парус обладает простейшей конструкцией и представляет собой полотнище в виде прямоугольника или равнобедренной трапеции, которое пришнуровывают верхней кромкой к горизонтальному рею и за середину поднимают на мачте с помощью фалиня. К нижним углам паруса привязывают два шкота, а к верхним концам рея — оттяжки. Прямой парус используют только в качестве дополнительного движителя, он хорошо работает на попутных к ветру курсах — фордевинде и бакштаге, поэтому элементы, уменьшающие дрейф, не используют. Во время резких порывов ветра парус стремится развернуться и встать поперек ветра.

Косой парус имеет форму треугольника, ромба или неравнобедренной трапеции и дает возможность идти под углом к ветру. К разновидностям косых парусов относятся латинский, рейковый (шпринтовый, люгерный и т. п.), бермудский паруса, парус Люнгстрёма и др. Все они имеют тугую переднюю шкаторину и управляются практически одним концом — шкотом. Для косых парусов обязательными являются элементы, уменьшающие дрейф, и органы управления. Наиболее простую конструкцию имеет шпринтовый парус. Его форма близка к прямоугольнику, верхний угол растягивается по диагонали с помощью шпринтова — рейки или дюралюминиевой трубки. Парус постоянно при-шнурован к мачте, вокруг которой закрепляется после освобождения от шпринтова. Постановка и уборка его несложны : требуются только отдача фала или выдергивание нижнего конца шпринта из стропки. Такой тип паруса часто применяется как вспомогательный в основном при попутных умеренных ветрах, на которых он дает наибольшую тягу. Шпринтовый парус иногда используется на надувных лодках «Нырок-1», ЛГН-2У, «Омега» и др. Фирма «Метцей-лер» (ФРГ) оснащает шпринтовым парусом лодку «Инка-С».

В последние годы на надувных лодках применяется подвесной (кормовой) парус, в котором вся оснастка для удержания и постановки паруса (мачта со шпринтовым парусом, руль, такелаж и приспособление для крепления к корпусу) сосредоточена в одном узле (рис. 2.85).

Парус устанавливают в корме, он управляется гика-шкотом и румпелем. Парус применяется на лодках У-образной формы (например, «Волна», «Орион-8») и на лодках О-образной формы, для которых необходима дополнительная рамная конструкция. Вынесенная в корму, эта конструкция увеличивает жесткость борта лодки в продольном направлении. Для надувных лодок подвесной парус является заманчивым вариантом парусного вооружения, поскольку обеспечивает лодке хорошие мореходные качества при достижении нормальной центровки паруса, позволяет использовать всю площадь кокпита (что особенно важно для одноместных лодок). При этом парусе также отпадает необходимость в установке шверцев, что снижает массу оборудования и упрощает эксплуатацию лодки.

Люгерный  парус   несколько   сложнее   шпринтового   по конструкции, хотя он также стоит всего лишь на одном фале. Люгерный парус верхней глкаториной пришнуровы-вают к наклонному рейку, который поднимают на мачту и которым управляют с помощью фала посредством гика-шкота. Передняя шкаторина паруса должна быть туго натянута. Парус отличается легкостью в управлении, лодка с ним может идти не только с попутным ветром, но и при бейдевинде. Такой парус применяется, например, фирмой «Хатчинсон» (Франция) на надувной лодке «Олерон».

Латинский парус имеет треугольную форму полотнища, две стороны которого прикреплены к шарнирно соединенным рейкам (рис. 2.86).

В средней части верхний реек крепится к прямой или Л-образной мачте. Парус обладает жесткостью, которая обеспечивается относительно короткой нижней шкаториной и наличием нескручиваемого треугольника, образованного передними частями рейков и мачтой. Приемлемые маневренные качества лодки достигаются при тщательной центровке паруса. Недостатком этого парусного вооружения является то, что наличие гика делает неудобным пребывание людей в кокпите, постоянно подвергающихся опасности получить удар гиком по голове. Кроме этого, на одном из галсов передняя часть паруса прижимается к мачте, что резко снижает эффективность паруса на острых углах. Латинский парус применяется на небольших лодках (например, «Ацтек» фирмы «Метцейлер», ФРГ) и надувных байдарках (например, «Саф-ридер» фирмы «Рекрионик», США).

Все три вида парусов: шпринтовый, люгерный, латинский — не требуют высокой мачты, имеют низкий центр площади парусов, просты в изготовлении. В большинстве случаев для этих парусов удается поставить мачту, не раскрепляя ее оттяжками. Все части рангоута получаются короткими и легкими и незначительно увеличивают размеры упаковки лодки. Паруса хорошо тянут при малой площади, но лавировочные качества, особенно рейкового паруса, чаще оставляют желать лучшего.

Парус Люнгстрёма в развернутом виде имеет форму ромба. При перегибе по короткой диагонали вокруг рейка две его части образуют острый двугранный угол. Реек навешивают на низкую Л-образную мачту. Парус не имеет гика и управляется грота-шкотами, приведенными от обоих шкотовых углов на корму. Увеличивая площадь паруса и изменяя его профиль, можно увеличить силу, движущую лодку на полном курсе.

Тип усложненного парусного вооружения представляет бермудский парус, который состоит из двух парусов треугольной формы: основного — грота и вспомогательного — стакселя. Соотношение их площадей обычно 2:1. Грот укрепляют передней кромкой непосредственно к мачте, а стаксель — к мачте через стаксель-фал и галс оттяжкой к корпусу. Для свободного прохода гика над головами членов экипажа при его перекладывании с одного борта на другой (например, при фордевинде) высоту крепления гика выбирают не менее 0,9 м. Стаксель играет важную роль в создании силы тяги. Аэродинамические характеристики бермудского паруса выше, чем характеристики других косых парусов. Оба паруса ставят в слабый и умеренный ветер, стаксель — при сильном ветре. Центр площади у бермудского паруса выше по сравнению с его расположением на парусах других типов, а мачта раскрепляется стоячим такелажем — штагом и вантами, чего нет на рейковых и латинском парусах. Парус пользуется наибольшей популярностью и применяется обычно на трех- и четырехместных надувных лодках (особенно на катамаранах). Владельцы даже двухместных гребных лодок упорно оснащают свои лодки (например, «Омегу», «Нырок-2», «Уфимку» ЛГН-2У и др.) этими парусами (общей площадью от 2,5 до 3,7 м²), хотя размещение стакселя на двухместной лодке становится проблемой, а эффективность его работы при площади парусов 1 — 1,5 м² вызывает сомнения. В сильный ветер парус скручивается больше, чем латинский, и удержание его осложняется.

Усовершенствованной конструкцией парусного вооружения является парус, который применяется при виндсерфинге. Например, оригинальная конструкция такого паруса использована на лодке «Нырок-4» (рис. 2.87).

Мачта закреплена на шверц-балке шарнирно, что позволило управлять парусом с помощью гика-шкота, сидя в лодке. Шверц-балка изготовлена из лопастных частей штатных весел, соединенных деревянной муфтой. Она закреплена в уключинах и при повороте обеспечивает наклон мачты только вдоль лодки, смещая тем самым центр бокового сопротивления. На каждое весло надет шверц. Конструкция парусного вооружения проста и надежна, изготовление его и сборка не требуют больших затрат времени. Необходимы, конечно, определенные навыки рулевого, так как управление парусом сводится к изменению взаиморасположения центра площади парусов и центра бокового сопротивления. В Англии была запатентована аналогичная конструкция парусного вооружения для надувного катамарана, причем мачту шарнирно крепили на первой поперечной балке платформы, платформу устанавливали посередине надувных поплавкое. Парус обеспечивал плавание катамарана и в случае его опрокидывания. Для этого необходимо было освободить мачту, повернуть ее на 180° и снова закрепить в рабочем положении.

В нашей стране надувные катамараны, управляемые по принципу парусов виндсерфера, получают все большее распространение. Такой катамаран не имеет руля, оснащен эффективным швертом. Владелец катамарана может управлять им, стоя на жесткой платформе и держась за уишбон паруса. Для улучшения обзора в парусе предусмотрены участки из светопрозрачного материала. По сравнению с лодками, оснащенными такими парусами, катамаран имеет большую остойчивость.

Парус типа «Стриж» крепят к мачте с помощью кармана, прошитого по всей длине передней шкаторины, и охватывают снаружи двойным гиком-уишбоном, расположенным высоко над головами членов экипажа. Для улучшения аэродинамических качеств паруса его часто делают двухслойным и снабжают внутренним гиком. Мачта, как правило, раскрепляется штагом и вантами. Парус управляется с помощью гика-шкота. Парус типа «Стриж» может использоваться в комбинации со стакселем. Известны примеры применения такого паруса на надувной лодке «Волна», надувных катамаранах «Аль-таир» (рис. 2.88), «Альбатрос».

Одним из оригинальных решений косог о паруса является конструкция парусного вооружения, в котором отсутствует мачта. Парус состоит из полотнища треугольной формы, две стороны которого, образующие тупой угол, прикрепляются к шарнирно соединенным рейкам и установочному элементу на корпусе лодки (рис. 2.89).

Рейки паруса вершиной тупого угла присоединяют к шарниру установочного элемента, обеспечивающего поворот паруса на 360° относительно корпуса лодки. Преимуществами такой конструкции являются возможность изменять форму паруса путем сближения или удаления реек и улучшенный обзор по курсу.

Несмотря на то, что парус в истории мореплавания известен очень давно и со временем мотор вытеснил парус на многих плавучих средствах передвижения, плавание под парусом столь увлекательно, что у многих поколений людей оно постоянно стимулирует активную творческую деятельность по совершенствованию конструкций парусного вооружения. Говорят, что парус изобретают все поколения независимо друг от друга. Особенно интенсивное усовершенствование наиболее традиционных типов парусного вооружения наблюдается в последние десятилетия. Развитию технических решений в значительной степени способствовали и многочисленные научные исследования, и модельные и натурные испытания лодок, проведенные для установления величины гидродинамических сил и моментов, действующих на лодку с учетом сноса, крена, прогнозирования аэродинамических сил, действующих на парус, и определения точек приложения этих сил. Накопленный экспериментальный материал, результаты исследований позволяют рационально выбрать расстояние между центром площади паруса и центром бокового сопротивления, установить оптимальную форму и величину площади паруса, шверцев и ряд других параметров, произвести сравнительно полный анализ характеристик движения лодки с различными видами парусного вооружения. К сожалению, созданные аналитические модели не всегда учитывают специфические особенности конструкции паруса надувной лодки.

Многие решения по совершенствованию конструкции паруса направлены на улучшение работы паруса в конкретных условиях эксплуатации. Так, в очень сильный ветер изменить полезную площадь паруса и тем самым изменить его тягу можно, например, следующими способами:

—  опусканием паруса;

—  путем   частичного  сворачивания   его   вокруг   мачты и фиксирования на ней через систему люверсов;

—  укладкой в карманы, расположенные в нижней части паруса, части поверхности паруса, предварительно сложенной по прямолинейным линиям перегиба;

—  с  помощью  открытия  отверстий,  расположенных  в верхней части паруса, которые соединяются с парусом, например, застежками-молниями, или с помощью заслонок, работающих по жалюзийному принципу;

—  уменьшением регулируемой высоты мачты и поддержанием желаемого соотношения между длиной ведущей кромки паруса и высотой мачты, а также изменением величины вогнутости паруса в зависимости от угла атаки ветра относительно продольной оси лодки.

Многие из этих решений подробно описаны в специальной литературе по парусному вооружению, изданной в последние годы. Иногда вроде бы и незначительные усовершенствования позволяют получить тот или иной положительный эффект использования паруса. Например, для придания плавной кривизны передней, нижней и задней шкаторинам вдоль кромок паруса выполняют небольшие отверстия. В случае попадания в воду такого паруса эти отверстия способствуют быстрому выходу воды при подъеме паруса.

Большую группу технических решений составляют нетрадиционные варианты парусного вооружения. Известны конструкции, в которых парус выполняется из двух эллипсовидных частей и шарнирно крепится только в верхней изогнутой части мачты. Свободно установленная мачта может поворачиваться вокруг вертикальной оси. Когда лодка идет круто к ветру, парус складывается вокруг мачты, а когда выходит на фордевинд, парус раскрывается, и мачта устанавливается во флюгерное положение (причем ее верхний изогнутый участок смещается вперед от вертикальной оси прямого нижнего участка). Изменение площади паруса, а также регулирование тяги путем складывания его отдельных частей возможно и в конструкции из двух треугольных частей, которые могут перекрывать друг друга или раздвигаться относительно друг друга. Вершины частей паруса присоединяются универсальным шарниром к мачте.

Помимо традиционных тканевых парусов на надувных лодках могут найти применение надувные паруса, состоящие из соединенных между собой легких воздухонепроницаемых эластичных полотнищ ткани с перегородками или тканевые паруса с отдельно надуваемыми горизонтальными или вертикальными элементами. Такие паруса крепят к мачте, они не требуют применения реек или других элементов, придающих жесткость конструкции при любом ветре. В сечении надувные паруса имеют форму асимметричного крыла, что позволяет улучшить их аэродинамические характеристики по сравнению с такими же парусами с одинарной поверхностью.

В последнее время возникают все новые и новые идеи парусов. В качестве движителя стали использовать различные типы поднимаемых в воздух привязных парусов (типа воздушного змея).

Змеи сложной конструкции, например выполненные в .виде этажерки, набранной из нескольких полотнищ, позволяют увеличить площадь паруса и поднять его на большую высоту, где ветер обычно сильнее. Угол атаки полотнищ регулируется экипажем с помощью пары длинных тросов в зависимости от курса относительно ветра. Однако при штиле запустить такой парус в воздух нелегко.

Этот недостаток устраняют новые конструкции привязных надувных парусов, наполняемые газом легче воздуха, например гелием. Паруса крепятся к корпусу лодки без мачты, взмывают вверх и движутся как при попутном ветре, так и при бакштаге, и тянут за собой лодку. К тому же освобождается дополнительное свободное пространство в кокпите, что особенно удобно для надувных лодок. Форма надувных поднимаемых в воздух парусов может быть в виде парашюта (рис. 2.90),

однако создать парусность позволяет и шар достаточно большого размера, наполненный газом. Надувные шары меньшего размера могут использоваться и для удержания на определенной высоте более мощного многоярусного паруса, выполненного, например, также в форме парашюта, прикрепленного к лодке.

Очень легкое поднимаемое в воздух надувное крыло, напоминающее часть сферы и имеющее сечение по типу профиля самолетного крыла, также эффективно для перемещения лодок.

Оригинальной конструкцией является надувной парус, выполненный в виде воздушного змея в форме вертикально расположенного крыла, наполняемого газом легче воздуха. Расположенный под углом к ветру, он создает силу, перпендикулярную к пути движения воздуха. Отношение этой силы к силе сопротивления потока достигает 20. У обычных же парусов его не удается достичь более 5 из-за того, что, натягивая парусину на мачту, нельзя сделать парус оптимальным с точки зрения законов гидродинамики. Подсчеты показывают, что крылатый парусник может двигаться против ветра под углом до 25°.

Выше были приведены только отдельные примеры конструктивных решений парусов. Однако в последние годы создано такое множество новых конструкций парусов, что описание их потребовало бы отдельного издания. Не случайно сейчас рядом авторов статей делаются попытки осмысливания терминологии и создания классификации парусных ветродвижителей. Так, они классифицируются по признакам: по форме паруса (симметричные и выпукло-вогнутые); по форме паруса в плане (косые и прямые с детализацией каждой группы); по конструкции парусов (мягкие, полужесткие, жесткие). Например, к жестким парусам относятся и надувные: однокамерные, многокамерные и автономно камерные. Существуют классификация методов постановки, уборки и рифления парусов и другие классификации, но тем не менее все они еще не отвечают многообразию конструкций парусного вооружения.

Предыдущая страница        Содержание      Следующая страница