100 великих чудес техники - Мусский Сергей Анатольевич

По рекомендациям гонщиков, в июне 1990 года в Великобритании была собрана группа из шестнадцати ведущих мировых конструкторов яхт. После этого совещания и появился новый класс – Whitbread W-60. Это семейство океанских гоночных яхт, имеющих почти одинаковые характеристики: для значений длин, площадей и весов определили допустимый диапазон.

Тем не менее у каждого шкипера, конструктора, парусного мастера и строителя остается достаточно возможностей для применения своего таланта и новых технологий.

Скоростной потенциал яхт W-60 нового поколения очень велик. Средняя скорость парусника этого класса – 20 узлов, а максимальная – до 40. Установление нескольких мировых рекордов скорости в гонках 1990-х годов – наилучшее доказательство перспективности класса W-60.

В соответствии с правилами корпус яхты разделен водонепроницаемыми переборками на три отсека, при затоплении любого из них яхта остается на плаву.

Корпус W-60 – трехслойный. Между двумя оболочками из кевлара помещен пенопласт. После склейки получают монолитную конструкцию. Отказ от традиционной схемы поперечно-продольного силового набора позволяет усилить конструкцию и разместить несущие элементы в максимально укрепленных местах.

Все узлы крепления такелажа изготовлены из композиционных материалов, позволяющих по сравнению с металлическими аналогами существенно уменьшить массу судна.

Скорость яхты заметно зависит от жесткости корпуса, поскольку палуба подвергается колоссальному сжатию, особенно в носу и корме. Для оптимизации веса и наилучшего распределения нагрузок используются специальные компьютерные программы.

В гонке 1993—1994 годов большинство парусников пострадало от расслоения обшивки, кроме «Гетмана Сагайдачного», построенного на основе передовых авиационных технологий. Причина в применении высокоэффективного водного балласта. Он позволяет в сильный ветер нести существенно большую парусность, а, значит, судну приходится выдерживать большие скоростной напор и ударные нагрузки по сравнению с традиционными. Поэтому после финиша гонки 1994 года, чтобы избежать разрушения корпуса в жестких условиях гонки, разработали специальные технологические ухищрения.

В гонке 1993—1994 годов восемь из десяти яхт построили по проекту Брюса Фара. Все его суда были оснащены L-образными килями. На тонком узком стальном пилоне подвешивалась массивная свинцовая бульба весом восемь тонн, напоминающая по форме торпеду. Новый киль при существенно меньшей площади поверхности дал значительное преимущество по подъемной силе на острых курсах по сравнению с традиционной конструкцией. Однако при крене возникают большие скручивающие нагрузки на узлы крепления к корпусу, так как центр тяжести бульбы сильно смещен назад.

Перед гонкой 1997—1998 годов конструкторам пришлось выбирать между L– и традиционным Т-образным килями. Анализ моделей не выявил особых преимуществ ни одного из них. Если на более высоких скоростях предпочтительнее оказался L-образный, то на малых – из-за ламинарного обтекания – Т-образный киль.

Не помогло и компьютерное моделирование. И лишь натурные испытания в бассейне позволили выбрать оптимальную форму.

Традиционно детали руля гоночных яхт изготавливаются из углепластика, и W-60 – не исключение. Однако несколько серьезных поломок заставили конструкторов пересмотреть к гонке 1997—1998 годов некоторые традиционные концепции. Так в результате доводки руля нового поколения были оптимизированы распределение нагрузок, относительное удлинение и площадь смоченной поверхности, его форма при обтекании в разных режимах.

Первоначально у рулевой системы «Гетмана Сагайдачного» максимальные расчетные нагрузки на подшипники были – 9,2 тонн на нижний и 5,1 тонн на верхний. После пересмотра параметров конструкторами, у нового узла при весе всего в 19,2 килограмма на нижний и верхний подшипники приходятся, соответственно, максимальные рабочие нагрузки в 36,1 тонны и 19,6 тонны. К сведению, рулевое устройство яхты «Одесса» из нержавеющей стали весило около 480 килограммов!

Компьютерное моделирование и натурные испытания в бассейне позволили команде Фара создать к последней гонке концептуально новый, облегченный и вместе с тем более прочный и эффективный во всех режимах руль. Это дало возможность яхтам нового, уже четвертого поколения стать при меньшем сопротивлении более управляемыми, особенно на высоких скоростях.