Для всех яхт поперечная остойчивость является важным критерием
проектирования и одним из основных факторов безопасности плавания. К
тому же у парусной яхты остойчивость непосредственно связана с
продвижением вперед, так как сила тяги приложена на значительной
высоте над уровнем воды, которая в свою очередь оказывает
соответствующее сопротивление движению. Способность нести паруса, а
отсюда и достижимая скорость зависят в основном от остойчивости
яхты, которая противодействует давлению ветра при углах крена до
30°.
Если не принимать во внимание откренивающий эффект экипажа, то
начальная остойчивость яхты обеспечивается в основном ев шириной
или, иначе говоря - остойчивостью формы корпуса: Способность к
несению парусов швертботов и многокорпусных яхт определена почти
исключительно остойчивостью форм\, так же как и скорость современных
килевых яхт зависит глайным образом от остойчивости формы.
Основной характеристикой остойчивости формы является поперечный
момент инерции ватерлинии. Поэтому в первом приближении рабочую
площадь парусности для современных яхт с плавниковым килем и
обводами швертботного типа можно подсчитать по формуле
S = kLB,
где 5 - площадь парусности; k - эмпирический коэффициент; L - длина
по КВЛ; В - ширина по KBJI.
Для современных килевых яхт длиной 7-14 м k = 1,9...2,3. В водах
Северного моря и Балтики рациональным оказался k - 1. Морские яхты в
среднем несут, следовательно, 2 м2 парусности на каждый квадратный
метр прямоугольника со сторонами L и В, причем в эту площадь входят
только грот и передний парусный треугольник. Для сравнения гоночная
яхта, например класса "Солинг", имеет k = 2,32. Для других парусных
судов, согласно X. Баадеру, могут быть приняты следующие значения k
(неизвестно, правда, учитывается ли здесь фактическая площадь
стакселя или обмерная площадь
У многокорпусных судов площадь парусности, вычисленная по отношению
к площади ватерлинии, относительно невелика, так как вряд ли у них
есть резервы остойчивости для преодоления динамических
дополнительных нагрузок, вызываемых шквалами или волнами.
Большинство конструкторов оценивают способность яхты нового проекта
к несению парусов опытным путем по данным предыдущих конструкций. В
США применяется эталонный (сравнительный) расчет остойчивости, в
котором учитываются площадь парусности, плечо статической
остойчивости, метацентрическая высота, водоизмещение и
предполагаемое давление ветра. В результате определяется так
называемый коэффициент Делленбуша, который представляет собой крен
яхты в градусах при давлении ветра, равном единице, ^"тот
приближенный метод хорош только при сравнении проекта с аналогичными
построенными яхтами.
До сих пор об остойчивости говорилось главным образом как о факторе,
влияющем на продвижение яхты вперед, но гораздо важнее она как
фактор обеспечения безопасности плавания яхты. Для полноты картины
нужно исследовать остойчивость формы и остойчивость массы, которая
зависит от взаимного расположения центра тяжести и центра величины,
а также статическую и динамическую остойчивость.
Для определения статической остойчивости нужно не только найти угол
крена при статически постоянных моментах, таких, например, как
равномерное давление ветра, но и кренящие моменты, появляющиеся при
приведении яхты к ветру, изменении давления ветра или изменении
распределения нагрузки относительно ДП. Предварительный расчет
статической остойчивости нового проекта возможен, но он довольно
трудоемкий и для яхт длиной до 20 м применяется редко. Для крупных
яхт почти всегда выполняют только предварительную оценку
остойчивости на основе сравнения ее с известными параметрами
остойчивости прототипов, которыми располагает опытный конструктор.
Для морских яхт длиной свыше 20 м почти всегда делают опыт
кренования. Условием для его выполнения является расчет кривых
элементов теоретического чертежа. Все дальнейшие исследования,
касающиеся плавучести, остойчивости, дифферента, спуска со стапеля и
непотопляемости, базируются на этих кривых. Результатом пересчета
остойчивости является диаграмма статической остойчивости (рис. 1).
Опытом кренования определяется фактическое положение центра тяжести
судна по высоте.
Рис. 1. Типичные диаграммы статической
остойчивости. Д-катамаран; В -швертбот с трапецией; В2 -крейсерский
швертбот. С-яхта компромисс или со скуловыми килями; D-килевая яхта
с высоким надводным бортом; Сi и Pi -варианты яхт с
надстройкой-баком.
Кривые плеч остойчивости яхты при различных состояниях нагрузки
(цистерну полные, наполовину заполненные или пустые) являются
показателями статической остойчивости судна, позволяют определить
максимальное плечо остойчивости и судить о тенденциях- судна к
уменьшению или увеличению статической остойчивости.
К сожалению, рассчитываемые с таким трудом кривые плеч остойчивости
не имеют того значения, какое они должны были бы иметь при наличии
единого масштаба для сравнительной оценки остойчивости разных судов.
Предпосылкой для составления единого масштаба может быть, например,
учет динамического воздействия на поперечную остойчивость яхты
внезапного шквала при волнении.
Расчет динамической остойчивости яхты кажется практически почти
бесперспективным, особенно для небольших парусных яхт. До сих пор
рассчитывают только кривые плеч остойчивости при движении яхты на
спокойной воде. Уже много лет теоретики занимаются тем, чтобы
заранее предсказать остойчивость судна на волнении. Так, в
военно-морском флоте ФРГ разработаны определенные теоретические
схемы для расчета потери остойчивости во время волнения. Но
эти исследования в можно проводить только на базе дорогостоящего
испытания моделей, учитывая даже стабилизирующее влияние скорости
судна.
При проектировании торговых судов диаграммы остойчивости
первоначально носили только сравнительный характер без использования
специальных критериев, характеризующих динамическое воздействие
волнения. Точно было известно, что картина остойчивости судна на
волнении не та, которую могли дать кривые плеч остойчивости на тихой
воде. Таким образом, остойчивость опрокинутых судов исследовали по
их диаграммам, рассчитанным для тихой воды. Такие же данные имелись
и для судов, которые считались остойчивыми. Так постепенно
установили, какими должны быть метацентрическая высота, плечо
восстанавливающего момента при крене в 30° и угол заката диаграммы
остойчивости на тихой воде, чтобы судно получилось заведомо
остойчивым (критерий Рахола). Этим, чисто статистическим, приемом
пользуются и в настоящее время для оценки остойчивости обычных
торговых судов. Следовательно, определение остойчивости, несмотря на
сложность, основано на статистических данных и потому оно не
абсолютно, а относительно.
В необычных условиях, например при чрезвычайно сильном волнении,
справедливость установленных сегодня норм остойчивости может быть
подвергнута сомнению.
Стремление оценить остойчивость яхты аналогичным трудоемким и
дорогостоящим методом исследований и разработок для яхт длиной менее
20 м совершенно нереально. Это представляется технически
невыполнимым вследствие большого разнообразия существующих типов
яхт. Дело не только в больших затратах на предварительный расчет
остойчивости и контроль путем опыта кренования. Эти затраты могли бы
быть оправданы для серийных яхт, начиная с некоторых определенных
размеров. Выше упоминалось о том, что для реальной оценки
остойчивости наряду с методом вычисления статической остойчивости
следует оценивать и динамические нагрузки. Однако для спортивных
судов практически не существует таких методов, которые позволили бы
получить необходимую информацию об остойчивости для разнообразных
типов яхт путем испытания кренования, расчета кривых элементов
теоретического чертежа, пантокарен и диаграмм динамической
остойчивости.
Изготовители и поставщики яхт говорят о неопрокидывае-мых судах на
основе оценки массы балласта, которая составляет ту или иную долю от
водоизмещения судна. Положение центра тяжести балласта при этом
совершенно не подлежит оценке. Кроме того, среди специалистов нет
единого мнения относительно того, к какому состоянию нагрузки яхты
относить проценты доли балласта: к судну с заполненными цистернами,
с емкостями, заполненными наполовину, с экипажем и снабжением на
борту или с порожними цистернами и без людей. Выбирая один из
нескольких вариантов нагрузки, получают различные проценты доли
балласта. Так как остойчивость имеет решающее значение для
безопасности яхты, знание соответствующих плеч остойчивости по
отношению к основным кренящим и восстанавливающим моментам играло бы
не меньшую роль.
Еще в 1973 г. автор на страницах журнала "Ди Яхт" привел схему
расчета для возможности сравнения теоретической остойчивости
современных яхт. По этой простой схеме любой конструктор может
сравнить остойчивость своих проектов при крене 90° с другими яхтами,
известными как заведомо остойчивые. Для одной яхты такой расчет
занимает не более получаса. Совместными усилиями многих
конструкторов, прежде всего создателей яхт, известных как
остойчивые, можно бы выработать четкое определение понятия
"остойчивый от опрокидывания". В разделе этой книги "Остойчивость и
непотопляемость" предлагается схема расчета, дополненная двумя
предельными (граничными) кривыми для оценки минимальных и остаточных
восстанавливающих моментов относительно размеров яхт.
