Парусные суда, многокорпусные суда, тримараны и проа

USS Independence (LCS-2) — первенец новейшего поколения военных тримаранов с аутригерами

«USA-17» — 27 метровый тримаран, построенный американским синдикатом BMW Oracle Racing

Тримара́н — судно с тремя соединёнными в верхней части параллельными корпусами. Как правило, обладает повышенной устойчивостью и хорошими мореходными качествами.

Также схема используется создателями высокоскоростных судов — гоночных катеров для гонок на ускорение. Трёхточечные глиссеры используют туннельный эффект, создаваемый передней частью корпуса с двумя поплавками, тогда как кормовой поплавок несёт силовую установку, нередко реактивный двигатель. Если средняя скорость, которую может развить прогулочный тримаран, 18–22 узла, такие лодки развивают скорости свыше 300 км/ч, разгоняясь всего за несколько секунд. Как и катамараны, тримараны обладают большой смоченной поверхностью корпуса, а потому не подходят для постройки малоскоростных грузовых судов. Большой интерес к технологии проявляют военные при разработке концептов боевых кораблей.

История

Первые тримараны строились полинезийцами и другими коренными жителями островов Тихого океана почти 4000 лет назад, и большая часть современной терминологии позаимствована именно у них. Многокорпусные парусники (катамараны и тримараны) стали популярными в 60–70-е годы. Современные рекреационные тримараны, также как и другие многокорпусные лодки, традиционно изготавливаются вручную, хотя на рынке есть и промышленные модели. В течение последних 30 лет были сконструированы несколько тримаранов длиной от 19 до 30 футов (5,8—11 метров), способных поместиться в трейлере. В этот список входят фирменные складные тримараны Farrier-Corsair, а также тримараны со складывающимися поплавками Джона Уестела (их система складывания позднее использовалась на Quorning Dragonfly). Многие конструкторы тримаранов используют принцип разборных тримаранов, которые тоже можно перевозить трейлером (как например SeaCart 30, производимый на Oceanlake Marine).

Отец современных тримаранов — Виктор Чечет, русский иммигрант, энтузиаст и пропагандист многокорпусных судов. Чечет был военным пилотом Русской императорской армии в Первую мировую войну. Он жил в Грейт Нек (штат Нью-Йорк) с 1940 года и до своей смерти. Проживая в США, он построил два тримарана Eggnog 1 и 2, оба они были построены из судостроительной фанеры и были 24 фута длиной. Ему принадлежит и само слово «тримаран». Кроме конструирования лодок мистер Чечет зарабатывал на жизнь, рисуя пейзажи и портреты. Примерно в это же время Артур Пивер тоже строил тримараны в США и создал много первых фанерных моделей, по которым другие любители строили свои суда. Многим удалось пересечь океаны, несмотря на их сравнительно большой вес и низкое качество, в сравнении с современными судами. Тогдашнее движение любителей самодельных круизных тримаранов пережило своего родоначальника, скончавшегося в 1968 году. Конструкторы Джим Браун, Джон Марплс, Джей Кантола, Крис Уайт, Норманн Кросс и Дик Ньюик подняли ходовые качества и степень безопасности круизных тримаранов на качественно новый уровень.

Принцип тримарана начали широко использовать в пассажирских паромах. В 2005 году компания Austal доставила в Испанию Benchijigua Express — 127-метровый тримаран для паромного оператора Fred. Olsen S.A, обслуживающего Канарские острова. На тот момент это был самый длинный в мире алюминиевый корабль, способный перевозить со скоростью 40 узлов 1280 пассажиров и 340 машин или эквивалентный этому груз.

Принцип тримарана представляет интерес для конструкторов современный боевых кораблей. RV Triton был заказан Британским оборонным подрядчиком QinetiQ в 2000 году. В октябре 2005 ВМС США проводили оценку стоимости постройки прибрежного боевого корабля-тримарана General Dynamics Littoral Combat Ship (LCS), который был спроектирован и строится компанией Austal. На начало 2012 года построено уже 2 машины из этого проекта, а всего их должно быть построено по контракту — 10 . Также военные тримараны строятся в Индонезии; первый корабль, построенный по технологии стелс, из 4-х запланированных, был спущен на воду весной 2012 года.

Глиссирующий теплоход типа «Заря» также является тримараном. Такая схема позволяет судну развивать высокую скорость при достаточно высокой остойчивости

Термины многокорпусных конструкций

Тримаран — это трехкорпусное судно, состоящее из основного корпуса (vaka) и двух меньших аутригеров(ama), скрепленных с основным корпусом боковыми балками (aka). Конструкция и названия частей тримарана заимствованы у проа — парусного судна народов Полинезии в Тихом океане. Термин vaka, так же как и aka и ama, взяты из малайского языка и языков Микронезии, эти слова обозначают части опоры каноэ. Слово vaka можно условно перевести как «каноэ», или основной корпус.

Глиссирующий теплоход типа «Заря» также является тримараном

• Aka — Ака в многокорпусной лодке — это часть конструкции корпуса, соединяющая корпус с ама (аутригером). Термин ака используется для обозначения части в проа, но также применим для современных тримаранов.
• Ама — термин, также употребляемый в проа. Вака (vaka) — это главный корпус, ама (ama) — аутригер. Ака, или джако (jako, на гавайском), это опора, соединяющая два (не три) корпуса. Термины ама и вака сейчас широко используются в обозначении частей современных тримаранов.
• Vaka — Проа состоит из vaka, главного корпуса, как у каноэ, ama, аутригера, и aka, балки, соединяющей ama и vaka.

Для обозначения частей в катамаранах и тримаранах используются одни и те же термины, vaka, ama, и aka. Различие в том, что катамаран — это две vaka, которые соединины при помощи aka, а в тримаране в центре находится vaka, с двумя ama по бокам, присоединенным при помощи aka.

В этом разделе рассматривается использование терминов, принятое в США. В Великобритании основной корпус называется просто основной корпус, или центральный корпус. Боковые аутригеры называются поплавками. Конструкция, соединяющая основной корпус с поплавками, называется крыльями. Весь этот компонент лодки называется бим. У круизных тримаранов крылья жёсткие, кабины размещаются над ними, тогда как в гоночных тримаранах жилое пространство для экипажа есть только на центральном корпусе, пространство между корпусами закрыто сеткой.

Катамаран современный

Современный катамаран

Особо описывать тут нечего, идея все та же – два узких корпуса разнесены мостиком на некоторое расстояние друг от друга.

Благодаря большой площади мостика, соединяющего корпуса, современные катамараны очень комфортабельны и вместительны.

По назначению и конструкции различают катамараны:

• крейсерские (для дальних переходов, в том числе морских и океанских);

• прогулочные;

• спортивные.

Так же существуют разборные туристские катамараны с надувными поплавками. Кстати, оказалось, что среди разборных судов, катамараны самые легкие, при равной грузоподъемности. Это очень существенное преимущество.

Грамотно спроектированный катамаран является очень быстроходным, гораздо более быстроходным, чем однокорпусная яхта аналогичных размеров и парусности.

Летучее тихоокеанское проа

Проа – самое «загадочное» судно, которое европейцы так и не смогли «одомашнить», по крайней мере, пока. Это единственный тип парусного судна, имеющий задний ход.

«Нормальные» парусники при поворотах подставляют ветру то один, то другой борт (меняют галсы).

У проа все не так – при маневрировании у него меняются местами нос и корма, и он идет «задом-наперед». Ветер дует на летучий проа всегда со стороны небольшого поплавка-аутригера (поплавок находится с «наветра»). Экипаж балансирует судно так, чтобы аутригер выходил из воды и летел над самой поверхностью (отсюда и название).

Летучее проа

Даже инстинктивно понятно, что проа очень быстроходное судно – на ходу в воде остается только узкий и длинный основной корпус, создающий минимальное сопротивление.

Удивительно, но аборигены бесчисленных архипелагов Тихого океана обогнали ветер намного раньше европейцев, хотя на их вооружении был только метод проб и ошибок, а у европейцев – продвинутая наука, в которой теория предвосхищала эмпирику и тем самым многократно усиливала её КПД. Просто туземцы ну о-о-о-чень много плавали и экспериментировали… И через несколько тысяч лет они в рамках доступных им примитивных технологий выбрали все мыслимые и немыслимые резервы блок-схемы проа. Такое принято называть совершенством. Капитан Дампир зафиксировал в своих записках скорость хода проа в 24 узла. Он был сильно озадачен такой быстротой его хода на фоне невероятной простоты его устройства…

Проа Маршалловых острововСовременное летучее проаЕще одно летучее проа наших дней

Сейчас в «цивилизованных» странах энтузиасты строят летучие проа для установления рекордов скорости. Очень часто эти суда вообще не могут сделать поворот (сменить галс) – конструкцией не предусмотрена такая возможность. Но для рекордных заездов по прямой это не является недостатком.

Попытки создать крейсерский (предназначенный для длительных путешествий) летучий проа пока не слишком удачны – малочисленный экипаж современной яхты вряд ли способен сутками балансировать свое судно. Но пробы продолжаются. На этом фото современного летучего проа хорошо виден наплыв на подветренном борту, который при опасном увеличении крена входит в воду и предохраняет от опрокидывания.

Крейсерское тихоокеанское проа

Так что идеи древних мореходов Океании развиваются и, возможно, летучий проа скоро станет вполне привычным в современном яхтинге.

Пара фоток серийного (!) проа Outrigger Junior. Заметно, что его можно эксплуатировать и как летучий проа, и как атлантический (подобные суда часто называют аутригерными каноэ).

Outrigger JuniorOutrigger Junior

Сравнение с однокорпусными конструкциями

Существует два типа тримаранов, обычный тримаран и открытый, в котором пространство между корпусами закрыто сетью, а не сплошным покрытием.

У тримаранов есть ряд преимуществ по сравнению с однокорпусными судами (обычными, однокорпусными парусными яхтами). Благодаря наличию двух корпусов одинаковой длины, тримаран имеет большую ширину, малую осадку судна, меньшую площадь смоченной поверхности и способен нести большую площадь парусов. К тому же из-за большей ширины судна и в целом большей устойчивости восстанавливающий момент не требует утяжеленного киля (или взвешенного киля), необходимого в однокорпусниках, что делает его конструкцию «непотопляемой». В результате, благодаря большой ширине, тримаран показывает лучшие результаты в движении по прямой линии (прямой ход), может идти под парусом на мелководье и сохраняет устойчивость при сильном ветре. В то же время большая ширина требует большего пространства для разворота, поэтому лавировать и поворачивать через фордевинд в фарватере для тримарана сложнее. К тому же более узкий корпус имеет меньшее жилое пространство, чем эквивалентные по размеру однокорпусные суда. Тримаранам требуется больше места на причале, если не уменьшать ширину, свернув ama.

Восстанавливающий момент (то есть сила сопротивления воздействия крутящего момента на паруса) происходит за счёт течения по обе стороны ама, а не за счёт выступа тяжелого киля. Тримараны легче и быстрее, чем однокопрусные судна такой же длины. Легкий выдвижной киль или шверт (шверт поворотного типа или шверт втыкающегося типа) часто используется для стабилизации поворотного момента. Большинство тримаранов не переворачиваются набок при умеренной осторожности, однако тримаран может развить большую скорость при сильном ветре и опрокинуться через нос. Опасность этого особенно велика для многокорпусников, использующих высокие мачты при сильном ветре и волнении на море. Чтобы избежать этих проблем, команде тримарана следует уменьшать парусную площадь и закреплять паруса так, чтобы их можно было легко ослабить. Наличие сетки при волнении моря позволяет гасить большую волну, так как вода через неё легко проходит, а размещение плавучего якоря парашютного типа и плавучих якорей, когда это необходимо, до определённой степени уменьшает риск.

Атлантический проа

Чтобы устранить необходимость постоянно балансировать проа, европейцы (или американцы – точно не знаю) перенесли поплавок-аутригер с наветренного борта на подветренный, создав «атлантический» тип проа.

Получилось весьма странное судно – по сути это катамаран, но с одним укороченным корпусом. Все недостатки проа сохранились, но было потеряно основное достоинство – крайне малое волновое сопротивление узкого корпуса. Кроме того, если из-за ошибки экипажа ветер зайдет со стороны аутригера, судно неминуемо опрокидывается, поскольку к балансированию, как на летучем проа, экипаж не готов.

Тримаран

Тримаран (кадр из фильма «Водный мир»)

Благодаря фильму «Водный мир» о существовании парусных тримаранов знает больше людей, чем о катамаранах.

Тримаран – судно с центральным основным корпусом и двумя вспомогательными корпусами-аутригерами. Эта конструкция оказалась весьма удачной.

Тримаран – это самый «молодой» тип судна. Подобные яхты стали строить только во второй половине двадцатого века.

У тримарана очень высокие скоростные качества, сравнимые с катамараном. Прочность и остойчивость у грамотно спроектированного тримарана выше, чем у катамарана, но вес и размеры конструкции больше.

Полимаран

Полимаран – многокорпусное судно с числом корпусов больше трех.

Полимаран «Спрут». Проект

Полимаран стал как бы возвращением к началу – это не развитие идеи тримарана, а усовершенствование плота.

Свою первую экспедицию через Тихий океан Тур Хейердал совершил на плоту. Он состоял из девяти стволов бальзы, связанных веревками: самое длинное бревно в середине, по сторонам все более короткие. Прямоугольный парус на двуногой мачте нес участников эксперимента по дороге пассатов, и они не смели, да и не имели возможности свернуть с нее. Однажды ночью они попали в сильный шторм: «…общий шум волн заглушался свистом надвигающегося вала, и мы увидели белый гребень, подкрадывавшийся к нам на уровне крыши каюты. Но «Кон Тики» спокойно вздымал корму и поднимался вверх, затем снова опускался и ждал следующего вала. А вода в эти моменты, набегая на плот, тут же исчезала между бревнами, не залипая палубу. В этом было явное преимущество плота».

Наблюдения Хейердала натолкнули московского инженера, преподавателя кафедры вычислительный техники МИСИ Роберта Ряйккенена на мысль создать полимаран — судно, представляющее собой объемную решетку из нескольких корпусов и связей между ними.

От плота к полимарану перешли устойчивость на плаву и устойчивость на курсе, малая осадка, плавное восхождение на волну, незаливаемая палуба и другие ценные качества. Много лет автор экспериментировал, рассчитывал, строил суда, различные по составу и комбинациям корпусов, парусному вооружению, по самой технологии изготовления и материалам. Выходил на них в плавания, проверял в шторм. Пока, наконец, не получил заключение, гласившее, что «в настоящее время отсутствуют плавсредства, равноценные полимаранам по живучести в прибойной зоне со сложным рельефом дна и крутыми накатными волнами. Ни одно из существующих маломерных судов не может заменить полимаран в этих условиях».

Фотография реального полимарана «Спрут», сделанная А. Вилачевым в Баренцевом море

Повышенная живучесть полимарана была использована Ряйккененом в экспериментальном спасательном судне «Пентамаран-ППР» (СССР). Автор нашёл оригинальное решение конструктивной основы маломерного судна — пространственную плавающую решётку (ППР).

Также была построена рекордная яхта-пентамаран (пятикорпусная) «Гелиос» длиной 19 метров для участия в юбилейной гранд-регате «Колумб-500» 1992 года, осуществленной под эгидой ЮНЕСКО. Сопротивление опрокидыванию сохранялось даже при крене 70-80 градусов.

По скорости «Гелиос» показал очень хорошие результаты: большая энерговооружённость обеспечивалась парусами площадью 500 квадратных метров. Главная особенность, обеспечивающая высокую скорость судна, заключена в том, что конструктивные находки и расположение пяти корпусов в пространстве обеспечивают саморегулирование — выбор оптимального текущего кренового режима движения (одного из трёх) при изменении ветровой обстановки.

Британская компания BMT Nigel Gee and Associates Ltd., занимающаяся проектированием судов, и её лидер Найджел Ги (Nigel Gee) планируют использовать пентамаран для скоростной морской перевозки автомобилей и контейнеров со скоростью 30-40 узлов (55-75 километров в час). Запатентовал необычный пентамаран, в котором основной корпус — узкий, с небольшой площадью ниже ватерлинии. Такая конструкция даёт небольшое гидродинамическое сопротивление, но неустойчива. Для придания устойчивости и применяются четыре боковых корпуса.

Заключение

Идея многокорпусного судна очень перспективна. Существование многочисленных и очень разных конструкций доказывает, что их эволюция еще далека от завершения.

Хочется подчеркнуть – любое многокорпусное судно (и даже плот) можно назвать катамараном. Несколько особняком только стоит проа из-за своей несимметричности.

Тримаран и полимаран – это слова, появившиеся совсем недавно, но они удачно подчеркивают особенности конструкции каждого типа судна.

Источники

Л. Скрягин. Катамаран классический. Моделист-Конструктор №9, 1970.

Ю.С. Крючков, В.И. Лапин. Парусные катамараны. Ленинград, 1963.

Д. Норвуд. Проа на подводных крыльях. Катера и Яхты №3, 1983 (103).

Р. Ряйккенен. Ни бури, ни мели ему не страшны (полимаран). Моделист-Конструктор 03, 1982

16.04.2017

Поделитесь в соц.сетях:

Оцените статью: (Пока оценок нет) Загрузка...

Читайте также:

Гребная металлическая лодка Язь: рассмот... Катера, катера повышенной комфортабельно... Модельный ряд судов компании Bayliner, о... Моторные лодки, катера и яхты, статьи, о...