Многокорпусные суда

Максим (Seadog) Мурадян
16.04.2017

Удивительно, но большинство людей не знают, что такое катамаран. Нет, слово такое слышали практически все, но очень многие, с кем я беседовал, были уверены, что катамаран — это водный велосипед. Приходилось долго объяснять, что же это такое на самом деле.

В конце концов решил написать статью с обзором основных типов многокорпусных судов.

Цели описать подробно характеристики, достоинства и недостатки каждого типа не было. Просто хотелось познакомить людей «не в теме» с тем, как эти суда выглядят.

Еще момент — в статье описываются парусные суда. Но, в общем, может быть применен любой двигатель и движитель (весло, мотор с винтом и, конечно, педальный привод).

Катамаран классический

Идея катамарана предельно проста: она заключается в том, чтобы за счет соединения двух (или нескольких) корпусов получить большую поперечную остойчивость (сопротивление судна опрокидыванию), не увеличивая вес и сохраняя небольшую ширину каждого корпуса в отдельности.

Когда в начале 19 века европейцы впервые увидели полинезийские пироги (лодки, выдолбленные из целого ствола дерева) с вынесенными по бортам на жердях балансирами, то по незнанию окрестили их катамаранами. Что означало, по мнению тех же европейцев, двухкорпусные суда. Правильнее было бы назвать тот тип судов парусными пирогами с поплавками-противовесами.

Фактически катамаран в своем точном значении — плот, связанный из 8—9 бревен красного дерева, бамбука, бальзы или пины, несущий один латинский или люгерный (рейковый) парус и оснащенный рулевым веслом и выдвижными (вниз) килями (швертами). Это так называемый классический катамаран. До наших дней сохранилось несколько разновидностей классического катамарана: конга, бальза, сингалезский катамаран, янгада и негопатамский катамаран. Их родина — коромандельское побережье Индии, а изобретатели — древние рыбаки Мадраса.

Негопатамский катамаран.jpg

Муссонные штормы издавна делали плавание в водах Восточной Индии, изобилующих банками и рифами, опасным для самых мореходных килевых судов (европейский тип морского судна). Чтобы не пропустить время лова рыбы и иметь безопасное средство сообщения между островами, индийцы придумали катамаран: легкий, непотопляемый и практически неспособный опрокинуться плот с парусом. Они их вязали (и до сих пор вяжут) из трех, пяти, семи или девяти бревен. Центральное бревно толще остальных, носовой его конец заострен и слегка загнут вверх. Боковые бревна прикреплены к среднему бревну таким образом, что носовая часть плота получается заостренной, как у пироги. В средней части плота установлена короткая прочная мачта или козлы из двух жердей, несущие на рее латинский или люгерный парус. Для обеспечения управляемости у классического катамарана применяется от двух до шести выдвижных килей (швертов) длиной до двух метров. Их опускают в пазы между бревнами. В зависимости от того, с какого борта и с какой оконечности опускают шверты, катамаран совершает маневры — уваливается под ветер, приводится, поворачивает через фордевинд или оверштаг, ложится в дрейф.

При плавании с попутным ветром используют один шверт или рулевое весло, укрепленное в кормовой части судна.

Индийцы настолько мастерски владеют искусством управления катамараном, что совершают плавания при любой погоде и ухитряются перескакивать через песчаные бары (мели), мчась со скоростью 20 узлов (примерно 36 км/ч).

Средние катамараны достигают 6—10 м в длину, 1,5—2,5 м в ширину, площадь паруса составляет в среднем 50 м2. Длина самых больших катамаранов Индии — 25, ширина — 8 м. Они могут принять 20—25 т груза.

Теперь посмотрим, что представлял собой типичный полинезийский катамаран (настоящее двухкорпусное судно), описание которого приводится адмиралом Парисом, посетившим острова Океании в начале девятнадцатого века.

Полинезийский катамаран.png

Длина судна составляла 14,5 м, причем соединенные корпуса не были строго одинаковых размеров. Общая ширина катамарана равнялась 2 м, ширина каждого корпуса 60 см, средняя осадка 30—35 см, высота среднего мостика над водой 60—65 см. Основу каждого корпуса составлял выдолбленный ствол дерева.

Катамаран вооружался большим парусом типа «клешня краба». Мачта устанавливалась на соединительном мостике. Управление таким парусом было весьма сложным и требовало большого количества людей. Если учесть к тому же, что во время плавания приходилось постоянно откачивать воду из корпусов, не имевших палубы, то понятно, почему экипаж судна был столь многочисленным. Например, на катамаране, описанном адмиралом Парисом, экипаж состоял из 30 человек, а на более крупных судах, длиной до 20—25 м, достигал 100 человек.

Катамаран современный

КАТАМАРАН.jpg

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.

Летучий тихоокеанский 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).

Летучий проа.png

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…

1364_900.jpg

9439_900.jpg

11228_900.jpg

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.

9931_900.jpg

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.

OJ13b.jpg

37-starboard-tack-wye-island.jpg

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.JPG

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 -- МК-03-1982.jpg

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».

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

http://ifeshpr.livejournal.com/1879.html

http://www.ng.ru/science/2002-11-27/15_polymarane.html

Оставьте комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *