Текст Александра Вормса

Фотографии и текст, которые впервые появились на сайте журнала Yacht Russia в конце 2015 года, вызвали ужас в парусном сообществе: как так – затонула почти новая роскошная яхта одного из ведущих яхтостроителей? И почему там, где должен быть плавниковый фальшкиль, просвечивает гигантская дыра? Ламинат отсутствует на большой площади, открывая взгляд на конструкцию набора и флоров, которые должны удерживать киль на месте. Это были фотографии яхты Oyster 825 #002, которая затонула в Средиземном море летом 2015 года (см. YR № 82 ???). Лишь благодаря опыту и реакции капитан, люди не пострадали.

Потеря киля – это худшее, что может случиться с парусной яхтой.

Если она находится в этом момент под парусами, то немедленно перевернется и быстро затонет. Оказавшиеся в подпалубном пространстве судна люди могут просто не успеть выскочить наружу и спастись. Поэтому особенно важным для судовладельца или временного капитана взятой в чартер яхты является умение распознавать возможные признаки повреждения килевого набора, передающего нагрузки от киля на корпус. При явных проявлениях такого повреждения меры нужно принимать незамедлительно. Но почему разные типы яхтенных килей по-разному реагируют на механические воздействия (в том числе при посадке на мель)? Какие нагрузки способен выдержать корпус, если положение станет критическим?

Оценить жесткость и прочность корпуса самостоятельно очень непросто – это требует специальных знаний и сложных расчетов. Обычно конструкторы рассматривают набор сил, воздействующий на корпус, двояким образом: во-первых, это усилия, возникающие при нормальной эксплуатации судна, когда яхта под парусами движется по взволнованной поверхности моря, а во-вторых, результат аварийного происшествия, когда корпус яхты, например, касается дна.

В обоих случаях на яхту воздействуют разнообразные факторы, среди важнейших: водоизмещение, крен и высота волны - в первом примере; скорость при ударе и форма подводной части – во втором. Главным правилом является следующее: чем глубже киль и чем меньше площадь сечения его соприкосновения с корпусом, тем выше удельные (на квадратный сантиметр) нагрузки в этом месте. При этом действуют они по-разному в зависимости от условия плавания: при «нормальном» хождении под парусом действующие при крене усилия направлены на сдвиг фланца плавникового киля вниз и, как следствие, на срез крепящих его болтов. При ударе о грунт и посадке на мель направление и характер сил меняются: если яхта задевает грунт килем на переднем ходу, то на передние килевые болты (и всю носовую часть конструкции) начинают действовать силы растяжения, в то время как кормовая часть фальшкиля и крепящие ее болты начинают работать на сжатие. Традиционное для сегодняшнего дня решение для восприятия этих сил – организация КСС (конструктивно-силовой схемы) специального поперечного набора в нижней части корпуса, иногда называемого «паук». Эта поперечные флоры и продольные стрингеры, связанные между собой и с обшивкой корпуса. В серийном пластиковом яхтостроении «паук» часто выклеивается в виде единой детали, в свою очередь вклеиваемой в секцию корпуса и надежно фиксируемой «мокрыми угольниками». Чтобы как можно надежнее соединить «паука» и корпус, поперечные профили отдельных деталей «паука» могут иметь поперечное сечение, напоминающее шляпу. Ее «поля» образуют фланцы, облегчающие приклеивание «паука» к секции корпуса.

Как правило, конструкторы стараются завести на «паука» все основные нагрузки, действующие на яхту, например, связать его с вант-путенсами, расположить на нем фундамент двигателя и т.д.

Обычно «паук» выклеивается из пластикового ламината, реже делается из легкого сплава, совсем редко – из стали. Чем больше высота профиля деталей «паука», тем больше момент инерции их сечения, тем более серьезные нагрузки он способен выдерживать. Грубо говоря, чем больше глубина льял на яхте, тем (в общем случае) большую нагрузку способен воспринять ее килевой набор. Но от высоты элементов «паука», поверх которых кладется настил пола в салоне, напрямую зависит еще и высота подпалубных помещений, поэтому исполнение данного узла (как и большинство конструкторских решений на небольшой парусной яхте) представляет собой компромисс типа «надежность против комфорта».

В точности указать, какие именно силы и как конкретно воздействовали на киль в случае аварии, однозначно сказать невозможно, так как ни одна авария не похожа на другую.

Ударился киль о камень, о песок или проскользил по мягкому илу? Зацепил он полузатопленный в воде контейнер или врезался в него под прямым углом?

Здесь имеет значение, как в случае с автомобилем, длина «тормозного пути». Чем длиннее был участок торможения (например, пока балластный бульб тормозился о песчаную банку), тем меньше была нагрузка на силовую конструкцию. Кроме того, свинцовый балластный бульб в случае удара играет роль зоны пластической деформации, смягчающей удар в отличие, например, от более жесткого железного балластного бульба. Сила удара может быть поглощена деформацией бульба, оставив внутренние конструкции незатронутыми пиковой нагрузкой.

В Швеции, где немало неотмеченных на карте подводных опасностей, некоторые умные головы создали систему под именем Keel Pro. Она представляет собой резиновую накладку на передней кромке киля и при столкновении с неподвижным препятствием на скорости до пяти узлов поглощает до 70% энергии удара – и это без пластических деформаций. А Arcona Yachts и вовсе ставит эту систему на свои серийные яхты.

Однако конкретных рекомендаций для конструкции киля и КСС килевого набора сегодняшние правила постройки и сертификации парусных яхт не дают. Это в прошлом, существовали шведские предписания, требовавшие от яхты перенести без последствий удар килем о камень на скорости до шести узлов, в современных нормах СЕ ничего подобного нет.

Соответствующие строительные нормы Американского бюро судоходства (ABS) и Директивы строительства спортивных судов в Европе ориентируются в этом вопросе исключительно на массу судна, причем с различных позиций.

На случай столкновения яхты с подводным препятствием правила ABS требуют, чтобы для судна длиной до десяти метров в конструкцию был добавлен запас прочности, соответствующий динамической нагрузке, равной полуторакратному водоизмещению яхты. Иными словами, для пятитонной лодки эта избыточная нагрузка составит 75 килоньютонов. Если лодка большего размера, требуемый запас быстро растет, так, для 12-метровой яхты уже нужно учитывать динамическую нагрузку при столкновении силой до 300 килоньютонов. Влияние же скорости на величину нагрузки правила ABS в настоящее время вообще не учитывают. Хотя из школьного курса физики мы знаем, что сила удара пропорциональна квадрату скорости, другими словами, если импульс (водоизмещение яхты, помноженное на ее скорость) удваивается, сила удара вырастает вчетверо. Поэтому на тяжелых яхтах в водах неизвестной глубины следует ходить как можно медленнее.

Согласно европейской директиве по спортивным лодкам прочность КСС соединения киля и корпуса и вовсе не должна быть столь же высокой, как в США. «В СЕ требования к прочности иногда сокращаются до одной трети американского стандарта. В частности, в Европе полагают, что энергия удара крупной яхты о препятствие будет частично поглощена последующими креном и разворотом судна, – говорит профессор доктор Гюнтер Грабе, который читает лекции «Дизайн яхтенных корпусов» в Кильском техническом университете. – Кроме того, предполагается, что европейские капитаны яхт с большой осадкой более осмотрительны в выборе своих маршрутов».

Столкновение или посадка на мель не являются совсем уж маловероятным случаем.

А произойди такое, после полной остановки судна надо позаботиться о безопасности экипажа. Если с ним все в порядке, надо обезопасить яхту. Куда следует смотреть в первую очередь, объясняют текстовые блоки на этой странице. Самый важный пункт – проверка килевых болтов и КСС «паука». Опытные судовладельцы хорошо знают, где расположены килевые болты, а вот яхтсменам, взявшим яхту в чартер (или на перегон), должны обязательно до выхода выяснить это и, возможно, сделать эскиз их нормального состояния. Важный момент – довольно часто детали настила пола плотно запираются или даже являются частью конструкции корпуса, так что необходимо убедиться в легкости доступа в подпалубное пространство для оценки целостности элементов КСС.

Следует иметь в виду, что даже если в подпалубном пространстве нет воды, это не говорит об отсутствии повреждений. Впрочем, «волоcяные» трещины на внутренней обшивке или в самом корпусе тоже не всегда свидетельствуют о самом худшем; но верно и обратное: однородная поверхность покрытия пластика в трюме не означает автоматически, что она полностью здорова. «Верхнее декоративное покрытие может быть более эластичным, чем ламинат под ним. Тогда повреждение может быть незаметным, – говорит Хельге фон дер Линден, который снабжает верфи смолами и тканями и считается одним из самых опытных экспертов в области стекловолоконного композита. – Попробуйте открыть все двери: если они хорошо открываются и закрываются, то, очевидно, корпус не перекошен. Поднимите панели настила пола… На задней кромке киля флоры и стрингера часто разрываются по их верхней стороне, так как корпус изгибается внутрь в результате давления киля, разрушая силовые профили. Еще трещины также могут быть вызваны перегрузкой на боковых стенках флоров, тогда они идут от болтов под направлением 45 градусов к флорам».

Переход от ламината корпуса к флорам особенно уязвим. Там часто могут образовываться трещины

 Это становится особенно важным, когда структура КСС частично отделяется от корпуса.

«Проверьте это с помощью ножа, – советует фон дер Линден. – Если он проходит между компонентами килевой группы и корпусом, значит, налицо серьезная проблема: надежного их соединения больше нет».

То же самое относится к передней кромке киля. Здесь флоры тоже могут оторваться от корпуса. А если этого нет, то могут появиться трещины в усилениях, накладках, «волосяные» трещины. И если они видны, то, независимо от того, где они обнаружены, необходимо тут же ослабить нагрузку от мачты, максимально убавив паруса или полностью убрав их, после чего направиться в ближайший порт, уведомить страховую компанию и организовать подъем на слип.

«Мы настоятельно рекомендуем также проверить руль и перо руля, потому что часто они тоже повреждаются при посадке на мель», – говорит Питер Вреде, которому неоднократно приходилось ремонтировать повреждения рулей на своей верфи. И Питер прав: обеспокоенный состоянием киля, шкипер может просто забыть о руле. А кроме того, стоит взглянуть на мачту, вант-путенсы, их крепление под палубой (они также могут быть повреждены, когда яхта внезапно останавливается при ударе о препятствие).

Главная особенность повреждений в ламинате в том, что они не сразу видны. «Истинная степень опасности трещин часто может быть распознана лишь тогда, когда гелькоут полностью выкрошен. Тогда в ламинате появляется снежно-белый участок чрезмерного растяжения, где он должен быть полностью обновлен или заменен», – говорит Питер Вреде.

Иногда, впрочем, повреждение обнаружить несложно. «Поднимите судно краном и обследуйте корпус во время высыхания необрастающего покрытия на предмет трещин или сколов», – советует Хельге фон дер Линден. Другая возможность – использование инфракрасных камер. «С их помощью легко увидеть невидимые снаружи повреждения ламината. Его «белые» участки, где из-за чрезмерного растяжения стеклоткани выкрошилась смола, имеют иное пропускание инфракрасных лучей. Но достоверно такое исследование можно провести лишь в том случае, если внутри судна тепло распределено равномерно и нет элементов обстройки или закладных элементов, препятствующих прохождению теплового излучения через ламинат», – комментирует профессор Грабе.

Альтернатива подобным неразрушающим, но дорогим методам контроля – это взятие проб ламината в подозрительных местах. «Если вы не сразу видите открытые дефекты, а это почти всегда так, то есть смысл отшлифовать подозрительные области от закрывающего их гелькоута. В этом случае будет легко увидеть, есть ли белизна ламината, наглядно говорящая о его чрезмерном растяжении и искрошенности смолы», – говорит Питер Вреде. Обычно такие действия сюрвейеры выполняют по согласованию со страховщиками. Последние обычно рекомендуют после посадки на мель поднимать яхту «на кран»: «Мы предпочитаем сразу заплатить за ремонт сравнительно небольших повреждений, чем впоследствии выплачивать экстремально большие суммы, например, за полную потерю киля, – говорит Томас Гибсон из страховой компании Firmenrich. – Мы настоятельно советуем уведомить нас о любом касании мели, прежде чем продолжить путь вперед».

И в гаванях, и на Интернет-форумах часто дают советы заклеить тонкие волосяные трещины в местах повреждений липкой лентой или промаркировать их водостойким маркером. Это, разумеется, можно сделать, но липкая лента – не гарантия безопасности! Помните: «волосяные» трещины – первый предупреждающий сигнал о том, что дальнейший путь связан с непредсказуемым риском.

Особняком стоят яхты, имеющие стальные или легкосплавные детали в КСС килевой группы. С одной стороны, металлические конструкции очень хорошо воспринимают нагрузки на растяжение, скручивание или изгиб, с другой стороны, ахиллесовой пятой таких схем является надежность связи металла и ламината, имеющих различные модули упругости и относительное удлинение. Здесь после аварии нужно тщательно проверять сохранность связи «металл-пластик».

Если стальной рамный шпангоут или флор погнуты, это означает очень серьезное повреждение, и его ремонт возможен лишь при полной замене всей КСС килевой группы – приварить к поврежденной металлической детали новую часть внутри пластикового судна не представляется возможным из-за высоких температур сварки. Кроме того, это в любом случае повредит наружную оцинковку деталей, что в дальнейшем приведет к коррозии в этом месте. Замена же металлического рамного шпангоута или килевой группы, как правило, требует демонтажа значительной части интерьера, двигателя и генератора, так что тяжесть и дороговизна такого ремонта будут очень ощутимы, тем более что такую яхту со снятым набором будет трудно держать на кильблоках. Яхты с чисто пластиковыми КСС килевой группы в этом отношении легче поддаются ремонту.

Повреждения после посадки на мель могут возникнуть и на яхтах с длинными килями. В плане структурных повреждений килевой группы здесь обычно не приходится беспокоиться из-за большой площади контакта «киль-корпус», тем более что киль , как правило, снаружи заламинирован в одно целое с корпусом. Однако повреждения этого покрытия ведут к проникновению воды в ламинат. «Ремонт в данном случае обязателен, так как через капилляры влага будет все дальше распространяться по ламинату, уменьшая его прочность», – объясняет Петер Вреде.

Если у яхты диагностированы структурные повреждения, ремонт обещает быть серьезным.

«Участки «белого» ламината следует вырезать до неповрежденных слоев и заламинировать вновь на большой площади. Если повреждения корпуса идет вниз до киля, их тоже следует «залечить», а в дополнение окружить фланец соединения киля и корпуса несколькими слоями стекломата, пропитанного смолой. Только так можно восстановить структурную целостность этого участки», – говорит Вреде.

С этим согласны все эксперты: надежное соединение киля и корпуса - есть альфа и омега. «Эластичные материалы наподобие герметиков не работают в этом месте, – утверждает Хельге фон дер Линден. – В качестве заполнителя пространства между фланцем киля и корпусом можно применять только прочные смолы, которые за счет специальных добавок приобретают при отверждении еще и дополнительную твердость». И тут следует отметить, что при подобном ремонте сначала следует дождаться отверждения смолы и лишь после этого затягивать килевые болты и наносить герметик. Процесс сложен, но он безальтернативен, ибо только таким образом можно без создания лишних напряжений в материале компенсировать некоторые несовпадения формы корпуса и посадочного места килевого фланца.

После ремонта (или на новой яхте) следует отметить маркером взаимное положение килевых болтов, гаек и шайб. Так вы при осмотре легко заметите, что гайки ослабли либо провернулись. Помимо этого, крепление киля не требует серьезной постоянной заботы. Даже ржавчина не имеет изначально негативного воздействия, кроме эстетического. Впрочем, если ржавчина идет по сварному шву, она может вызвать проблему с проникновением воды внутрь киля. В этих случаях рекомендуется удалить герметик, осушить пространство внутри киля, «запечатать» шов праймером, а затем герметиком, после чего покрыть его грунтом и окрасить необрастайкой. «После этой работы у вас будет много лет отдыха», – уверяет Вреде.

Вообще, киль стоит того, чтобы потрудиться ради него, потому что потом ему придется незаметно для глаз много лет самому трудиться в сложных условиях.

Но прежде стоит обратить особое внимание на киль еще при покупке яхты, в своем решении отталкиваясь от ответа на вопрос, насколько он должен быть чувствительным (или, наоборот, нечувствительным) к посадке на грунт. Действительно ли вам нужен глубокий «скоростной» киль? Так ли важны для вас несколько градусов высоты на лавировке? Насколько целесообразен узкий и глубокий Т-образный киль на крейсерском судне? Что важнее – надежность или более благоприятная гидродинамика? Стоит ли дополнительно доплатить за свинцовый бульб, лучше поглощающий энергию удара и нержавеющий (в отличие от железного)?

Одно ясно, и об этом свидетельствуют постоянные дискуссии о заиливании портов на Эльбе и в Ваттовом море: поддерживать глубину фарватеров в будущем будет все сложнее. Большая осадка новых яхт становится фактором, ограничивающем их «проходимость»… или причиной значительного ущерба, когда маршрут был проложен чересчур оптимистично.

Напоследок все же отметим, что в последние годы на серийных лодках килевые группы и их связи с секциями корпуса стали солиднее, килевые болты благодаря новым сталям, особенно хорошо работающим на растяжение, стали прочнее, толщина ламинатов корпуса в области киля перестала быть постоянным элементом «оптимизации». Однако лучший совет по безопасности мореплавания остается прежним: «Держите семь футов под килем!»
 

Сокращенный вариант. Полностью статья опубликована в Yacht Russia №1-2 (104), 2018 г.