Парусные яхты и подводные крылья
В 2018 году исполнилось 20 лет с момента, как подводные крылья пришли в массовый парусный спорт. Что с ними сейчас и что их ждет в будущем?
Крылатый Алекс L’HydroptereMothSafranFigaro IIIFigaro IIINautor’s ClubSwan 36ArkemaCharalCharalFlyacht

Текст Артура Гроховского

     В один прекрасный день все яхты полетят…
        Эрик Табарли, 1987 год

Совсем незаметно к нам приблизился небольшой технический юбилей – в нынешнем году исполнилось 20 лет с момента, как подводные крылья пришли в массовый парусный спорт, появившись не на уникальной и сверхдорогой гоночной (или экспериментальной) яхте, а на борту крохотного (и легкодоступного энтузиастам) гоночного швертботика класса International Moth. С того дня подводные крылья начали свое победное шествие по гоночным дистанциям, осваивая все новые и новые типы парусных судов. Так что сегодня, думается, самое время вспомнить историю их развития, а равно и подумать о ближайших перспективах. Но оговоримся сразу – в данной статье мы будем рассматривать только однокорпусные яхты, поскольку историю развития крыльев на многокорпусниках мы достаточно подробно осветили ранее («Вставая на крыло», YR № 74)
 

1

Немного истории

Несмотря на то что первые подводные крылья на парусных судах были испытаны более 60 (а по некоторым сведениям – и все 80) лет назад, до сравнительно недавних пор их развитие шло ни шатко ни валко. С 1955 года и до середины 1990-х годов фактически были созданы лишь три более или менее работоспособные и известные конструкции: однокорпусная яхта Monitor (1955 год), крейсерский тримаран Williwaw (1967 год), гоночный океанский тримаран Paul Ricard (1979 год). Но недостаточные знания в области гидродинамики вкупе с запредельной на те времена дороговизной высокопрочных материалов обусловили отсутствие как теоретической основы, так и практической базы для массового создания подобных судов.

Второе пришествие подводных крыльев на парусные яхты состоялось около четверти века назад, в 1994 году, когда на воду во Франции был спущен уникальный тримаран L’Hydroptere, фактическим отцом которого был великий Табарли. (Правда, «Гидрокрыл» оказался тупиковым с точки зрения выбранных конструктивных решений путем развития крылатых яхт, но дело свое он сделал.) При этом работы над этой в буквальном смысле слова эпохальной яхтой шли не просто долго, а необычайно долго. Если даже исключить из хронологии ее создания самые первые опыты Эрика Табарли с подводными крыльями, начавшиеся еще в 1976 году, а взять за дату отсчета лишь официальное начало работ по проектированию судна – 1984 год, то и тогда лишь на его постройку ушло 10 лет, а на «доведение до ума» – еще семь. И это при том, что за созданием данной яхты стояли и ВМС Франции, и такой гигант аэрокосмической индустрии, как концерн EADS, ныне – Airbus.

Семнадцать лет! И потом еще восемь лет испытаний, поломок и ремонтов – до достижения официально зарегистрированных рекордов, так, в сентябре 2009 года им была показана скорость 52,86 узла на дистанции 500 метров. В сумме – четверть века, от начала проектирования до результата. (У Сергея Павловича Королева получилось быстрее.) И это более чем наглядно характеризует огромную сложность создания первого в истории океанского парусного судна, полностью выходящего на крылья.

Поэтому неудивительно, что подражать создателям L’Hydroptere и развивать конструкцию большой, сложной и дорогой яхты открытого моря на подводных крыльях желающих особо не находилось. При этом, впрочем, нельзя не отметить, что опыты с установкой подводных крыльев на гоночные тримараны класса ORMA 60 в начале 2000-х годов тактически были успешными, но стратегия развития класса была выбрана неверно, что в итоге погубило этот весьма интересный и очень спортивный тип океанских гоночных судов. Поэтому в массовый парусный спорт подводные крылья вошли, если так можно выразиться, с «заднего двора» – через потихоньку умиравший тогда класс легких гоночных швертботов International Moth. И уже самые первые эксперименты энтузиастов с наиболее простой «самолетной» (трехкрыльевой) схемой позволили разогнать эти лодчонки с длиной корпуса всего-то три с небольшим метра до немыслимой ранее скорости в 16–17 узлов.
 

Винсен Лорио-Прево (VPLP Design):
– Крылатые «Мотыльки» открыли людям глаза. Однако управление их подводными крыльями совсем несложно в силу простоты конструкции, тогда как будущее подводных крыльев, имеющих профили с большой подъемной силой, будет зависеть от надежного контроля над ними. Нам предстоит научиться эффективно изменять на ходу стрелку прогиба профиля (или оснастить крылья механизацией по типу самолетной), а также развивать системы автоматического управления углом атаки. Но мы также должны думать и о весе всей конструкции, иначе крылья попросту не будут работать.


Относительная простота и дешевизна этих лодок обусловили стремительное возрождение класса Moth, который стал первым массовым «крылатым» гоночным классом. Однако сложность применения подводных крыльев на более крупных однокорпусных парусных судах – здесь и большая масса балласта, и сильный крен, снижающий подъемную силу крыльев, и ряд других факторов, например, проблемы внутренней компоновки, – привела к тому, что наиболее активно крылья сегодня применяются на многокорпусных судах и сверхлегких швертботах, что и понятно: корпус швертбота International Moth весит менее 30 килограммов, так что «выдернуть» его из воды много легче, чем килевую яхту. Проблема казалась столь сложной, что разговоры о подводных крыльях применительно к более или менее крупным однокорпусным судам чуть стихли: накопленный на легких судах опыт нужно было осмыслить… ‎

‎Первое поколение. Крылья «вообще»

В 2013 году произошло серьезное изменение правил гоночного класса Open 60 (иначе называемого IMOCA) – класса океанских яхт, предназначенных для трансокеанских и кругосветных гонок с экипажем из одного или двух человек. Эти изменения позволили конструкторам задуматься об оснащении этих лодок развитыми гидродинамическими поверхностями. В появлении крупных крылатых однокорпусных яхт сыграли свою роль три фактора:

достигнутая высокая энерговооруженность яхт, необходимая для развития больших скоростей (величина подъемной силы крыла пропорциональна скорости);

появление доступных легких и прочных материалов, а также методов проектирования, позволивших радикально снизить водоизмещение гоночного судна;

наличие крупных спонсоров, готовых вкладывать средства в уникальные гоночные машины под парусами.

Все эти три составляющие удачно сошлись именно в классе Open 60. И как следствие именно лодки Open 60 стали одним из тех полигонов, где конструкторы начали активно экспериментировать с подводными крыльями.

Мерфин Оуэн, яхтенный конструктор (Owen Clarke Design LLP):
– Еще в 2006 году, разрабатывая яхту Gamesa для Майка Голдинга, мы рассматривали возможность создания лодки класса Open 60, способной двигаться в полностью крыльевом режиме*. Open 60 – это довольно мощное судно, и если вы сравните его энерговооруженность с энерговооруженностью «Мотылька», то вам может показаться, что крыльевой режим без труда возможен и на этих яхтах.‎ ‎Но беда в том, что в отличие от легкого швертбота, где масса экипажа (рулевого) создает огромный восстанавливающий момент, требования к статической остойчивости яхт класса Open 60 заставляют конструктора применять массивный балласт, что лишает яхту возможности полностью выйти на крыло. Для лодок Open 60 также типичны широкие корпуса, имеющие по сравнению с «Мотыльками» очень большую смоченную поверхность, создающую в свою очередь большое сопротивление трения.

Первое поколение таких яхт вышло на гоночные дистанции в 2015 году – на гонку Transat Jacques Vabre – и чуть позднее на кругосветную регату Vendee Globe 2016/17. Впрочем, из-за непроработанности проблемы и необходимости получить «окрыленные» лодки уже к весне 2015 года (чтобы успеть обкатать их до старта гонки Transat Jacques Vabre) первые конструкции крыльев делались достаточно поспешно, в силу чего некоторые лодки успели между финишем TJV и стартом VG сменить комплекты крыльев на более совершенные, причем отдельные из них – даже не по одному разу.

Проблема в том, что подводные крылья на парусном судне берут на себя сразу две не вполне совместимые функции: во-первых, они должны обеспечивать гидродинамическую (полную или частичную) разгрузку яхты, поднимая ее корпус из воды, а во-вторых, они должны обеспечивать достаточное боковое сопротивление, заменяя шверты. Это требует достаточно сложной формы крыла, причем от него требуется многорежимность – оно должно эффективно работать на разных углах крена и на разных скоростях. На приводимом графике видно, что крылатая конструкция отнюдь не превосходит традиционную яхту во всем диапазоне скоростей – на малых ходах гидродинамическое сопротивление «окрыленных» корпусов заметно выше.

К моменту появления подводных крыльев на яхтах Open 60 многие их особенности еще не были изучены, и фактически дело обстояло так: изменившиеся правила класса разрешили применение крыльев, а обрадовавшиеся конструкторы подобрали первые более или менее подходящие схемы. Таких основных схем нашлось две.

Первая и наиболее популярная на тот момент была названа «усы Дали». Поперечная форма этих крыльев и в самом деле чем-то напоминала торчащие вверх усы знаменитого художника. Крыло здесь состоит из трех участков: плавно изогнутой несущей части, входящей в воду под углом примерно 45°, развитого радиального перехода к законцовке крыла и законцовки-винглета. Главная гидродинамическая хитрость тут в самом радиальном переходе, именно он является ключевым звеном, именно в его области возникает максимальная подъемная сила. Здесь набегающий поток, огибая крыло с двух сторон, сжимается с внутренней стороны радиального перехода (она становится засасывающей) и расширяется с наружной (нагнетающей). В соответствии с известным законом природы давление потока ниже там, где выше его скорость, поэтому на крыле возникает разность давлений, создающая направленную вверх подъемную силу, разгружающую яхту. Оконечность же крыла дополнительно создает горизонтальную силу, препятствующую дрейфу (как и обычный шверт). Такая конструкция выглядит довольно сбалансированной – она и подъемную силу создает, и на сопротивление дрейфу работает. В целом же крылья типа «усы Дали» можно охарактеризовать как одну из разновидностей L-образной схемы.

Вторая конструкция была применена только на одной яхте – Hugo Boss Алекса Томсона. Она была гораздо проще: крыло на яхте Томсона входило в воду под небольшим углом, и именно его несущая часть создавала подъемную силу, причем весьма значительную: в два-три раза больше, чем у яхт, использующих «усатую» схему. Но был и минус: несущая часть крыла, идущая даже при крене яхты под небольшим углом к поверхности воды, практически не вносила своего вклада в сопротивление дрейфу. По сути, это было «чистое» подводное крыло, лишенное иных функций. Да, на наружной оконечности этого крыла был небольшой изогнутый участок, на ходу создававший силу сопротивления дрейфу, но площадь его была в несколько раз меньше площади традиционного шверта на «классических» Open 60. Фактически примененная на яхте Томсона схема была незначительной вариацией на тему DSS – системы динамической стабилизации, некогда запатентованной Хью Вэлборном. (Здесь надо отметить, что разделение подводных крыльев на поколения пока несколько условно и некоторые обозреватели относят те «усы Дали», с которыми яхты вышли в гонку VG, уже ко второму поколению: дескать, самое первое было на TJV, а схему Hugo Boss – даже к третьему.)

Алекс Томсон, рулевой Hugo Boss:
– Боковая сила, развиваемая на законцовке моего тогдашнего крыла, была очень мала по сравнению с обычными швертами. На такой яхте я был не в состоянии идти так же круто к ветру, как это могли делать парни на яхтах с обычными вертикальными швертами. Поэтому я исходил из данного обстоятельства и основное внимание уделил тем курсам, на которых я имел преимущество.

Анализ первого применения подводных крыльев на однокорпусных яхтах в открытом океане по итогам регаты Vendee Globe 2016/17 показал следующее…

Применение даже первого поколения подводных крыльев позволило в кругосветной гонке повысить среднюю скорость яхт на 10, а в ряде случаев и на 20 процентов.

* Существующие формы и несущие профили крыльев оказались далеки от идеала.

* Корпус яхты надо проектировать не сам по себе, а в едином комплексе с крыльями.

* Ключевыми моментами являются прочность крыла, малое водоизмещение яхты и ее высокая энерговооруженность.

* И в конструкторских бюро закипела работа по созданию подводных крыльев нового поколения.

•   Крыльевой режим – режим движения судна, при котором вся его масса воспринимается подъемной силой подводных крыльев. – Прим. ред.

2

Сегодняшний день. Разделение концепций

В итоге проведенных работ гидродинамики сделали довольно простой вывод: нельзя объять необъятное и пытаться сделать универсальные крыло и корпус, работающие в любых условиях. Возникло более полное понимание комплекса задач, стоящих перед подводными крыльями на однокорпусной парусной яхте: крыло должно противодействовать дрейфу, создавая боковое сопротивление, должно уменьшать угол крена, повышая восстанавливающий момент, и должно разгружать корпус яхты, способствуя – полностью или частично – переходу последней в крыльевой режим на высоких скоростях движения. И как того требуют законы развития техники, концепции использования развитых гидродинамических поверхностей на парусных судах стали не только совершенствоваться, но и специализироваться: вместо «подводных крыльев вообще» стали появляться крылья, созданные для конкретных яхт и конкретных задач.

И сегодня уже можно выделить три основные концепции использования развитых гидродинамических поверхностей на однокорпусных спортивных яхтах:

* Крыло частично противодействует дрейфу и частично разгружает лодку, но не выводит ее на чисто крыльевой режим.

* Крыло полностью занято противостоянием дрейфу и не создает вертикально направленной подъемной силы.

* Крыло способно полностью разгружать яхту, выводя ее на чисто крыльевой режим.

Для реализации этих концепций специалисты предложили три основные схемы подводных крыльев, которые мы можем сегодня видеть на самых современных однокорпусных парусных судах.

Начать стоит, пожалуй, с Beneteau Figaro III – одного из самых необычных (и уже серийных, что немаловажно) гоночных судов последнего времени.

Beneteau Figaro III

Как и ранее описанные крылья яхт класса IMOCA, крыльевая система Figaro III также рассчитана на решение всех трех задач: она создает и вертикально направленную подъемную силу, и силу сопротивления дрейфу, и противодействует крену. Своеобразная «перевернутая» по сравнению с «усами Дали» форма (фактически это разновидность V-образной конфигурации подводных крыльев, известной по ряду мореходных моторных судов) может показаться странной – здесь горизонтальная часть крыльев находится вне воды, всю работу по созданию поперечной силы берет на себя изогнутая часть крыла, погруженная в воду. Логика конструкторов такова: на сравнительно небольшой яхте (длина 32 фута) нельзя достичь таких скоростей, при которых выигрыш от создания повышенной подъемной силы превысит потери, вызванные чересчур большим сопротивлением «корневых» частей крыла. При этом площадь рабочей, погруженной в воду части крыла на Figaro III возрастает по мере нарастания крена, увеличивая восстанавливающий момент. Разумеется, речь о полностью крыльевом режиме здесь не идет.

Винсен Лорио-Прево:
– Мы ожидаем, что эти крылья будут эффективно работать на низких и средних скоростях за счет уменьшения сопротивления. Расчеты показывают, что на скорости около 7 узлов крыло создаст подъемную силу порядка 180 килограммов, а на 15 узлах – уже около полутонны, разгружая тем самым корпус и уменьшая его волновое сопротивление. По нашим расчетам вполне реально увеличение скорости примерно на 15 процентов. Максимальная скорость может превысить 20 узлов.

На воде первые испытания Figaro III, проведенные сотрудниками журнала Yacht, показали вот что: первые проявления работы подводного крыла становились заметны уже на скорости судна около шести узлов – заметно уменьшался крен яхты. При ветре скоростью 5–6 узлов лодка на лавировке развивала среднюю скорость 4,5 узла, имея лавировочный угол 84° – отличный результат! На усилениях скоростью 10–12 узлов были замерены следующие показатели: скорость на остром курсе (38° к истинному ветру) составила 6,8 узла, на полном – 8,5–9 узлов. При этом в галфвинд под геннакером яхта шла с очень малым креном. Еще одна особенность лодки, на которую обратили внимание немецкие испытатели, это великолепная мягкость прохождения гребней волн: все выглядит так, будто крыло является демпфером, гасящим колебания корпуса.

Однако за все надо платить – суммарная стоимость сложных по конструкции подводных крыльев (при весе всего 35 килограммов крыло выдерживает несколько тонн нагрузки) и их кассет, из которых они выдвигаются, составляет, по словам директора Beneteau по маркетингу Жангвидо Джиротти, треть от стоимости всего судна.

ВЕРДИКТ
Специалисты Технического университета Западной Померании в Щецине изучили конструкцию Figaro III и вынесли свой вердикт:
«Яхта оснащена очень интересной конфигурацией крыльев, отличной от форм Open 60. Изогнутая часть крыла отклонена вниз в отличие от крыльев 60-футовиков, при этом крыло имеет возможность перемещаться ближе к ДП яхты, когда последняя кренится из-за усилившегося ветра. Исходя из тестовых наблюдений и результатов измерений, можно сказать, что конструкторам удалось генерировать на данном крыле поперечную силу при весьма небольшом индуцированном сопротивлении, что позволяет получить очень эффективную работу крыла. Кроме того, подобное крыло не теряет суммарную поперечную силу при крене яхты и не испытывает значительного прироста сопротивления, так как может быть частично вдвинуто в корпус. Надо еще отметить, что при крене яхты направление поперечной силы, возникающей на крыле, из-за формы этого крыла стремится к вертикали, разгружая корпус, поэтому данная схема является очень универсальной конфигурацией».

Nautor’s ClubSwan 36

Иную схему предложил знаменитый Хуан Куюмджан для новой гоночной яхты ClubSwan 36. Хотя финская яхта, несмотря на бОльшую длину, легче французской (2500 килограммов водоизмещения против 2900), речь о создании подводных крыльев, дающих лодке возможность полностью выйти на крыло, тоже не шла. Гидродинамические поверхности здесь предназначены для другого – они вообще не поднимают яхту из воды, а только противодействуют дрейфу. Но зато как противодействуют!

Хитроумный аргентинец создал для ClubSwan 36 уникальное, доселе не применявшееся в парусном яхтостроении подводное крыло-шверт С-образной формы. Уникальность его заключается в том, что это крыло цельное, оно здесь одно-единственное и для правого, и для левого галсов.

Крыло перемещается в радиально изогнутом поперек ДП шверт-колодце: на полных курсах оно располагается осесимметрично (или почти осесимметрично) ДП в корпусе яхты так, что наружу выглядывают лишь его наружные оконечности (или одна подветренная оконечность). Смоченная поверхность в таком случае минимальна, а значит, минимально и создаваемое сопротивление.

На острых курсах крыло в шверт-колодце перемещается на подветренный борт. Его изогнутая часть, будучи глубоко погруженной в воду, создает значительную поперечную силу, оказывающую настолько серьезное сопротивление дрейфу, что, как утверждает сам конструктор, на острых курсах новая яхта будет способна двигаться даже с отрицательным углом дрейфа, идя много круче «обычной» яхты.

Хуан Куюмджан, яхтенный конструктор (Juan Yacht Design):
– На полных курсах С-образное шверт-крыло почти полностью убрано в корпус. Самое интересное начинается на остром курсе. Данный тип гидродинамической поверхности развивает настолько высокую поперечную силу, что на скорости более 14 узлов яхта будет идти с обратным углом дрейфа, быстро выбираясь на ветер. То есть ее VMG будет значительно больше, чем у сравнимых по размерениям яхт с традиционными плавниками в тех же условиях. И должен заметить, что парусное вооружение при отрицательном угле дрейфа тоже должно работать эффективнее. Все это, вместе взятое, обеспечит возникновение эффекта синергии и даст яхтсмену совершенно новый опыт хождения острыми курсами. В моих планах применить подобный тип швертов и на строящемся сейчас большом гоночном ClubSwan 125.

Пока «живых» лодок ClubSwan 36 на воде нет, поэтому остается лишь гадать, оправдаются или нет слова конструктора, в который уже раз нашедшего свой совершенно оригинальный подход к проблеме. Правда, с весны этого года на воде испытывается недоступный для журналистов прототип Hull Zero, так что можно предположить, что свои заявления многомудрый Мистер К. делает не столь уж безосновательно.

Mini 6.50

Третья концепция подводных крыльев – крыльев, способных при благоприятных условиях полностью «вынуть» яхту из воды, – наиболее применима на максимально легких классах судов, например Mini 6.50. Изменение правил этого класса, допустившее увеличение ширины судна свыше трех метров за счет гидродинамических поверхностей, если это увеличение производится после старта, открыло конструкторам широкое поле деятельности. Здесь самые интересные технические решения применены, пожалуй, на лодках Arkema 900 и SeAir 747.

Лодочка SeAir 747 считается первой «Мини», полностью вставшей на крыло, – ее крылья позволяют переходить в крыльевой режим уже при скорости ветра от 8 узлов, разгоняя яхту до 15 узлов. Более того, ее команда называет SeAir «первой однокорпусной офшорной гоночной яхтой, вышедшей на крыльевой режим», – это знаменательное событие произошло 25 января 2017 года.

Примененная здесь схема ближе всего к DSS Хью Вэлборна и представляет собой горизонтально расположенные гидродинамические поверхности с незначительно отогнутыми вверх наружными оконечностями (наподобие крыльев Hugo Boss). При этом крыло имеет несколько степеней свободы и управляется специальным устройством по трем осям в пределах нескольких градусов по каждой. Достойно уважения то упорство, с которым команда совершенствует свою яхту: на ее левом подводном крыле (контрольном) размещены несколько сенсоров, отслеживающих его деформации, а профиль правого регулярно меняется на новый в целях отыскания наилучшего варианта.

Заслуживает внимания и Arkena 900, которая тоже обладает управляемыми крыльями. На малой скорости и на остром курсе основной части крыла можно придать более вертикальное положение, чтобы увеличить боковое сопротивление; на полных курсах можно расположить несущую поверхность ближе к горизонтали, чтобы увеличить подъемную силу. Правда, за это пришлось заплатить большим водоизмещением – лодка весит почти на 300 килограммов тяжелее своих соперниц. Впрочем, ее конструктор уверен, что и ее удастся целиком вывести на крыло.

Ромарик Нейхауссер, конструктор Arkena 900:
– Мы могли бы спроектировать лодку, которая будет идти на крыле большую часть времени, но пока наша цель состояла в том, чтобы сделать яхту, которая бы выходила на крыло лишь при скорости движения 18–20 узлов, то есть на самом конце диапазона возможных скоростей. Яхта получилась на 150–200 килограммов тяжелее, чем ожидалось, но все же летает при 15–17 узлах ветра со скоростью 18 узлов. Максимальная скорость, показанная на гладкой воде, составила 24 узла.

Впрочем, в гонке Mini-Transat 2017 (см. YR № 103) крылатые яхты не показали выдающихся результатов – подиум обошелся без них. Некоторые яхтсмены вообще начали сомневаться в целесообразности применения крыльев на столь малых яхтах: на малых скоростях они создают слишком большое сопротивление, в сильный ветер помехой работе крыльев становится океанское волнение, чересчур заметное для этих мини-яхт.

3

Charal – занавес поднят

Двадцать первого августа 2018 года на воду была спущена яхта Charal – первая лодка нового поколения класса Open 60, построенная для французского яхтсмена Жереми Бейоу. Принципиальная ее новизна в данном случае заключается в следующем: если ранее подводными крыльями оснащались уже готовые суда этого класса, то Charal, наоборот, сразу проектировалась как крылатое судно. Что, с одной стороны, потребовало немалого объема работы по ее созданию: даже само строительство лодки (то есть изготовление первых секций) началось более года назад, а проектирование – еще ранее. А с другой, привело к появлению судна очень необычного внешнего облика, уже мало напоминающего традиционную парусную яхту.

В чем же заключаются основные особенности нового гоночного болида? Разумеется, главным у любого судна является корпус, с него и начнем (правда, здесь корпус имеет такую форму, что, быть может, уже правильнее называть его «фюзеляжем): здесь он напоминает упругую обтекаемую оболочку, которой обтянуто судно. Необычно в нем все – носовые обводы, бак, очертания кормы в районе транца, планировка кокпита. Необычны длинные и очень толстые по профилю подводные крылья – много длиннее и толще тех крыльев, что мы видели на Open 60 до сего момента. И давайте попробуем рассмотреть главные отличия нового судна по порядку.

Пьер-Франсуа Дарнье (технический директор парусной команды Charal):
«В 2016 году подводные крылья на Open 60 были лишь опцией. Да, все ведущие команды работали над проектами с использованием крыльев, но с возможностью отступить назад, если крылья не проявят себя должным образом. На этот раз решение об использовании крыльев является окончательным.‎ И с самого начала крылья интегрированы в конструкцию нашей яхты как ее центральный элемент. И именно исходя из их наличия мы уже начали думать о конструкции корпуса и его набора, о размещении оборудования и об эргономике судна. Опыт предыдущих регат Vendee Globe позволил нам точно понять, чего мы хотим. У нас было много идей – и в целом мы выдали бюро VPLP целых десять страниц желаемой спецификации будущей лодки».

При проектировании Open 60 предыдущего поколения конструкторы создавали корпуса, которые сами по себе – без крыльев – должны были иметь высокие характеристики. Это оправдало себя, например, в случае с Hugo Boss, которая, обломив одно крыло, все же смогла прийти к финишу второй. Но это было компромиссным решением.

В новой лодке ставка сделана на крылья, поэтому корпус приобрел совершенно новые формы: теперь его главная задача состоит не в том, чтобы быть хорошей глиссирующей и остойчивой площадкой, а в том, чтобы создавать как можно меньшее гидро- и аэродинамическое сопротивление. Иными словами, задача корпуса Charal – не мешать работать крыльям.

И корпус, сохраняя основные размерения Open 60, стал совершенно иным: он получил новые носовые обводы, причем как в подводной части, так и наверху. Теперь форштевень яхты имеет обратный «волнопронзающий» свес, одновременно с этим он приобрел толстую кромку большого радиуса закругления. Несмотря на всю кажущуюся парадоксальность такого решения, у него есть большой практически смысл – тупая кромка форштевня создает меньшее сопротивление при ходе не строго против волны, а несколько под углом к ней. При движении же Charal по гладкому морю на более или менее существенной скорости ее форштевень вообще не входит в соприкосновение с водой – крылья поднимают его из воды. Верх носовой части яхты тоже выглядит сильно нетрадиционно – со всего борта яхты по длине словно бы «снята фаска», и носовая палуба стала теперь сильно зауженной.

По длине корпус образован шпангоутами радиальной формы с большим диаметром, исчезла ставшая уже привычной скула, теперь вопросом создания большого восстанавливающего момента занимаются развитые подводные крылья, поэтому скула больше не нужна. Зато радиальная подводная часть имеет наименьшую смоченную поверхность, создавая тем самым минимально возможную силу трения. Такой корпус плохо глиссирует, зато как на ровном киле, так и на кренах имеет очень малое сопротивление. Необычен и транец – в отличие от открытых транцев Open 60 он закрыт и округлен.

Жереми Бейоу:
«Все элементы яхты, воспринимающие основную нагрузку, – рангоут, такелаж, подводные крылья – оснащены тензодатчиками с волоконнооптической связью, которые в реальном времени выдают информацию на мою приборную консоль. Но в отличие от гоночных автомобилей «Формулы-1» или тримаранов класса Ultime эта информация не передается на землю: я единственный, кто может читать ее и реагировать соответственно».

Необычна и планировка новой лодки, созданная по требования будущего ее обитателя. Его требования были столь высоки и необычны, что пришлось создавать несколько фанерных макетов кокпита и внутреннего пространства в натуральную величину, прежде чем удалось добиться желаемого. А желаемое было таковым: гонщик хотел, чтобы в пределах его досягаемости с «рабочего места» было бы все необходимое – от рулевого управления до камбуза. «Чтобы два раза не вставать». Задача оказалась непростой – и у конструкторов до сих пор нет окончательной удовлетворенности найденным решением, в немалой степени по той причине, что часть оборудования пришлось перенести в кокпит – поближе к яхтсмену, – что повысило положение ЦТ яхты. Зато теперь он будет управлять яхтой, готовить себе пищу и отдыхать, как можно реже спускаясь вниз: в кокпите для него обустроен «жизненный пятачок» площадью четыре квадратных метра (накрытый, как это стало уже нормой для Open 60, развитым козырьком надстройки – «верандой»). Лебедки, руль, штурманский стол и камбуз – все рядом, как и хотел гонщик.

В общем и целом корпус Charal, являясь новинкой для класса Open 60, более всего напоминает спущенный на воду этой весной 40-футовик Ran Никласа Зенстрёма, гоняющийся в классе Fast 40+. Та лодка тоже в первую очередь отличается именно сильно срезанной по границе с палубой линией надводного борта – верхняя палуба при этом становится заметно уже, но очень сильно экономится масса. Что ж, разумные идеи приходят в разные головы порой одновременно… (И уж точно нет смысла обвинять конструкторов Charal в плагиате – физическое изготовление секций ее корпуса и палубы началось еще более года назад.)

Однако следует ли из вышесказанного, что Charal будет иметь заметно меньшее водоизмещение, чем конкурентки? Это дискуссионный вопрос, Жереми Бейоу, например, категорически отказался отвечать на него, сказав: «The weight is strictly confidential». Ничуть не более откровенным был и конструктор лодки Винсен Лорио-Прево, сказавший, что экономия веса за счет уменьшения объема корпуса скомпенсировала увеличение водоизмещения лодки, вызванное необходимостью иметь очень развитый набор, воспринимающий большие усилия, создаваемые подводными крыльями. (Комментарий конструктора читайте в конце статьи.)

А крылья на Charal имеют практически вдвое большую площадь, чем на яхтах предыдущего поколения. Они имеют сложную форму и состоят из четырех сопряженных поверхностей каждое. Сегодняшние правила класса Open 60 пока что не дают, как считают конструкторы, возможности создать яхту, способную полностью выходить из воды и двигаться в чисто крыльевом режиме, но Charal рассчитана так, чтобы максимально использовать подъемную силу крыльев. Профиль последних также изменен по сравнению с теми крыльями, что мы видели на Open 60: если три года назад конструкторы старались применить тонкие профили, имеющие минимальное сопротивление, то сейчас логика изменилась: в ход пошел гораздо более толстый профиль, создающий (пусть и за счет повышенного сопротивления) гораздо более высокую подъемную силу. Некоторые оценки говорят о том, что в сумме подъемная сила крыльев Charal примерно втрое выше, чем у более ранних Open 60.

Что это даст яхтсмену в гонке?

Винсен Лорио-Прево (конструкторское бюро VPLP):
«Мы проектировали лодку очень долго, и, если бы были время и деньги, мы проектировали бы ее до сих пор. Граничным условием было сдать лодку так, чтобы Жереми успел обкатать ее до старта Route du Rhum. Могу сказать, что одних только итераций корпуса мы сделали целых пятнадцать – и остановились только потому, что сроки поджимали. Как мы сейчас оцениваем, на проектирование корпуса – точнее, на выбор его оптимальных форм – стоило бы потратить еще пару месяцев. Но все же: если для прошлой Vendee Globe мы проектировали корпуса Open 60, руководствуясь принципом «легче и мощнее», то для Charal была выбрана иная концепция: «легче и с меньшим сопротивлением».
Наше цель заключалась в том, чтобы уменьшить лобовое сопротивление – и ради этого мы согласились уменьшить статическую остойчивость яхты за счет увеличения динамической остойчивости. Поэтому ватерлиния в корме достаточно узкая и имеет радиальное сечение. Но при этом Charal не обязательно гораздо легче предыдущих яхт, потому что у нас есть очень мощные развитые крылья и массивные внутренние подкрепления корпуса в районе крыльевых колодцев. Что и подтолкнуло нас искать абсолютно везде, где мы еще сможем срезать лишнее, чтобы компенсировать это увеличение массы корпуса.
Мы хотели создать достаточно универсальную схему подводных крыльев, опираясь на условия Vendee Globe. На этой дистанции примерно семьдесят процентов всего времени яхтсмены идут с истинным ветром более 13 узлов, дующим от 70° и до 150° TWA. При этом Жереми не хотел иметь чересчур радикальные крылья, способные создать сильное сопротивление на малых скоростях: он опасался в течение в трех или четырех дней подъема вдоль Бразилии растерять все то преимущество, которое он накопит до мыса Горн.
Но в целом мы создали довольно мощную лодку, оптимизированную на скорость ветра выше 12–13 узлов. Она настолько мощная, что при скорости более 25 узлов создаваемые на мачте усилия превысят ее прочность, поэтому на этой яхте гонщику надо уметь вовремя нажимать на тормоз. Сегодня мы как раз занимаемся скоростными настройками и учимся выжимать из яхты максимум.
Теоретически наш корпус имеет суммарное сопротивление на десять процентов ниже, чем у яхт предыдущего поколения. Это много, а надо еще заметить, что есть большая область скоростей, при которых крылья старых лодок еще не будут развивать достойную подъемную силу, а мы уже будем идти в частично крыльевом режиме. В целом мы пока оцениваем, что средняя скорость Charal будет выше на два-три узла, не меньше. И что кругосветную гонку она завершит, как мы надеемся, за семьдесят дней».

А напоследок – самое главное. «Мы знаем, что лодка, которую вы видите сегодня, не будет в точности той, что выйдет на дистанцию Vendee Globe. У нас есть еще два года, чтобы довести эту первую полноценную крылатую лодку класса Open 60 до уровня той реальной «ракеты», которая выйдет на кругосветную дистанцию», – сказал нам в заключение Пьер-Франсуа Дарнье.

3

Перспективы. Какими вы будете?

Какие же перспективы ожидают подводные крылья на парусных судах в обозримом будущем? В настоящее время абсолютный рекорд скорости под парусами на дистанции 500 метров, показанный крылатым парусным судном Sailrocket 2, составляет 64,54 узла, и конструктор Sailrocket Крис Хонзи-Джонс, авиационный инженер, уверен, что и 80 узлов – вполне посильная в самом обозримом будущем скорость для паруса. Но это в почти тепличных условиях, на гладкой воде, на хрупком аппарате, который и яхтой назвать язык не поворачивается.

А что же в открытом море? Здесь пути совершенствования крыльев не так очевидны, но некоторые их направления можно спрогнозировать.

Во-первых, очевидно, что нужны новые гидродинамические профили, видимо, более толстые, с тупой передней кромкой, на которых срыв потока отодвигается в сторону больших углов атаки. Это, с одной стороны, позволит яхтам не терять скорость при изменении крена и дифферента на волнении, да и регулировать угол атаки толстого профиля по этой же причине заметно проще. С другой стороны, толстый профиль позволит наиболее простым и дешевым образом повысить прочность и жесткость подводного крыла.

Во-вторых, конструкторам придется подумать, как уменьшить сопротивление крыльев (особенно толстого профиля) на малых скоростях. Это одна из важнейших задач, особенно для гоночных судов. Одно из напрашивающихся, хотя и не очень дешевых решений – это вентилируемые крылья, которые позволят значительно снизить сопротивление в подобных случаях.

В-третьих, в силу многорежимности быстроходных парусных яхт (которые могут идти как в водоизмещающем, так и в глиссирующем или почти глиссирующем режимах), возможно, будет целесообразным – как об этом сказано выше В. Лорио-Прево – введение некоей механизации подводных крыльев, позволяющей адаптировать их профиль к текущей ситуации. Хотя представить себе такую конструкцию, помещающуюся в типичные сегодня габариты подводных крыльев, да еще и безотказно работающую многие месяцы в агрессивных условиях открытого моря, пока довольно сложно).

В-четвертых, в будущем мы почти наверняка увидим все большее и большее количество не универсальных, а специализированных крыльевых конструкций, предназначенных не только для конкретных яхт, но и для конкретных условий.

Но безусловно, самое важное для конструкторов – это понять, где, когда, для чего и какие именно крылья нужны, а когда никакие из них применять не следует. Ибо ставить на семейные крейсера подводные крылья – это примерно то же самое, как устанавливать на семейный седан «зажатую» подвеску от «Формулы-1».

Редакция YR благодарит верфь CDK и Изабель Делоне за помощь в работе над статьей

Сокращенный вариант. Полностью статья (с большим иллюстративным сопровождением) опубликована в журнале Yacht Russia №10/112, 2018 г.

Популярное
Идеальная яхта для дальнего плавания

Если вы запланировали круизную прогулку на яхте, то, скорее всего, уже решили, через какие именно экзотические места будет пролегать ваш маршрут. Однако подобрать судно для путешествия не так-то просто. Наши эксперты знают, на что нужно обращать внимание при выборе подходящей яхты

Oyster. Подъем с глубины

Всякое время и всякое дело имеют свои символы. Нередко в качестве вечных символов называются архитектурные сооружения: Кремль, египетские пирамиды, Тауэр, Биг Бен. Часто в качестве понятных знаковых вещей упоминаются некоторые бренды, символизирующие те или иные качества товара и обладающие очень высокой – а порой и вовсе «незыблемой»! – репутацией высококлассных изготовителей. Например, автомобили Bentley. До недавнего времени к таким незыблемым брендам относилась и британская компания Oyster Yachts, яхты которой считались образцом качества, надежности и долговечности. Однако все изменилось…

Мотылек с острова Дьявола
Он был преступником. Арестантом. Заключенным. И бежал снова и снова. Его ловили, а он опять бежал. Потому что... Жить, жить, жить! Каждый раз, находясь на грани отчаяния, Анри Шарьер повторял: «Пока есть жизнь, есть надежда».
Неоконченная кругосветка Сергея Жукова

Сергей Жуков в одиночку дошел до Австралии на собственноручно построенной яхте... и там потерял ее. Но главное - остался жив и не расстался с мечтой о кругосветном путешествии

Дональд Кроухерст: лестница вниз

Его называют мошенником чаще, чем героем. Его судьба неразрывно связана с первой безостановочной кругосветной гонкой 19068-1969 годов. Он пропал в океане...

Жизнь на яхте

Все чаще мы узнаем о том, что кто-то из сограждан, устав от жизни на берегу, бросил налаженный быт, приобрел яхту и отправился в море, выбрав себе (а, порой, и семье) судьбу морского скитальца. Что это – форма эмиграции, эскапизм, здоровый авантюризм или своего рода впадение в детство, когда игра в кораблики важнее реальных проблем? Ради чего люди разрывают привычные стереотипы?

Борода - краса и гордость моряка

Издавна считается, что борода моряка - символ мужской силы, отваги, воли, мудрости, гордости. Особенно если эта борода шкиперская, фирменная.

Дауншифтинг под парусом, или В плену стереотипов

Бытует мнение… И пусть оно ошибочное, оно все равно бытует. Путешествовать на яхте могут себе позволить только миллионеры. Купить яхту это безумно дорого, а уж жить такой жизнью это вообще только олигархам доступно.

Гром и молния!

В гавани, на якоре или в открытом море – в любом случае встреча с грозой для яхтсмена является сильным переживанием. Неготовность к этой встрече только усиливает негативные эмоции. 

На якорь – без стресса!

Поскольку спокойный отдых на якорной стоянке относится к важнейшим вещам во время плавания под парусами, то мы попытались систематизировать все ключевые моменты, касающиеся постановки на якорь. К тому же, у каждой лодки свои особенности выполнения маневров постановки на якорь…