Основы теории яхтостроения

Теоретический чертеж и основные проекции судна

Для описания корпуса судна, в том числе в целях его строительства, используется  теоретический чертеж судна . Этот чертеж состоит из  основных проекций  — наборов линий, образованных пересечением судна с плоскостями, параллельными так называемым  основным плоскостям  судна.

Основных плоскостей три:

• Диаметральная плоскость  (ДП)
• Плоскость шпангоута  (или плоскость мидель-шпангоута)
• Плоскость ватерлинии

Также в нормативных документах часто вместо плоскости ватерлинии упоминается  основная плоскость  – плоскость, проходящая через самую низкую точку судна.

Набор линий, образованных пересечением корпуса с плоскостями, параллельными диаметральной плоскости и расположенными на равных расстояниях друг от друга, называют  проекцией «бок» . Сами линии называют  батоксами.

Набор аналогичных линий для плоскости миделя называют  проекцией «корпус» , а линии —  шпангоутами  (кстати, не путать с реальными, конструктивными шпангоутами, хотя часто они совпадают). Из-за симметричности корпуса относительно диаметральной плоскости, показывают только половины шпангоутов, причем справа показывают носовые шпангоуты, а слева — кормовые.

Набор линий от плоскости ватерлинии называют  проекцией «полуширота» , а сами линии —  ватерлиниями . В целях экономии места и благодаря симметрии корпуса показывают не всю, а только половину проекции, отсюда и название.

Основные и дополнительные мореходные качества

Мореходные качества определяют  мореходное состояние  судна — его готовность к безопасному плаванию.

Основные мореходные качества

Основные мореходные качества являются главными критериями мореходности:

• Остойчивость  — способность судна, отклоненного внешними силами от положения равновесия и
  предоставленного самому себе, вновь возвращаться к положению равновесия. Остойчивость судна тесно связана с
  понятием метацентрической высоты.
• Плавучесть  — способность судна идти под нагрузкой, имея заданную осадку.
• Непотопляемость  — способность судна удерживаться на плаву, противодействовать затоплению.
• Ходкость  — способность судна сохранять заданную скорость с минимальными затратами мощности.
• Управляемость  — способность судна целенаправленно изменять и держать заданный курс.

Дополнительные мореходные качества

Дополнительные мореходные качества позволяют оценивать мореходность судна по частным критериям управляемости:

• Поворотливость  — способность изменять курс при перекладке руля.
• Курсовая устойчивость  — способность держать курс под влиянием ветра и волнения.
• Торможение (реверс)  — способность судна снижать скорость, переходить в движение задним ходом.

Главные размерения судна

Главные размерения судна  — габаритные характеристики судна. Они определяют его способность ходить в мелководье и узкостях, от них зависит класс судна, стоимость услуг яхтенных марин и так далее. Определены стандартом ГОСТ 1062-80, но в целом эта терминология являются общепринятой.

Характеристики по длине

1. Длина расчетная  — длина корпуса в основной плоскости ватерлинии
2. Длина корпуса наибольшая  — длина корпуса от крайней точки носа до крайней точки кормы, без учета выступающих за пределы корпуса частей
3. Длина габаритная  — длина судна между крайними точками с учетом выступающих частей (бушприта, кринолина и т.п.)

Характеристики по ширине

1. Ширина расчетная  — ширина корпуса судна в наиболее широкой части плоскости ватерлинии
2. Ширина корпуса наибольшая  — ширина корпуса судна в наиболее широкой части без учета выступающих за пределы корпуса частей
3. Ширина габаритная  — ширина корпуса судна между крайними точками с учетом выступающих частей (привального бруса, шлюпок и т.п.)

Характеристики по высоте и глубине

1. Высота борта расчетная  — высота (расстояние по вертикали) от плоскости ватерлинии до нижней точки пересечения линии настила и обшивки корпуса.
2. Высота судна габаритная  — высота судна от плоскости ватерлинии до наивысшей точки судна (мачты с учетом флюгарки, антенн и т.п.).
3. Осадка расчетная  — расстояние по вертикали от плоскости ватерлинии до нижней точки корпуса в плоскости мидель-шпангоута
4. Осадка корпуса наибольшая  — расстояние по вертикали от плоскости ватерлинии до самой нижней точки корпуса не учитывая выступающие элементы (рулевое перо, фальшкиль и т.п.)
5. Осадка габаритная  — расстояние по вертикали от плоскости ватерлинии до самой нижней части судна с учетом выступающих частей

Маневренные характеристики яхты

Маневренные характеристики яхты и любого судна вообще описывают его способность совершать маневры — делать повороты и обороты вокруг своей оси, набирать заданную скорость, останавливаться и переходить в движение задним ходом. Эти характеристики нужно знать в первую очередь для безопасного управления судном — чтобы совершать правильные действия при швартовке, выбирать корректный маневр при расхождении и так далее.

Основные характеристики

Основными маневренными характеристиками являются:

1. Параметры поворотов (скорость, радиус)
2. Элементы циркуляции
3. Параметры разгона и торможения

Из-за обилия факторов, влияющих на маневренные характеристики – включая инерцию, обводы и качество покрытия корпуса, мощность двигателя и т.п., их фактические величины определяются опытным путём.

Отличительные особенности парусной яхты

Благодаря глубокому килю, а на современных парусных яхтах — еще и разделению киля и рулевого пера — парусные суда обладают одними из самых лучших характеристик циркуляции и поворотов, по сравнению с моторными лодками, катерами, не говоря о большегрузных судах. То же верно и для торможения под определенными углами к ветру — в бейдевинд идущую на полной скорости яхту можно остановить за единицы длин корпуса.

Более крутые углы поворотов за единицу времени, пожалуй, только у небольших резиновых лодок с подвесными моторами, которые могут вращаться вокруг своей оси — если это сравнение целесообразно.

Силы, действующие на судно, и точки их приложения

В этой главе рассмотрены основные силы, действующие на судно, и точки их приложения. Эти знания крайне важны для дальнейшего понимания процессов движения судна, возможностей управления им, включая наиболее эффективную для данных условий настройку парусов, а также понимания причин некоторых эффектов и ситуаций, включая небезопасные — такие как брочинг.

Силы

На парусное судно в процессе движения (и не только) действуют различные силы:

1. Сила тяги  — сила, которая заставляет судно двигаться вперед, образуется благодаря аэродинамике паруса.
2. Сила дрейфа  — еще одна аэродинамическая сила, которая сносит судно в сторону.
3. Сила лобового сопротивления  — сила, сопротивляющаяся движению судна вперед, то есть силе тяги.
4. Сила бокового сопротивления  — сила, сопротивляющаяся дрейфу судна
5. Сила Архимеда  — гидростатическая сила, выталкивающая судно на поверхность воды
6. Сила тяжести  — сила, заставляющая судно погружаться в воду

Как видно из самих определений, эти силы, как часто бывает в физическом мире, организованы в пары — одна является реакцией на другую. Именно исходя из результата влияния этих сил, судно двигается вперед или разворачивается, кренится или даже опрокидывается, держится на плаву выше или тонет.

Это далеко не все силы, действующие на судно, но они являются принципиально важными для практического применения.

Точки приложения

Каждая из указанных сил действует сразу на различные части корпуса или парусов, и действует по-разному. Но если просуммировать все эти составляющие, мы получим суммарную силу — вектор, который имеет результирующее направление и значение.  Причем вектор этот будет прикладываться в определенную точку — место, где воздействие этой суммарной силы будет эквивалентно всем воздействиям ее составляющих в различных частях судна.

Такие точки приложения имеют свои названия:

1. Центр лобового сопротивления (ЦЛС)  — центр для силы лобового сопротивления
2. Центр бокового сопротивления (ЦБС)  — центр для силы бокового сопротивления
3. Центр парусности (ЦП)  — центр для силы тяги и дрейфа
4. Центр величины (ЦВ)  — точка приложения суммарной силы Архимеда.
5. Центр тяжести (ЦТ)  — соответственно, точка приложения силы тяжести яхты