Как увеличить остойчивость лодки
Как увеличить остойчивость лодки
Вопросы по теории остойчивости и гидродинамике казалось уже подробно описаны во всевозможных источниках, но видимо не все понимают суть или не хотят изучать теорию.
Сегодня очень очень кратко об основах, которые будет полезно знать для общего развития. Не претендуя на истину в первой инстанции и на подробности освещения вопроса, пробежимся по основным понятиям, рассмотрим плюсы и минусы различных корпусов парусных яхт.
Начать надо с предназначения определенного корпуса яхты для конкретных задач или как говорят конструктора “модели использования”. Если взять владельцев яхт в размере 35-50фт за 100%, то примерно 95% это яхтсмены прибрежного плавания в летнее время, более того, значительная их часть вообще никуда не выходит. Условно около 3 процентов отправляются в дальние плавания, как правило в пассатных районах и в экваториальной зоне, иногда пересекая океаны при благоприятной погоде. Около 1% постоянно живут на яхтах, но никуда не ходят годами. Только около 1 % владельцев, кто испытывает необходимость ходить в высокие широты, Антарктиду или вокруг известных мысов. Каждой из этих групп естественно нужны разные яхты, для выполнения поставленных целей.
Вернемся к теории, к основным параметрам парусной яхты относятся остойчивость, плавучесть, водоизмещение, управляемость, ходкость и устойчивость на курсе. Термин мореходность базируется на этих и других характеристиках яхты и обозначает способность судна совершать плавание при определенных погодных условиях. Надо понимать, что каждое судно спроектировано для своего района плавания и предназначения. Каждый проект яхты это всегда компромисс и баланс между характеристиками. Например яхтам для прибрежных гонок по гандикапу нужен меньше вес и оптимизация по баллу, для океанских гонок уже прибавляется надежность узлов и систем, для массового круизинга объем помещений, большой кокпит и технический комфорт, для дальнобойщиков важно место для запасов и надежные системы.
Но что объединяет все типы парусных яхт, это способность ходить под парусами, если яхта адекватно не ходит под парусами, это уже не парусная яхта. Можно назвать как угодно, плавдача, моторсейлер, ковчег и т.д., которые тоже имеют свои преимущества, но это не парусная яхта, которую мы обсуждаем здесь.
Остойчивость судна состоит из двух составляющих – расположение центра тяжести и центра величины (плавучести). Расстояние между центром тяжести и метацентром называется метацентрической высотой, чем она больше, те больше начальная остойчивость судна. Остойчивость бывает статическая (на ровной воде) и динамическая (на ходу, на волне). Также есть остойчивость поперечная и продольная, которая более актуальна для владельцев катамаранов.
Под условно “легкой” лодкой понимаем на самом деле яхту среднего водоизмещения, так как по настоящему легкие лодки типа ULDB не интересны для массового пользователя-владельца. Если посмотреть с практической точки зрения, то условно легкие лодки дешевле в постройке и эксплуатации, меньше площадь корпуса, меньше якорь, более легкий такелаж и паруса и т.д. Легкие лодки имеют возможность иметь меньше топлива, меньше двигатель и больше запасов (если это заложено в проекте), а также имеют лучше ходовые качества в более широком диапазоне ветров, в первую очередь по слабым ветрам, когда тяжелые лодки уже моторят, легкие лодки идут под парусами.
Для круизной яхты важно не само водоизмещение, а грузоподъемность и расположение запасов по яхте. Идеально это конечно концентрация всех весов в районе миделя и максимально ниже ватерлинии, но этого редко можно достичь на практике. Концентрация весов запасов ближе к миделю делает килевую качку меньше и улучшает ходовые качества на волне.
Многие думают, что увеличивая водоизмещение, например для стальной яхты, увеличивается остойчивость, это не совсем так. Важно расположение центра тяжести корпуса и его соотношение к центру плавучести, а это все та-же метацентрическая высота. Делая лодку тяжелой, за счет материала или конструктивных усилений, все это распределяется в основном выше ватерлинии и соответственно и центра плавучести, т.е. остойчивость может быть меньше, чем на пластиковых лодках близкого размера.
Тяжелые лодки конечно испытывают меньшие ускорения на волне и более комфортны на ходу, чем более легкие корпуса, но за это приходится платить, моторить на дизеле, когда более легкие яхты еще идут под парусами, т.е. опять все зависит от типа и района плавания.
В дополнении, не надо забывать и об угле заливания, это величина крена, когда вода начинает поступать внутрь лодки через отверстия (люки, иллюминаторы, вентиляцию и т.д.)
Формально это способность держаться на плаву при определенной нагрузке при расчетной ватерлинии. Но в практике малых судов больше интересует аварийная плавучесть, другими словами, когда яхта утонет и сколько для этого надо времени. Обеспечить полную непотопляемость в приницпе можно и были даже попытки это сделать на серийных яхтах Etap и трейлерных моторсейлерах MacGregor.
Но здесь надо иметь в виду и нюансы, а именно, что при частичном затоплении яхты практически выходят из строя почти все системы, значительно уменьшается надводный борт, а главное появляется свободная водяная поверхность, которая очень существенно уменьшает остойчивость судна. Особенно это касается моно, так как катамаран имеет больший объем, относительно легче и имеет большую остойчивость формы.
В практическом плане лучше обсуждать не вопрос плавучести, как таковой, а вопрос борьбы за живучесть, что предполагает несколько водонепроницаемых переборок, изолированные технические системы, мощные аварийные помпы, а не “игрушки с ручкой”, которые стоят на серийных лодках. Это особенно важно для тех самых 1% владельцев, кто планирует идти в высокие широты. Самое страшное после пожара на яхте, это плавающий притопленный контейнер, которых в этом году высыпалось с контейнеровозов очень много. Этот подход я реализовал на нескольких моих проектах – ATOA-64, Soler-35 и сейчас в новом проекте Soler-39 Expedition.
Ходкость, управляемость и устойчивость на курсе.
Разные по сути корпуса имеют естественно и разные характеристики. Можно очень условно разделить корпуса на группы:
– классические корпуса (примерно до 80-х годов): Y-образный корпус, узкие по миделю, с узкой кормой, длинный киль с рулем, большая осадка, большие кормовой и носовой свес, короткая ватерлиния, средняя полнота форштевня.
– переходные (примерно до 10-х годов): U-образный корпус, довольно широкий по миделю и в корме, максимальная длинна ватерлинии, умеренный наклон узкого форштевня, плавниковый киль, большой руль максимально сдвинутый к корме.
– современные: очень широкие корпуса, два пера руля, узкие кили с бульбой, средние или полные носовые обводы, водоизмещение среднее, как у переходных, но легче классических.
В чем отличие корпусов новых от классических ? Переходные не будем рассматривать, так как их много вариаций и поэтому нет единой формы для обсуждения. Материал корпуса тоже отбросим в сторону, хотя понятно что стальные корпуса самые тяжелые, потом идет стеклопластик, алюминий и композит.
Для примера возьмем условную яхту 40 фт (12 метров), чтобы оперировать сходными цифрами. Сразу надо напомнить, что “структура” остойчивости классических и современных корпусов разная, у современных корпусов значительную часть составляет остойчивость формы, т.е. традиционный классический подход о весе балласта 50% от общего водоизмещения здесь не работает.
Классический Island Packet 40: D=10.3 t, S/D=8.2 m2/t, переходный Beneteau 393 D=7.8 t, S/D=9.7 m2/t, современный Bavaria C42 D=9.7 t, S/D=10,4 m2/t. По этим данным явно видно, что современный корпус легче классического и более нагружен парусами.
Вот интересный график, хотя он от катамарана, но отражает общие зависимости и для моно.
Смоченная поверхность корпуса имеет практически прямую зависимость от изменения водоизмещения, а смоченная поверхность это и сопротивление обтекания и волновое сопротивление. Увеличение сопротивления корпуса при одинаковой площади парусов (мощности двигателя) ведет к уменьшению скорости в водоизмещающем режиме. Особо явно это проявляется на небольших скоростях 2-4 узла, т.е. при слабых ветрах. Тяжелые корпуса плохо ходят при слабых ветрах и им нужна дополнительная мощность двигателя(парусов), по сравнению с более легкими корпусами.
На эскизе показано изменения корпусов по миделю, большая ширина и появление скул позволило не только увеличить внутренний объем и увеличить остойчивость формы, но и помогло сделать более пологие батоксы в кормовой части, что еще улучшило обтекание корпуса и уменьшило волновое сопротивление.
Креновые ватерлинии корпусов тоже существенно видоизменились, на этой картинке показан переходный корпус с деформированными по форме креновыми ватерлиниями, что не только тормозит, но и вызывает дополнительный приводящий момент и как результат брочинг.
На следующем эскизе современный корпус с симметричными креновыми ватерлиниями, т.е. форма ватерлинии практически не меняется с креном, вернее меняется, но остается симметричной относительно осевой линии. Корпус не имеет дополнительных приводящих сил и продольного смещение центра бокового сопротивления ЦБС, поэтому яхта очень устойчива на курсе, не требует большой перекладки руля и сами рули могут быть меньше, так как с учетом что их два, один выходит из воды, а второй работает максимально эффективно перпендикулярно поверхности воды. Это не теория, лично протестировано на проектах А-38 и Soler-35, лодки идеально управлялись, имели хорошую скорость и понятия привода и брочинга практически не знали.
Об остойчивости катеров
Moysha1968
Старожил форума
- 10.10.2020
Долгое время не даёт покоя вопрос.
Насколько улучшится, и улучшится ли вообще, мореходность непеределанного Костромича, если к килевой части днища приварить, ну допустим, три рельсы?
Читал про Гипербореец, но там приварили одну рельсу для избавления от рыскания на прямом ходу. Про изменение мореходности, к сожалению, ничего не сказано.
Курсант
Старожил форума
- 10.10.2020
Долгое время не даёт покоя вопрос.
Насколько улучшится, и улучшится ли вообще, мореходность непеределанного Костромича, если к килевой части днища приварить, ну допустим, три рельсы?
Читал про Гипербореец, но там приварили одну рельсу для избавления от рыскания на прямом ходу. Про изменение мореходности, к сожалению, ничего не сказано.
Moysha1968
Старожил форума
- 10.10.2020
Нет, не Костромича.
Правда пока хотят за него не косарь, как в объяве, а 14 лямов.
Если цена сильно упадёт, то подумаю о приобретении.
Габариты 19,8 х 5 м, а осадка 1,2 м.
Для реки по осадке самое то, а вот для той же Ладоги, ИМХО, для такого судна полторашечка была бы предпочтительней.
Вот и думаю, будет ли толк, если приварить снизу пару рельс.
Vasya
Супер модератор
- 10.10.2020
gromoverjetc
Старожил форума
- 10.10.2020
Мне сейчас 433 обсчитывают глобально. Начал сам вникать в происходящее понемногу. В большинстве кораблей попытка забалластировать нихрена не дает. Для радикального влияния на остойчивость плечо слишком маленькое, даже если ко дну снаружи варить. Балластировать до значительного учеличения осадки тоже особой пользы не приносит. (Касаемо проекта 433 даже вредит). Все поведение судна задает форма подводной части.
Катер по объявлению самостройный, для начала спросить бы у продавана, производился ли расчет судна по остойчивости, и если да, то что насчитали.
Moysha1968
Старожил форума
- 10.10.2020
Вот именно это меня и интересует.
Выше ватерлинию там не поднять. Балласт придётся регулировать после приварки рельс так, чтобы кораПь садился по прежнюю КВЛ.
А вот будет ли от этого толк?
То, что приваривать рельсы к 433-му может не принести пользы, более-менее понятно- у него изначально килеватый корпус.
Тут же ситуация несколько иная.
Moysha1968
Старожил форума
- 10.10.2020
gromoverjetc
Старожил форума
- 10.10.2020
Вот именно это меня и интересует.
Выше ватерлинию там не поднять. Балласт придётся регулировать после приварки рельс так, чтобы кораПь садился по прежнюю КВЛ.
А вот будет ли от этого толк?
То, что приваривать рельсы к 433-му может не принести пользы, более-менее понятно- у него изначально килеватый корпус.
Тут же ситуация несколько иная.
Водоизмещение корабля 35 тонн. Могу ошибиться, но перенос такой незначительной массы, как три рельса, на расстояние условно метр, на центр тяжести судна повлияет мало.
А с другой стороны, пароход широкий, 5 метров. Надстройка развитая, конечно, но умеренно. Может не так все плохо. Несколько смущает относительно низкий надводный борт в носу.
Курсант
Старожил форума
- 10.10.2020
Нет, не Костромича.
Правда пока хотят за него не косарь, как в объяве, а 14 лямов.
Если цена сильно упадёт, то подумаю о приобретении.
Габариты 19,8 х 5 м, а осадка 1,2 м.
Для реки по осадке самое то, а вот для той же Ладоги, ИМХО, для такого судна полторашечка была бы предпочтительней.
Вот и думаю, будет ли толк, если приварить снизу пару рельс.
Moysha1968
Старожил форума
- 10.10.2020
Курсант
Старожил форума
- 10.10.2020
Moysha1968
Старожил форума
- 10.10.2020
Moysha1968
Старожил форума
- 10.10.2020
Vasya
Супер модератор
- 10.10.2020
Моторная яхта “Нахимов-20” – дизайн. Компания “Си Тех”
Moysha1968
Старожил форума
- 10.10.2020
Моторная яхта “Нахимов-20” – дизайн. Компания “Си Тех”
Vasya
Супер модератор
- 10.10.2020
Vasya
Супер модератор
- 10.10.2020
Водоизмещающая моторная яхта (проект 82480)
motoras
Старожил форума
- 10.10.2020
weeFOX
Старожил форума
- 10.10.2020
gmdss
Старожил форума
- 10.10.2020
Понятие мореходность включает такие характеристики, как: ходкость,остойчивость,качка и заливаемость,управляемость.
Посмотрим объективные характеристики остойчивости штатного пр. 1606. Выдержки из Инф. об остойчивости на скринах внизу.
Из них видно, что в зависимости от нагрузки:
– поперечная начальная метацентрическая высота штатного пр. 1606 состовляет 1,1 – 1,28 м.Это очень высокое значение.К примеру для катеров ГИМС (Техрегламент ТС) регламентируется минимум 0,5 м. Актуальное превышение в 2,2 – 2,6 раза, не исключена особенно резкая качка.
– плечо ДСО штатного пр. 1606 (нагрузка полная) при угле крена 30 градусов состовляет 0,38 м. Регламентируется минимум плеча 0,25 м для морских р-нов на удалении 20 миль IV разряда 1-2 категория, это волна 2-3 метра.Имеем актуальное превышение в 1,5 раза.
-углы заливания конструкторы приняли по входу в воду стекол рубки 75-77 градусов, углы опрокидывания 68 -74 градуса. Регламентируется угол заката ДСО не менее 60 градусов. Актуальное превышение в 1,1 – 1,3 раза.
Как видно основные характеристики ДСО и МЦВ пр. 1606 значительно превышают регламентируемые для прогулочных судов. Причём по МЦВ в разы. Оно и понятно, пр. 1606 это БУКСИР! А к буксирам предъявляются жёсткие доплнительные требования по остойчивости от динамических рывков буксирных тросов.
Так что представленные числовые данные свидетельствуют о том, что приварка рельсов к отлично сконструированному, прошедшему испытание временем буксиру не нужна.Он полностью соответствует предъявляемым к нему нормам. О чём свидетельствуют данные официальной Инф. по остойчивости.
Если же варить рельсы на штатный буксир пр. 1606, эксплуатируемый в режиме обычного прогулочного катера, то по моему это абсурд. Как видно из основных характеристик (МЦВ и ДСО) пр. 1606 фактически имеет избыточную для прогулочного катера остойчивость.Не исключено, что рельсы увеличат ненужную резкость качки, вряд ли улучшатся и другие характеристики мореходности.
Ещё раз подчеркну, что всё вышесказанное относится только и исключительно к непеределанному Костромичу пр.1606 с тяжёлым дизелем 3Д6. Такой катер имеет к примеру Болдин. Что же касается переделок с заменой двигателя и надстроек, то это другое.
Морской каякинг
Все о морских каяках и активном отдыхе. Снаряжение, отчеты, фотографии, видео, поиск попутчиков и коллег по увлечению
- Темы без ответов
- Активные темы
- Поиск
- Пользователи
- Наша команда
Остойчивость – первый опыт
Остойчивость – первый опыт
Сообщение HEKOT » 16 май 2016, 16:11
купил зелёный каяк. Так как лодка довольно старая, план действий был такой:
1. Внешний осмотр на предмет грубых дефектов/повреждений
2. Ходовые испытания в тихом месте
3. Реставрация/ремонт
4. Учиться
5. Наслаждаться
Внешний осмотр показал, что лодка целая, на части не разваливается, видимых пробоин не имеет.
В минувшую субботу отправился на тихую заводь на ходовые испытания. 
Выгрузился на берег. На берегу, метрах в ста наблюдал “группу в полосатых купальниках”, которой показывали, как махать веслом. Погода была ветренная, но волн не было (сантиметров 10 всего-то), так как водоём почти закрытый и небольшой. Спустил каяк на воду, проехал метров 50 против ветра. Понравилось. Начал поворачивать бортом к ветру и волнам и стал понимать, что держать лодку в вертикальном положении очень трудно. Лодка пошла раскачиваться вразнос. Сначала, было, запаниковал, но потом собрался с мыслями, вспомнил, что смотрел на ютюбчике и с помощью нижней поддержки более или менее успокоил лодку. Повернулся спиной к ветру, всё стало веселее. Вернулся к берегу. Отдышался. Поехал повторять. Ну и повторил. Примерно также. В третий раз получилось получше.
Очевидно, что всё безобразие, которое у меня получилось, обусловлено нулевым опытом. Учиться и практиковаться – очевидная рекомендация в таком случае (заложено в плане действий). С одним “но”. Та самая чайникогруппа, о которой я не зря упомянул вначале текста, отчалила на своих “двойках” от берега в то самое время, когда я барахтался в попытках совладать с качкой. Так вот, у них я таких проблем не наблюдал. Отсюда я делаю вывод, что мои более чем скромные навыки – не единственная причина неприятной раскачки лодки.
А теперь вопрос к тем, кто осилил дочитать до этого места и разбирается в вопросе:
Что можно сделать для повышения остойчивости? Фотографии нижней части корпуса есть здесь. В принципе, готов изготовить из стеклопластика какую-нибудь волшебную деталь типа киля/скега/_нужное_подставить_
Улучшение ходовых качеств лодки
Не всегда удаётся подъехать к «рыбному месту» на машине, поэтому лодка нужна не только для ловли, но и в качестве водного транспорта. Часто первое плавсредство оказывается не слишком удачным, и лишь с течением времени и приобретением опыта рыболов начинает понимать, какая именно конструкция ему подойдёт.
Современные надувные лодки проектируются отнюдь не с нуля. Конструкторы опираются на многолетний предыдущий опыт, но при этом используют возможности новых технологий. Сегодня уже невозможно представить лодку без брызгоотбойников, кильсона и других небольших, но важных улучшений. Ходовые качества существенно возросли благодаря вклеиваемому транцу и обводам, снижающим сопротивление среды. Но ПВХ лодка с мягким корпусом всё же остаётся довольно тихоходной, хотя в сравнении с более старыми резиновыми образцами она выглядит куда более выигрышно.
Часто из этой ситуации выходят при помощи съёмного твёрдого пола. Такая конструкция способствует остойчивости, так как нагрузка распределяется по днищу равномерно, и рыбак может не опасаться перевернуться во время забрасывания снастей или перемещения от носа к корме. Кроме того, твёрдый пол снижает деформацию днища, поэтому при включении подвесного двигателя лодка может развить достаточно большую скорость.
Как сделать лодку скоростной
В современных надувных лодках изначально предусмотрены стрингеры – элементы, благодаря которым увеличивается жёсткость конструкции. Это вкладыши из алюминиевого профиля специальной формы, благодаря которому секционное складное днище превращается в жёсткий надёжный монолит. Плавсредство существенно улучшает свои показатели при эксплуатации как с навесным двигателем, так и без него.
Функции стрингера
Роль стрингеров в конструкции надувной ПВХ лодки достаточно велика. Они:
- увеличивают устойчивость лодки, что делает её намного более безопасной;
- снижают диапазон колебаний при ходьбе по днищу;
- повышают жёсткость конструкции, благодаря чему улучшаются ходовые качества.
Наиболее заметны позитивные изменения при эксплуатации габаритных лодок со стрингерами. Но при выборе алюминиевого профиля нужно быть внимательным: он должен соответствовать толщине фанеры, из которой изготовлена пайола. Только в этом случае стрингеры будут действительно эффективными.
Алюминий лучше всего подходит для производства стрингеров, так как обладает необходимой прочностью и вместе с тем лёгким весом. Торцы металлических деталей защищают заглушками из пластика, чтобы не допустить надрывов ПВХ материала бортов. Края секций плотно закрепляют в пазах стрингера. Для всех толщин днища используется одинаковая конфигурация профиля, которые отличаются между собой лишь габаритами сечения и проёма, оставленного для закрепления фанерных вставок.
Обычно во время передвижения по водной поверхности основная нагрузка приходится на кормовую часть и середину днища. Именно туда обычно устанавливают стрингеры. Использовать их в носовой части нет особой необходимости.
Стрингеры, предлагаемые промышленностью
Традиционной для стрингеров стала Н-образная конфигурация профиля. Края пайол вставляют для фиксации в противолежащие пазы, скрепляя их между собой, чтобы обеспечить монолитность и неподвижность днища. Но для этого ширина паза должна в точности соответствовать толщине края пайолы. Если паз будет более широким, о надёжности можно не говорить – края будут «гулять», и конструкция потеряет жёсткость. Слишком узкий паз просто не позволит собрать днище, так как толстый край секций в него не втиснется.
Кроме того, эффективность Н-образного профиля сохраняется лишь до определённого уровня скоростных нагрузок. При его превышении профиль может не выдержать. Намного лучше работает профильная система «шип-паз»: она образует жёсткое, надёжное соединение и намного более удобна в сборке и разборке лодки. Профили вначале монтируются на торцевые части пайол, а затем соединяются между собой.
В настоящее время покупка стрингеров для надувной лодки ПВХ не составляет никакой сложности. Нужно лишь правильно выбрать параметры профиля, соответствующие вашей модели плавсредства. Разница будет заметна сразу, как только вы спустите лодку на воду, причём даже на перемещении по короткой дистанции. Если же говорить о длительном плавании, то преимущества стрингеров в нём проявятся наиболее ярко и выпукло.
Стрингеры продольного образца
Наиболее востребованы для рыбацких лодок поперечные стрингеры, которыми соединяют фанерные секции лодочного днища. Но некоторые рыболовы и туристы предпочитают продольную конструкцию, предусматривающую расположение стрингеров в направлении между носом и кормой. Несмотря на очевидную надёжность такого способа, существенно повышающего жёсткость лодочного каркаса, он не пользуется популярностью. Как правило, его изготавливают кустарным способом, но даже при таком подходе он обеспечивает заметное повышение предела допустимой скорости плавания. Кроме того, отсутствие прогибов днища позволяет сэкономить топливо, потребляемое мотором.
Конструкция продольного стрингера проста. Это профиль из алюминия, расположенный по центральной продольной оси лодки. Внешне он напоминает обычный плинтус, но обладает несколько более сложным сечением. По сравнению с поперечными моделями он обеспечивает гораздо больше возможностей, в числе которых:
- скорость свыше 35 км/ч при плавании с подвесным мотором;
- отсутствие или уменьшение прохватов воздуха при глиссере;
- сохранение геометрии корпуса на волнах, отсутствие прогибов;
- увеличение количества груза, который способна нести лодка;
- транспортировка лодки в надутом состоянии на автомобильном прицепе;
- отсутствие рисков складывания лодки по поперечной линии на большой волне.
С продольным стрингером обычная не слишком поворотливая надувная лодка превращается в надёжный, маневренный катер, способный перемещаться с достаточно высокой скоростью. Она будет отлично справляться с любыми превратностями погоды, которые могут встретиться вам на рыбной ловле или во время водного путешествия.
