Скуловые кили. Основные моменты вкратце

Когда парусная яхта идет под углом к направлению ветра, на ее парусах создается сила, одна из составляющих которой действует поперек судна и является причиной крена и дрейфа яхты. На курсе бейдевинд сила дрейфа почти в четыре раза превышает полезную силу тяги, которая продвигает яхту вперед; на курсе галфвинд сила дрейфа и сила тяги почти равны, и только на курсе фордевинд сила дрейфа практически отсутствует.

Крен и дрейф яхты, идущей в бейдевинд, увеличивают сопротивление воды движению ее корпуса и снижают скорость хода яхты в направлении зетра. Именно поэтому остойчивость и сопротивление дрейфу являются важнейшими качествами, определяющими способность яхты лавировать. Эти качества находятся в прямой зависимости от осадки судна. В самом деле, остойчивость яхты может быть обеспечена понижением ее центра тяжести либо созданием специальной, более остойчивой формы корпуса.

В первом случае необходимое положение центра тяжести достигается укладкой внутреннего балласта или установкой под днищем яхты тяжелого фальшкиля. Чем глубже погружен фальшкиль, тем ниже центр тяжести яхты. Следовательно, необходимость достаточного понижения (углубления) балласта является первой причиной относительно большой осадки парусных яхт.

Так как яхта движется в воде под углом дрейфа к курсу, на ее корпусе образуется подъемная сила, противодействующая силе дрейфа. Мы знаем, что при разбеге самолета по дорожке аэродрома встречный поток воздуха набегает на крылья под некоторым углом и образует на них подъемную силу, которая и отрывает самолет от земли. Аналогичное явление наблюдается при движении яхты. Однако, хотя вода обладает в 800 раз большей плотностью, чем воздух, на корпусе яхты (как и на фюзеляже самолета) не может образоваться подъемная сила достаточной величины; для этого требуется установить под днищем или по бортам яхты своеобразные подводные крылья в виде плавников, килей, швертов.

Чем уже и глубже киль, работающий подобно крылу самолета, тем большая подъемная сила образуется на нем. На спортивных судах, где особенно важна скорость, именно поэтому и применяются узкие и глубокие кили, на которых при минимальной площади образуется наибольшая подъемная сила. Эффективность такой формы килей является второй причиной значительного увеличения осадки парусного судна.

Со времен усовершенствования парусного вооружения, что позволило ходить в лавировку, усилия судостроителей были направлены на создание полноценных корпусов мелкосидящих парусников. Такие суда нужны для плавания на мелководье вдоль морских побережий, в устьях рек и районах с большими колебаниями уровня воды.

Одними из первых судов с малой осадкой были голландские парусники со шверцами. Эти парусники были широкими судами, что обеспечивало им необходимую остойчивость. Для увеличения сопротивления дрейфу вместо глубокого киля по бортам навешивались две большие доски-шверцы, которые при прохождении мелководных районов поднимались из воды. При лавировке обычно опускался лишь подветренный шверц.

Современными яхтсменами шверцы незаслуженно позабыты, хотя в XVIII-XIX веках было немало яхт со шверцами (в том числе и в России). Аэродинамическое качество узких и длинных шверцев достаточно высоко. Ведь благодаря установке шверцев ходили в бейдевинд такие суда, как плоскодонные темзинские баржи. Особенно удачны шверцы голландской конструкции, которые при крене судна остаются вертикальными (рис. 1, а).

Однако управление шверцами большой площади очень неудобно. На ходу и при посадке на мельподветренный шверц давлением воды сильно прижимается к борту судна и поднять его из воды трудно.

При швартовке шверцы часто повреждаются, а на качке трутся о борта и повреждают обшивку судна. Поэтому, несмотря на все усовершенствования, шверцы были вытеснены опускными килями - швертами.

Считается, что шверт был изобретен в Америке в конце XVIII столетия, но имеются сведения о гораздо более раннем его использовании. Так, например, древние инки втыкали между бревнами своих плотов несколько вертикальных узких досок. Изменяя количество и расположение досок, можно было регулировать положение центра бокового сопротивления относительно центра парусности и таким образом изменять курс плота по отношению к ветру.

После изобретения шверта на некоторых темзинских баржах шверцы стали помещать в колодцах внутри корпуса. Это предохраняло их от повреждения при плавании в таком «тесном» месте, как Темза. Сначала такие парные шверты устанавливали параллельно ДП. Затем, на спортивных судах, их стали устанавливать с наклоном к диамет-рали так, чтобы при крене подветренный шверт становился вертикально и работал более эффективно (рис. 1,6). Наветренный шверт обычно выбирали в колодец, чтобы уменьшить смоченную поверхность; при ходе полным курсом убирали оба шверта. В России двухшвертовые суда были известны под названием «Ри-Ри» и имели по два руля, установленных за швертами.

В 1890 г. появилась первая яхта с постоянными скуловыми килями - «Ирис». При длине 18 и ширине 3,8 м она имела осадку всего 1,1 м. Кили на ней были длиной 3 м и шириной около 300 мм. Очевидно, устройством таких килей конструктор хотел, в первую очередь, придать яхте свойство устойчиво становиться на грунт при отливе (рис. 1, в). Несмотря на малую осадку, «Ирис» показала неплохие лавировочные качества и не уступала глубокосидящим соперникам. Так появился еще один тип мелкосидящих яхт - со скуловыми килями (рис. 1, г).

Прототипом современных яхт со скуловыми килями является яхта «Блюберд», спроектированная и построенная англичанином Бальфором в 1924 г. Через 15 лет им же была построена новая яхта с двумя килями и стальным корпусом. Бальфор применил стальную конструкцию, так как в процессе эксплуатации «Блюберд» выяснилось, что прочность крепления тяжелых фальшкилей к корпусу недостаточна. Новая яхта имела наибольшую длину 14,6; длину по ватерлинии 12; ширину 3,3 и осадку 1,45 м. Интересной особенностью яхты была форма ее килей. Сигарообразный балласт был подвешен на узком стальном листе (рис. 2), причем кормовой конец балласта поддерживался стойкой обтекаемого сечения, на которую навешивался руль. Кили были установлены под углом 10° к вертикали и оказывали эффективное сопротивление дрейфу яхты.

В 1936 г. в Англии была построена яхта «Баттеркап» длиной 7,5 м с двумя скуловыми килями. Каждый киль представлял собой трехсоткилограммовую свинцовую отливку, закрепленную на деревянном плавнике. На транце, на отдельном плавнике, был навешен руль. «Баттеркап» неплохо шла в лавировку, а во время трансатлантического перехода в 1956 г. обнаружилось еще одно положительное свойство двухкильных судов. На полных курсах и на волне, когда давление на паруса яхты уменьшается, обычные яхты имеют очень порывистую бортовую и килевую качку. Скуловые же кили «Баттеркапа» в значительной мере смягчали качку, увеличивая ее период. Сказался также эффект более высокого расположения центра тяжести, чем у обычных яхт. Это способствовало успеху тридцатидневного перехода через океан, во время которого яхта шла в основном полными курсами.

Широкое применение скуловых килей для мелкосидящих яхт началось с 1955 г., после удачных опытов по замене бульбкиля на скуловые кили на небольшой яхте. При такой замене осадка вместо 700 стала 300 мм, причем мореходные и лавировочные качества «новой» яхты оказались не хуже, чем с бульбкилем. Крен под парусами почти не увеличился, несмотря на уменьшение углубления балласта.

В последние годы яхты со скуловыми килями - особенно малые яхты - приобрели большую популярность. В Англии, ФРГ, Франции и Голландии налажено серийное производство таких судов, при этом часто один и тот же корпус поставляется и как яхта со скуловыми килями, и с плавниковым килем и как компромисс. Выбор того или иного типа килей определяется заказчиком в зависимости от условий эксплуатации яхты.

В чем же состоят особенности яхт со скуловыми килями по сравнению с килевыми яхтами, компромиссами и швертботами?

Эффективность киля в создании достаточной силы сопротивления дрейфу, как уже упоминалось выше, в большой степени зависит от аэродинамического удлинения киля. Последнее оценивается по соотношению T 2 /S, где Т - осадка киля (от днища яхты до нижней его кромки), a S - площадь киля.

Если уменьшить осадку килевой яхты обычного типа, то придется увеличить длину килевой линии для того, чтобы сохранить неизменной площадь киля. Но при этом относительное удлинение киля уменьшится, а соответственно уменьшится и сила сопротивления дрейфу; яхта будет лавировать с большим углом дрейфа. При значительном уменьшении осадки килевой яхты дрейф достигнет недопустимой величины (12-18°) и станет целесообразной установка опускного киля, проходящего внутри балластного фальшкиля. Получается компромиссное решение, сочетающее особенности килевой яхты и швертбота, в связи с чем такие яхты и называются «компромиссами». С поднятым швертом компромисс хотя и плохо, но лавирует благодаря фальшкилю, но для нормальной лавировки компромисса необходима такая же глубина фарватера, как и для обычной килевой яхты. Вот поэтому компромисс часто не может удовлетворить требованиям туриста или любителя спортивных плаваний.

Швертбот имеет самую малую осадку корпуса из всех типов парусных яхт, однако лавировать на нем при убранном шверте невозможно из-за плоскодонной формы корпуса.

Опыт эксплуатации первых яхт со скуловыми килями показал, что они при осадке, равной 50-60% осадки нормальной килевой яхты, лавируют не хуже.

В табл. 1 приведены сравнительные данные по яхтам четырех основных типов с парусностью около 20 м 2 и примерно одинаковой длиной по ватерлинии. Особенности яхты со скуловыми килями (двухкильной яхты) видны также из сопоставления ее с обычной килевой яхтой, показанного на рис. 3.

При ходе в бейдевинд киль обычной яхты с увеличением крена работает менее эффективно из-за увеличения наклона киля к поверхности воды (уменьшается проекция киля на вертикальную плоскость); при этом увеличивается вертикальная составляющая от сил давления воды на киль, что создает дополнительную кренящую силу. Чем больше крен, тем с большим углом дрейфа движется яхта. При крене яхты со скуловыми килями подветренный киль погружается глубже в воду, а его плоскость приближается к вертикали; сопротивление дрейфу возрастает, а вертикальная составляющая давления воды на киль практически отсутствует.

В прямом положении осадка двухкильного судна на 40-60% меньше осадки килевой яхты. При крене осадка килевой яхты уменьшается, а двухкильной, наоборот, увеличивается. При посадке на мель с креном обычная килевая яхта садится плотнее и снять ее значительно труднее.

При крене яхты силы, действующие на паруса и корпус, лежат в разных вертикальных плоскостях.

В результате появляется приводящий момент, который затрудняет управление яхтой. Плечо этого момента у двухкильной яхты оказывается меньше, чем у обычной; поэтому центр парусности двухкильной яхты должен лежать в нос от центра бокового сопротивления на меньшую величину, чем у обычной яхты. Благодаря меньшей осадке плечо кренящего момента на яхте со скуловыми килями также меньше, чем на обычной килевой яхте.

Двухкильные яхты очень удобны для районов с большими колебаниями уровня воды и мелководной стоянкой. При отливе такие яхты не падают на борт, а стоят на киле и кормовом плавнике.

Двухкильная яхта, обладая малой осадкой, не имеет конструктивных недостатков, присущих швертботу или компромиссу. У нее нет швертового колодца, который занимает место в каюте и доставляет немало неприятностей своей водотечностью. Наконец, нет самого шверта, который может погнуться при посадке на мель или просто заклиниться в колодце плавающей щепкой. А самое главное, ни швертбот, ни компромисс не могут лавировать с такой малой осадкой, как у яхты со скуловыми килями. Все это заставляет обратить внимание на этот тип парусных яхт и рекомендовать его для широкого применения в мелководных районах нашей страны.

Современные яхты со скуловыми килями строятся двух типов - с легкими и тяжелыми скуловыми килями. У яхт первого типа (рис. 4,а) балластный фальшкиль крепят на невысоком плавнике в ДП, т. е. на том же месте, что и у обычных яхт, а скуловые кили делают легкой конструкции - из стальных листов, фанеры или стеклопластика.

У яхт второго типа (рис. 4,6) балластные фальшкили крепят к скуловым килям, а плавник в ДП делают только в корме для навешивания руля.

С точки зрения остойчивости, оба способа расположения фальшкилей равноценны, так как центр тяжести балласта лежит на одинаковой глубине под ватерлинией. Однако в первом случае вес балласта лучше воспринимается жесткой килевой балкой и распределяется на поперечный набор; при этом прочность крепления легких скуловых килей должна быть рассчитана лишь на действие силы сопротивления дрейфу и реакции, возникающие при посадке яхты на мель. Сила дрейфа на яхте парусностью 20 м 2 может достигать 200-300 кг, поэтому днище в месте установки скуловых килей должно быть соответствующим образом подкреплено. Иногда крепление таких килей умышленно делают слабым, чтобы при чрезмерной нагрузке (например, при ударах о камень на волне) киль отрывался от корпуса, не нарушая водонепроницаемости наружной обшивки. В этом случае киль крепят на шурупах к накладному поясу обшивки, причем ни один шуруп не должен входить в основной пояс.

Если балласт крепят к скуловым килям, конструкция крепления последних к корпусу должна быть очень надежной. При недостаточной перевязке килей с набором корпуса происходит расшатывание поясьев обшивки и появляется водотечность. Обычно такие кили крепят сквозными болтами к прочным стрингерам и флорам. Стрингеры должны быть хорошо связаны с рамными шпангоутами и переборками, как, например, это сделано на 7,5-метровой яхте (рис. 5).

Скуловые кили обычно ставят под углом 8-15° к вертикали или на самой скуле, или на расстоянии 1/4 ширины от ДП. При установке килей нужно тщательно проверить, не будут ли они искажать плавность обтекания корпуса водой. Иногда скуловые кили ставятся так, чтобы расстояние между их носовыми кромками было меньше, чем между кормовыми (угол между килем и линией ДП на полушироте составляет 1-2°). Благодаря этому увеличивается угол атаки киля на курсе бейдевинд, а следовательно, и сила сопротивления дрейфу при соответствующем уменьшении угла дрейфа. Однако на полных курсах сопротивление таких килей будет несколько больше, чем параллельных ДП.

Опыты, которые проводились с двухкильной яхтой, показали, что при замене плавникового киля скуловыми площадь каждого из них должна быть равна 60-70% площади плавникового киля. Такая площадь обеспечивает хорошие лавировочные качества яхты. Площадь каждого киля должна быть около 1/35-1/40 площади парусов.

Как уже отмечалось, скуловой киль должен быть возможно более коротким (по длине яхты), чтобы иметь хорошее аэродинамическое удлинение. Низкие кили, простирающиеся на большую часть длины яхты, малоэффективны и должны иметь очень большую площадь.

Если балласт крепится к плавнику в ДП, этот плавник должен иметь минимальную площадь, иначе ухудшится центровка яхты. В этом случае руль навешивают на отдельный плавник под кормовым подзором; такой плавник необходим для опоры при посадке яхты на мель и для защиты пера руля.

Большое влияние на сопротивление дрейфу оказывает поперечное сечение киля. В простейшем виде скуловые кили могут быть изготовлены плоскими из листов металла или бакелизированной фанеры. Но результаты получатся лучше, если установить более толстые профилированные кили. Сечения такого киля представляют собой специальный обтекаемый профиль (рис. 6). Кили обычных килевых яхт имеют симметричный профиль (рис. 6,а) с относительной толщиной b/l = 0,10÷0,14. По сравнению с листовым килем равной площади и удлинения, профилированный киль увеличения подъемной силы не дает, но его лобовое сопротивление значительно меньше. При больших углах дрейфа (10-12°) сопротивление профилированного киля в 2-2,5 раза меньше, чем листового. При малых углах дрейфа более тонкие профили (b/i = 0,06÷0,08) имеют незначительное преимущество перед толстыми.

Так как на яхте со скуловыми килями фактически работает лишь подветренный киль, целесообразно применить несимметричный (авиационный) профиль сечения (рис. 6,6). По сравнению с килем симметричного профиля, такой киль имеет несколько увеличенное лобовое сопротивление, но подъемная сила его на 25-50% больше. Следовательно, благодаря применению такого профиля можно или установить киль меньшей площади, или лавировать с меньшим углом дрейфа. Отметим, что повышение подъемной силы несимметричных профилей происходит за счет большей разности давлений на боковых поверхностях профиля.

Скуловые кили несимметричного профиля следует устанавливать выпуклыми поверхностями к ДП; только в этом случае они будут правильно работать и их установка будет оправдана.

Профилированный киль можно изготовить из дерева или металла. Деревянный киль набирают из брусков на сквозных болтах, которые крепят киль к набору корпуса. Металлические кили могут быть литыми или сварными - из листов стали или алюминиевых сплавов (рис. 7). Такие кили обычно имеют фланец для крепления к корпусу.

Выше говорилось в основном о преимуществах яхт со скуловыми килями, но следует отметить и недостатки, ограничивающие область их применения мелководными районами. Из-за малого углубления балласта остойчивость яхты со скуловыми килями несколько меньше, чем обычной. Весьма трудно придать скуловым килям достаточно эффективное аэродинамическое удлинение. Вследствие того, что практически работает только один подветренный киль, общая площадь скуловых килей получается на 20-25% больше площади киля обычной килевой яхты, что увеличивает смоченную поверхность корпуса и сопротивление воды.

Для обеспечения достаточной остойчивости яхты со скуловыми килями приходится увеличивать высоту ее надводного борта и ширину; это сохраняет достаточные плечи остойчивости формы на больших углах крена.

На рис. 8 приведены чертежи небольшой крейсерской яхты со скуловыми килями (французской постройки).

Основные характеристики яхты

Яхта имеет высокие мореходные качества и может использоваться для прибрежного морского плавания, а также для плавания по крупным озерам и водохранилищам. Большая ширина (L/B = 2,7) в сочетании с небольшой килеватостью днища обеспечивает хорошую остойчивость. Носовые шпангоуты имеют большую килеватость, что смягчает удары корпуса о волну при лавировке. Линии батоксов, пологие в носу и плавно выходящие из воды в корме, свидетельствуют о хорошей всхожести на волну и ходкости яхты.

Линия борта характерна для современных малых яхт с каютой - седловатостью вверх, что позволяет увеличить высоту борта в средней части яхты, где расположены койки.

Яхта рассчитана для плавания трех-четырех человек. В рубке расположены две койки 1850X650; третья койка - трубчатая - подвешивается на левом борту в форпике. Комингсы рубки являются продолжением бортов, что делает каюту более вместительной. Форпик отделен от каюты фанерной переборкой. На левом борту в форпике располагаются рундуки, гальюн и шкаф для береговой одежды. На правом борту устроены рундуки для запасов и снабжения. Для удобства работы с якор-цепью и стакселями имеется форлюк. В каюте с правого борта располагается камбуз с откидным столиком; в носовой части над койкой имеются шкафчики для посуды. Высота каюты у входа - 1400 мм.

Кокпит яхты (1600X1100) - самоотливной. В бортовых нишах у кокпита хранятся паруса, инструмент, а также канистры с бензином и водой емкостью по 20 л. В корму от кокпита устроен колодец для подвесного мотора мощностью 5-7 л. с. Такая конструкция очень удобна в эксплуатации, так как мотор постоянно готов к пуску, хорошо защищен от повреждений и не требует специального места для хранения. При длительной стоянке колодец может быть закрыт сверху капотом с замком. :На яхте может быть установлен и стационарный двигатель, например типа «СМ-255-Л».

Общая площадь парусов составляет 20 м 2 . Стаксель-штаг крепится на топе мачты, что позволяет в слабый ветер увеличить площадь парусности на 4-5 м 2 постановкой балуна. Центр парусности смещен в нос от центра бокового сопротивления на 5% длины по ватерлинии. Мачта - заваливающаяся, устанавливается в стандерсе на крыше рубки, подкрепленной двумя жесткими рамками. Гика-шкот крепится на стойке, установленной в кокпите.

Кили площадью по 0,8 м 2 и весом по 235 кг поставлены под углом 5° к вертикали и закреплены болтами к усиленным флорам.

Конструкция корпуса - обычная для яхт подобного типа. Дубовый киль склеен с ламинированным форштевнем. Обшивка - из сосны толщиной 20 мм. Сечение шпангоутов - 25X30, шпация - 200 мм. Палуба, крыша рубки и кокпит изготовлены из водостойкой фанеры толщиной 8-10 мм. Эту яхту можно построить и с клееной реечной обшивкой.

На рис. 9-13 представлены чертежи маленькой фанерной яхты для плавания в закрытых водах: по рекам, малым озерам и водохранилищам.

Яхта не имеет балластного фальшкиля, однако благодаря большой ширине, обводам типа «шарпи» и высокому надводному борту остойчивость ее достаточна для плавания в закрытых водах. Если скуловые кили изготовить из стальных листов толщиной 6-8 мм, их вес составит около 50 кг, что приведет к некоторому дополнительному повышению остойчивости.

Основные характеристики яхты

Обводы яхты рассчитаны на применение фанеры. Для упрощения постройки пагибь линий скулы и киля сделана незначительной, а все днищевые ветви шпангоутов - параллельными.

Обратная седловатость палубы и большая ширина рубки (от борта до борта) делают каюту более вместительной. В каюте располагаются две койки. Кокпит (500X1300) отделен от каюты переборкой и не сообщается с трюмом яхты. Под кокпитом, по бортам у транца и в форпике размещаются воздушные отсеки, обеспечивающие непотопляемость яхты в случае опрокидывания ее при шквале. В «гробах» размещаются: с правого борта - подвесной мотор, бензобак на 15-20 л и спасательные пояса; с левого борта - ящики для одежды, инструмента, запчастей и камбузных принадлежностей.

Предусмотрены два складных столика - один для карты, второй - обеденный. Высота каюты у входа 1100 мм.

Яхта может быть вооружена бермудским или гафельным шлюпом; в обоих случаях площадь парусности около 12 м 2 , но мачта гафельного шлюпа на 1,6 м короче. Мачты, заваливающиеся в корму, устанавливаются в стандерсах на крыше рубки или палубе.

Может быть применен подвесной мотор мощностью 1,5-3 л. с. Его можно навесить на транец (в ДП), но при этом руль должен быть снят. Можно также навесить мотор на борту на специальном кронштейне. Полезно в районе кокпита установить на палубе подуключины для нормальной гребли распашными веслами. В этом случае следует изготовить съемную банку.

Для изготовления обшивки, палубы и переборок используется водостойкая фанера толщиной 6 7 мм. Большинство деталей набора (спецификация приведена в табл. 2) изготовляется из сосны. Для соединения деталей лучше всего применить водоупорные клеи ВИАМ Б-3, КБ-3 и т. п. Корпус полезно снаружи покрыть эпоксидной или полиэфирной смолой.

При отсутствии фанеры корпус яхты может быть изготовлен с обшивкой на пазовых рейках. При этом шпация должна быть 350-400 мм, а толщина обшивки 12-15 мм. Скуловые кили можно изготовить из листовой стали толщиной 6-8 мм или склеить из деревянных брусков.

Габариты этой яхточки позволяют легко перевозить ее на автомобиле. В то же время в ней можно разместить все необходимое для длительного похода двух человек.

Крен и дрейф яхты, идущей в бейдевинд, увеличивают сопротивление воды движению ее корпуса и снижают скорость хода яхты в направлении ветра. Именно поэтому остойчивость и сопротивление дрейфу являются важнейшими качествами, определяющими способность яхты лавировать. Эти качества находятся в прямой зависимости от осадки судна. В самом деле, остойчивость яхты может быть обеспечена понижением ее центра тяжести либо созданием специальной, более остойчивой формы корпуса.

Рис. 1. Установка скуловых килей:
а - шверцы; б - двухшвертовое судно; в - яхта «Ирис»; г - яхта со скуловыми килями.

Шверцы не занимают место внутри корпуса; для их установки не нужны колодцы. И сейчас шверцы иногда устанавливают на яхтах, переоборудованных из спасательных шлюпок, так как при этом установка фальшкиля, как правило, нежелательна из-за увеличения осадки, а щель в киле для прохода опускного киля нарушает прочность корпуса. Однако управление шверцами большой площади очень неудобно. На ходу и при посадке на мель подветренный шверц давлением воды сильно прижимается к борту судна и поднять его из воды трудно.

После изобретения шверта на некоторых темзинских баржах шверцы стали помещать в колодцах внутри корпуса. Это предохраняло их от повреждения при плавании в таком «тесном» месте, как Темза. Сначала такие парные шверты устанавливали параллельно ДП. Затем, на спортивных судах, их стали устанавливать с наклоном к диаметрали так, чтобы при крене подветренный шверт становился вертикально и работал более эффективно (рис. 1,6). Наветренный шверт обычно выбирали в колодец, чтобы уменьшить смоченную поверхность; при ходе полным курсом убирали оба шверта. В России двухшвертовые суда были известны под названием «Ри-Ри» и имели по два руля, установленных за швертами.

В 1890 г. появилась первая яхта с постоянными - «Ирис». При длине 18 и ширине 3,8 м она имела осадку всего 1,1 м. Кили на ней были длиной 3 м и шириной около 300 мм. Очевидно, устройством таких килей конструктор хотел, в первую очередь, придать яхте свойство устойчиво становиться на грунт при отливе (рис. 1, в). Несмотря на малую осадку, «Ирис» показала неплохие лавировочные качества и не уступала глубокосидящим соперникам. Так появился еще один тип мелкосидящих яхт - со скуловыми килями (рис. 1, г).

Эффективность киля в создании достаточной силы сопротивления дрейфу, как уже упоминалось выше, в большой степени зависит от аэродинамического удлинения киля. Последнее оценивается по соотношению T²/S , где T - осадка киля (от днища яхты до нижней его кромки), a S - площадь киля.

Таблица 1. Сравнение яхт основных типов.

Тип яхты	Длина, м		Ширина, м	Осадка, м		Водоизме щение, т	Вес фальш киля, т	Площадь парусов, м²
Тип яхты	наиболь шая	по КВЛ	Ширина, м	корпуса	наиболь шая	Водоизме щение, т	Вес фальш киля, т	Площадь парусов, м²
Килевая	7,00	5,75	2,30	1,15	1,15	1,25	0,45	20,5
Компромисс	6,40	5,50	2,13	0,60	1,20	1,46	0,40	20
Швертбот	6,50	5,85	2,20	0,19	1,00	0,75	-	20
Двухкильная	6,73	5,50	2,25	0,68	0,68	1,30	0,47	20

В табл. 1 приведены сравнительные данные по яхтам четырех основных типов с парусностью около 20 м² и примерно одинаковой длиной по ватерлинии. Особенности яхты со скуловыми килями (двухкильной яхты) видны также из сопоставления ее с обычной килевой яхтой, показанного на рис. 3.

В прямом положении осадка двухкильного судна на 40-60% меньше осадки килевой яхты. При крене осадка килевой яхты уменьшается, а двухкильной, наоборот, увеличивается. При посадке на мель с креном обычная килевая яхта садится плотнее, и снять ее значительно труднее.

При крене яхты силы, действующие на паруса и корпус, лежат в разных вертикальных плоскостях.

Рис. 4. Современные типы яхт со скуловыми килями:
а - яхта с легкими скуловыми килями и балластом в ДП; б - яхта с балластом на скуловых килях.

У яхт второго типа (рис. 4,б) балластные фальшкили крепят к скуловым килям, а плавник в ДП делают только в корме для навешивания руля.

Иногда крепление таких килей умышленно делают слабым, чтобы при чрезмерной нагрузке (например, при ударах о камень на волне) киль отрывался от корпуса, не нарушая водонепроницаемости наружной обшивки. В этом случае киль крепят на шурупах к накладному поясу обшивки, причем ни один шуруп не должен входить в основной пояс. Если балласт крепят к скуловым килям, конструкция крепления последних к корпусу должна быть очень надежной. При недостаточной перевязке килей с набором корпуса происходит расшатывание поясьев обшивки и появляется водотечность. Обычно такие кили крепят сквозными болтами к прочным стрингерам и флорам. Стрингеры должны быть хорошо связаны с рамными шпангоутами и переборками, как, например, это сделано на 7,5-метровой яхте (рис. 5).

1 - скуловой киль, сталь δ - 13; 2 - накладная полоса 100X3, сталь; 3 - переборка (дерево);
4 - болт Ø12; 5 - болт Ø8.

Скуловые кили обычно ставят под углом 8-15° к вертикали или на самой скуле, или на расстоянии 1/4 ширины от ДП. При установке килей нужно тщательно проверить, не будут ли они искажать плавность обтекания корпуса водой. Иногда скуловые кили ставятся так, чтобы расстояние между их носовыми кромками было меньше, чем между кормовыми (угол между килем и линией ДП на полушироте составляет 1-2°). Благодаря этому увеличивается угол атаки киля на курсе бейдевинд, а, следовательно, и сила сопротивления дрейфу при соответствующем уменьшении угла дрейфа. Однако на полных курсах сопротивление таких килей будет несколько больше, чем параллельных ДП.

Большое влияние на сопротивление дрейфу оказывает поперечное сечение киля. В простейшем виде скуловые кили могут быть изготовлены плоскими из листов металла или бакелизированной фанеры. Но результаты получатся лучше, если установить более толстые профилированные кили. Сечения такого киля представляют собой специальный обтекаемый профиль (рис. 6). Кили обычных килевых яхт имеют симметричный профиль (рис. 6,а) с относительной толщиной b/L = 0,10-0,14. По сравнению с листовым килем равной площади и удлинения, профилированный киль увеличения подъемной силы не дает, но его лобовое сопротивление значительно меньше. При больших углах дрейфа (10-12°) сопротивление профилированного киля в 2-2,5 раза меньше, чем листового. При малых углах дрейфа более тонкие профили (b/L = 0,06-0,08) имеют незначительное преимущество перед толстыми.

Рис. 6. Профилированные кили:
а - симметричного профиля; б - несимметричного профиля.

Ординаты профилей (размеры b в % от хорды).

Так как на яхте со скуловыми килями фактически работает лишь подветренный киль, целесообразно применить несимметричный (авиационный) профиль сечения (рис. 6,б). По сравнению с килем симметричного профиля, такой киль имеет несколько увеличенное лобовое сопротивление, но подъемная сила его на 25-50% больше. Следовательно, благодаря применению такого профиля можно или установить киль меньшей площади, или лавировать с меньшим углом дрейфа. Отметим, что повышение подъемной силы несимметричных профилей происходит за счет большей разности давлений на боковых поверхностях профиля.

На рис. 8 приведены чертежи небольшой со скуловыми килями (французской постройки).

увеличить, 1500х1845, 306 КБ
Рис. 8. Чертежи крейсерской яхты со скуловыми килями:
а - теоретический чертеж; б - внешний вид; в - общее расположение.
1 - диван-койка; 2 - подвесная койка; 3 - гальюн; 4 - ящики; 5 - камбуз; 6 - откидной стол; 7 - шкаф: 8 - полка; 9 - канистра с водой; 10 - канистра с бензином; 11 - парусный ящик; 12 - подвесной мотор.

Кокпит яхты (1600X1100) - самоотливной. В бортовых нишах у кокпита хранятся паруса, инструмент, а также канистры с бензином и водой емкостью по 20 л. В корму от кокпита устроен колодец для подвесного мотора мощностью 5-7 л. с. Такая конструкция очень удобна в эксплуатации, так как мотор постоянно готов к пуску, хорошо защищен от повреждений и не требует специального места для хранения. При длительной стоянке колодец может быть закрыт сверху капотом с замком. На яхте может быть установлен и стационарный двигатель, например типа «СМ-255-Л».

Общая площадь парусов составляет 20 м². Стаксель-штаг крепится на топе мачты, что позволяет в слабый ветер увеличить площадь парусности на 4-5 м² постановкой балуна. Центр парусности смещен в нос от центра бокового сопротивления на 5% длины по ватерлинии. Мачта - заваливающаяся, устанавливается в стандерсе на крыше рубки, подкрепленной двумя жесткими рамками. Гика-шкот крепится на стойке, установленной в кокпите.

Кили площадью по 0,8 м² и весом по 235 кг поставлены под углом 5° к вертикали и закреплены болтами к усиленным флорам.

Д. А. Курбатов.

Чертежи и описание процесса постройки небольшой крейсерской яхты со скуловыми килями .

Правда о двойных килях

Двойные кили предоставляют удобства в эксплуатации и хранении яхты на осушаемых стоянках, но могут ли они реально обеспечить хорошее качество хода под парусами? Энди Каннингхем рассказывает нам о 80-летней истории применения двойных килей, от первых экспериментов до современных моделей, которые можно в большом количестве найти сегодня, как новых, так и сэконд-хэнд.

Мне всегда становится грустно, когда я слышу, как кто-то безапелляционно заявляет что с «двойными килями вы не можете идти против ветра». Возможно, таким пессимистам стоит сесть за руль современного двухкилевика, чтобы изменить свою точку зрения. Проекты яхт с двумя трюмными килями сделали огромный прогресс от ранних неуклюжих, низкомачтовых и недогруженных парусами лодок до сегодняшних победителей парусных гонок и замечательных моделей, удобных для многоцелевого круизинга.
Моя первая встреча с двухкилевой яхтой состоялась в 1983, когда я нал работать в Hanter Boats, и мне было предложено доставить двухкилевой Hunter Delta из Хембла в Торки. С молодецкой самоуверенностью и опытом доставки нескольких модных яхт, я несколько подозрительно отнесся к зарплате, которую нам предложили за эту работу – мне казалось, нам должны заплатить больше.
Мы вышли из Хэмбла в полночь, чтобы поймать благоприятный прилив и сразу же обнаружили состоятельность лодки под парусами. Лавировка против 5-бального западного ветра была весьма успешной и приносящей удовольствие, и к 9.00 мы уже были в Веймуте, где сделали короткую остановку, чтобы снова поймать следующий благоприятный прилив. Я говорю определенно: двухкилевой Hunter дизайнера Дэвида Томаса успешно ходит против ветра.
С тех пор я много ходил на яхтах с двойными килями, признавая, что они хорошо работают, но мало что знал об эволюции этого типа лодок. Поэтому я решил изучить вопрос глубже и обнаружил, что было проделано огромное количество исследовательской работы, и в особенности одним человеком.

1920-30 годы – первые двухкилевики
В 1922 году лорд Ривердэйл (на фото слева), большой энтузиаст яхтинга, спроектировал Bluebird - первую яхту с двойными килями. До тех пор существовали различные формы килей, включая плавниковые (fin kell), центральные шверты (centerboards, centerplates) и скуловые шверты (leeboards). Трюмные (скуловые) кили иногда ставили на обычные корпуса, но только как приспособления для уменьшения бортовой качки. В общем, не было ничего, что мы могли бы сегодня классифицировать как двойные трюмные кили.
Лорд Ривердэйл осознавал, что два киля, по одному на каждом борту трюма, будут давать преимущества круизному яхтсмену. Он хотел создать лодку с малой осадкой, способной не заваливаться на борт, а оставаться на ровном киле при посадке на грунт при осушке, и обладать хорошими мореходными качествами. В своих опытах он использовал две модели с одинаковыми корпусами, на одной из которых был установлен один плавниковый киль, а на другой - двойные кили, и не нашел результатов, говорящих против двухкилевого варианта. Это дало ему уверенность для постройки двухкилевой Bluebird , 25-футовика (7.6м), с кормой типа каноэ и почти прямым штевнем. Кили были поставлены под углом 30 градусов от вертикали, развернуты передними кромками внутрь на 63,5 мм, имели ассиметричные балластные бульбы, и как оценивалось позднее, были немного великоваты.
Bluebird продемонстрировала себя вполне контролируемой яхтой в тяжелую погоду со способность нести больше парусов, чем ожидалось, но в слабый ветер шла под парусами плохо. Было сделано два важных вывода для будущих дизайнов: что по бортам кили не должны выходить за пределы габаритов корпуса по ширине, чтобы исключит проблемы при швартовке лагом к причалу, и что днище корпуса должно быть не слишком плоским, обеспечивая возможность собирать и удалять трюмные воды.

В 1936 году лорд Ривердэйл, используя результаты более совершенного тестирования, спроектировал большую двухкилевую яхту. Исследования включали буксировку моделей и тесты под парусами. Однако, это проект был шагом назад, поскольку отступал от концепции и имел дополнительный рудиментарный центральный плавниковый киль между трюмными. Тем не менее, лодка была построена, и лорд Ривердэйл активно использовал ее для круизинга, отмечая ее хорошие ходовые качества в средние и сильные ветра, и снова, недостаточно хороший ход в слабые.
Bluebird сегодня все еще в отличном состоянии и базируется в Channel Island с новым именем Inversanda .

1949-50 годы – первые серийные лодки
В 1940-50-х годах яхтенные дизайнеры создали несколько успешных проектов лодок с двойными килями, такие как, например Atlanta 26. Изготовленные методом горячего формования из многослойного шпона с внутренним балластом, они имели пару выдвижных швертов большого удлинения и падающий руль. Такое их оснащение делало возможным перевозить яхты на трейлере и спускать на воду на пляжах. Обладая хорошей мореходностью, они завоевали заслуженную популярность и более 160 лодок было продано любителям прибрежного парусного круизинга.

1960-е – исследования приносят результаты .
Первые стеклопластиковые двухкилевые яхты начали появляться на рынке в начале 60-х. Такие яхтенные производители как Westerly и Macwesters продавали огромное их количество. На Лондонских бот-шоу того десятилетия казалось, что двухкилевые лодки берут вверх над однокилевыми. Те ранние модели имели большой скег - почти до середины киля, но через несколько лет стали появляться более усовершенствованные образцы, отличающиеся тщательно проработанным профилем килей, их расположением и методом соединения с корпусом. Все это значительно улучшило ход лодок под парусами.
Когда лорд Ривердэйл решил продолжить свои изыскания и построить следующую двухкилевую яхту в 1961 году, общая ситуация в этой области была уже совсем иная, чем во время его первого опыта 1924 года. Теперь он имел бассейн, оснащенный соответствующей аппаратурой, для опытных буксировок моделей и огромный опыт плавания на двухкилевых яхтах. В содружестве с яхенным конструктором Артуром Робом он экспериментировал с различными килями и рулями на корпусах чемпионских яхт.
Они заметили, что изменение угла продольного расположения килей относительно ДП (чуть внутрь или наружу) дает заметный эффект в способности яхты идти против ветра, так же, как и наклон килей по вертикали. По их мнению, «схождение» килей в 12,7 мм представляло собой лучший компромисс между хорошим ходом в бейдевинд и потерей скорости от сопротивления на попутном курсе.
Как и в 1920 году, разница между качеством хода под парусами в сильный и слабый ветер оставалась, но пятнадцатипроцентное преимущество нового дизайна над предыдущими в ходе против ветра не могло не радовать исследователей.
Очередная Bluebird of Thorne была построена, спущена на воду, и прошла в плаваниях много миль. Ходовые качества лодки заслуживали высокой оценки – она имела значительно уменьшенную бортовую качку на пассаже через Атлантику, и явно меньшую тенденцию к брочингу, чем однокилевые яхты.
Raters
В 1963 году полковник Хастлер озачился созданием недорогой, несложной в постройке однокорпусной, с двойными килями яхты для океанских гонок. Вместе с Джоном Льюисом (исследователем двухкилевых моделей яхт) они создали проект Raters 30 – Logic . Яхта имела прямоугольные обводы корпуса и ассиметричные кили. Форма килей была необычной – наружная их поверхность шла по обводу корпуса, тогда как внутренняя имела просто радиусный профиль, что давало значительную толщину килей, обеспечивая механическую прочность. Кили были вертикальными!
Ходовые качества этой лодки оказались сенсационными - она была безусловным чемпионом в свежий ветер на острых курсах. Но снова, с ослаблением ветра ход лодки резко замедлялся на бейдевинде, и, хотя и в меньшей степени, на попутных курсах.
К этому времени стало очевидным, что пристального внимания требует не только комбинация киля и корпуса, но многие другие аспекты, такие как режим обтекания корпуса потоком воды в районе килей, углы их расположения, пропорции плавников и их конфигурация, вопрос вентиляции наветренного киля и т.д.

1970-е - производство и инновации
К началу 1970 годов рынок предлагал широкий выбор яхт с двойными килями. Наиболее популярные модели того времени были представлены такими фирмами, как Alacrity, Barbel, Cobras, Fantasie, Four-21, Hurley, Kingfisher, Leisure, Macwester, Newbrige, Seawolf, Silhouetter, Snapdragon, Vivacity, и конечно, различные модели от Westerly. В то время как некоторые модели становились все более инновационными, другие все еще оставались со скегами, соединенными с рулями, который являлся третьей точкой опоры на грунт при осушке. Казалось, многие производители слишком живо откликнулись на требование владельцев иметь двухкилевые яхты с совсем малой осадкой, что привело к укорочению килей и ухудшению их ходовых качеств и отставание от килевых яхт заметно увеличилось.
Но всегда имеются конструкторы и строители, желающие продвигать идею вперед, и одним из таких был Лорет Гиллс. Он заказал дорогостоящие буксировочные испытания моделей в опытовом бассейне Саутгемпского университета и в 1968 году спроектировал знаменитый Centaur (на фото слева), проданный более чем в 2500 экземпляров. Будучи столь популярной и остающаяся лидером рынка сэкон-хэнд, эта яхта все же имела ходовые качества, которые можно выразить одним словом - «умеренные»

1980-е годы и далее – прогресс эффективности
Начиная с 1980-х годов, рынок яхт в Великобритании знаменуется приходом эффективных в ходу двухкилевых яхт, которые уже могли конкурировать по своим ходовым качествам с однокилевыми. Moody 27 и Sadler 25 были наиболее успешными образцами, и их владычество продолжалось до 1990-х. В 1983 Hunter Boats приспособили двойные кили на корпус Hunter Delta 25 и получили отличный результат. Лодка была очень живой под парусами, хорошо приспособленной к круизингу, и под брендом Horizon 26, а затем Horizon 27, была названа лучшей лодкой года. Ее кили были более тонкими и длинными, чем у предыдущих яхт, расположены ближе к ДП, и имели некоторое схождение передних кромок для обеспечения максимальной подъемной силы на подветренном киле, который располагался вертикально при крене 15 градусов. Кили были ассиметричными. Результаты оказались впечатляющими и такие же кили в дальнейшем применялись для ряда других яхт. (см фото слева). Двухкилевые Hunter успешно участвовали в гонках и служили надежным круизером для многих счастливых владельцев этих лодок.

Хотя Великобритания занимает преимущественно ведущие позиции в конструировании и постройке яхт с двойными килями, яхтостроители из других стран не остаются в стороне. Так American Hunter Marine Corporation, заметив интерес британцев к таким лодкам, включило их в линейку своей продукции Legend, разместив производство в Британии.
В континентальной Европе обычными являются подъемные кили на яхтах для мелких акваторий, но строятся и двухкилевые яхты. Jeаnneau предлагала модели Fantasia 27 (1981-87) и позднее San Olyssey 32 Deriveur в 1998 году. Строят двухкилевики в Германии и Голландии – Nordship, 35-футовый морской круизер с палубной рубкой наиболее популярен и импортируется в Британию.
Но наиболее впечатляющую картину сегодня показывают дизайнерски и технологически продвинутые французские двухкилевые яхты серии RM (фото справа), спроектированные талантливым дизайнером Марком Ломбардом, разрабатывавшим проекты гоночных яхт Open 50 и 60. На данный момент они обладают наилучшими ходовыми качествами среди двухкилевых яхт.

Перспективы
Что мы видим, бросив взгляд на двойные кили сегодня? Гоночные машины, участвующие в кругосветных гонках, иллюстрируют нам потенциал двухкилевиков. Единственной задачей балластых килей современных гоночных яхт является несение веса, препятствующего крену яхты, а подъемную силу генерируют в основном подъемные шверты-плавники по бортам. Когда яхта идет с креном, подветренный шверт, длинный и узкий, оказывается в вертикальном (или близком к нему) положении и эффективно препятствует дрейфу, а наветренный поднимается для уменьшения сопротивления. У однокилевых широких круизных яхт на кренах киль занимает невыгодную позицию - под углом, при этом уменьшается его эффективная длина, и часть его прикрывается накрененным корпусом. Все это ведет к дрейфу – чем больше крен, тем больше дрейф яхты под ветер. Отсюда понятно, почему двухкилевой дизайн корпусов становится очевидным выбором для современных широких яхт, предоставляющих большое внутреннее жизненное пространство яхтсменам сегодняшних дней, которые по-прежнему требуют хорошей крутизны и скорости хода лодки против ветра. Конечно, такие яхты имеют двойные кили не только, и не столько для обеспечения малой осадки и возможности садиться на грунт. Просто это наиболее эффективный вариант.

Вопрос выбора яхты с одним или двумя килями становится на повестку дня. Почему бы не посмотреть на двойные кили более внимательно? Вы можете быть приятно удивлены.

Основные моменты вкратце

Первые двойные кили отражали текущую на тот момент точку зрения на существующие длинные классические кили и были и толстыми в сечении, чтобы обеспечить достаточную площадь присоединения к корпусу. Это делало лодки медленными в слабые ветра из-за большой площади смоченной поверхности.

С прогрессом в дизайне двойных килей, их плавники становились уже и длиннее, что уменьшало смоченную поверхность. Но у дизайнеров зрела уверенность, что площадь плавники килей можно уменьшить на 25-30% в сравнении с обычными килями круизных яхт из-за их большей эффективности.

Лодки с двойными килями становятся более эффективными при увеличении угла крена, поскольку один киль располагается вертикально, а второй выносится на ветер и создает своим весом большой восстанавливающий момент, препятствуя дальнейшему крену.

В зависимости от расположения килей увеличивается возможность глиссирования, так как кили стабилизируют поток воды вокруг днища, и питают руль невозмущенным потоком воды. Это обеспечивает возрастание скорости лодки на 15-20%, подобно применению носового бульба, уменьшающего волновое сопротивление корпуса, которое достигает 85-90% общего сопротивления. Место расположения килей становится критически важным для достижения такого эффекта.

Двойные кили обеспечивают лучшую устойчивость на попутном курсе и лучше демпфируют бортовую качку. Они также уменьшают кормовую волну, и, следовательно, сопротивление движению. Этот эффект многократно был доказан как в опытовых бассейнах, так и в натурных тестах.

Скорость под двигателем и экономия топлива у двухкилевиков лучше, поскольку винт работает в невозмущенном центральным килем потоке воды.

Двухкилевые яхты остаются в прямом положении при осушке

Движение двухкилевой яхты в дрейфе более комфортабельно, поскольку она не так «спотыкается» о свои кили при брочинге с волны.

From Practical Boat Owner
Перевод С.Свистула

Изобретение относится к судостроению, в частности к скуловым килям. Скуловой киль содержит продольную пластину, закрепленную на скуле корпуса судна посредством промежуточной подкладной пластины. Гнутая пластина, выполненная в виде равнобокого угольника, прикреплена вершиной к продольной пластине симметрично по отношению к ее оси. Высота угольника, измеренная по оси симметрии, равна 0,2-0,35 высоты киля, а угол между сторонами угольника равен 60-90. Достигается повышение эффективности успокоения качки судна. 1 ил.

Изобретение относится к области судостроения, в частности к скуловым килям.

Известны скуловые кили разрезной или решетчатой конструкции, в которой кили состоят из отдельных пластинок, установленных вряд и связанных между собой полосой жесткости (Шмырев А.И. и др. Успокоители качки судов, Судостроение, 1961 г., стр.14, 227). Такая конструкция скуловых килей не нашла практического применения вследствии малой прочности и низкой технологичности.

Известна конструкция пластинчатого киля, в конструкции которого продольная пластина выполнена с симметрично расположенными по высоте вогнутыми участками верхней и нижней свободных поверхностей, чередующимися с изломами (а.с. №506238, В 63 В 39/06, 3/44). Данная конструкция не нашла широкого применения из-за сложностей в изготовлении, а также повышенных требований к точности обработки и монтажа.

Наиболее широко известны пластинчатые скуловые кили, содержащие продольную пластину, которая закреплена на скуле корпуса судна посредством промежуточной подкладной полосы, а на свободной кромке пластины закреплен окантовочный профиль, выполненный из прутка или из трубы, а иногда из полособульбового профиля - РД5.1002-80 "Скуловые кили надводных судов и кораблей", стр.11, 12.

Однако такие скуловые кили недостаточно эффективны в работе по успокоению качки судов.

Целью предлагаемого технического решения является повышение эффективности успокоения качки судна.

Поставленная цель достигается тем, что скуловой киль снабжен дополнительной гнутой пластиной, выполненной в виде равнобокого угольника и прикрепленной вершиной к продольной пластине симметрично к ее оси, при этом высота угольника, измеренная по оси симметрии, равна 0,2-0,35 высоты киля, а угол между сторонами угольника равен 60-90.

На чертеже показан предлагаемый киль. Скуловой киль содержит пластину 3, закрепленную на скуле корпуса судна 1 с помощью промежуточной полосы 2, и гнутую пластину в виде равнобокого угольника 4, прикрепленную к наружной кромке пластины 3.

Устройство работает следующим образом. Во время хода на волнении наблюдается поступательное и вертикальное перемещение, а также бортовая качка судна. При этом обтекание скулового киля поперечным потоком жидкости происходит с увеличенным углом атаки за счет вогнутости верхней и нижней поверхности киля, образованной пластиной и сторонами угольника, т.е. с повышенной интенсивностью волно- и вихреобразования одновременно на двух наружных кромках, что обеспечивает эффективную работу киля как при опускании, так и при подъеме судна.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

Скуловой киль, содержащий продольную пластину, закрепленную на скуле корпуса судна посредством промежуточной подкладной полосы, отличающееся тем, что, с целью повышения эффективности работы, он снабжен дополнительной гнутой пластиной, выполненной в виде равнобокого угольника и прикрепленной вершиной к продольной пластине симметрично по отношению к ее оси, при этом высота угольника, измеренная по оси симметрии, равна 0,2-0,35 высоты киля, а угол между сторонами угольника равен 60-90.

Изобретение относится к судостроению и касается создания скуловых судовых килей, позволяющих утилизацию волновой энергии. Скуловой киль выполнен в виде лопасти, размещенной на подворной части корпуса судна. Лопасть скреплена с корпусом судна шарнирно, с возможностью поворота относительно горизонтальной оси. Одна из поверхностей лопасти шарнирно связана со штоком гидроцилиндра, снабженным поршнем. Гидроцилиндр шарнирно связан с корпусом судна. Полости гидроцилиндра по обе стороны поршня связаны с гидроаккумулятором. Скуловые кили размещены симметрично относительно продольной оси корпуса судна. Технический результат реализации изобретения заключается в расширении функциональных возможностей устройства при обеспечении возможности получения дополнительной энергии. 1 ил.

Изобретение относится к области судостроения и может быть использовано в конструкциях мореходных судов, при этом, использование предлагаемого устройства позволяет получить дополнительный источник энергии за счет утилизации волновой энергии, вызывающей качку корабля. Известна волновая энергетическая установка, содержащая шарнирно соединенные поплавки и размещенные над и под шарниром деформируемые камеры переменного объема, подключенные к энергетическим аппаратам (см. а.с. СССР N 1213239, F 03 В 13/20, 1986). Недостаток этого решения - невозможность его использования в качестве скулового киля (успокоителя качки), поскольку невозможна жесткая фиксация одного поплавка относительно другого и, соответственно, не оказывается сопротивление качке корабля с борта на борт, кроме того, у известной конструкции будет велико сопротивление движению корабля. Известен также скуловой киль, выполненный в виде лопасти, размещенной на подводной части корпуса судна (см. Морской словарь, М., Транспорт, 1965, 114 с.). Недостаток этого решения - ограниченные функциональные возможности устройства. Задача, на решение которой направлено заявленное решение, выражается в расширении функциональных возможностей устройства. Технический результат, получаемый при решении функциональной задачи, может быть определен как обеспечение возможности получения дополнительной энергии. Поставленная задача решается тем, что скуловой киль, выполненный в виде лопасти, размещенной на подводной части корпуса судна, отличается тем, что лопасть скреплена с корпусом судна шарнирно, с возможностью поворота относительно горизонтальной оси, при этом, одна из поверхностей лопасти шарнирно связана со снабженным поршнем, штоком гидроцилиндра, шарнирно связанного с корпусом судна, при этом полости гидроцилиндра по обе стороны поршня связаны с гидроаккумулятором, при этом скуловые кили размещены симметрично относительно продольной оси корпуса судна. Сопоставительный анализ признаков заявленного решения с признаками прототипа и аналогов свидетельствует о соответствии заявленного решения критерию "новизна". Признаки отличительной части формулы изобретения решают следующие функциональные задачи: Признак..."лопасть скреплена с корпусом судна шарнирно, с возможностью поворота" придает лопасти подвижность и, тем самым, обеспечивает возможность "снятия" энергии, воспринимаемой лопастью при ее взаимодействии с окружающей водной средой. Признак, определяющий ориентировку оси поворота лопасти, обеспечивает возможность утилизации энергии боковой качки судна. Признаки "одна из поверхностей лопасти шарнирно связана со снабженным поршнем, штоком гидроцилиндра, шарнирно связанного с корпусом судна", описывают механизм, обеспечивающий преобразование "качательных" движений лопасти в механическую энергию. Признак "полости гидроцилиндра по обе стороны поршня связаны с источником рабочего тела" обеспечивают возможность фиксации лопасти в заданном положении и даже возможность активного противодействия качке путем соответствующего движения лопастей. Признак "скуловые кили размещены симметрично относительно продольной оси корпуса судна" обеспечивает симметричность усилий на корпус судна, возникающих при работе устройства. На чертеже схематически показано заявленное устройство. На чертеже показаны борт 1 судна, лопасть 2, шарниры 3, шток 4, цилиндр 5, гидроаккумулятор 6, гидрораспределительный узел 7, патрубки 8 и 9, трубопроводы 10, поршень 11, редуктор 12, поверхность моря 13. Лопасть 2 шарнирно связана с корпусом судна с возможностью поворота относительно горизонтальной оси за счет шарнира 3. Шток 4 и цилиндр 5 образуют гидроцилиндр двустороннего действия, полости которого, расположенные по обе стороны поршня 11, через патрубки 8 и 9 и трубопроводы 10 связаны с гидрораспределительным узлом 7 гидроаккумулятора 6. Корпус цилиндра 5 и конец штока 4, посредством шарниров 3 связаны, соответственно, с бортом судна и лопастью 2. В качестве гидрораспределительного узла 7 может быть использован любое устройство аналогичного назначения, удовлетворяющее по своим характеристикам условиям работы и имеющее дистанционное, предпочтительно автоматизированное управление переключением каналов. В качестве трубопроводов 10 использованы шланги высокого давления. В качестве редуктора 12 используется клапанное устройство известной конструкции, обеспечивающее подачу в трубопровод 10 жидкости с давлением меньшим, чем в гидроаккумуляторе. Заявленное устройство работает следующим образом. При работе устройства в режиме энергоустановки. Гидрораспределительный узел 7 находится в состоянии, обеспечивающем последовательно выброс жидкости, сжимаемой в полости гидроцилиндра 5, в полость гидроаккумулятора 6 через патрубок 8 и соответствующий трубопровод 10, и обратный сброс (заполнение) в полость гидроцилиндра 5 жидкости под малым давлением из полости гидроаккумулятора 6 через редуктор 12, патрубок 8 и соответствующий трубопровод 10. При этом лопасть 2 имеет полную свободу движения. Когда в результате боковой качки соответствующий борт 1 корабля глубже погружается в воду, на лопасть 2 действует гидродинамическая сила, стремящаяся повернуть лопасть свободным концом к поверхности моря 13. Это приводит к движению поршня 11 внутрь цилиндра 5 и затем сбросу сжатой жидкости в полость гидроаккумулятора 6, при движении корпуса корабля в обратную сторону, поршень уходит вниз, а полость цилиндра заполняется рабочей жидкостью под малым давлением, далее все повторяется. Таким образом обеспечивается постоянная "подкачка" гидроаккумулятора сжатой жидкостью, которую используют для привода соответствующих машин и механизмов или других целей. При работе устройства в режиме скулового киля. Гидрораспределительный узел 7 находится в состоянии, обеспечивающем подвод жидкости высокого давления из полости гидроаккумулятора 6 в полости гидроцилиндра 5 (по обе стороны поршня 11). При этом лопасть 2 зафиксирована под определенным углом к корпусу судна. Когда в результате боковой качки соответствующий борт 1 корабля, глубже погружается в воду, на лопасти 2 возникает гидродинамическая сила, стремящаяся воспрепятствовать такому повороту корпуса корабля. При этом гидроцилиндр жестко фиксирует положение лопасти 2.

Формула изобретения

Скуловой киль, выполненный в виде лопасти, размещенной на подводной части корпуса судна, отличающийся тем, что лопасть скреплена с корпусом судна шарнирно, с возможностью поворота относительно горизонтальной оси, при этом одна из поверхностей лопасти шарнирно связана со снабженным поршнем штоком гидроцилиндра, шарнирно связанного с корпусом судна, при этом полости гидроцилиндра по обе стороны поршня связаны с гидроаккумулятором, при этом скуловые кили размещены симметрично относительно продольной оси корпуса судна.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

Возможно вас заинтересует