Катер тримаран – преимущества конструкции

Маломерные суда с моторным приводом кроме обычного водоизмещающего режима движения могут глиссировать. Причем, для поддержания глиссады требуется гораздо меньшее усилие, чем для выхода на нее катера. В результате экспериментов с обводами глиссирующих лодок было разработано около 70 их вариантов исполнения.

Рис. 1 Классификация глиссирующих судов по обводам корпуса

Рациональным соотношением стоимости производства, ходовых качеств, бюджета эксплуатации обладает катер тримаран и модификации этого типа корпуса – Триклин, Кафедрал.

Характерные особенности классических обводов корпуса при глиссировании

В водоизмещающем режиме движения корпус судна постоянно выдавливает равное себе по объему количество воды перед собой. Высокий коэффициент трения не позволяет развивать высокую скорость, расходуется много топлива.

После приложения начального большого усилия глиссирующий катер поднимается над водой, скользит по ней по аналогии с запущенным «блином» плоским камешком. Резко снижается трение о воду, расход горючего, повышается остойчивость в режиме движения.

Однако для каждого типа обводов корпуса характерны плюсы и минусы конструкции, рассматриваемые ниже.

Плоскодонка

На начальном этапе глиссирующие лодки имели малую килеватость для обеспечения максимальной остойчивости. Нулевой килеватостью обладают плоскодонки, поэтому разработчики экспериментировали именно с этими лодками. Они выходят на глиссаду при минимальном усилии, позволяя снизить мощность мотора.

Основным недостатком является избыточная подъемная сила из-за повышенного угла атаки:

• лодка постоянно «выпрыгивает» из воды»;
• каждый раз ударяется при падении;
• разрушаются корпуса, срываются моторы;
• ударные нагрузки плохо переносятся экипажем/пассажирами судна.

На крутых виражах катер сносит вбок, что особенно опасно у берега, на который его может выбросить. Поэтому Джонботы в основном применяются рыбаками и перевозчиками грузов на реках.

Закрученное днище

Предыдущую проблему мощно решить повышением килеватости. Например, угол 10 градусов уже снижает ударные нагрузки в полтора раза. Поскольку лодка ударяется о воду носом, заостряется передняя треть корпуса, корма остается плоскодонной или малокилеватой.

Такие обводы корпуса маломерного судна называют закрученными. В отличие от тримаранного катера лодка с закрученным днищем выходит на глиссаду при 12 – 30 км/ч. Минусами конфигурации обводов корпуса этого типа являются:

• рыскливость на попутной волне;
• отклонение от курса;
• опрокидывание или разворот поперек движения при волне выше 1 м.

На высокой волне острый нос сильно зарывается в нее, возможно заливание кокпита, повреждение лобовых стекол, консолей. На носу невозможно построить каюту, неудобно размещать грузы.

Моногедрон

До появления катера тримарана моногедрон считался самым популярным классическим корпусом для глиссирующего судна. Угол килеватости в этих обводах постоянный, составляет 10 – 17 градусов от миделя к транцу.

Обводы корпуса Моногедрон актуальны для маломерных судов с двигателями средней мощности:

• удельная нагрузка менее 30 кг на 1 л. с. мотора;
• скорость меньше 22 – 30 км/ч.

Моторные лодки с обводами «Моногедрон» используются промысловыми, любительскими рыболовами, туристами. В стояночном режиме они более остойчивы из-за низкой килеватости.

V-образное днище

Быстроходные катера со скоростью глиссирования от 22 – 50 км/ч обычно имеют конфигурацию днища глубокое V – от миделя к транцу больше 20 градусов. Подобная геометрия судна обеспечивает безопасность на высоких скоростях движения:

• конструкции не разрушаются при глиссировании;
• пассажиры не ощущают ударов о воду;
• сохраняется устойчивость на волне;
• ширина смачивания днища уменьшается пропорционально скорости движения;
• угол атаки оптимальный, качка плавная;
• малый дрейф, курсоустойчивость.

Единственным недостатком обводов глубокого V в сравнении с лодкой тримараном является долгое время разгона для выхода на глиссаду. Для улучшения той характеристики применяются продольные реданы, утяжеление транца плитами. Балластные цистерны повышают стояночную остойчивость, автоматически опорожняются перед глиссированием.

Гидролыжа

В поперечном сечении обводы маломерного судна с гидролыжей выглядят следующим образом:

• плоский или малокилеватый участок по центру (сама лыжа);
• несколько секторов с наклонно расположенной поверхностью;
• продольные реданы для ликвидации брызговой пелены.

Ширина лыжи выбирается по грузоподъемности лодки, ее габаритам и мощности мотора. После выхода на глиссаду смачивается только поверхность лыжи, реданами отсекается водяная пыль, боковые плоскости обеспечивают поддержку на поворотах.

В сравнении с пластиковой лодкой тримаран катер на гидролыже имеет сниженный радиус циркуляции, увеличенную скорость движения.

Морской нож

Разновидность гидролыжи с конфигурацией боковых сторон в форме лемеха получила название «морского ножа». Фактически это аэродинамическое крыло, образованное расширяющимися к палубе бортами, углом в форштевне 15 градусов.

На вогнутых бортах глиссирующий катер имеет отбойники брызг – реверсоры. Этими же элементами обеспечивается дополнительная подъемная сила, динамика хода.

В сравнении с глубокими V-образными обводами «морской нож» не имеет пиковых значений подъемной силы. Мотор 160 л. с. может обеспечить на метровой волне скорость около 60 км/ч для 6 м катера с перегрузками в 10 раз меньше, чем у судна с глубоким V.

Недостатками конфигурации обводов считаются малая пассажировместимость, нагрузка и грузоподъемность – менее 5 кг веса на каждую л. с. двигателя.

Кафедрал

В поперечном сечении форма лодки напоминает перевернутый кафедральный собор. Отсюда произошло название обводов глиссирующего типа «Кафедрал», который часто путают с классическим тримараном. Отличия заключаются в следующем:

• в тримаране четко прослеживаются две полуокружности – геометрически правильные туннели;
• «кафедрал» имеет крупный центральный треугольник и два по бокам, меньшего размера, но аналогичной формы, тоннелей здесь нет;
• боковые элементы называются спонсорами, ограничивающими крен судна в любую сторону.

Спонсоры не имеют схождения к форштевню на носу, чем повторяют обводы катамаранов и тримаранов. Так же, как и боевой катер тримаран классической формы, «кафедрал» позволяет аквалангистам погружаться в воду непосредственно с борта судна без опрокидывания.

Внутри тоннелей создается аэродинамическая сила, с одной стороны, тормозящая поступательное движение лодки, с другой – демпфирующая удары о воду корпуса. В сравнении с судами классических обводов корпуса гарпунный катер тирмаран обеспечивает высокое качество прицеливания на высокой волне.

Морские сани Фокса

Модификация центральной гидролыжи в сочетании с двумя бортовыми, общая площадь контакта с водой во время глиссирования составляет меньше 1/10 части днища, получила название «сани Фокса». Средняя лыжа ровная, бортовые оснащены в миделе поперечным реданом.

Радиус скругления сводов туннелей постоянный, килеватость днища в центральной части составляет около 30 градусов. Даже на высокой попутной волне глиссирующие лодки обладают повышенной курсоустойчивостью. Полностью исключено зарыскивание, остойчивость высокая на ходу, в стояночном режиме.

Крыло чайки

Переходным типом считается глиссирующая лодка с изогнуто-килеватыми обводами, получившими название «крыло чайки»:

• в киле днище выпуклое;
• в средней части между бортами и килем форма днища вогнутая;
• у самого борта скулы тупые.
• Крыло чайки напоминает конфигурацию «Кафедрал» и классический тримаран. Но все элементы здесь выражены гораздо слабее.

Достоинствами обводов корпуса «Крыло чайки» являются увеличенная остойчивость во время движения, гидродинамическое давление, отсутствие брызг, низкая зона смачиваемости.

Круглые скулы

Круглоскульный катер глиссирующий встречается редко по ряду объективных причин:

• на округлых поверхностях скул нет перепада давления;
• вода, не только смачивает днище целиком, но и замывает борта судна;
• подъемная сила крайне низкая, выход на глиссаду затруднен.

Однако глиссирующий режим передвижения для лодки с круглыми скулами все же возможен при соблюдении условий:

• скорость меньше 15 – 20 км/ч;
• наличие отбойников брызг на скулах.

Плюсом глиссирующего круглоскульного катера является плавная качка, мягкий удар о волны, высокая пассажировместимость и грузоподъемность посудины.

Реданные обводы лодки

До изобретения Ричардом Коулом обводов «Эйрслот» поперечный редан имел высоту 0,05% от ширины днища, плоскую форму. О встречную волну лодка ударялась очень сильно, мореходные качества считались ниже среднего.

Для повышения аэродинамики лодка для глиссирования стала оснащаться стреловидным реданом:

• в геометрической пропорции снизились ударные нагрузки;
• увеличилась остойчивость, рысканье;
• повысилась курсоустойчивость и безопасность пассажиров.

Стреловидный редан может быть прямым и обратным – направление по ходу движения и против него, соответственно. Ходовой дифферент нивелируется стабилизирующим крылом либо транцевыми плитами.

Тримаран

С середины 20 века тримаранные лодки постепенно вытесняют классические обводы маломерных судов с острыми, круглыми скулами, плоским дном. Классический тримаран имеет в разрезе следующую форму:

• три узких гидролыжи;
• два тоннеля со сводами правильной полукруглой формы между ними;
• параллельное расположение лыж без сужения возле форштевня.

Условно разновидностями классического тримарана считаются:

• «Морские сани» трехкилевые;
• «Кафедрал» со спонсорами вообще без гидролыж;
• Обводы «Блегга» с тоннелями сложной конфигурации;
• «Триклин» с взаимно пересекающимися элементами.

Тримараны выходят на глиссаду при малых усилиях, уверенно держат курс при любой ориентации волны. Корпус невозможно опрокинуть, поскольку кроме внутреннего заполнения воздухом (блоки плавучести), спонсоры создают обратное усилие в момент погружения.

Остойчивость сохраняется в движении, на стоянке, при любом волнении акватории. Основной недостаток – ограничения по конструкционным материалам. Тримараны, «кафедралы» и «триклин» изготавливают в основном из стеклопластика, который тяжелее морского алюминия, подвержен осмосу, менее механически прочен в сравнении с металлом.

При наличии «сухого дока», ангара, частного пирса указанные проблемы вполне решаемы. Маломерное судно не нужно перевозить, после каждого плавания его можно извлекать из воды, удобно обслуживать, хранить в межсезонье, ремонтировать по мере необходимости.