Виды килей морских судов

Обновлено: 25.04.2024

Размеры любого судна, в том числе и такого малого, как яхта, характеризуется совокупностью его основных размерений. К ним относятся длина и ширина корпуса, высота бортов и осадка судна. От данных показателей, а также от их пропорционального соотношения во многом зависит его мореходные качества – прежде всего остойчивость и максимальная скорость. В данной статье рассмотрим такое понятие, как осадка судна, как её рассчитать и от каких факторов зависит выбор осадки лодки.

Понятие «осадка судна»

В кораблестроении термином «осадка» обозначают показатель глубины погружения корпуса корабля в воду. В общепринятом смысле осадка – это расстояние от водной поверхности до самой нижней точки днища судна. Однако, в мореходном деле используется несколько разновидностей понятия «осадка»:

Проектная. Представляет собой расчетную осадку, измеренную на ½ длины корпуса судна, и характеризующую расстояние от ватерлинии судна до крайней точки киля. Данный показатель, измеренный по мидель-шпангоуту, в проектно-технической документации, согласно принятым международным стандартам, обозначается латинской буквой «Т».
Носовая осадка – показывает глубину погружения носовой части судна. Для её определения на носу крупных судов наносят специальную разметку – носовую марку.
Кормовая осадка – нижняя точка погружения кормы в воду. Определяется при помощи нанесённой на корму разметки – кормовой марки.
Средняя осадка судна является средним арифметическим вычислением глубины погружения судна в воду. Измеряется по формуле: Тср. = (кормовая осадка + носовая осадка) умноженные на ½.

Глубина осадки судна зависит от нескольких факторов:

Массы судна. Согласно законам физики, чем больше масса корабля, тем глубже он будет погружаться в воду.
Длины и ширины корпуса. При одинаковой массе меньшую осадку будет иметь судно с более широким и длинным корпусом. Это связано с большей выталкивающей силой воды, действующей на корпус корабля с увеличенной площадью днища.
Конструктивных особенностей корпуса. В первую очередь, здесь подразумевается размер киля. А для малых судов – его наличие или отсутствие.

Соответственно, осадка судна есть величина переменная. Так, показатель максимальной осадки судна зависит от его загрузки: при полной загрузке она будет больше, чем у порожнего судна.

Определение осадки судна

Поскольку осадка судна является весьма важным показателем, капитану корабля необходимо знать величину осадки в каждый конкретный момент времени. Особенно актуальным это становится при подходе к побережью, входе в порты, проходе каналов и прочих мелководных мест. Неправильный расчет осадки судна в подобной ситуации может привести к катастрофе – посадке корабля на мель со всеми вытекающими отсюда неприятными последствиями.

На больших кораблях, для визуального определения величины погружения корпуса в воду, по обеим сторонам носа и кормы наносят специальные метки. Они идут от нижней точки киля и до главной ватерлинии. Общепринятым в морском флоте считается цена одного деления разметки в 1/10 метра. Однако, в странах с англо-саксонской морской традицией используются обозначения в виде футов и дюймов, где одно деление равно одному футу (примерно 30,5 см). Для простоты различия, метки, нанесённые по метрической системе, нумеруются арабскими цифрами, а по англосаксонской системе – римскими.

Определение осадки судна входит в обязанность помощника капитана либо самого командира корабля. Определяется она несколькими способами:

По специальной диаграмме, называемой «грузовой размер». В ходе исчислений выводится грузовая шкала, которая является основным грузовым документом судов.
По показателям кормовой (Тк) и носовой (Тн) осадок находится средняя осадка судна (Тср): Тк х Тн = Тср. Подобная формула справедлива для плавсредств с ровным килем, лишённым изгиба. Для кораблей с изогнутым килем, перед тем, как определить осадку судна, потребуется внести в данную формулу поправки в виде коэффициента изгиба киля. Этот показатель должен быть указан в технической документации корабля.

Соответственно, формула Т_к х Т_н = Т_ср неприемлема и для большинства яхт и лодок, имеющих киль, а также швертботов из-за конструктивной особенности киля. Киль яхты и швертбота представляют собой не выступ в виде балки, проходящей от носа до кормы, а узкий «плавник», выступающий из днища по центру корпуса. В результате осадка килевой яхты по корме или по носу будет значительно, порой в разы, меньше осадки по мидель-шпангоуту.

Яхты с длинной килевой линией, конечно, также бывают, но они составляют лишь небольшую часть от общего числа. Подобная конструкция киля обычно используется на больших океанских мегаяхтах, приближающихся по своим размерам к большим морским судам, а также применялась на тяжёлых яхтах старой постройки.

Расчёт осадки яхты производится ещё на этапе её проектирования, и зависит от ряда показателей – её общей массы, водоизмещения, длины киля, формы обводов корпуса и так далее. Все эти показатели весьма скрупулёзно вычисляются конструкторами и вводятся в специальные формулы, позволяющие получить диаграммы осадки яхты в зависимости от её прочих метрических данных.

Выбор осадки судна

При постройке судна, в первую очередь учитываются условия, в которых оно будет эксплуатироваться. В полной мере это касается и такого показателя, как осадка судна. Здесь перед конструкторами встаёт дилемма: с одной стороны, требуется сделать судно максимально вместительным и грузоподъёмным, а с другой – позволить ему беспрепятственно заходить в порты и проходить через каналы. От проектировщиков судов требуется найти ту «золотую середину», позволяющую сделать эксплуатацию судна максимально эффективной, с экономической точки зрения.

Например, для крупнотоннажного судна водоизмещением 150-250 тыс.т уменьшение осадки всего на полметра приводит к «потере» от 5 до 10 тыс.т его полезной нагрузки. В то же время — суда со слишком большой осадкой попросту не смогут проходить через такие значимые каналы, как Панамский и Суэцкий. Для примера, глубина фарватера Суэцкого канала составляет 20 м, а Панамского и того меньше – 12 м. Обход же судном Южной Америки и Африки, минуя перечисленные каналы, ставит под вопрос экономическую целесообразность повышение грузоподъёмности за счёт увеличенной осадки.

Конечно, в истории мирового кораблестроения имеются монстры, наподобие супертанкера «Яре Викинг» (длина – 458 м, осадка – ок. 25 м), газовоз «Прелюд», морской трубоукладчик «Пионер Спирит» (осадка – 27 м). Но они были построены для определённых целей, их эксплуатация не требует пересечения ими морских каналов и захода в мелководные порты. Так, супертанкер «Яре Викинг» был специально заказан для перевозки нефти из Персидского залива в Японию, а «Пионер Спирит» — для монтажа трубопроводов в открытом море.

От таких же критериев следует отталкиваться и при выборе яхты с различной осадкой. Выбирая парусник с полноценным килем, следует учитывать, что несмотря на отличную мореходность, на нём будет проблематично подойти к необорудованному побережью. Особенно это актуально для мелких акваторий, где уже за километр от побережья придётся высаживаться с килевой яхты и идти к берегу вброд. Под данное определение вполне подходит Финский залив, значительная часть Каспийского и Азовских морей.

Для плавания в мелких морях и вдоль побережья лучше выбрать швертбот с убирающимся килем. Однако, уходить на нём в открытое море, а тем более пытаться пересечь океан, крайне не рекомендуется. Связано это с гораздо худшими мореходными свойствами швертботов по сравнению с полноценными килевыми яхтами. Плоскодонные лодки имеют самую малую осадку из всех типов судов, поэтому отлично подходят для плавания по внутренним водам – рекам и небольшим озёрам. А вот хождение на плоскодонках по морям крайне опасно из-за их низкой остойчивости.

Киль судна является одной из основных конструктивных деталей корпуса. В классическом понимании килем судна называют продольную балку, идущую от его носа до кормы. В конструкции корпуса киль исполняет две основные роли – обеспечивает остойчивость судна, препятствуя его опрокидыванию, и в то же время придаёт корпусу дополнительную прочность, защищая днище при ударах о грунт.

Виды килей

В современном яхтинге килем ошибочно именуется фальшкиль – вертикальное «крыло», выступающее из днища. Но, поскольку данная «ошибка» уже давно устоялась, то фальшкиль практически повсеместно, даже во многих официальных документах, именуется килем яхты. Они бывают нескольких типов:

Балластный киль яхты имеет утяжеление в виде металлического бульба, венчающего его нижнюю часть. Такой тип киля позволяет сместить центр тяжести яхты ниже к воде, увеличивая остойчивость судна и сопротивление крену. Яхты, снабжённые балластным килем, обладают повышенной мореходностью по сравнению с другими типами парусных лодок, а также дают возможность нести яхте более мощное парусное вооружение.
Обычный плавниковый киль яхты представляет собой выступающее из дна корпуса крыло, изготовленное из дерева или листового металла. Подобный тип киля парусника, хотя и менее эффективен, нежели бульбовый, всё же увеличивает остойчивость благодаря повышенному сопротивлению крену. Сопротивление в данном случае достигается в основном не столько за счёт массы киля яхты, сколько за счёт силы противодействия воды при крене судна, действующей на плоскую боковую поверхность «плавника».
Шверт, или выдвижной киль яхты. Является своеобразным консенсусом между необходимостью улучшения мореходности лодки и возможностью плавания на мелководье и подхода к берегам, необорудованным причалами. Шверт представляет собой обычный по форме киль парусного судна, но имеющий конструктивную особенность – способность при необходимости убираться в дно корпуса.
Скуловые, они же бортовые кили, представляют собой «плавники», устанавливаемые по обеим сторонам на подводных частях скуловых обводов корпуса яхты. При этом скуловые кили яхты не являются самостоятельной конструкцией, а всегда используются в комплексе с центральным килем, выступая в качестве дополнения к нему. Чаще всего, в такой конструкции используется длинный центральный киль, проходящий через большую часть длины днища корпуса.

Виды яхт, в зависимости от типа киля

В зависимости от типа используемого на яхте киля, а также от его наличия, они подразделяются на несколько видов:

Классическая килевая яхта.
Швертбот.
Компромисс.
Плоскодонки.

Килевая яхта

Подобный тип парусников имеет киль, жёстко и неподвижно закреплённый на днище корпуса. Как уже было сказано выше, он может быть либо балластным, с металлическим утолщением – бульбом, на конце, либо выполнен просто в виде выступающего пера. Основным плюсом такого типа парусников является их отличная устойчивость к боковому крену, вызываемому воздействием сильного волнения или резкими порывами ветра. В связи с высоким коэффициентом бокового сопротивления, такие парусники обладают хорошими мореходными качествами. А также на них возможна установка парусов большой площади, что позволяет увеличить скорость судна.

Килевыми чаще всего делают яхты, предназначенные для морских и океанских переходов, когда требуется повышенная сопротивляемость волнам и ветру. Но вместе со всеми своими неоспоримыми преимуществами, оснащение парусной яхты килем имеет и свой минус. Таким отрицательным моментом является увеличенная осадка судна. В результате становится затруднительным, а то и вовсе невозможным плавание на мелководье и подход к необорудованному побережью. При приобретении килевой яхты следует учитывать гидрографические данные предполагаемого района эксплуатации судна.

Швертбот

Для прибрежного плавания применяются особые лодки, оснащаемые выдвижным килем — швертом. При переходах по глубоководным местам выдвижной киль яхты находится в опущенном состоянии, увеличивая её остойчивость. В этом случае шверт работает как киль у классической килевой яхты. При подходе же к мелководным местам, он затягивается при помощи тросов или гидравлического оборудования в специальный ящик, расположенный внутри корпуса – так называемый швертовый колодец.

Несмотря на наличие киля, швертботы всё же не столь устойчивы, как балластно-килевые яхты, поэтому выходить на них в открытое море и, а тем более в океан — крайне не рекомендуется. Родная стихия для швертботов – прибрежные воды, шхеры, или крупные озёра. Из-за более низкой остойчивости, швертботы также имеют ограничения по площади устанавливаемого парусного вооружения. В последние десятилетия набирает популярность «компромиссная» конструкция, имеющая утяжелённый шверт с бульбом на конце. Компромисс сочетает лучшие свойства обычного шверта и килевой яхты.

Плоскодонки

Лодки плоскодонной конструкции вообще не имеют киля. Благодаря этому, плоскодонки имеют незначительную осадку и способны свободно передвигаться по мелководным местам. Но, в то же время — они обладают малой остойчивостью из-за отсутствия киля, и предназначаются для плавания по внутренним водам – рекам и небольшим озёрам. Выход в открытое море на плоскодонках запрещён, точно так же, как и установка на них парусного вооружения.

Вместе с темой обзора парусного вооружения, параллельно проходят и вопросы по подводной части - корпус, киль и руль. Для комплексного понимания, сегодня освежим в памяти знания о килях, из преимуществах и недостатках.

Так или иначе, тип киля связан с формой корпуса, водоизмещением, парусным вооружением, материалами и технологиями изготовления корпуса. Все это менялось за годы эволюции парусных яхт, вместе с понятиями, что такое хорошо и что такое плохо. Вспомним известные типы килей и напомним о новинках в этой теме.

Это традиционный киль классических парусных яхт, собственно все яхты и начались с такого киля, когда в приоритете стала скорость, а не только грузоподъемность парусного судна, как было раньше на грузовых парусниках и рыболовных судах прошлых веков.

Яхт с такими килями становится все меньше и меньше на рынке, они постепенно уходят в историю, но остается еще много любителей именно таких килей и тяжелых лодок. Частично эта брешь закрывается самостройщиками, которые уже вымирают как класс и яхтами, построенными на заказ, стоимость которых в разы превышает стоимость серийной яхты из магазина.

Это стандартная конфигурация практически для всех современных парусных яхт, вариации могут быть в зависимости от типа руля:

Такой вариант более предпочтителен для круизной яхты, кроме защиты руля, скег создает дополнительную устойчивость на курсе.

Несмотря на кажущуюся сложность такой конструкции и расположение килевого колодца внутри корпуса, такой киль на порядок надежнее узких плавниковых килей, закрепленных на болтах к корпусу, как это сейчас делается на подавляющем большинстве яхт по причине технологической простоты изготовления и монтажа, а значит и дешевизны.

Всем известны аварийные и иногда трагические случаи, когда отваливались кили на болтах, иногда в следствии аварии, иногда от старости и плохого обслуживания, а иногда и из-за неграмотной конструкции.

Можно поднять киль и уменьшить осадку для стоянки на якоре или в портах с ограниченными глубинами или спокойно пройти европейскими ВВП, где с обычной осадной под 2 метра делать нечего.

Преимущество такой конструкции, что центр тяжести расположен максимально низко, киль с большим удлинением и близок к идеальному крылу, что очень эффективно на лавировке. Практика доказала это на нашей яхте Soler-35, несмотря на широкий и легкий корпус, эта яхта имела очень хорошую устойчивость на курсе благодаря двум рулям, максимально смещенным к корме и хороший лавировочный угол.

- подъемный поворотный киль (Swing keel)
Разница может состоять в размещении самого киля и его оси, они могут быть внутри корпуса (киль полностью убирается в корпус) или ось внутри корпуса, а сам киль в поднятом состоянии находится снаружи.
Я тоже применили этот тип киля на одной из яхт, а именно М-30 Medusa, хотя там скорее был утяжеленный шверт, чем полноценный подъемный киль.

Преимуществом такого киля является возможность вставать на осушку на отливе, поэтому они так и популярны в северной Франции. Но если рассматривать это преимущество для покраски необрастайкой в южных морях, то это не совсем удобно, так как корпус частично ложится на грунт и доступ к днищу ограничен.

Условным недостатком является то, что часть балласта расположена внутри корпуса, а это не эффективно, вес яхты больше, чем с обычными килем. Остойчивость уменьшается при поднятии киля и иногда хотя и предполагает движение под парусами, но некоторым ограничением и осторожностью.

Вариант киля снаружи был разработан компанией Group Finot design и активно применяется верфью Pogo Structures и другими французскими строителями.

Существенным преимуществом является возможность уменьшать осадку в мелководных районах, это открывает новые места, недоступные яхтам с другими килями. В случае посадки на мель, всегда можно поднять киль и сняться с мели, без особых сложностей.

Скуловые кили (Bilge/Tween keels)

Скуловые кили это очень старая конструкция и история идет от рыболовных и грузовых судов прошлых веков, когда их в основном использовали для уменьшения бортовой качки на больших судах и для осушки на ровном киле на малых судах. В дальнейшем скуловые кили трансформировались в двойные кили парусных яхта.

Кстати одна из моих первых построенных яхт была МОТ-31 Pelican в 1998 году, алюминиевый корпус с двойными килями и рулем со скегом. Ходовые характеристики были очень даже хорошие плюс возможность зимнего хранения на берегу без кильблоков. Это была первая парусная яхта, построенная в России, которая получила сертификат СЕ.

Необычный вид такого киля скрывает за собой много разных нюансов. Впервые такой киль бы разработан голландскими инженерами и применен дизайнером Ben Lexcen на известной яхте Australia II, победителя Кубка Америки в 1983 году.

Многие думают, что это просто такой метод уменьшения осадки, но это далеко не только это. Wing keel это достаточно сложный гидродинамический элемент, который должен быть тщательно просчитан для каждого корпуса. Несмотря на небольшую осадку, яхта с таким килем лавируется даже лучше чем яхта с обычным килем, лучше идет на волне, это все было ярко продемонстрировано на кубковой яхте и позже на некоторых серийных яхтах.

"Секрет" состоит из нескольких моментов, крылья играют роль гидродинамических шайб (как на самолетах) и препятствуют перетоку и завихрениям внизу киля. Крылья улучшают обтекание киля и уменьшают завихрения на задней кромке киля. Также крылья удлиняют переднюю кромку киля и создают подъемную силу, которая распределяется и улучшает лавировочные качества всего киля. Таким образом Wing keel является решением для тех кто хочет иметь уменьшенную осадку и не потерять в лавировочных характеристиках яхты.

Но есть и минусы, при посадке на мель, снять яхту с таким килем сложнее, чем с обычным плавниковым килем, когда можно просто закренить яхту. На попутных курсах, яхта с таким килем может быть чуть медленнее из-за увеличенной смоченной поверхности и сопротивления, хотя некоторые пользователи с этим не согласны и отмечают меньшую качку на волне.

Различные варианты специальных килей используются на спортивных и экспериментальных яхтах для достижения высоких результатов или тестирования новый конструкций.

Практически все современные гоночные океанские IMOCO-подобные яхты имеют качающиеся кили в сочетании со швертами. Отклонение длинного киля с бульбой обеспечивает остойчивость яхты, в сочетании с остойчивостью формы широкого корпуса и иногда бортового водяного балласта. Остойчивость таких яхт огромная, что позволяет нести очень много парусов, даже в штормовых условиях, форма корпуса обеспечивает глиссирование почти на всех курсах. Сопротивление дрейфу на острых курсах создают подъемные шверты, которые также регулируют и ЦБС.

Кстати на фото яхта "Kosatka", кроме киля, хороши видны брызгоотбойники в носовой части, которые были применены для уменьшения сопротивления корпуса при ходе на волне.

Киль большого удлинения с обтекаемой бульбой имеет очень высокие гидродинамические характеристики, он не только поднимается вверх но и поворачивается вокруг вертикальной оси на 0-5 градусов на ветер для уменьшения сопротивления корпуса при кренах 5-20 градусов.

Впервые Jybe-keel был применен на яхте Diode-36 по проекту Roger Martin Design. Улучшенный вариант Jybe-Keel был использован петербургским конструктором Александром Тараненко в нашем совместном проекте яхты Alekstar-38, построенной компанией Kompan Marine в Петербурге в 2008 году. Яхта имела много инноваций - ULDB корпус с симметричными креновыми ватерлиниями, бортовой водяной балласт и подъемный поворотный киль (Lifting jybe-keel).

Конструктором Vlad Murnikov была разработана и применена конструкция отклоняющегося балласта на прототипе Speed Dream, это конечно уже не совсем киль, но тоже используется для обеспечения остойчивости. По предварительным расчетам, такая полноразмерная яхта должна быть самой быстрой однокорпусной яхтой в мире.

Киль для малой осадки (Shoal draft keel)

Даже на относительно больших яхтах иногда возникает необходимость в небольшой осадке и защищенной винто-рулевой группе, это для любителей забираться в укромные уголки, например в устье Амазонки или пройти Северо-западным проходом в Америке или посетить север России.

Обычно такой киль это элемент экспедиционных яхт, типичным примером является киль на нашей яхте ATOA-64 Expedition, построенной в 2010 году (фото в заголовке блога).

При длине яхты в 20 метров, осадка оставляет всего 1.5 метра, несмотря на это, яхта имела хорошие ходовые и лавировочные характеристики. Это было подтверждено на ходовых испытаниях известными конструкторами, которые принимали участие в проекте - Gabriel Heyman из Швеции и Olivier van Meer из Голландии.

Есть еще достаточно много вариаций и уникальных решений конструкции килей парусных яхт, все наверно нет смысла перечислять. Что-то постепенно находит свое место в жизни, а что-то остается в зоне экспериментов, впрочем как и с парусным вооружением. Сейчас активно продвигаются подводные крылья, но по моему мнению это останется уделом маленьких лодок и скоростных гоночных болидов Кубка Америки и подобных мероприятий.

Желание учесть все плюсы и минусы указанных конструкций килей для моего нового проекта миди-экспедиционной яхты Soler-39+ привела к попытке скомбинировать все это вместе и уменьшить количество минусов, при сохранении практичности.

Условное название "Swing wing keel" - поворотный киль с крыльями. Под крыльями тут понимается определенная форма бульбы киля, которая еще дорабатывается и будет выглядеть несколько по другому чем на этом эскизе.

Плюсы
- минимальная осадка около 1.4 метра для каналов Европы и Карибского района
- возможность двигаться под парусами с поднятым килем
- при полуподнятом киле улучшается устойчивость на курсе (ЦБС сдвигается к корме)
- низкое расположение центра тяжести (бульба и утяжеленный подъемный киль)
- оптимизация обтекания киля за счет формы бульбы-крыла (не показано на эскизе)
- эффективный гидродинамический профиль подъемного киля с большим удлинением
- хорошие лавировочные характеристики и плавный ход на попутных курсах
- возможность осушки при отливе (упор двух рулей со скегами)
- легко сняться с мели, достаточно поднять киль
- устойчивость на курсе за счет двух рулей со скегами и защитного скега винта (не показан на эскизе)
- основание киля вварено в корпус (нет болтов крепления)
- механизм подъема (гидравлика) находится выше ватерлинии в герметичном отсеке
- есть опция аварийного подъема киля шкотовой лебедкой.

Минусы
- несколько увеличено сопротивление за счет скегов рулей, винта и килевого колодца
- при подъеме для покраски необрастайкой требуется очистка килевого колодца снизу киля
- максимальная осадка 2.6 метра, минимальная 1.4 метра

Баланс плюсов и минусов кажется сильно положительным, оправдаются ли все мои ожидания покажут дальнейшие расчеты и в дальнейшем постройка яхты на верфи.

Киль– это важнейшая деталь корпуса любого судна. Наиболее часто килем называют специальную балку, расположенную продольно, которая идёт от носа к корме. У киля две функции: обеспечивать устойчивость и прочность судна.

Основные виды килей на яхте

Существуют несколько видов киля:

Балластный киль. На яхтах его обычно утяжеляют специальной бульбой из металла, которую устанавливают на нижней части. Подобный киль хорош тем, что смещает центр тяжести и делает судно более устойчивым и управляемым.
Плавниковый киль. Это выступающее из самого дна яхты «крыло». Его делают либо из дерева, либо из металла. Такой киль является менее эффективным, чем балластовый, но он выполняет ту же функцию: повышает прочность и устойчивость судна. Баланс здесь достигается не за счёт массы самой конструкции, сколько за счёт силы сопротивления воды.
Шкверт, который также называют выдвижным килем. Такой киль нужен, как компромисс: он позволяет яхте заходить на мелководье. Его особенность: его можно убрать в дно судна при необходимости.
Бортовые (скуловые) кили. Это своего рода плавники, которые устанавливаются по бокам яхты. Используются, как дополнение к основному килю

Основные виды яхт с разными килями

Классическую яхту с килем

Такое судно имеет киль, который жёстко закреплён на днище. Чаще всего такие яхты имеют балластовый киль. Главный плюс таких судов – устойчивость. У них отличные мореходные качества. Кроме того, на них можно установить более массивные паруса.
Такие яхты используют для морских или океанских переходов.
Но у них есть и минус: их осадка. Плавать на мелководье на них невозможно.

Швертбот

Киль-шкверт подходит для прибрежного плавания. Когда вы выходите на глубоководье – шкверт выдвигается, когда возвращаетесь к берегу – убирается.
Такие суда менее устойчивы, чем классические яхты. Выходить на них в море или океан – не рекомендуется, это опасно. А вот плавать у берега, в большом озере – это то, ради чего они созданы.

Плоскодонки

У таких лодок вообще нет киля. Такие суда могут двигаться только по мелководью. Например, по рекам и озёрам. В море на них выходить нельзя.

© 2009-2022. Oceanis Charter - яхтенный клуб. Все права защищены.
Копирование и распространение фото и видео материала запрещены. Любая рекламная компания по организации данного тура и использование материалов с этого сайта является не законной.

Сайт создан для тех, кто мечтает построить яхту своими руками — яхту своей мечты…

Типы килей яхты.

Применение различных типов килей для парусных яхт, хотя в принципе они все должны выполнять одинаковую роль, можно объяснить различными представлениями дизайнерами яхт о важности тех или иных гидродинамических характеристик килей. Основные сведения о сопротивлениях и коэффициентах подъемной силы профилей, применяемых для килей парусных яхт, поступают из аэродинамических лабораторий авиационной промышленности.

Многих конструкторов яхт эти сведения не удовлетворяют. Опыт, накопленный при разработке. быстpоходных парусных яхт, не совпадает или только частично совпадает с результатами продувки профилей в аэродинамических трубах.

Это объясняется, во первых, тем, что кили парусных яхт только в нижней части находятся в спокойной воде без поверхностных завихрений.

Bо втоpых, при килевой качке в случае шторма на море условия обтекания киля существенно изменяются. Так, например, казалось бы, что бульбовые кили, благодаря низкому положению их центра тяжести очень хороши.

Однако вследствие отрыва потоков на верхней и нижней сторонах бульба, неизбежного при резкой килевой качке, возникает повышенное сопротивление, которое сводит на нет преимущества этих килей.

Другой фактор, который при исследованиях профилей в авиационной промышленности не принимается во внимание, — устойчивость судна на курсе. Из множества профилей дизайнер яхты должен выбрать такой, который дает наивысшую подъемную силу при минимальном сопротивлении с учетом реальных углов атаки киля к набегающему потоку воды.

В поиске таких профилей Бриттон Ченс провел обширные исследования путем кропотливых измерений действительных углов обтекания корпусов различных яхт. В лаборатории Девидсона в Институте технологии Стивенса путем систематического изменения профиля киля в различных высотах получили плавниковый киль, у которого центр гидродинамической подъемной силы расположен в его верхней трети. Этого удалось достичь постепенным увеличением относительной толщины профиля киля в его нижних сечениях.

Благодаря тому что утолщенные поперечные сечения расположены в нижней части профиля, здесь можно сосредоточить большую массу свинца или чугуна и тем самим обеспечить более низкое положение центра тяжести балласта.

Обводы тaкoгo идеального киля показаны на рис. 15. Скос кромок киля примерно на 30 – 60градусов назад дает особый эффект. Чем больше крен получает яхта, тем больше увеличивается нежелатепьный момент приведения яхты к ветру. С другой стороны, чем сильнее крен, тем большая часть плавникового киля оказывается в теневой стороне потока за корпусом, особенно если корпус имеет трапециодальные шпангоуты с относительно острой скулой.

Вследствие этого центр гидродинамического давления киля смещается вниз, а благодаря скосу кромок – еще и назад. Расстояние между центром бокового сопротивления и центром парусности, следовательно, с возрастанием крена также увеличивается, что способствует уменьшению приводящего к ветру момента.

Приведенные данные получены Уффа Фоксом, который продемонстрировал этот эффект на своем проекте глиссирующей яхты «Флайнг Фифтин». Другое преимущество скошенного назад стреловидного плавникового киля должно заключаться в улучшенной устойчивости яхты на курсе. Теории или экспериментов, подтверждающих это предположение, правда неизвестно.

Для создания подъемной силы на профиле киля по всей его высоте целесообразно выполнять соединение боковых поверхностей киля с корпусом под прямым углом. На рис. 15 это соединение выполнено скругленным с небольшим радиусом только из соображений обеспечения прочности – с целью снижения действующих напряжений в месте соединения фланца киля с корпусом.

При ограниченной осадке целесообразно удлинить фальшкиль, а в случае ограниченной массы балласта обычно нельзя обойтись без облегченного бульбового киля, который позволяет компенсировать недостающую массу увеличением плеча, на котором подвешен балласт. Это особенно удобно для лодок, перевозимых на трейлере, которые имеют ограничение как по осадке, так и по массе.

Яхта-компромисс, имеющая выдвижной киль и балластный фальшкиль, была раньше единственным решением проблемы судна с малой осадкой. Для тoгo чтобы достичь при относительно небольшом углублении балласта достаточной остойчивости, необходимо повышать долю балласта в общей массе яхты.

Это является большим недостатком прежде вceгo для яхт, рассчитываемых на глиссирование или на перевозку на автомобильном прицепе трейлере. Если речь идет лишь о нeмнoгo большем балласте, то яхта-копромисс остается и ceгoдня приемлемым решением.

Яхта-компромисс и яхта с балластным швертом оба типа одинаково пригодны для судна с ограниченной осадкой. При одинаковой массе балласта яхты с тяжелым швертом обеспечивают достаточную остойчивость и поэтому вытеснили во многих случаях яхты компромиссы.

Яхты, снабженные такими,килями, обычно имеют меньшую смоченную поверхность и оказываются быстроходнее обычных яхт-компромиссов. Подъемный киль является cвoeгo рода балластированным швертом, который опускается и поднимается посредством талей, лебедок, винтового шпинделя или с помощью идравлики.

Есть подъемный киль и швертовый колодец конструктивно выполнены правильно, то касание о гpунт не опаснее, чем на яхте с плавниковым килем. При посадке на мель обычно достаточно нескольких оборотов рукоятки подъемного устройства, чтобы судно вновь было на плаву, в то время как яхта с постоянным килем в таком случае сидит на гpунтe прочно.

Балластный вращающийся шверт по сравнению с подъемным килем имеет одно преимущество и два недостатка. Преимущество заключается в том, что швертовый колодец можно устроить под столом, где он не создает неудобств при оборудовании каюты. Недостатками являются открытая щель швертовoгo колодца в обшивке корпуса, образующаяся позади балластного шверта в опущенном положении, и повышенные нагрузки на шверт возникающие при касании о гpунт.

При жесткой посадке на мель система рычагов или гидравлика мoгут быть повреждены, хотя судно и не пострадает. Кpoмe тoгo, подъемные тали мoгут разорваться или спутаться, когда высоко поднятый балластный шверт неожиданно упадет вниз. Подъемный киль хорошо зарекомендовал себя прежде вceгo для небольших яхтах. Когда яхта длиной более 9 метров целесообразно применять внутренний балласт с тем, чтобы масса подъемного киля не превышала 700 — 800 кг.

Шверт такой массы можно поднять с помощью простейших механизмов за три минуты. Устройство подъемного киля с десятикратнми талями из троса и небольшой самотормозящей лебедкой показано на рис. 16. Лебедка расположена под палубой около трапа так, что ее может обслуживать яхтсмен, стоящий за штурвалом.

Яхты со скуловыми килями непопулярны вследствие своей тихоходности. Во-первых, ограниченная осадка и, как следствие малое заглубление балласта точно так же ограничивает способность этих яхт нести паруса, как и у швертбота или яхты-компромисса.

Во-вторых, один из боковых килей оказывается (хотя и редко) в гидродинамическои тени согласно теории, сегодня признанной неверной. Однако наветренный киль тоже нередко поднимается из воды и вследствие этого сопротивление воды движению вперед в эти моменты сводит на нет выигрыш, который дают скуловые кили в сопротивлении дрейфу.

Скуловой киль не только прикрывается корпусом, но и вследствие расположения под углом к ДП корпуса, чаще вceгo применяемого на практике, на подветренной стороне корпуса оказывается малоэффективным.

Иногда боковые кили применяют совместно с длинным средним килем, на котором закреплен балласт. При этом скуловые кили устанавливают нeмнoгo позади среднего киля и с наклоном к вертикали наружу под углом 15 — 20 градусов. (рис. 17). В случае крена средний киль оказывает все меьшее сопротивление, а действие подветренного скуловoгo киля возрастает. При правильном конструктивном исполнении благодаря этому смещению центра бокового сопротивления широкие суда оказываются сбалансированными так, что они даже при сильных шквалах не приводятся к ветру.

Автор статьи

Куприянов Денис Юрьевич

Юрист частного права

Страница автора

Читайте также: