Многие новые суда, в первую очередь туристские катера, спущенные на воду, критически оценивают, как слишком короткие. Еще не было случая, чтобы катер оказался слишком длинным и его впоследствии укоротили. Наоборот, нередко моторные катера и яхты через несколько лет разрезают в средней части, удлиняя кормовую (изредка носовую) часть. В результате длину судов увеличивают на 10—25%.
Установление оптимальных размерений строящегося катера затрудняют такие показатели, как остойчивость, условия обитаемости, мощность двигателя и расходы, которые, к сожалению, часто приводят к невыгодному компромиссу.
Сколько спальных мест устроить на туристском катере длиной 10 м? Сколько человек вместит пятиметровый спортивный катер? Сколько стоит один метр длины катера? Всегда стараются узнать, как за определенную сумму получить наибольший объем помещений на катере.
Часто придерживаются ложного вывода: чем длиннее и больше катер, тем он дороже. Однако сама по себе длина не дорогая! Если не менять ширину, мощность двигателя, оборудование и устройства, дополнительные расходы на удлинение катера окажутся незначительными. Стоимость туристского катера, корпус которого удлинен на 10%, возрастет всего на 3%! Согласно старому правилу судостроителей строительные расходы рассчитывают по объему помещений. Если общий объем не изменяется, то как длинный и узкий, так и короткий и широкий катер стоят по этому правилу одну и ту же сумму. Катер, у» которого увеличена длина, но сохранены без изменений ширина, мощность и внутреннее оборудование, будет иметь, по сравнению с тяжеловесным неповоротливым коротким судном ряд преимуществ: легкость хода, элегантный внешний вид и хорошие мореходные качества. В результате повысится продажная стоимость катера. Таким образом, даже с чисто экономической точки зрения увеличенная длина и все связанные с нею преимущества достигаются почти бесплатно.
Ширина обеспечивает остойчивость и внутренний объем, поэтому нельзя выбирать ее слишком малой. Если же сохранить ширину и высоту катера, но несколько увеличить его длину, то остойчивость не изменится. На парусных судах времен быстроходных клиперов особенно экономно относились к ширине, что можно видеть по размерениям двух известных клиперов: «Катти Сарк» (длина 74,5 м, ширина 13,4 м, LIB — 5,5) и «Лайтнинг Сарк» (длина 68,2 м, ширина 11,0 м, LIB =6,2). Такие соотношения длины и ширины сегодня отверг бы любой владелец моторного катера, но они соответствуют старинной морской крейсерской яхте Эртца, которая при длине 13 м имела ширину 2,2 м. В некоторых случаях теперь впадают в другую крайность. Туристский катер длиной Ими шириной от 3,5 до 4 м еще возможен, но при этой длине стали увеличивать ширину до 5 м и более. Такие суда будут неудачниками в эксплуатации; последующее удлинение их неизбежно 31.
Серия ТМВ-62 американских модельных испытаний, о которой доложил Клемент на сессии SNAME 32 в ноябре 1963 г., дает возможность сравнить сопротивление узких и широких катеров. Главная цель этого исследования заключалась в том, чтобы отыскать оптимальную форму быстроходного полуглиссера. В результате была составлена диаграмма, отражающая влияние ширины пяти разных моделей при различной скорости.
Рис. 1. Эта группа моделей быстроходных моторных катеров исследовалась в Вашингтоне в опытовом бассейне Дэвида Тейлора. Все модели имели одинаковую форму при изменяемых отношениях длины к ширине. Результаты этих испытаний (серия ТМВ-62) служат ценной основой для определения влияния ширины на сопротивление.
На диаграмме можно увидеть три главные и четыре вспомогательные или промежуточные зоны. Поскольку экспериментальные катера при одинаковом водоизмещении имели различную длину, диаграмма построена не по коэффициенту скорости, а по водоизмещению (у самого малого катера D = 0,5 м3), у самого большого — D = 100 м3).
Полученные выводы хорошо совпадают с практическими опытами, но распространяются много дальше. Зона А обозначает очень малый ход: она характерна для тихоходных моторных катеров с экономической крейсерской скоростью. Общеизвестно, что при этом катера с удлиненными обводами оказываются наиболее удачными.
Рис. 2. Выбор удлинения катеров по ходкости. При составлении этой диаграммы были использованы результаты исследований группы моделей ТМВ-62.
В зонах А и Б диапазонов изменения водоизмещения и скорости; 1 — широкие катера допустимы; 2 — узкие корпуса предпочтительны; 3 — узкие катера особенно Удачны; 4 — широкие катера очень неудачны; 5 — широкие катера особенно нежелательны.
Важнейшей является зона Б. Она отражает среднюю крейсерскую скорость почти всех туристских катеров и моторных яхт. Множество тесно прилегающих друг к другу параллельных кривых в середине зоны характеризует наиболее невыгодную скорость катера, ширина которого увеличена. Более того, во всей зоне Б широкие катера оказываются особенно невыгодными. Если, например, какой-либо туристский катер имеет в средней зоне диаграммы водоизмещение 5 или 10 м3, то при часто используемых соотношениях длины и ширины его длина в первом случае будет Равна 10—11 м, а во втором — 13—14 м. Положение широкого пятитонного катера, предназначенного для скорости 22 км/ч, а 10-тонного — для 25 км/ч, окажется критическим (повышенное сопротивление, увеличенный расход топлива, излишнее волнообразование). Для катера же с удлиненными обводами, напротив, в этом случае потребуется меньше половины мощности.
Как уже было отмечено, для широкого катера, по сравнению с узким, требуется удвоенная мощность двигателя. Но если он попал в критическую полосу, то это положение не будет относиться к катерам с предельным отношением длины к ширине. Мощность двигателя очень широкого катера может быть даже утроена при одинаковом с узким катером водоизмещении.
Угол дифферента также показывает, насколько неудовлетворительно поведение короткого катера и как выгодно отличается от него поведение длинного катера в критической зоне. Необходимо обратить внимание на протяженность зоны Б. Она охватывает наибольшее количество спортивных катеров со средней скоростью. Зона В является промежуточной между зонами Б и Г. В зоне Г все катера равноценны: как длинные и узкие, так и короткие и широкие. Это получается потому, что короткие катера идут с повышенной относительной скоростью, когда благоприятно сказываются динамические силы поддержания. Длинные и узкие катера лишь частично выгадывают от действия динамических сил, а главное их преимущество все, же — удлиненные обводы 33.
За промежуточной зоной Д находится зона Е, где катера любой ширины почти равноценны.
На рис. 3 представлена диаграмма, которой следует воспользоваться. Она показательна прежде всего в опасной средней полосе и является хорошей советчицей!
Часто возникает необходимость определить приблизительное водоизмещение для заданного размера катера. Оно зависит от объема помещения катера, от конструкции, легкой или тяжелой, 0т веса машинной установки, оборудования и устройств. По приведенной диаграмме можно непосредственно оценить нормальное водоизмещение в зависимости от наибольшей длины. Диаграмма предназначена для катеров длиной от 5 до 35 м и водоизмещением от 1 до 200 м3. Следует обратить внимание, что шкала водоизмещения дана в логарифмической градуировке. Основная кривая и несколько вспомогательных позволяют определить водоизмещение в каждом случае.
Рис. 3. Диаграмма зависимости водоизмещения, встречающегося у 80—90% все* катеров и моторных яхт, от наибольшей длины корпуса. Кривые служат лишь для общей оценки, их нельзя использовать для расчетов. 1 — тяжелые катера; 2 — катера о обычным водоизмещением; 3 — очень легкие катера.
Естественно, что в конструкторских бюро при проектировании такой упрощенной диаграммой не пользуются. Для расчета веса корпуса конструктор имеет опытные данные, основанные на признанных объемах помещений. Все остальные составляющие веса должны рассчитываться раздельно и соответственно учитываться.
Изображенные на диаграмме граничные кривые для очень тяжелых или очень легких катеров действительны при нормальных соотношениях размеров и водоизмещения. Иногда водоизмещение катера может оказаться меньше или больше соответствующего его Длине, но в 95% всех случаев оно совпадает с изображенными кривыми. Разумеется, если имеется балласт, вес его необходимо учесть особо.
Наиболее часто используемые размеры ширины тоже можно представить в виде диаграммы. Недостаточно знать, что LIB — 7 относится к очень удлиненному катеру, a LIB = 2, напротив, — широкому.
Рис. 4. Диаграмма зависимости средних значений ширины более чем 90% всех катеров и моторных яхт от их длины.
1 — катера очень большой ширины; 2 — катера обычной ширины; 3 — удлиненные катера.
Рис. 5. Короткий и широкий катер «Джолибоут» (Англия) на чистом глиссировании. При длине 6 м и ширина 2,92 м он достигает соотношения lib, почти равного двум. Мощность двигателей фирмы «Волво-Пента» —2Х 120 л. с.
Водоизмещение нельзя выбирать произвольно, а ширину можно.