Нередко пытаются установить определенную границу скорости, разделяющую области применения кругло-скулых и остроскулых обводов. Такое грубое упрощение, однако, не соответствует действительности. С одной стороны, поведение остроскулого катера на малом ходу и при волнении не всегда удовлетворительно, с другой стороны, круглоскулый катер может развить весьма высокую скорость без значительного повышения мощности.
Более того, можно даже утверждать, что выражения «округлые шпангоуты» или «V-образные шпангоуты» ни в коем случае не достаточны для полной характеристики обводов катера. На тихой воде круглоскулый катер с плоским днищем достигает больших скоростей, чем катер с V-образными обводами (типа «глубокое V»). На волнении поведение этих катеров также будет отличаться лишь незначительно. Используемые при морских гонках катеров обводы типа «глубокое V» выполняются частично даже без излома скулы. Поэтому их можно назвать сильно килеватыми округлыми обводами.
С 1960 г. и особенно в последнее десятилетие катеростроение бурно развивается. Повышается мощность двигателей при уменьшении веса установки. Применяются облегченные конструкции из легких сплавов или пластмасс. Опыт гонок быстроходных катеров на море вызывает новый подъем в развитии обводов катеров, а возможность изготовления из стеклопластика любой задуманной формы, невыполнимой в дереве или металле, окрыляет фантазию конструкторов, и все более расширяется многообразие существующих разновидностей обводов катеров. Имеются обводы, которые нельзя назвать ни круглоскулыми, ни остроску-ЛЫМИ. Именно эти промежуточные формы обладают лучшими качествами при ходе на волнении, обеспечивают определенные выгоды при внутренней планировке катера и высокую остойчивость, хотя скорость на тихой воде в большинстве случаев несколько снижается.
На рис. 1—3 изображены две ярко выраженные и часто применявшиеся формы шпангоутов: плавная круглоскулая форма и V-образная форма, выполненная с особенно острым изломом скулы. Изображенные круглоскулые шпангоуты могут считаться классическими для умеренной скорости, а V-образные шпангоуты, появившиеся в 1930 г., сохранялись до недавнего времени на быстроходных катерах как классическая форма обводов катера для тихой воды.
Рис. 1. Две характерные формы обводов: круглоскулая (слева) и остроскулая (справа).
Различие обеих форм обводов видно здесь особенно наглядно. Малокилеватые V-образные шпангоуты с острыми кромками на скуле всегда считались неблагоприятными для хода на волнении, но очень выгодными для тихой воды. Однажды один наш заказчик, намереваясь приобрести новый быстроходный туристский катер для морских прогулок в районе Монтевидео, сообщил, что ни в коем случае не хотел бы иметь катер с V-образными обводами; имея печальный опыт использования V-образного катера, он решил никогда больше не ходить на таком катере в море. Это резкое высказывание может быть оправдано лишь потому, что опыт заказчика относился к катеру с малокилеватой V-образной формой шпангоутов. Среди вариантов остроскулых обводов имеются идеально приспособленные для плавания на волнении.
Рис. 2. Современный 14-метровый морской туристский катер «Эксплорадор» с округлыми обводами, обладающий широким диапазоном скорости и высокой прочностью корпуса.
Рис. 3. Спортивный катер «Сильвия» длиной 6 м с V-образными обводами. Поскольку относительная скорость высокая, используется один из вариантов V-образных обводов с плоской формой днища, способствующей глиссированию.
Несколько лет назад при проектировании и постройке четырех туристских катеров длиной 12 м и шириной 3 м произвольной формы представилась возможность натурного сравнения обводов.
Два катера были построены с округлыми шпангоутами, а два других — с умеренно килеватыми V-образными шпангоутами. Поскольку была задана умеренная мощность двигателя, оба проекта получили одинаковый продольный изгиб линии шпунта (поясов обшивки, примыкающих к килю) и одинаковую глубину погружения транца. В остальном самым точным образом выдержано различие между округлой и острой скулой, хотя днище остро-скулого катера выполнено и не таким плоским, как показанное в качестве классического на рис. 3. Круглоскулый и остро-скулый катера были оборудованы одинаковыми дизелями мощностью 65 л. е., а два других катера — бензиновыми двигателями мощностью по 110 л. с. Идеальный случай для натурного сравнения различных обводов одинаковых туристских катеров!
Остроскулый катер действительно показал несколько повышенную начальную остойчивость, а также несколько большее брызгообразование, однако и то и другое в столь незначительной степени, что не стоит включать эти свойства в перечень преимуществ и недостатков.
Практикой подтверждено, что разница между обеими формами шпангоутов при значениях коэффициента скорости R <11,5 ничтожно мала. Преимущества V-образных обводов сказываются лишь при более высоких скоростях, когда подобная форма способствует росту динамических подъемных сил, в результате чего раньше достигается режим глиссирования. При переходном режиме динамически поддерживаемая часть веса у остроскулого катера становится уже больше, чем у круглоскулого. Это преимущество ощутимо при R = 12 и проявляется тем больше, чем выше развиваемая скорость.
Если бы классическая V-образная форма шпангоутов была использована на катерах, которые должны развивать высокую скорость на волнении, то указанное преимущество превратилось бы в серьезный недостаток. Эти обводы с большой заостренностью у киля и плоскими участками днища у скул с большой силой ударяются о волны. Даже при умеренном волнении необходимо значительно снижать скорость, чтобы предотвратить повреждение корпуса катера и уменьшить физическую перегрузку экипажа.
Какая польза от быстроходных V-образиых обводов, если их нельзя использовать даже при незначительном волнении? Необходимо было или вернуться к округлым обводам, что в любом случае обещало успех, или разработать такие V-образные ебводы, которые гарантировали бы хорошее поведение катера на волнении. На основе подобных соображений в 1958 г. появились разработанные американцем Р. Хантом обводы типа «глубокое V». С этого момента началось бурное развитие V-образных обводов, которое в значительной степени стимулировалось проведением соревнований моторных катеров в открытом море. Назовем прежде всего такие известные океанские гонки, как Майами—Нассау в США и Каус—Торки в Англии. Применяемые правила классификации катеров и мощности двигателей дают конструкторам большую свободу.
В погоне за скоростью часто устанавливали двигатели, значительно более мощные, чем мог выдержать корпус даже при умеренном волнении. Катера, попадая на волну, совершали гигантские прыжки. Очень редко достигала финиша и половина стартовавших, а пришедшие к нему катера получали во время гонок разнообразные поломки. Даже члены команды имели телесные повреждения. Побеждали не потенционально наиболее быстроходные катера, а те, которые могли выдержать убийственный переход. При волнении, обычном во время этих гонок, на любом мало-мальски мореходном туристском катере переход был бы одним удовольствием. Не сила волнения, а волны умеренной высоты «ответственны» за многие поломки во время гонок. Сочетание высокой скорости и волн, действующих как трамплин, приводит к тому, что катера динамически «выстреливают» в высоту, после чего они стремительно падают, ударяясь о «жесткую» воду. Чем более плоское днище, тем сильнее удар! Поэтому глубокая V-об-разная форма шпангоутов была с восторгом принята всеми гонщиками. Хотя на тихой воде катера с такими обводами не обеспечивали необходимую быстроходность, но удары на волнении стали терпимыми и повысились шансы выдержать переход.
Чтобы отличать глубокую V-образную форму шпангоутов от формы с нормальной килеватостью (остроскулые обводы), нужно выбрать характерную исходную величину. Если бы днищевые ветви шпангоутов всегда были прямолинейными, то достаточно было бы измерять угол килеватости. Однако встречаются и изогнутые образования шпангоутов, поэтому в качестве характеристики килеватости рекомендуется принимать угол между горизонтом и касательной, которая касается шпангоута в точке, где при ударах возникает наибольшее давление на днище. (Конечно, положение этой точки можно определить лишь приближенно.)20 Некоторые V-образные шпангоуты типа «глубокое V» представлены на рис. 4 и 5, причем показаны и размеры углов килеватости днища. Обычно днище таких катеров от миделя и до кормы ььтолняется с неизменной килеватостью. При этом можно установить: углам килеватости менее 10°, 10—14°, 15—19°, 20—26° соответствуют (последовательно) следующие разновидности V-об-разной формы шпангоутов: плоскодонная, умеренной килеватости, переходная к глубокому V, глубокое V.
Катера, предназначенные для участия в прибрежных и морских гонках, в большинстве случаев имеют угол килеватости от 20 до 26°. А вот при проектировании обычных спортивных катеров от такого глубокого V отказываются из-за многих недостатков, проявляющихся в практическом использовании. У малонагруженного катера с глубоко V-образной формой шпангоутов кромка скулы у транца при отсутствии хода находится над водой, из-за чего возникают трудности с обеспечением начальной остойчивости. Остойчивость нормализуется, как только катер начинает движение. При средней скорости такие катера образуют больше брызг, чем обычные, обладают большим сопротивлением движению, поэтому для плавания на тихой воде невыгодно применять форму шпангоутов типа «глубокое V». Установка на днище продольных реданов способствует увеличению динамических подъемных сил.
Рис. 4. Варианты шпангоутов типа «глубокое V»:
а — корпус с острым килем; б — тот же корпус, но со скругленной килевой частью днища. Разработаны Р. Хантом, имеют угол килеватости 24°.
Рис. 5. Варианты шпангоутов типа «глубокое V»:
а — дельта-форма, разработанная Р. Леви, у которой едва заметен излом у скулы; б — форма шпангоутов, закругленная у киля и с брызгоотбойным бруском (отгибом) по кромке скулы.