В наибольшей мере годятся два основных типа обводов: остроскулые килеватые и остроскулые с гидролыжей. А можно назвать и так «пятигранные» и «шестигранные» (этот термин мы уже применяли). Каждый из этих типов, может иметь как минимум по два варианта. Применительно к «пятигранным» это могут быть, уже упоминавшиеся, варианты с большей и с меньшей полнотой носовой оконечности. Если же говорить о «шестигранных», то возможен вариант с гидролыжей постоянной длины и с гидролыжей сужающейся к носу. Ещё раз напомним, что все эти типы обводов хорошо демпфируют качку.
Угол килеватости для «пятигранных» обводов, как говорилось выше, д жен лежать в пределах 5°-10° у лодок работающих на защищенных акваториях и 10°-15° у лодок, предназначенных для более тяжёлых условий.
У обводов с гидролыжей, угол подъёма шпангоутов в районе скул может составлять от 20° до 25°. Гидролыжа постоянной ширины може применяться на лодках, для которых движение в режиме развитого глис сирования не является характерным, а также на лодках малых размеров (с L≤5 м), когда особое значение приобретает наличие полного носового образования.
Обводы с сужающейся к носу гидролыжей предпочтительны для боле крупных судов (1≥6 м), эксплуатирующихся в условиях волнения на высоких скоростях. Как уже говорилось наличие гидролыжи целесообразно на лодках, эксплуатация которых предполагает базирование на берегу. И удобно вытаскивать на берег и спускать на воду, особенно при наличи килей-полозьев.
Ещё раз скажем несколько слов о важности полной носовой оконечности или, если хотите, «тупого» носа, для малых лодок (L≤4-5 м). Это необ ходимо, прежде всего, в целях обеспечения остойчивости. На лодках L≤6 м также целесообразно, чтобы углы килеватости в носу не превышали бы п возможности 10°-12° и днище в носовой части было достаточно широким Последнее особенно важно для тех лодок, на которых посадка и высадк в процессе эксплуатации зачастую осуществляется, уткнув лодку носом берег. Если носовая часть не даёт достаточно широкой опорной поверхности, то при перемещении масс в нос, к примеру, члена экипажа лодки, происходит накренение на один из бортов и опрокидывание, поскольку сила реакции грунта как бы «разгружает» лодку в части ниже действующей ватерлинии.
Статистика свидетельствует о значительном числе аварий сопровождаемых травмами и даже гибелью людей, произошедших в результате потери остойчивости в подобной ситуации.
Масса грузов перемещающихся по лодке вполне сопоставима с водоизмещением и оказывает существенное влияние на остойчивость. Выше говорилось о поперечной остойчивости,т.е. об остойчивости при крене. Теперь пора поговорить о продольной остойчивости и остойчивости при дифференте. При её расчётах используют те же самые подходы и понятия, что и при работе с поперечной остойчивостью (Рис. 70).
Также вводится понятие, теперь уже, продольного или большого метацентра (М), продольного (большого) метацентрического радиуса (R) и соответственно продольной (большой) метацентрической высоты (Н, не путать с обозначением высоты борта, также - Нб).
Большой метацентр будет лежать на пересечении линии действия поддерживающей Архимедовой силы с плоскостью мидель-шпангоута при дифференте (продольном наклонении судна). Продольный (большой) метацентрический радиус - расстояние от центра величины до, большого (продольного) метацентра. Продольная (большая) метацентрическая высота - расстояние от центра тяжести до большого метацентра.
Рис. 70. Продольная
остойчивость.
В силу того, что момент инерции площади ватерлинии относительно поперечной оси Iу больше, чем относительно продольной Iх, то и продольный метацентр лежит гораздо выше, чем поперечный. А т.к. положение центра тяжести лодки по высоте при рассмотрении продольной остойчивости, то же самое, что и при поперечной, то понятно, и продольная метацентрическая высота будет больше поперечной, почему она и называется большой.
Метацентрическая высота вполне может служить главной характеристикой остойчивости на малых углах наклонения, т.е. до 10°-15°, а, углы дифферента, как правило, и не превышают этих величин. Соответственно, раз большая метацентрическая высота больше малой, причём в несколько раз, опрокидывание лодки, через нос или корму грозит в гораздо меньшей мере, чем через борт. Однако совершенно не учитывать продольные наклонения при разговоре об остойчивости нельзя, особенно, когда речь идёт о малых лодках (Рис. 71).
Рис. 71. Продольное
наклонение лодки.
Дело в том, что если судно получит значительный дифферент порядка 10°-12° от переноса груза (перехода людей) в оконечность (в нос или в корму), то противоположная оконечность поднимется из воды. При этом площадь действующей ватерлинии существенно уменьшится (Рис. 72, Рис. 73). А уменьшение площади ватерлинии неизбежно приведёт к уменьшению величины её момента инерции и относительно продольной оси, т.е. скажется и на поперечной остойчивости, что, учитывая все ранее приводившиеся негативные факторы, крайне нежелательно.
Рис. 72. Действующая
ватерлиния до наклонения.
Рис. 73. Действующая
ватерлиния после наклонения.
Причём, чем меньше размеры лодки, тем в большей мере будет сказываться влияние дифферента на поперечную остойчивость. Оно почти не заметно на лодках L=9-14 метров, мало ощутимо на лодках L=6-8 метров и начинает проявляться у лодок при L≤5 м. На лодках же L=3-4 метра, при неверно выбранных обводах влияние дифферента на остойчивость может быть просто катастрофичным.
Корма на большинстве современных рабочих шлюпок и хозяйственных лодок достаточно широкая. Поэтому перемещение «груза» (человека, людей) в корму существенной потери остойчивости не даёт. Однако будем помнить, что в корме на большинстве лодок размещается подвесной мотор и соответственно посадку в лодки или высадку из неё осуществляют чаще через нос. Как следствие - при малой его полноте, лодка получает значительный дифферент, что вкупе с другими рассматривавшимися негативными факторами может привести к опрокидыванию. Идеальными, с точки зрения обеспечения остойчивости при погрузке (выгрузке) через нос, оказываются обводы «джонботов». Вариантами их являются обводы шведских лодок типа prahm известные, по крайней мере, с XVIII века (Рис. 74), а также лодок имеющих распространение в бассейнах Дуная, Шпрее, Вислы и Припяти (Рис. 75). Отметим, что последний тип широко применялся с конца XIX века до 40-х годов XX века в качестве бортовой шлюпки на речных боевых кораблях, сначала Австро-Венгерского, а затем и Польского флотов. Однако все они недостаточно мореходны из-за плоского днища.
Рис. 74. Лодка типа
prahm.
Рис. 75. Лодка
характерная для бассейна Дуная.
В наибольшей же мере для лодок с L=3-5 м подходят описанные ранее обводы «швертботного» типа с носовым транцем и достаточно полными, хотя и заострёнными ватерлиниями. Такие обводы характерны для швертбота «Кузя» (Рис. 76), лодки «Казаночка» (Рис. 77), тренерской парусной лодки «Робинзон» (Рис. 19) и многих других швертботов и лодок, имеющих самое широкое распространение по всему миру.
Рис. 76. Обводы
швертбота «Кузя».
Рис. 77. Лодка
«Казаночка».
Говоря об обводах корпуса, следует помнить, что от них зависят очень многие характеристики судна. Это и остойчивость, и ходкость, но это и технологичность. Технологичность, как постройки, так и ремонта. Причём для рассматриваемого класса судов технологичность особенно важна, т.к. от неё напрямую зависит стоимость. Для рабочих же шлюпок и хозяйственных лодок стоимость зачастую является определяющей характеристикой.
Технологичность тех или иных обводов в значительной мере зависит от того, из какого материала изготавливается корпус. Поскольку по нашему мнению, на роль основного материала корпуса в наибольшей мере подходят металл (сталь, лёгкие сплавы) либо дерево (в т.ч. и фанера), то весьма важным становится вопрос об использовании обводов, позволяющих формировать наружную обшивку из листов, разворачивающихся на плоскость без искажения.
Нередко подобные обводы именуют «упрощёнными». Однако, в целом ряде случаев обводы, характеризуемые простыми геометрическими формами, показывают результат не хуже, а даже лучше, чем задаваемые более сложной геометрией. Это и знаменитые американские гоночные, т.н. «печные» яхты (Рис. 78) и многочисленные варианты как водоизмещающих, так и глиссирующих судов, чья обшивка образовании поверхностями, развёртывающимися на плоскость.
В принципе, именно развёртывающимися на плоскость являются обводы японских ботов «Ямато» (в отечественной практике они называются «Кавасаки» и они же кунгасы). Отметим, что т.н. кунгасы, оснащённые двигателями, широко использовались отечественными пограничниками на Дальнем Востоке в 20-40-е годы XX века в качестве патрульных катеров (вооружались пулемётами). При этом они зарекомендовали себя как суда, обладающие хорошими ходовыми качествами, не требовательные к месту базирования. Наличие плоского участка днища и килей-полозьев в корме позволяло осуществлять их хранение на берегу, быстрый спуск на воду и подъём из воды без использования специальных сооружений (слипов, склизов, судоподъёмников).
Рис. 78. Обводы
типичной «песочной» яхты.
Также обводы, разворачивающиеся на плоскость без искажения, имеют и традиционный китайский сампан (Рис. 79) и поморский малый карбас (Рис. 80) и карбас-тройник (Рис. 81).
Рис.79 Китайский
сампан
Рис. 81.
Карбас-тройник.
Сегодня лодки с подобными обводами (разворачивающиеся на плоскость) являются
одними из наиболее распространённых по всему миру. Их можно встретить как на
Востоке в Японии (Рис. 82), Корее, Китае, в Сибири, в Новом Свете от
Аргентины до Канады, в Европе от Мальты до Норвегии, на побережье Африканского
континента. Причём применяются они как на простейших рыбацких лодках, так и в
конструкции дорогих яхт или в корпусах жёстко-надувных лодок (RIB).
Наиболее
удобным в изготовлении оказывается вариант подобных обводов, именуемый
«моногедроном».
Рис. 82. Японская
промысловая лодка.
Обводы «моногедрон» характеризуются тем, что на теоретическом чертеже все ветви шпангоутов имеют одинаковый угол наклона к основной плоскости. Подобные обводы хороши тем, что наружная обшивка без труда и что важно, без каких либо искажений легко разворачивается на плоскость. Поэтому обводы всех представляемых нами лодок представляют те или иные варианты «моногедрона».
В принципе, возможны варианты «моногедрона» и для «круглоскулых» обводов. Это, прежде всего т.н. «радиальные» обводы, применяемые при проектировании некоторых типов гоночных яхт (Рис. 83).
Рис. 83. Теоретический
корпус океанской яхты «Hunter*s Child».
Они позволяют получить хорошие ходовые качества при достаточно простой технике построения теоретического чертежа. Правда, на плоскость без искажения они не развёртываются, поэтому для судов из листового металла, в отсутствии специального оборудования для гибки материала, не пригодны. Не годятся они и для такого материала как фанера. Однако, в варианте строительства лодки из армоцемента (подробнее об этом материале ниже, в том числе в главе, посвященной технологии постромки) подобный подход облегчает как построение теоретического чертежа, так и технологию постройки. В этом случае может использоваться один (базовый) обвод мидель-шпангоута, который располагается на килевой линии, плавно повышающейся в нос и в корму (по прямой, либо по радиусу). В результате могут быть получены плавные обводы по ватерлиниям, соответствующие корпусу судна движущегося в водоизмещающем режиме (Рис. 84).
Рис. 84. Вариант
радиальных обводов.
Итак, мы почти определились с обводами лодок. Так для обеспечения хода в режиме глиссирования лодки должны иметь транцевую корму и плоские участки на днище с умеренной до 10°-15° килеватостью. Носовая оконечность на лодках L≥6 м может быть заострённой, а на лодках при L≥4—5 м должна быть достаточно широкой, обладающей повышенной плавучестью, для недопущения значительного дифферента на нос.
