Всякая парусная яхта имеет плавник, т. е. жесткое подводное крыло, уходящее вниз от днища корпуса.
Главное назначение плавника — эффективно противодействовать дрейфу яхты от действия ветра на паруса. Таким образом, при движении яхты вперед на плавник набегает поток воды под некоторым углом (углом дрейфа δ — «Краткая теория паруса») и далее. В настоящей главе не будем углубляться в теоретические подробности, скажем только то, что гидродинамика подводного крыла полностью совпадает с аэродинамикой авиационного крыла для малых скоростей полета. Однако, яхте свойственно менять галсы — т. е. осуществлять повороты, и при этом набегающий на плавник поток действует на него то с одной стороны, то с другой. Это важное обстоятельство приводит к тому, что в любом горизонтальном сечении плавник имеет симметричную форму относительно ДП (диаметральной плоскости) — это главное, но не существенное отличие от авиационного крыла.
Второе назначение подводного крыла (плавника), имеющее важное значение для крейсерской круизной (прежде всего) яхты — противодействие кренящему моменту и обеспечение автоматического восстановления яхты в нормальное для плавания положение после прекращения воздействия кренящих сил (это может быть крепкий удар ветра в паруса при шквале, особо крупная волна или их совместное действие, или иные чрезвычайные воздействия вплоть до положения яхты мачтой вниз, килем и плавником к верху (Киль — деталь силового набора яхты классической постройки. Киль располагается внутри корпуса яхты на днище по всей длине от носа до кормы (т. е. от форштевня до ахтерштевня). Существует словосочетание: «килевая яхта» — при этом имеется ввиду, что плавник постоянно и жестко соединен с днищем и килем яхты.).
Рис. 5.65. Формы плавников: 1, 2, 3, 4 — плавники круизных крейсерских и спортивных килевых яхт изготовляются литьем из чугуна или пустотелыми сварными из толстой (6 ÷ 8 мм) стали и утяжеленными свинцом в нижней части; 5, 6 — плавники «экстремальных» гоночных яхт со свинцовыми бульбами, основная площадь плавника — цельная стальная профилированная пластина; 7, 8, 9, 10, 11 — плавники швертботов, открытых прогулочных и спортивных, а также катамаранов, как правило, легкие из фанеры или рейки, или пластика, реже из алюминиевых сплавов. Корневая часть плавника килевой яхты имеет мощный фланец, с помощью которого плавник накрепко соединяется с днищем и внутренними силовыми элементами конструкции яхты с помощью достаточного количества болтов из нержавеющей стали
Чем тяжелее плавник (mпл) и больше его глубина (t) — тем лучше, но всему есть границы, основанные на опыте человечества по эксплуатации разных яхт. Приведем лишь примеры форм наиболее известных и часто применяемых плавников.
Швертботные плавники располагаются внутри специального мощного колодца, укрепленного в трюме. Необходимо обеспечить высокую прочность и сохранность герметичности колодца при знакопеременных нагрузках.
Высота швертового колодца внутри швертбота должна превышать уровень реальной ватерлинии, т. е. осадку яхты корпусом.
Распространены два типа швертовых устройств:
- «кинжальный», когда шверт вставляется в швертовый колодец словно кинжал в ножны;
- «секторный», когда шверт может полностью укладываться в швертовую коробку за счет вращения вокруг оси.
Рис. 5.66. Секторный тип швертового устройства: 1 — швертовый колодец; 2 — днище; 3 —шверт; 4 — ось вращения шверта; ВЛ — ватерлиния (уровень воды!)
На катамаранах можно наилучшим образом обеспечить необходимое боковое сопротивление путем применения шверцев (т. е. швертов, расположенных снаружи внутренних (обращенных друг к другу) бортов корпусов). Это легко сделать с помощью простейших хомутов из стали или других материалов.
Рис. 5.67. Шверцы
Такие шверцы могут быть выполнены управляемыми не только по глубине, или смещению центра бокового сопротивления (ЦБС) в нос или корму, но и по углу атаки! Это очень выгодно на острых к ветру курсах.
Кинжальный шверт применяют в основном на легких швертботах, поскольку легкая яхта мало способна расколоть швертовый колодец в случае удара о подводное препятствие. Преимущество кинжального соединения шверта со швертовым колодцем состоит в легкости и простоте достижения хорошего сопряжения шверта с днищем — практически отсутствует щель между опущенным швертом и днищем яхты.
Секторный шверт напротив хорошо противостоит лобовым ударам о пень, камень или иные жесткие или мягкие подводные препятствия, однако протяженную щель швертового колодца в днище обустроить так, чтобы вода в нем не бурлила (а на это тратится энергия движения яхты и уменьшается скорость ее движения), очень сложно.
Шверцы (именно шверцы) катамаранов легко уходят от отмеченных недостатков. Более того, шверцы могут иметь профиль сечения несимметричный и за счет этого обладать большей сопротивляемостью дрейфу при условии применения их с соответствующего борта.
«Крутые» плавники с «наворотами» в нижней части в виде бульбы или иных ухищрений частенько цепляют водоросли или сети или иной мусор плавающий в воде и тогда требуются непростые меры по срочной очистке плавника (хоть штатного водолаза держи!), поскольку небольшой пучок водорослей или обрывок полиэтилена на плавнике резко увеличивают дрейф яхты, снижают ее скорость и ухудшают управляемость.
