Руль любого парусного судна состоит из нескольких главных деталей:
- пера руля (формы пера руля аналогичны плавникам);
- устройства, осуществляющего поворот пера руля относительно корпуса парусного судна и одновременно обеспечивающего необходимую прочность пера руля (это баллер или баллерная коробка);
- рычага (румпель), передающего усилия поворота пера через баллер.
Для удобства управления к румпелю часто присоединяют удлинитель («стрелку») — для легких парусных яхт; или применяют штурвал и систему штуртросов для тяжелых крейсерских яхт.
Перо руля расположенное на значительном расстоянии от плавника (примерно 1/4 длины яхты) обеспечивает хорошую поворотливость яхты.
Если же рулевое устройство расположить за кормой, то размеры рулевого устройства подрастают в высоту до полутора-двух раз. Это связано с тем что при крене, волнении и широкой корме диаметральная плоскость (ДП) яхты и перо руля расположенное в ней значительно приподнимаются над водой от нормального положения. Кроме того, полные кормовые обводы и, напротив, малое водоизмещение носовых объемов на волнении вызывают значительную килевую раскачку яхты, при этом требуется тем более глубокое перо руля, чем дальше оно отстоит от плавника в корму.
Прочность и надежность рулевого комплекса — важнейшее качество для безопасного плавания, особенно в штормовую погоду. В данном вопросе лучше иметь все прочнее, чем умозрительно можно предположить.
Например, диаметр стального баллера для двухтонной парусной яхты равен ≈ 80 мм. О прочности румпеля К. А. Колс сказал: «Прочность румпеля на крейсерской яхте должна быть такова, чтобы двое здоровых мужчин его не смогли сломать»!
И это несмотря на то, что управление рулем хорошо уцентрированой яхты в обычных условиях происходит при едва ощутимых усилиях!
И, справедливости ради, приводим другой пример: на яхтах типа «Оптимист», «Кадет», «Лазер» (он же «Луч») — (все легкие швертботы) петли и шкворни выполняют в сечении порядка ≈ 40-50 мм2, что более чем в 100 раз слабее, чем баллер диаметром 80 мм (сечение ≈ 5000 мм2).
Нагрузки, возникающие на рулевом комплексе никто до сих пор не измерял. Более того, это занятие совершенно бесперспективно, поскольку силы природы не исчерпаемы. Проблема прочности рулевого комплекса носит статистический характер и лучше всего ориентироваться на многовековой опыт человечества в мореплавании.
Покажем примеры (схемы) рулевых комплексов.
К рисункам рулевых устройств (штурвальные системы не показаны).
1 — румпель;
2 — головка румпеля, т. е. соединение румпеля с баллером или
баллерной коробкой;
3 — гельмпорт-труба с верхним урезом выше ватерлинии,
сквозь которую проходит баллер; 3а — баллерная коробка клиновидной формы;
4 —
баллер-шток, соединяющий перо руля с румпелем через головку баллера и
обеспечивающий прочность пера руля и его поворот вокруг оси баллера;
5 — перо
руля — хорошо обтекаемая плоскость (поверхность) подобная плавнику;
6 —
скег-кронштейн, защищающий рулевое устройство от грубых механических воздействий
в лоб;
7 — стрелка или удлинитель румпеля, соединенные с румпелем посредством
шарнира Гука (см. соединение гика с мачтой);
8 — плавник яхты;
9 —
шкворни;
10 — петли навесного руля;
11 — ось вращения пера руля в
баллерной коробке;
12 — гельмпортовый колодец.
Sруля = S1 + S2, S1 и S2
см. III.
а) S1 ≈ S2 — «балансирный» руль, нагрузки на румпеле
малы;
б) S1 < S2 — «полубалансирный» руль, нагрузки на
румпеле несколько выше.
Для обоих случаев случайным опытом
авторы обнаружили странный эффект «обратной» реакции усилий на румпеле против
ожидаемых при рулежке.
в) S1 ≈ 0, S2 ≈ Sруля, ничего
необычного.
Значительные усилия на румпеле возникают на попутных курсах, при резких шквалах и на значительном волнении.
Каждому типу рулей (I, II,...) следует дать оценку.
- I. Рулевое устройство на продолжении плавника у килевых яхт типа
«Дракон», «Фолькбот» и др.
Рулевое устройство, соединенное с плавником по всей высоте руля, имеет высокую надежность вследствие защищенности пера руля массивным плавником. К недостаткам следует отнести малое плечо (т. е. расстояние от центра бокового сопротивления (ЦБС) плавника до центра площади пера руля) сил действующих на перо руля. Таким образом, получается не лучшая поворотливость яхты и требуется значительная площадь пера руля, чтобы яхта была послушна воле рулевого. За это приходится платить повышенным сопротивлением пера руля при повороте. - II. Рулевое устройство на отдельно от плавника стоящем скеге
(подводный кронштейн перед пером руля) у килевых яхт типа «Картер» и др.
О рулевом устройстве, выполненном на скеге можно сказать, что эффективность работы такого рулевого устройства в смысле поворотливости и создании меньшего сопротивления при управлении — выше и возможно сделать перо руля меньшей площади, что с точки зрения уменьшения сопротивления — лучше. Однако, скег соединенный с пером руля является дополнительным элементом, за который может цепляться всевозможный мусор, и в смысле надежности этот вариант хуже чем предыдущий. - III. Рулевое устройство яхт типа «Конрад» с пером руля
полу-балансирного типа (т. е. впереди вертикальной оси вращения находится
≈ 1/4 часть пера руля).
Рулевое устройство, отстоящее отдельно от плавника и не имеющее скега, очень эффективно как рулевое устройство, но более уязвимо от всякого рода случайностей и требует очень мощный баллер. - IV. Навесное, съемное рулевое устройство для килевых яхт и (чаще)
швертботов.
Такого вида рулевое устройство обычно применяется на спортивных швертботах. Руль (рулевое устройство) эффективен, но громоздок и не защищен механически от встречи с мелями, топляками, пнями и т. п. плавающими и подводными препятствиями. Достоинства: точная и эффективная рулежка, ремонтно-пригодность при аварийных проблемах с рулем. - V. «Классическое» рулевое устройство для швертботов.
У этого вида рулевого устройства имеется баллерная коробка, которая страхует перо руля от повреждений при столкновении со случайными препятствиями (мель, пень, и т. п.), однако дополнительное соединение баллерной коробки с пером руля привносит люфт пера в коробке, а это плохо для точной рулежки. - VI. Съемное рулевое устройство для крейсерского швертбота (может
быть со скегом или без него), расположенное в специальном клиновидном колодце.
Вынимается вверх.
Подъемное рулевое устройство «кинжального» типа (как плавник аналогичного типа см. выше) позволяет иметь минимальные габариты рулевого устройства, быстро освобождаться от налипания водорослей и др., но уязвимо как рули III типа. - VII. Тоже, что и VI в незамкнутом колодце. Гельмпортовая коробка
может откидываться вместе с пером руля.
Это новомодный тип рулей, являющийся компромиссом между всеми предыдущими типами (от I до VI) рулей вобравший в себя все достоинства, кроме двух: надежности и габаритности. Когда много разных деталей, всегда есть вероятность поломки какой-либо из них. Такие рули имеют место быть на новомодных скоростных яхтах. Руль на самой корме, конечно, более громоздкий и, чтобы уйти от этого, иногда применяют сразу два рулевых устройства: на левом и правом борту с учетом крена используются один или оба в зависимости от сложившейся ходовой ситуации. Хлопот, конечно, побольше, но эффект, безусловно, есть. Расширяющаяся в корму гельмпортовая коробка позволяет рулить даже частично приподнятым рулем.
Для рулей V типа часто применяют две снасти: одна для опускания пера руля, другая для его подъема.
Любой тип показанных выше рулевых устройств может быть дополнен устройством штурвала и системой штуртросов.
Штурвалы производят впечатление на публику не очень осведомленную в парусном деле («Парусное дело» — имеется ввиду объем знаний и занятий, связанных с эксплуатацией парусных яхт.), но снижают эффективность работы рулевого:
- по надежности;
- точности и быстроте перекладки руля (в штурвальной системе неизбежны дополнительные люфты и прочие «заморочки» в передаче усилий от штурвала на перо руля);
- практически теряется обратная связь усилий от пера руля на руку рулевого.
