зачем кораблю бульба на носу
Бульб
Бульб, или носовой бульб (от фр. bulbe — луковица) — выступающая чуть ниже ватерлинии часть носа судна, имеющая выпуклую эллипсоидную форму. Бульб изменяет направление потока воды по всему корпусу, уменьшая сопротивление, и, следовательно, способствует увеличению скорости, дальности плавания и экономии топлива. Носовой бульб на больших судах даёт выигрыш, как правило, от 12 до 15 процентов топливной эффективности по сравнению с аналогичными судами без них.
Носовые бульбы оказались наиболее эффективными при соблюдении следующих условий:
Эти условия сделали применение бульбов стандартом для более или менее крупных морских судов (грузовых и пассажирских), которые обычно эксплуатируются в пределах небольшого диапазона скоростей, близких к максимальным. С другой стороны, они практически не применяются на прогулочных судах, особенно на парусных, которые используют широкий диапазон скоростей
Содержание
Принцип действия
История
Впервые был установлен в США на линкоре «Делавэр», который вступил в строй в 1910 году и был разработан Дэвидом Уотсоном Тэйлором, главным конструктором американского ВМФ. В 1920-х другие страны экспериментировали с носовым бульбом, установив их на немецкие пассажирские лайнеры Бремен и Европа. «Бремену», построенному в 1929 году, удалось завоевать желанную Голубую ленту Атлантики, показав среднюю скорость 27,9 узлов (51,7 км / ч).
В 1935 году французский суперлайнер «Нормандия», в создании которого принимал активное участие русский инженер-эмигрант Владимир Юркевич, смог, сочетая носовой бульб с радикальным изменением формы корпуса, достичь скорости свыше 30 узлов (56 км / ч). В то время «Нормандия» была известна (среди прочего) малой носовой волной. «Нормандия» была больше основного соперника, британского лайнера «Куин Мэри», и достигала эквивалентной скорости благодаря нетрадиционным носовому бульбу и конструкции корпуса. Однако принципиальная разница заключалась в том, что достижение «Нормандией» равной скорости было при мощности двигателя примерно на тридцать процентов меньше, чем мощность «Куин Мэри», с соответствующим сокращением потребления топлива.
Конструкцию носового бульба развили и использовали в Японии. Некоторые корабли эпохи Второй мировой войны, такие, как линкор «Ямато» и лёгкий крейсер «Ойодо», были оснащены носовыми бульбами, но японские исследования в этой области не распространились на западный мир, и многие из достижений были утеряны после войны.
Неясно, когда носовые бульбы заинтересовали западных исследователей, но первые научные труды по этому вопросу были опубликованы в 1950 году. Инженеры начали экспериментировать с носовыми бульбами, выяснив, что они могут уменьшить сопротивление примерно на 5 %. Эксперименты и уточнение постепенно улучшили геометрию бульба, но они не использовались широко до применения методов компьютерного моделирования.
Как маленький бульб на кораблях экономит судоходным компаниям миллионы долларов
Наверняка, каждый хоть раз видел на носу корабля, а точнее, под носом, ниже ватерлинии странный округлый выступающий предмет. Эта продолговатая конструкция не предназначена для отдыха морских котиков и тюленей, хотя они частенько туда взбираются. В судоходстве «устройство» называется корабельный бульб. Он выполняет очень важную функцию во время движения судна.
«Бульб» произошел не от белорусской картошки
Само слово «бульб» пришло к нам из Франции. В этой стране bulbe означает «луковица» и описывает уплотнение на конце объекта. Бульбы встречаются не только в судостроении. Подобные «наконечники» завершают строительные балки, колонны, строения, возведенные с использованием стержневых систем, например производственные рамы и сочлененные арки.
Как небольшая хитрость позволяет экономить миллионы долларов
Судовой бульб часто скрывается под водой. Он, благодаря своей форме, создает волновые амплитуды, нивелирующие негативный эффект от прямых рассекающих волн. Такая система оправдывает себя в нескольких случаях, когда длина корпуса корабля по ватерлинии не менее 15 метров и судно набирает скорость не менее 25 узлов. В этом случае бульб добавляет плавсредству скорость хода и позволяет экономить горючку на 10-15%. Поэтому крупные судоходные компании используют при оснастке судов эту небольшую конструкцию. И как оказывается, именно корабельный бульб позволяет экономить на топливе миллионы долларов.
Люди не сразу оценили пользу каплевидного наконечника
Каплевидный гаситель волн придумал американский инженер Дэвид Уотсон Тэйлор. Его разработку поместили на линейный корабль Америки «Дэлавер» в 1910 году.
Бесстрашный дредноут флота США успешно курсировал по Атлантике, а в 1917 году благодаря маневренности и скоростным характеристикам был отправлен в Великобританию для укрепления местного флота. Но в боях ему не пришлось участвовать, так как британцы и немцы не вступали в открытую конфронтацию друг с другом. После войны «Дэлавер» вернулся на родину, где продолжил свои быстроходные маневры, то и дело перевозя между иностранными портами делегации гардемарин.
Первым гражданским судном, оснащенным бульбом, стал «Бремен» в 1920 году. Но и после этого повсеместной установки «уплотнений» на корабли не последовало, так как руководители судостроительных верфей еще не знали о явных преимуществах «устройства». После усовершенствования программ компьютерного моделирования все увидели плюсы судов, оснащенных бульбом. Тогда деталь вошла в промышленный оборот.
Как маленький бульб на кораблях экономит судоходным компаниям миллионы долларов
Наверняка, каждый хоть раз видел на носу корабля, а точнее, под носом, ниже ватерлинии странный округлый выступающий предмет. Эта продолговатая конструкция не предназначена для отдыха морских котиков и тюленей, хотя они частенько туда взбираются. В судоходстве «устройство» называется корабельный бульб. Он выполняет очень важную функцию во время движения судна.
«Бульб» произошел не от белорусской картошки
Морские котики и птицы часто используют бульб не по назначению
Само слово «бульб» пришло к нам из Франции. В этой стране bulbe означает «луковица» и описывает уплотнение на конце объекта. Бульбы встречаются не только в судостроении. Подобные «наконечники» завершают строительные балки, колонны, строения, возведенные с использованием стержневых систем, например производственные рамы и сочлененные арки.
Как небольшая хитрость позволяет экономить миллионы долларов
Судовой бульб часто скрывается под водой. Он, благодаря своей форме, создает волновые амплитуды, нивелирующие негативный эффект от прямых рассекающих волн. Такая система оправдывает себя в нескольких случаях, когда длина корпуса корабля по ватерлинии не менее 15 метров и судно набирает скорость не менее 25 узлов. В этом случае бульб добавляет плавсредству скорость хода и позволяет экономить горючку на 10-15%. Поэтому крупные судоходные компании используют при оснастке судов эту небольшую конструкцию. И как оказывается, именно корабельный бульб позволяет экономить на топливе миллионы долларов.
Люди не сразу оценили пользу каплевидного наконечника
Каплевидный гаситель волн придумал американский инженер Дэвид Уотсон Тэйлор. Его разработку поместили на линейный корабль Америки «Дэлавер» в 1910 году.
Нос корабля, оснащенный бульбом
Бесстрашный дредноут флота США успешно курсировал по Атлантике, а в 1917 году благодаря маневренности и скоростным характеристикам был отправлен в Великобританию для укрепления местного флота. Но в боях ему не пришлось участвовать, так как британцы и немцы не вступали в открытую конфронтацию друг с другом. После войны «Дэлавер» вернулся на родину, где продолжил свои быстроходные маневры, то и дело перевозя между иностранными портами делегации гардемарин.
Первым гражданским судном, оснащенным бульбом, стал «Бремен» в 1920 году. Но и после этого повсеместной установки «уплотнений» на корабли не последовало, так как руководители судостроительных верфей еще не знали о явных преимуществах «устройства». После усовершенствования программ компьютерного моделирования все увидели плюсы судов, оснащенных бульбом. Тогда деталь вошла в промышленный оборот.
Носовой бульб.
Рулевой 1-го класса
Прикрепленные изображения
Это фаллический символ. Так сказать, подводная носовая фигура.
Рулевой 3-го класса
А эта хреновина не для того,что бы судно образовывало свою систему волн?Для улучшения ходовых качеств?
Рулевой 2-го класса
Рулевой 2-го класса
Так же данные системы мало эффективны на катерах или парусных яхтах так как для нормальной работы системы бульб дожен быть погружен на проектную осадку, чего на малом судне добиться сложно.
Рулевой 1-го класса
Прикрепленные изображения
Рулевой 2-го класса
Рулевой 2-го класса
по картинке трудно сказать какой режим испытания, может быть уже за пределами экплуатационного и еще может это испытания на критическом волнении.
А если точне то для снижения волнового сопротивления. Т. е. система волн создаваемая бульбом накладывается на систему волн создаваемую корпусом в противофазе и при их сложении амплитуда общей системы волн образуемой корпусом значительно меньше, соответственно и энергия затрачиваемая корпусом на создание волн идет меньшая.
Однако бульбы не прижились на реках, на судах ледового плавания из за большой вероятности их повреждения, либо значительного повреждения других судов при столкновении.
Так же данные системы мало эффективны на катерах или парусных яхтах так как для нормальной работы системы бульб дожен быть погружен на проектную осадку, чего на малом судне добиться сложно.
Видел на картинках не раз, но как-то не задумывался. Похоже, бульб может работать только в водоизмещающем режиме. Причем, подрезая воду, он ее поднимает, огружая нос. Так может он предназначен для того, чтобы судно, разгоняясь, как можно дольше шло в этом режиме, не выходя на глиссирование? Это кроме волновой идеи.
Так может он предназначен для того, чтобы судно, разгоняясь, как можно дольше шло в этом режиме, не выходя на глиссирование?
А еще, вдобавок к вышесказаному, в бульб помещается дополнительное неслабое количество жидкого груза.
А еще, при ходе в балласте, бульб увеличивает эффективную ватерлинию.
А для чего до сих пор делаю вот такие бульбы на современных, довольно маленьких, моторных яхтах?
Прошу прощения, я рассуждал в свете вопроса
Рулевой 2-го класса
Рулевой 3-го класса
На счет тарана, кстати, абсолютно верная идея. Если судно с таким носом въедед в борт другого, то нехилая пробоина ниже ватерлинии гарантирована.
Рулевой 1-го класса
А для чего до сих пор делаю вот такие бульбы на современных, довольно маленьких, моторных яхтах? Ведь это очень услажняет постройку судна. Значит есть смысл?
Рулевой 1-го класса
Прикрепленные изображения
Рулевой 2-го класса
Прикрепленные изображения
Подводный носовой бульб для яхты
Современному кораблестроителю трудно представить новое большое судно без бульба — грушевидной наделки-обтекателя на нижней части форштевня. Бульб стал своего рода символом, показателем технического уровня проекта, свидетельством того, что создатели судна не отстают от мирового прогресса. Сообщения в прессе о спуске очередного супертанкера неизменно сопровождаются уже привычными данными о том, на сколько процентов новое судно экономичнее ранее строившихся за счет применения тщательно испытанных обводов бульбового носа.
Это «модное» направление проявилось и в малом судостроении. Так, парусный мир с особым нетерпением ожидал появления к гонкам 1974 г. на Кубок Америки нового «12-метровика», над проектом которого работали знаменитый Эльвстрем и его «фирменный» гидромеханик Кирлоф. Дотошные журналисты узнали, что новую супер-яхту король парусного спорта собирается оснастить мощным носовым бульбом и проводит обширную программу исследований моделей корпусов с бульбами в опытовом бассейне. Построить эту яхту не удалось (чисто по финансовым причинам — распался союз Эльвстрема с бароном Бичем, субсидировавшим предприятие). Тем не менее, проделанная Эльвстремом работа не пропала даром: увидел свет другой его проект — снабженная носовым бульбом моторно-парусная яхта «Нельсон/Эльвстрем-38» длиной 11,4 м успешно прошла испытания в море и показала известные преимущества в ходовых и мореходных качествах перед аналогичными судами традиционных обводов.
Еще раньше в западногерманском журнале «Штерн» появилось сообщение о не менее сенсационной, новинке — проекте академической гребной «восьмерки». Вместо обычного вытянутого, наподобие острия стрелы, носа — подводный бульб, напоминающий головку торпеды. Эластичные борта, подающиеся внутрь или наружу в зависимости от возрастания или уменьшения давления воды, обтекающей корпус. Автор этого проекта — Луиджи Колани был тогда техническим директором вестфальской фирмы, которая готовила суда для олимпийской сборной гребцов ФРГ. На регате 1972 г. в Мюнхене новая «академична» должна была, как считал изобретатель, обеспечить западногерманским спортсменам золотые медали. Но. на трассах XX Олимпиады она так и не появилась, на страницах того же «Штерна» больше не упоминалась.
Со стапелей ведущих катеростроительных верфей время от времени сходят на воду крупные моторные яхты с носовым бульбом, но, как мы увидим ниже, в этих случаях инженеры скорее следуют моде в угоду состоятельным заказчикам, чем руководствуются необходимостью получить лишний узел скорости или сэкономить несколько десятков галлонов топлива.
Чем же вызвана эта мода — что дает установка носового бульба? Каков может быть действительный эффект от него на малых судах различных типов? Чтобы ответить на эти вопросы, обратимся к элементарной гидромеханике судна.
На ходу любое судно, раздвигая воду, вовлекает в движение значительные массы воды. На поверхности появляются две системы волн. Наиболее высокие волны вздымаются сразу у форштевня; часть из них расходится В стороны — под углом к направлению движения в виде «усов», профиль других — поперечных волн можно заметить на бортах судна. Вторая — кормовая система волн создается вблизи кормовой оконечности, но высота волн, встающих за кормой судна, обычно меньше, чем в носу, если только не происходит неблагоприятного сложения (интерференции) гребня носовой поперечной волны с гребнем кормовой.
Природа возникновения образующихся при движении судна волн связана с весомостью воды — действием силы тяжести. А длина волны — расстояние между соседними гребнями зависит от длины судна и скорости его движения. Соотношение этих основных факторов, характеризующих волновую систему, выражается в виде безразмерной относительной скорости или, иначе, числа Фруда
где v — скорость судна, м/с;
g = 9,81 м/с 2 — ускорение силы тяжести;
L — длина судна по ватерлинии, м.
Разумеется, на то, чтобы корпус судна раздвинул воду, приводя в колебательное волновое движение довольно большие массы воды, требуется затратить соответствующую мощность двигателя или тягу парусов, Оказывается, что эти затраты мощности больше всего при- значениях числа Фруда от 0,25 до 0,60, когда волновая система сильно развита, но еще невозможен переход судна в режим глиссирования — скольжения по поверхности воды. В этом диапазоне, как показали исследования, примерно 2/3 всей мощности двигателя расходуется на создание волн (как говорят судостроители, на преодоление волнового сопротивления движению) и только 1/3 — на преодоление сил трения обшивки корпуса о воду (сопротивления трения).
Отсюда ясно, что конструктор уже при разработке проекта судна должен быть озабочен тем, чтобы добиться уменьшения затрат мощности на волнообразование. Чем меньше образующаяся волна, т. е. чем меньше масса воды, вовлеченной в движение, тем меньше и эти потери мощности, тем больше скорость хода. Вот почему кораблестроители используют любые пути, добиваясь если не полного устранения волн, генерируемых корпусом, то хотя бы всемерного уменьшения их высоты.
Следует заметить, что наибольшая доля волнового сопротивления создается носовой волной, возникающей в зоне повышенного гидродинамического давления — при встрече движущегося корпуса с невозмущенной еще массой воды. Высота этой волны и ее профиль зависят от распределения гидродинамического давления вблизи форштевня, от остроты обводов носовой оконечности судна, от распределения водоизмещения по длине корпуса.
Сравним, например, волнообразование при движении буксира и рабочего катера одинакового водоизмещения. Идущие без барж буксиры с их, как правило, полными носовыми обводами разводят очень крутую высокую волну; можно даже заметить, что носовой вал отходит от бортов наружу, а все судно оказывается как бы поставленным носом и кормой на два соседних гребня — характерная картина для верхнего предела чисел Фруда в упомянутом выше диапазоне! Волна у форштевня рабочего катера, имеющего сильно заостренную носовую часть, будет обладать заметно меньшей массой, хотя и поднимается высоко вдоль бортов, как бы прилипая к обшивке. Можно уверенно сказать, что при равных мощностях двигателей такой катер сможет развить большую скорость, чем буксир. Это сравнение наглядно показывает, что, изменяя носовые обводы корпуса, конструктор может в известной степени управлять носовой волновой системой, уменьшая потери мощности. Но еще большие возможности дает использование принципа интерференции — наложения двух последовательных волновых систем таким образом, чтобы они взаимно гасили друг друга. В этом и состоит идея применения бульбовых обводов.
Бульб, представляющий собой хорошо обтекаемое тело, движущееся под водой впереди форштевня судна, формирует свою собственную волну. На поверхности воды перед форштевнем судна можно видеть невысокий валик — результат местного повышения давления над бульбом. К тому месту, где на обычном корпусе вздымается гребень носовой волны, сбегающий с бульба поток воды подходит уже с пониженным давлением (если бы не было корпуса судна, то здесь на поверхности образовалась бы впадина). Происходит благоприятное наложение впадины волны от бульба на гребень волны от форштевня. В результате носовая волна «оседает», уменьшается также и высота поперечных волн по всей длине судна. Соответственно уменьшается волновое сопротивление, заданную скорость можно достичь при несколько меньшей мощности двигателей.
Итак, изменяя кривизну носовой части бульба и носовых обводов корпуса, сопрягаемых с ним, можно добиться почти полного гашения носовой волны. Впервые такой эффект был получен 50 лет назад на трансатлантическом лайнере «Бремен» — обладателе знаменитой «Голубой ленты Атлантики», которая присуждалась самым быстроходным пассажирским судам на линии, связывающей Европу с Северной Америкой. Проведенные позже исследования показали возможность снижения общего сопротивления судна за счет применения бульба на величину до 18%. что дает прирост скорости при той же мощности двигателя до 4—5%. Правда, было установлено, что положительное влияние бульб оказывает в сравнительно узком диапазоне относительных скоростей: только при Fr=0,25÷0,40. Если подсчитать, какой абсолютной скорости соответствуют эти числа Фруда для катера длиной 12 м, то получается 10—15 км/ч.
Результаты испытаний модели такого катера свидетельствуют, что уже при скорости 6 км/ч и выше снижение волнового сопротивления благодаря установке бульба полностью компенсирует неизбежное при этом увеличение сопротивления трения (из-за возрастания смоченной поверхности корпуса). При скорости 10 км/ч бульб диаметром около 300 мм обеспечивает снижение полного сопротивления катера примерно на 6%. а при 14 км/ч дает наивысший эффект — около 14% полного сопротивления (в этом режиме нужен бульб уже несколько больших размеров). При дальнейшем повышении скорости эффективность бульба заметно снижается, в основном из-за увеличения ходового дифферента катера на корму и приближения бульба к поверхности воды. Примерно при 22 км/ч применение бульба вообще становится нецелесообразным.
Переведем теперь полученные на модели проценты снижения сопротивления в численные значения экономии мощности двигателя на натурном катере длиной 12 м. Для режима максимальной эффективности бульба (14 км/ч) такому катеру даже при водоизмещении 10 т потребуется мощность всего лишь около 40 л. с. Выигрыш в 14% этой мощности — всего 5—6 л. с. По-видимому, для конструктора подобного судна такая экономия не будет иметь существенного значения, так же как и соответствующее повышение скорости для владельца катера; будет ли катер ходить со скоростью 14 или 14,6 км/ч—практически разницы никакой!
Следовательно, можно сделать вывод, что на малых катерах вряд ли целесообразно усложнять конструкцию и затруднять постройку корпуса, проектируя бульбовой нос. Другое дело — крупнотоннажный танкер или пассажирский лайнер, где эти же несколько процентов оборачиваются многими сотнями, а то и тысячами лошадиных сил. Если учесть, что те же супертанкеры совершают рейсы большой протяженности, а время стоянок для погрузки и выгрузки сокращено до предела, можно представить себе, какое огромное количество топлива в конечном итоге экономится за год благодаря снижению мощности главных двигателей, какие дополнительные объемы трюмов высвобождаются для размещения груза вследствие уменьшения габаритов машинного отделения и емкости топливных цистерн.
Говоря о бульбах, применяющихся на крупных танкерах, мы имеем в виду грушевидные образования носовой части корпуса, начинающиеся прямо от киля судна и занимающие около половины осадки. Только при таких размерах бульба удается получить за ним достаточно мощную волну, способную погасить носовой бурун судна. Кроме того, хорошо известно, что бульб не должен быть погружен слишком глубоко, иначе полны от него на поверхности воды не будет (из теории корабля известно, например, что хорошо обтекаемое тело вращения при погружении глубже трех его диаметров вообще не испытывает волнового сопротивления). Однако на малых судах подобный развитый по размерам бульб привел бы к существенному изменению мореходных качеств, заметному увеличению смоченной поверхности, ухудшению поворотливости. Последнее обстоятельство играет немаловажную роль: если супертанкер идет в океане, сутками не меняя курс, а в гавань его заводят буксиры, то от малого судна, как правило, требуются отличные маневренные качества, поскольку зона его плавания чаще всего ограничивается прибрежными районами с оживленным судоходством, узкими фарватерами, тесными гаванями. Так что не случайно ученые специально занялись поисками более компактного решения, пригодного, именно для малых судов.
Интересная работа выполнена в опытовом бассейне турецкими исследователями. Тщательное изучение полей гидродинамического давления в носовой части быстроходного судна показало, что область максимальных давлений расположена примерно на расстоянии 1/40 длины корпуса от передней кромки форштевня, а по вертикали захватывает район ходовой ватерлинии. Возникла идея поместить бульб именно в эту область и выполнить его в виде веретенообразного тела вращения с отношением длины к диаметру 3,5—5. Продольный профиль бульба был выбран таким образом, чтобы при его обтекании достигалось максимальное увеличение скорости встречного потока воды в 12%, а кривая изменения этой скорости соответствовала бы профилю носовой волны (напомним, что скорость потока около тела и давление в нем обратно пропорциональны — чем выше скорость, тем ниже давление). Максимальное поперечное сечение бульба расположили на расстоянии 0,37 его длины от переднего конца.
Такой бульб (его назвали поверхностным, в отличие от погруженного — на больших судах) был испытан на модели быстроходной моторной яхты, рассчитанной на скорость до 20 узлов (37 км/ч). Уже на средней скорости бульб полностью входил в носовую волну судна, которая стала существенно ниже и превратилась в тонкую брызговую пелену. На полной же скорости хода бульб обнажился и действовала только его нижняя поверхность; тем не менее, приборы и в этом случае показали снижение полного сопротивления модели на 17%. (Сказался не только эффект гашения носовой волны, но и уменьшение сопротивления трения вследствие того, что уменьшилась площадь обшивки, смачиваемая носовым буруном.)
Затем на этих же моделях бульб был дополнен сегментным носовым крылом, эффективно уменьшающим продольную качку при движении модели на волнении и дающим дополнительное уменьшение носового буруна. Правда, это давно известное устройство на реальных судах так и не привилось (вероятно, из-за ряда эксплуатационных неудобств: крыло мешает отдаче якоря и стоянке на нем, усложняется плавание в засоренных акваториях и т. п.).
О практическом применении этой разработки турецких ученых сведений нет. В принципе же можно сделать вывод, что бульбовые образования носовой части на малых моторных судах существенного эффекта пока не дают и потому признания не завоевали. В тех же случаях, когда бульбы ставятся на сравнительно крупных моторных яхтах, их применение вряд ли вызвано необходимостью.
Более обоснованными выглядят попытки применить бульб в проектах парусных яхт, конструкторы которых не располагают такими же широкими энергетическими возможностями, как создатели катеров. Площадь парусности гоночной яхты ограничена не только остойчивостью корпуса, но и действующими правилами обмера, а абсолютные скорости невелики: здесь оправданы любые средства, позволяющие выиграть лишнюю минуту на дистанции гонок. Не случайно впервые серьезно занялся носовым бульбом известный американский конструктор Вилл Людерс, работавший в 1966 г. над проектом гоночной суперяхты — «12-метровика» для борьбы за Кубок Америки.
Было хорошо известно, что к тому времени конструкторы и специалисты-гидромеханики уже полностью исчерпали все возможности повышения скорости, которые заложены в обводах яхты классического типа, а именно такими являются яхты классов R — с гоночным баллом 6 и 12 м. Однако правила класса запрещали отходить от классического варианта, поэтому использовать бульб десять лет назад так и не довел ось. Время шло. Ревнители правил понемногу стали сдавать позиции. Сначала было разрешено отделить руль от киля, что несколько уменьшало смоченную поверхность, но не давало конструкторам свободы, нужной для поисков новых решений. В 1972 г. консервативный Союз парусных гонок был вынужден пойти дальше и решился на «крайнюю» меру: разрешил на яхтах классов R использование любых обводов подводной части (начиная от уровня на 150 мм ниже конструктивной ватерлинии), лишь бы над водой яхта выглядела «благопристойно», как в старые добрые времена!
Теперь можно было, в частности, применить бульб. Первые же исследования моделей показали определенные преимущества яхт с бульбовым носом, особенно на предельных относительных скоростях, близких к Fr=0,4. Именно на этой скорости классическая яхта разводит волну, имеющую длину, равную длине корпуса: два гребня поддерживают нос и корму, между ними образуется глубокая впадина. В итоге сильно уменьшается восстанавливающий момент, препятствующий крену яхты, — ведь средняя, наиболее широкая часть корпуса выходит из воды и потому «работает» не эффективно.
Носовой бульб, таким образом, не только позволяет снизить волновое сопротивление, но и, благодаря уменьшению глубины волновой впадины, повышает остойчивость яхты. В результате уменьшается крен, снижается дополнительное сопротивление, вызванное креном, лучше работает парусное вооружение. Ясно, что экипаж такой яхты имеет больше шансов на успех, вопреки мнению тех авторитетов, которые по-прежнему считают, что результаты гонок определяются в основном качеством парусов и рангоута, а не качеством корпуса.
Бульб дает и сопутствующий эффект — уменьшает забрызгивание палубы. В проектировании современных яхт все больше проявляется тенденция к заострению обводов носовой оконечности и уменьшению развала бортов в носу. В результате волна, вздымающаяся из-под форштевня, «прилипает» к бортам и поднимается выше палубы, где ветер срывает гребень, швыряет брызги на рубку и в кокпит. Снижая высоту волны, бульб позволяет избавиться от этих брызг.
Но выявились и некоторые недостатки, которые позволяют сделать вывод о том, что бульб даже на самой большой 20-метровой гоночной яхте оказывается менее действенным, чем на 300-метровом танкере. Прежде всего потому, что в море яхта подвергается гораздо более сильной продольной качке, при которой бульб то полностью выскакивает из воды, то оказывается глубоко погруженным в воду — ведь на яхте он расположен всего в полуметре от поверхности, а размахи качки на форштевне могут достигать в несколько раз большей величины! (Кстати говоря, замечено, что носовой бульб, обладая определенным объемом, способствует умеренно килевой качки: так, амплитуда качки на траулере с бульбом, по данным английских исследователей, была на 36% меньше, чем на однотипном судне с обычными обводами. Такой же эффект проявился и на упомянутой моторно-парусной яхте Эльвстрема.)
Второй минус состоит в том, что бульб увеличивает площадь боковой проекции погруженной части корпуса в носу. Вследствие этого смещается вперед и точка приложения результирующей гидродинамических сил, действующих на корпус яхты на ходу. При плавании в фордевинд и бакштаг, особенно в свежий ветер, судно становится неустойчивым на курсе, появляется тенденция к резкому зарыскиванию, рулевому яхты приходится работать более напряженно.
Но, очевидно, даже не эти недостатки, с которыми можно было бы как-то мириться или бороться, препятствуют применению бульба на яхтах. Прежде всего дело в том, что проектирование яхт и в наш рациональный век вычислительных машин остается искусством, а всякому искусству присущи свои каноны. «Насколько красив и эстетичен корпус яхты, настолько нелепым, инородным телом кажется на нем бульб», — пишет, например, главный конструктор известной фирмы «Картер Оффшор» П. Эббат.
Тем не менее сдвиги в отношении к бульбу есть. В конце прошлого года на лучшей яхтенной верфи Австралии — у Уильяма Барнета, который строил «Дэйм Патти» и «Гретель-II» (претенденты на Кубок Америки), был спущен новый «6-метровик» «Джойс», построенный по проекту Эльвстрема и Кирлофа для ответственного парусного матча Австралия — США. Корпус «Джойса» имеет характерные для яхт класса R6 размерения и обводы: длина наибольшая — 10 м, ширина — 1,95 м, осадка — 1,68 м; водоизмещающий корпус с полным, клиновидным мидель-шпангоутом; глубокий узкий руль, навешенный на плавник; киль, снабженный триммером. Единственным отличием от других современных яхт того же класса является носовой бульб, почти на метр выступающий вперед и еще на полутора метрах плавно вписывающийся в обводы корпуса яхты. «Инородное тело» выклеено из стеклопластика и имеет диаметр около 230 мм; его форма и положение на корпусе выбраны с учетом проведенных Эльвстремом исследований. Эльвстрем считает, что «Джойс» должен развивать на 6% более высокую скорость, чем такая же яхта без бульба. (На всякий случай на верфи сразу же изготовили и запасной бульб, чтобы при поломке основного во время гонок можно было его быстро заменить.)
В гонки, которые состоялись в конце января, «Джойс» повел опытнейший экипаж из яхтсменов, выступавших до того в классе «Солинг», под командой Д. Форбса. Впечатление было таким, что наличие бульба никак не сказывалось на лавировке, но, как считает Форбс, «на попутных курсах бульб делал свое дело».
Во французском журнале «Bateaux» в прошлом году появился экстравагантный проект гоночной яхты «четвертьтонного» класса, разработанный бельгийским яхтенным конструктором Д. Шарлем в содружестве с гидромехаником В. Саламоном. Этот проект поразил приверженцев классической яхтенной архитектуры в еще большей степени, чем все проекты Эльвстрема: на попытки получить минимальное сопротивление воды наложились еще и различные ухищрения конструктора, старавшегося выжать все возможное из правил обмера, чтобы мерители не смогли учесть штрафами быстроходность новой яхты. Кроме носового бульба, Шарль сделал еще и кормовой, благодаря чему увеличилась фактическая волнообразующая длина корпуса и можно ожидать погашения, в известной степени, кормовой поперечной волны. (Надо заметить, что и на крупных танкерах применяются кормовые бульбы, но их главное назначение — улучшить условия подтока воды к гребному винту и тем самым повысить его к. п. д.).
Наконец, в гонку яхт-одиночек через Атлантику, которая состоится в этом году, должен пойти 10-метровый тримаран «Сиксика», средний корпус которого также снабжен бульбом. Роджер Гаринос рассчитывает завоевать на нем приз «Джестер», присуждаемый самой быстроходной трансатлантической яхте короче 35 футов.
Насколько удачными будут все эти первые яхты с бульбовым носом покажут результаты гонок.