Точка опоры

«Дайте точку опоры, и я переверну мир!» – сказал однажды Архимед. Тот самый Архимед, благодаря которому не тонут корабли. Почтенный грек проверял подлинность золотой короны по заказу некоего вельможи, а в итоге открыл закономерность, согласно которой погруженное в жидкость тело плавает в равновесии, когда его вес равен весу вытесненного им объема жидкости. Закон Архимеда стал основой теории плавучести – того, без чего в мире не было бы ни яхт, ни желтых резиновых утят для ванной. Много столетий и промышленных революций спустя мы продолжаем ходить на парусных судах, принципы работы которых не так уж сильно изменились со времен Архимеда. Но будущее уже стучится в двери – в виде таких яхт, как Canova.

Мы не случайно заговорили о точке опоры. Без нее парусная яхта в море была бы подобна самодельному кораблику из куска пенопласта, зубочистки и конфетной обертки, с той разницей, что, в отличие от пенопластового, настоящий кораблик способен потонуть. Главной точкой опоры для парусной яхты в море является ее киль. Потеря киля для парусника – все равно что потеря плавников для акулы (уж простите за жестокую аналогию). Наличие киля позволяет парусным яхтам эффективно ходить под различным углом к ветру, а не только курсом фордевинд (когда дует пресловутый «попутный ветер»). Киль не дает им перевернуться и делает возможными эффектные трюки вроде mast walk и keel walk Алекса Томсона. Всем нравится смотреть на парусники, что идут курсом бейдевинд в сильный ветер с незарифленными парусами, с креном под 45°, в облаках брызг и с экипажем, свешивающимся с наветренного борта. Что происходит в этот момент? Набегающий на парус поток ветра создает аэродинамическую силу, которая, с одной стороны, создает тягу, заставляющую судно идти вперед, а с другой – в то же самое время смещает яхту с курса, заставляя дрейфовать под ветер. При этом из-за гидродинамического сопротивления, препятствующего боковому смещению корпуса яхты, возникает опрокидывающий момент, заставляющий судно крениться. И чем больше площадь парусов яхты, тем он сильнее. При всей внешней эффектности избыточный крен отрицательно сказывается на скорости яхты. Киль перестает эффективно противостоять крену и дрейфу, яхта еще больше стремится привестись к ветру, управлять ею становится сложнее, а находиться на борту – дискомфортнее. Борясь с избыточным креном, экипаж обычно уменьшает полноту и площадь парусов, а также увеличивает их твист (изгиб). В условиях гонок в открытом море, да еще в шторм, это требует быстрой реакции и совместных усилий многочисленного экипажа. Задача многократно усложняется для яхтсменов-одиночек, вроде участников кругосветок Vendee Globe. В попытках облегчить яхтсменам жизнь конструкторы гоночных яхт сначала придумали гидравлический качающийся киль, отклоняющийся к наветренному борту и смещающий центр тяжести лодки для уменьшения крена, а затем – систему динамической стабилизации DSS. Ее разработчик – британская компания Infiniti Performance Yachts, строящая гоночные яхты с 2011 года. Система представляет собой выдвигающийся с подветренной стороны корпуса фойл, который становится дополнительной точкой опоры для яхты и генерирует подъемную силу со стороны подветреннего борта, уменьшая крен и его побочные эффекты. Фойлы DSS отлично зарекомендовали себя на гоночных яхтах самых разных классов вплоть до макси (их можно увидеть, например, на многократной победительнице регаты Cидней-Хобарт, яхте Wild Oats), но еще никогда их не ставили на круизную парусную суперъяхту длиной 43 м. Baltic 42 Canova стала первой подобной «ласточкой», вставшей на крыло.

Динамическая система стабилизации DSS (Dynamic Stability System) Baltic 142 Canova представляет собой 9-метровое крыло-гидрофойл, подвижно закрепленное чуть ниже ватерлинии в сквозном канале и способное выдвигаться из подветренного борта на 6,3 м. Разрабатывать механику гидрофойла Baltic Yachts помогали претенденты на Кубок Америки из британского синдиката Ben Ainslie Racing. Фойл приводится электрической лебедкой, расположенной на уровне палубы, а опорой ему служат кассетные подшипники из титана и композита – четыре блока по 25 подшипников. Для более эффективного распределения нагрузки при работе фойла Farr Yacht Design и инженеры по композитам из британской компании Gurit усилили корпус небольшими выпуклостями в местах выхода крыла, за счет которых увеличивается расстояние между кассетами. Само крыло из карбона и композита изготовлено компанией ISOTOP Composite во Франции.

«DSS – это история про эффективность, а не про грубую силу, – говорит Гордон Кей из Infiniti Yachts. – Эта технология не просто повышает скорость, она улучшает остойчивость, уменьшает углы крена, снижает рыскание и качку, обеспечивая гораздо больший уровень комфорта на борту».

По словам Кея, предварительные расчеты показывали, что при истинном ветре в 25 узлов Baltic 142 Custom будет способна достигать такой же скорости корпуса на спокойной воде с креном около 9° – в среднем на 10° меньше и на пять узлов больше, чем обычная яхта такого размера. В зависимости от условий выигрыш в максимальной скорости может составить от 5 до 20%. Измерения в ходе морских испытаний в январе 2020 года показали, что при движении курсом галфвинд при истинном ветре 14 узлов крен с выдвинутым крылом уменьшается на 34%, а на курсе бейдевинд в условиях ветра 24 узла крен уменьшился на 28%, а качка – на 40%. Чтобы добиться такого же результата без фойла, потребовалось бы 33 тонны дополнительного балласта.

Команда морских архитекторов Farr Yacht Design под руководством Патрика Шонесси спроектировала для Baltic 142 быстроходный корпус с довольно агрессивными обводами, сравнительно небольшой для крейсерской яхты шириной 9 м и вертикальным носом. Вес балласта (киль с бульбом) составляет 49 тонн. А водоизмещение всей яхты – всего-навсего 145 тонн. Гидрофойл DSS позволяет без негативных последствий уменьшить массу балласта для достижения еще больших скоростных качеств, если владелец захочет поучаствовать в регате. Яхта несет карбоновую оснастку от Rondal и паруса North Sails, в том числе четырехугольный стаксель и грот с плоским верхом. Стоячий такелаж Carbo-Link рассчитан на повышенные нагрузки, создаваемые работой фойла DSS.

Еще одна инновация на борту Canova – дизель-электрическая система пропульсии Visedo/Cummins. По сравнению с обычным двигателем она и экологичнее, и тише. Меньший уровень шума позволяет уменьшить количество изолирующих материалов, что положительно сказывается на массе судна. А высокая выходная мощность позволяет использовать носовое подруливающее устройство и лебедки электрического типа вместо гидравлических, более громоздких. Питается мотор от шести литий-ионных батарей, которые подзаряжаются от пары дизель-генераторов. Вместе они вырабатывают 420 кВт, чего достаточно для движения яхты на максимальной скорости 14 узлов при одновременной работе всех бытовых систем комфорта и лебедок. В бесшумном режиме – на одних батареях – яхта может двигаться на 7 узлах в течение шести часов. А при движении под парусами мотор может работать как гидрогенератор и подзаряжать батареи от встречного потока воды, вращающего винт.

По словам CEO Baltic Yachts Генри Хокинса, несмотря на инновационность, Baltic 142 Сustom проектировалась с таким расчетом, чтобы максимально упростить будущим владельцам ее сервис и эксплуатацию. Яхта оснащена выдвижным килем, который, будучи зафиксирован, может выдерживать вес судна. Это позволяет проводить ремонтные работы или очистку корпуса в условиях слаборазвитой или вовсе отсутствующей ремонтной инфраструктуры, например, когда яхта совершает плавание в отдаленных акваториях. По тем же соображениям дизель-электрическая система собрана из наиболее распространенных в мире узлов и деталей, например, дизель Cummins можно починить практически где угодно.