CC BY
77
Новосельцев M. Е.
ЭВОЛЮЦИЯ КЛАСИФИКАЦИИ СПОРТИВНЫХ ПАРУСНЫХ СУДОВ
I I
1. Появлений спортивных парусных судов и яхтенного спорта. Парусный спорт возник раньше всего в странах с развитым мореплаванием — в Англии и Голландии. Так, во второй половине 17-го века в Англии, на основе подарка государству двух голландских яхт "Бизань" и "Мэри" в 1660 г. английскому королю, Карлу П, стали разрабатываться проекты специальных скоростных парусников. |
По данным известного в дореволюционной России яхтсмена Г. В. Эша, автора популярного «Руководства для любителей парусного спорта» (1895 г.), рождение парусного спорта за рубежом можно датировать 1670 г., когда в английском городе Вульвиче состоялись первые в мире официальные гонки между яхтой короля Карла II и голландской шхуной. С этого времени состязания между отдельными владельцами яхт стали проводиться вначале в Англии, а затем и в других странах Западной Европы и Америки.
В 1851 году состоялась первая официальная встреча яхтсменов Англии и США. Для этих гонок американский судостроитель Дж. Стирс построил новую яхту — шхуну с символическим названием «Америка». В гонках, которые проводились на «Кубок сотни гиней» вокруг острова Уайт между 15 английскими яхтами, «Америка» прошла 50-мильную дистанцию за 10, 5 часа, намного /20 мин/ обогнав своих1 соперников. В этой гонке впервые было показано преимущество не только благоприятных обводов корпуса, но и устойчивого и легкого хлопчатобумажного парусного полотна по сравнению с ранее применявшимися парусами из льняного полотна. Кубок, который был увезен в США, в 1857 году был переименован в «Кубок Америки» и стал традиционным переходящим призом для участников межконтинентальных гонок. В настоящее время эти гонки проводятся в 12-метровом классе.
В 19-м веке регаты стали широко распространенным международным спортом, вызывающим всеобщий интерес. Росло и число яхтсменов. Парусный спорт из чисто аристократического занятия, каким он был в период своего зарождения, постепенно превращался в спорт относительно массовый. Правда, большинство любителей могли рассчитывать только на приобретение старых, вышедших из класса судов. Но именно это и послужило толчком к созданию дешевых в постройке и сравнительно простых по конструкции яхт — гоночных и крейсерских яхт-монотипов серийной постройки, стоимость которых много меньше стоимости яхт формульных классов штучной постройки.
Возникновение парусного спорта в России связано с именем Петра I. Испытывая большую нужду в хорошо обученных матросах и офицерах для молодого русского флота, Петр I использовал для подготовки моряков малые суда. «Для увеселения народа, наипаче же для лучшего обучения и искусства по водам и смелости в плавании» Петр I в 1713 г. учредил в Петербурге «Потомственный Невский флот» - прообраз всех современных яхт-клубов, отечественных и зарубежных. Составленный лично Петром I Устав Невского флота строго регламентировал деятельность Невского флота, определял обязанности владельцев судов и содержал наставления по использованию, ремонту и хранению судов и их парусного вооружения. Были в нем также практические указания по производству эволюции во время совместного плавания, таблица необходимых сигналов и т. п. С 1900 г. парусный спорт вошел в программу олимпийских игр, а в 1907 г. начал свою деятельность Международный союз парусных соревнований (ИЯРУ). С созданием этого Союза появилась возможность для организации и проведения международных встреч: была выработана международная формула обмера (так называемая R-формула, по которой и в настоящее время обмеряются 12-метровые яхты для гонок на «Кубок Америки»), а также единые правила соревнований, обязательные при проведении международных гонок. Эти правила были признаны большинством стран и для национальных гонок. 1 J
Кроме ИЯРУ делами парусного спорта за рубежом занимаются еще и международные ассоциации яхт отдельных классов, регулирующие правила этих классов, проведение в этих классах первенства мира и континентов, регистрирующие яхты. Объединяя владельцев яхт одного класса, эти ассоциации управляют делами классов «Звездный», «Дракон», «Финн», «Летучий голландец» и многих других. [1]
2. Классификация парусных яхт.
Классификация яхт — достаточно сложная задача, которая решается с определённой целью и с выделением признаков классификации. Типы яхт определяются заданными условиями их плавания (в том числе - навигационными) и уровнем развития яхтенной техники. Классы яхт совершенствуются и видоизменяются по мере развития парусного спорта и технологий строительства. В свою очередь, Правила классификации накладывают отпечаток на развитие парусного спорта. В общем виде парусные яхты можно классифицировать[2]: |
- ШJцaйшyJlлaьaния: яхты гоночные, крейсерско-гоночные, крейсерские (речЦхе, озерные, морские), яхты дневного плавания и яхты для дальних морских плаваний;
- по спортивным признакам: яхты олимпийских классов, классы международные, "признанные", национальные, яхты юношеских классов; классы свободные, формульные, монотипы;1
- по форме корпуса: однокорпусные и многокорпусные (катамараны, тримараны); |
- по конструкции корпуса: килевые яхты, швертботы, компромиссы; I I
- по материалу изготовления: деревянные, металлические, фанерные, шпоновые, пластиковые.
- по назначению: крейсерско-гоночными, гоночными, прогулочными, туристскими. [2]
Главной целью спортивной классификации является обеспечение возможности спортивных достижений в парусных гонках т.к. они зависят от качества самих яхт. Задачами соответственно являются разделение спортивных яхт на классы, что бы в границах класса ограничить размеры, характеристики корпуса, а также вооружения яхты, обеспечивать безопасность плавания и сравнимость ходовых качеств. Сущность классификации заключается в ограничении размеров яхт и их соотношений, влияющих на ходовые качества и мореходность. Типы яхт определяются условиями их плавания (навигационными условиями) и уровнем развития яхтенной техники. По мере развития парусного спорта, классы яхт совершенствуются.
По степени ограничений классы яхт можно разбить на четыре основные группы:
1. Свободные классы, в которых устанавливаются ограничения на главные размеры яхт, а форма корпуса может быть произвольной. Такими классами являются, например, советские национальные классы швертботов М, Т2, ТЗ. ,
2. Формульные классы, в которых ограничения по размерам связаны главны^* образом с особыми формулами обмера. Эти формулы определяют величину гоночного балла яхты, измеряемую обычно в линейных единицах (метрах, футах). Формулы обмера подбирают таким образом, чтобы яхты, имеющие одинаковый гоночный балл, теоретически имели бы и равные скорости. Яхты одного класса, естественно, должны иметь одинаковый балл. К формульным классам относятся яхты старого международного 5,5-метрового класса, а также "четвертьтовники" и "полутонники" (К5 и Кб) и др. Формулы обмера нашли главное применение для гандикапных классов крейсерско-гоночных яхт.
3. Монотипы, которые строятся по одним и тем же чертежам при строгом соблюдении правил постройки и обмера обеспечивающих идентичность формы корпуса, размеров парусов и весовых характеристик, влияющих на ходовые качества яхты. Монотипами являются швертботы "420", "470", "ОК", "Финн", "Кадет" и "Летучий голландец", а также килевые яхты классов "Солинг", "Темпест", "Дракон", "Звездный". Большинство современных малых гоночных яхт — монотипы.
4. Гандикапные классы, то есть классы яхт, обмеряемые по определенным формулам, как и формульные классы. Разница состоит в том, что в гонках участвуют яхты с разными гоночными баллами, а занятые места определяются по так называемому исправленному времени. Исправленное время рассчитывается таким образом: действительное время прохождения дистанции множат на некоторый поправочный коэффициент, зависящий от гоночного балла. В настоящее время в подавляющем большинстве стран, приняты гандикапные классы крейсерско-гоночных яхт, обмеряемых по международным правилам и формуле Т(Ж. [3]
Кроме того, различают национальные и международные классы яхт. В каждой стране могут появиться и появляются особые классы яхт, приспособленные для плавания только в водах данной страны (или даже ее отдельного района, моря, озера). Такие классы называются национальными. Многие удачные национальные классы начинают культивироваться в нескольких странах. Хотя по существу они становятся уже международными, но юридически не являются таковыми. Международным классом считается класс, не только получивший широкое распространение в ряде стран, но и официально признанный Международным союзом парусных соревнований (ИЯРУ). Например, имевшийся в советской классификации монотип Скандинавского парусного союза "Фолькбот", несмотря на широкое распространение во многих странах Европы, не является международным классом.
Международные классы подразделяются на группы А и В: — группа А включает современные яхты с высокими характеристиками, йз этой группы выбирают олимпийские классы (для участия в олимпийских регатах). В ней имеются две подгруппы: A (R) — свободные или формульные классы и А (О) —монотипы; группа В включает классы, спроектированные более 20 лет назад и классы, которым международный статут присвоен вследствие их широкой популярности или потому, что они обеспечивают хорошую подготовку к гонкам В группе В также две подгруппы: B(R) и В(О). [3] Пропульсивные и скоростные качества яхт зависят от целого ряда характеристик. Основными из них являются:
- длина яхты (L). Чем она больше, тем меньше сопротивление корпуса, а значит, яхта более быстроходна; 1 | 1
- ширина яхты (В). ч!ем шире яхта, тем больше, с одной стороны, ее сопротивление, а с другой — остойчивость;
- осадка. Она оказывает большое влияние на остойчивость яхты и ее лавировочные качества, то есть способность идти под острым углом к ветру (чем больше осадка, тем больше остойчивость и лучше лавировочные качества яхты);
- высота надводного борта (F) Чем выше борт, тем яхта мореходнее и лучше ее обитаемость;
- водоизмещение (D) Чем больше водоизмещение, тем больше сопротивление воды движению судна, но в то же время лучше остойчивость и мореходность;
- площадь парусности (S). Чем она больше, тем при прочих равных условия больше скорость яхты. Именно путём установления требуемого соотношения этих характеристик определялись правила постройки и обмера яхт с установлением гоночных баллов.
3. Эволюция правил классификации и обмера яхт
В начале яхты классифицировали по вместимости в соответствии с таможенными правилами. Первые правила обмера яхт появились после 1830 г. по мере развития гонок. Наиболее известное из них правило «темзинского тоннажа», основой которого являются правила обмера тоннажа коммерческих судов [6]. Это правило и поныне используется английскими яхтсменами для оценки величины яхт, хотя официально оно отменено еще в 1874 г.
ТМ-ЬхВ2)/ш.
I
стественно, что обмер по ТМ-формуле стимулировал постройку узких и глубокосидящих яхт. Поскольку весь балласт в те времена был внутренним, для получения надлежащей остойчивости приходилось еще более увеличивать глубину трюма (и тем самым осадку). Эта тенденция достигла предела в 80-х годах прошлого века, когда отношение длины яхт к ширине составляло 6:1. В 1875 г в Англии появились первые общепризнанные правила проведения регат. В 1878 г. в качестве обмерной стала использоваться не наибольшая длина, а длина по ватерлинии, что сразу же привело к замене вертикальных форштевней изящными клиперштевнями. В 1887 г введение нового правила определения гоночного балла:
R = (L х S)/100. ^
оживило гоночную жизнь, замершую под влиянием прежних обмерных эксцессов. Влияние этого правила сказалось на всех классах—от крохотных яхточек с гоночным баллом 1/2 до гигантов с гоночным баллом 150 I
В 1996 г. была введена «линейная формула обмера». Следствием этого является появление новых типов яхт, наиболее известным из которых является 52-футовый класс.
В Америке с начала 1900-х для вычисления обмерной длины M использовались различные варианты Универсальной формулы (формулы Херрешоффа):
где, L - базовая длина, SA - обмерная парусность; D - обмерное водоизмещение, нижний предел
I | M = 0.18 (L х SA1/2)/D1/4
которого был ограничен.
Наибольшее распространение получили классы R, Q, M и J. Хотя способ определения составляющих и сама формула неоднократно изменялись, для построенных по ней яхт характерно сравнительно небольшое водоизмещение, увеличенная ширина корпуса и укороченный киль.
В 1906 г. в Англии была введена международная формула обмера гоночных яхт (R-формула), получившая распространение в Европе:
R = (L+2d + SA1'2 - F)/2.37 где, d - разность фактического и "цепного" охватов корпуса. |
Классификация предусматривала 5, 6, 8, 10, 12, 14.5 и 16-метровый классы. Новые правила стимулировали постройку прочных корпусов, рангоута и такелажа. Поэтому, после окончания гоночных выступлений «международники» могли вести борьбу в качестве крейсерских яхт даже на межконтинентальных регатах [ 5 ]. 1
Впоследствии, Международная ассоциация яхтенного спорта ввела Международные правила обмера IOR. Это система обмера для определения гоночного балла морских яхт. По этим гоночным баллам производится классификация (распределение яхт по зачетным группам) и совместно с системой временных поправок обеспечивается гандикап, позволяющий яхтам различных типов и размеров совместно участвовать в гонках. Совет по крейсерским гонкам (ORC) обеспечивает соблюдение правил IOR с помощью национальных органов^
Кроме того, существуют Правила по оборудованию в парусных гонках (ППО-01), которые так же регламентируют отдельные конструктивные особенности яхт.
Так, согласно правил обмера крейсерских яхт (УПО 2002), гоночный балл определяется по формуле:
R=0.5 х (L -BWL+2G/3+0.75RF(SC х SPF)0'5) х PF(1+NRP);
где: BWL - ширина по ватерлинии; RF - коэффициент типа вооружения; SPF - коэффициент спинакера; PF - коэффициент винта; L - обмерная длина; G - цепной охват корпуса; SC - расчётная площадь парусности; NRP - штраф за планировку при нарушении конструктивных требований. Правила IOR для разных типов яхт постоянно совершенствуются в соответствии с опытом их применения, новыми достижениями в яхтостроении, политикой Международной ассоциации яхтенного спорта и др.
Недостатком правил обмера является то, что попытки яхтостроителей снизить гоночный балл осуществляются путём придумывания всяческих путей «обхода» формулы, а не совершенствования судов с применением новых достижений в проектировании и технического прогресса. Те же судостроители, которые не оглядываются на правила обмера, а смело используют новые решения, иногда быстрее добиваются успеха. И когда новые яхты с высоким гоночным баллом всё же выигрывают гонки, это является сигналом о несовершенстве правил обмера. |
Цели создания новых типов яхт являются главным определяющим фактором их размеров и конструкции. В истории яхтостроения эти цели часто менялись, при этом влияние целей часто приводит к противоречиям в выборе формы и размеров корпуса, конструкции и применяемых материалов. Основными требованиями при создании яхт являются:
- дешевизна (для возможности привлечения к яхтенному спорту и туризму населения среднего достатка); I I
- высокая скорость (для победы на гонках и просто возможности быстрого плавания);
- хорошая мореходность (например, для целей океанского плавания);
- повышенная комфортабельность (для отдыха, престижности и т.д.).
Кроме этих, могут быть и другие цели: высокая степень безопасности, экономичность в эксплуатации, лёгкость в управлении, увеличенная автономность и дальность плавания и др. Яхтенный спорт распространён во всех частях света и в каждом из них есть свои особенности: географические, климатические и гидрологические для отдельного региона или рюбережья. Так, большую роль играют глубины в местах плавания и проведения гонок, а от этого зависит осадка и высота киля. Сила ветра в каждом районе также разная - это отражается на его парусности и характеристиках судов: например используются катамараны (тримараны). В отдельных регионах есть только речной яхтинг, который подразумевает соревнования относительно маломерных одномачтовых парусных судов. В тоже время, когда речь идёт об открытых пространствах, и выход в открытое море, то такое плавание налагает высокие требования к прочности и мореходности яхт.
Другим важным фактором, определяющим тип и конструкцию яхт, являются национальные особенности данной страны. Конструкция корпуса и тип парусного вооружения, которые отрабатывались и применялись многие десятилетия (или столетия) активно используются при проектировании
современных яхг для туризма н спорта. Национальный колорит проявляется также в планировке и оформлении (дизайне) внутренних помещений яхт, окраске и рисунках на парусах.
Наиболее существенное влияние на тенденции развития яхтостроения оказывают самые известные в мире проектировщики (дизайнеры) и специализированные верфи. Фактически они являются «законодателями мод» и определяют новые направления и пути совершенствования классификации спортивных судов. Если говорить о моде, то это относится скорее к туристическим и представительским классам яхт. Классификация же яхт меняется с учётом накопленного опыта парусных гонок и влияния технического прогресса.
I |
I
4. Классы спортивных судов.
Гоночные классы судов формировались под влиянием, прежде всего, действующих правил обмера и проведения соревнований. Классы спортивных яхт, которые сформировались в настоящее время можно условно разделить на три группы. |
Прежде всего, это олимпийские и международные классы, которые доступны широким слоям общества и поэтому популярны в большинстве стран мира (табл. 1). Они участвуют в гонках на небольшие дистанции - до 300 миль на соревнованиях всех рангов.
В 1970-х сформировался полный "комплект" тонных классов 1(Ж (уровневых, для гонок без гандикапа): от 6.5-метрового «минитонника» до 24-метровых «макси» (табл. 1). Эти яхты доступны уже более узкому кругу яхтсменов и используются на более дальних гонках, включая океанские. Группа крейсерских классов состоит из трех подгрупп, образованных на опыте европейских стран, США и Скандинавских стран (шхерные крейсера). Эти классы формировались исходя из обмерной площади парусов; 22 м2, 30 м2 и т.д. Параметры корпуса задавались для каждого класса системой допусков и контрольных размеров. Для "шхерных крейсеров" характерен очень узкий корпус, тонкий киль и вытянутая по ¡высоте парусность (Табл. 2).
Характеристики |яхт
«тонных» классов 1СЖ Таблица 1.
Характеристика ' Классы
Мини- 1\4 Полу- 3\4 Одно- Двух- Макси
Тоник тонник тонник тонник тонник тонник
Гоночный бал, м 5.03 5.5 6.6 7.47 9.3 10.7 21.3
Длина наибольшая, м 6,5 7.6 9.2 10.4 11.4 12.8 24
Длинна по КВЛ, м 5 5.8 6.9 7.8 8.7 10.2 20
Ширина, м 2.45 2.6 2.9 3.2 3.5 3.8 5.5...6
Водоизмещение, т 1.2 1.8 3.3 4.8 6.8 9.5 20...33
Парусность обмерная кв.м 18 24 35 45 58 73 230-300
Характеристики яхт международных классов , -■•'" Таблица 2.
Характеристика 1 «Между народи ики» «Американцы» Шхерные крейсера
Кб Я8 Ю2 К 0 М 22 30
Обмерная длина, м 6,0 8,0 12.0 6,1 7,6 14.0 23.2 - -
Длина наибольшая, м. 10.7-11.7 14.0-15.0 20,3-21.4 12.9-12.9 15,5 26.5 38.3-41.1 10.8-11.9 12.6-13.3
Длина по КБЛ, м 6.6-7.2 9,1- 9,4 13.9-14.4 8.1 9.8 16,5 25,3-26,5 7,8-8,0 8.3 8.7
Ширина, м 1,8-1.9 2,4-2,5 3,6 2Д 2,3 4,3 6,1-6,4 1.9- 2,0 2,1-2,2
I I
I
Осадка, м 1.5- 1,7 2,0 2,7-2,8 1,8 2,1 3,2 4,6 1,3 1,5- 1,6
В одоизмещение, 2,9-3,6 7,3-8,16 23.0-26.0 5.1 8.5 37.4 130-151 , LS 2.4-2.5
Парусность, м 42.1-46,5 78,0- 174-177 54,8 83,4 265 702 22 30
Как мы видим, уже разработано достаточно много классов яхт и систем обмеров, многие из которых считаются классическими в виду давности их разработки и применения. Несмотря на это технический прогресс и желание потребителей получать современные, качественные суда лучше тех, что были раньше, открывает путь для поиска новых решений и разновидностей в классификациях яхт разного назначения.
ЛИТЕРАТУРА
1. Франко Джорджетги. «История и современность. Парусные яхты», М., АСТ:Астрель: 2005. -213с.
2. В. Гловацкий. «Увлекательный мир парусов», Москва: «Прогресс», 1981.-311стр.
3. Н. В. Григорьев, Д. Н. Королевский, Е. П. Монтьев. «Школа яхтенного рулевого», М.: Физкультура и спорт; 1967. -265с. |
4. WWW: Boat-club.ru
5. В.П. Митрофанов, П.С. Митрофанов. «Школы под парусами», Л.: «Судостроение»; 1989.- 214с.
I
Куренский А.В , Бондаренко A.A., Кончаков Е.И.
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ АЭРОДИНАМИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ВЕТРОТУРБИНЫ С ВЕРТИКАЛЬНОЙ ОСЬЮ ВРАЩЕНИЯ
За время своего существования человечество научилось использовать различные источники энергии; от простейших на ранней стадии своего развития до электрохимических и ядерных в 19-20-х веках. Развитие технического прогресса и увеличение населения Земли ведёт к постоянному росту энергозатрат и соответственно добычи и переработки природного топлива. Ограниченность его запасов и нарушение экологии заставляет учёных и инженеров искать другие источники энергии.
Такими источниками являются естественные силы природы, ветер, волны, солнце, геотермальное тепло и другие. Необходимость их освоения ставит задачи по созданию технических средств и разработке технологий по их использованию.
Одним из перспективных направлений является ветроэнергетика. Естественное перемещение воздуха было использовано около 2500 лет тому назад для движения судов и связано с применением парусов. В дальнейшем появились первые ветряные установки (ветряные мельницы), затем ветрена-сосы, откачивающие воду с полей и подающие её из артезианских скважин. Конечным результатом развития ветроэнергетики стало изобретение и использование ветряных электрических станций (ВЭС). Ветроэлектроагрегаты, состоящие из приводной части - ветроколеса и генератора - вырабатывающего электрический ток, бывают двух видов:
1. С горизонтальной осью вращения
2. С вертикальной осью вращения.
В настоящее время наиболее изученными и часто применяемыми являются ВЭС с горизонтальной осью вращения. В то же время ветроколёса с вертикальной осью вращения имеют хорошие перспективы применения за счёт ряда преимуществ: | !
1. Не зависят от направления ветра.
2. Возможность установки и применения лопастей больших площадей при ограниченном диаметре колеса. | [
3. Возможность изготовления ветроколёс многоступенчатыми, состоящими из двух или трёх рядов лопастей. 1
