Парусное вооружение

Подавляющее большинство крейсерско-гоночных яхт, принимающих участие в гонках, оснащается одномачтовым вооружением типа шлюп даже при площади парусности 150-200 м2. Шлюп обладает высокими тяговыми характеристиками, прост в управлении и обеспечивает хорошую управляемость яхты. Однако при увеличении парусности свыше 100 м2 становятся ощутимы недостатки оснастки этого типа, которые требуют подчас сложных конструктивных решений. Увеличивается высота мачты и соответственно размеры ее поперечного сечения и масса: для раскрепления мачты требуется тяжелый стоячий такелаж. Высокое расположение центра парусности вызывает необходимость повышать остойчивость, увеличивать массу балласта. При усилении ветра экипажу приходится брать рифы на гроте и заменять передние паруса на меньшие по площади. В прошлом при парусности 60-200 м2 яхты нередко оснащались вооружением типа иол. Площадь бизани на иоле составляет всего 10-12% общей площади парусности, и роль этого паруса в создании тяги невелика. Бизань, однако, оказывает существенное влияние на центровку яхты, обеспечивает исключительную поворотливость, особенно когда в штормовых условиях несут небольшой стаксель в комбинации с бизанью.

Вооружение типа кэч, которое целесообразно при оснащении яхт парусностью 120-250 м2 благодаря более равномерному распределению общей площади между тремя основными парусами (бизань - 20-25%, грот - 45-50%, стаксель - 30-35%) предпочитается для оснащения крейсерских и гоночных океанских макси-яхт. Для уменьшения влияния стекающего с грота потока воздуха на работу бизани бизань-мачту часто относят на значительно большее расстояние от грот-мачты, чем при традиционной оснастке этого типа. Кэч обладает заметно худшими качествами на лавировке, чем шлюп или иол, но лучше идет под стакселем и бизанью и устойчивее лежит в дрейфе, чем иол. Тендер в его классическом виде - с двумя или тремя передними парусами - стакселем и кливером, так же как и шхуна, в последние годы практически не применяется. Многие шлюпы снабжаются внутренним (нижним) штагом, на котором могут ставиться дополнительные стаксели как в слабые, так и в свежие ветра. Но основную роль играет топовый генуэзский стаксель. Шхуной вооружают яхты парусностью 200-300 м2, причем используется преимущественно стаксельное вооружение.

В 60-е гг. крейсерско-гоночные яхты предпочитали вооружать шлюпом с топовым стакселем, поскольку стаксель является более эффективным парусом, чем грот. К тому же при топовой оснастке допускается постановка спинакера большей площади, чем при оснастке типа 7/8 или 3/4 - по положению точки крепления основного штага относительно общей высоты мачты. В последние годы, однако, наметилась тенденция вновь оснащать яхты, особенно младших классов (четверть- и полутонники) шлюпом типа 7/8 или 3/4. Как показал опыт параллельных испытаний однотипных яхт, топовый и 7/8 варианты равноценны по лавировочным качествам. На полных курсах яхта с топовой оснасткой получает преимущество в скорости благодаря большей площади спинакера. Однако уже на крутом бакштаге из-за малой площади грота топовый шлюп проявляет склонность к брочингу. На бакштаге и галфвинде шлюп типа легче в управлении как благодаря меньшей величине сил, действующих на спинакере, так и за счет повышения роли грота. К достоинствам оснастки типа 7/8 относят также меньшее сечение мачты и возможность регулировать ее изгиб с помощью штагов и бакштагов. Этот тип оснастки лучше для сильных и свежих ветров; топовая оснастка предпочтительна для слабого ветра. Подавляющее большинство яхт оснащается мачтами, изготовленными методом прессования из алюминиево-магниевых сплавов. Оптимальные весовые характеристики получаются в случае использования профилей мачты с "Переменной толщиной стенки, утолщающейся в тех местах поперечного сечения, где действуют наибольшие напряжения (рис. 39). Соотношение размеров продольной и поперечной оси сечения составляет 1,25 - 1,50. Для яхт меньших размерений применяются мачты овального сечения и с постоянной толщиной стенки.

Деревянные мачты выполняются клееной пустотелой конструкции овального или прямоугольного сечения со скругленными углами. Толщина стенок составляет 1/5 поперечного размера, а в местах крепления такелажа и в нижней части мачта делается сплошной. Алюминиевые мачты на 40% легче деревянных и более надежны в длительной эксплуатации и позволяют сделать внутреннюю проводку фалов, чем существенно снизить воздушное сопротивление. Стоячий такелаж изготавливается из жестких стальных тросов конструкции 1x19 - спиральной свивки из 19 нержавеющих стальных проволок. В отечественной практике применяется трос 6х7 +1ОС, а на зарубежных яхтах можно видеть такелаж из сплошной нержавеющей проволоки. Следует помнить, что от жесткости троса зависит распределение нагрузки от парусов между мачтой и стоячим такелажем. Чем меньше проволок в пряди при данном диаметре троса, тем больше его жесткость и тем на меньшую длину он растягивается при повышении нагрузки - усилении ветра. Особенно важно иметь жесткий трос на стоячем такелаже в верхней части мачты - на топ-вантах, штаге и ахтер-штаге с тем, чтобы уменьшить его прогиб, который увеличивается по мере удаления от опорной точки - пяртнерса или степса. Суммарная разрывная нагрузка, которую должны выдерживать ванты одного борта, составляет около 1,25D - водоизмещения яхты. Это показатель не только прочности, но и жесткости стоячего такелажа. Между отдельными вантами суммарную нагрузку можно распределить в зависимости от схемы раскрепления мачты такелажем, и в первую очередь от количества краспиц (рис. 40). Для штага и ахтерштага при топовом стакселе применяют такой же трос, как и для самых прочных вант. Следует учитывать, что обрыв штага равносилен потере мачты. При оснастке типа 7/8 штаг должен иметь такую же прочность, что и одиночные нижние ванты; ахтерштаг и бакштаги - не менее прочности троса для верхних вант.

Важное значение имеет угол между мачтой и вантой. Угол менее 12° можно считать недостаточным - получается большое усилие сжатия в мачте, а ванты необходимо вырубать из более толстого троса. Оснастка с тремя парами краспиц позволяет увеличить угол между вантами и мачтой в полтора раза. Длина нижних краспиц при трех рядах краспиц может быть увеличена, так как ближе к палубе "пузо" генуи увеличивается и она не касается концов краспиц. Стоячий такелаж яхты является инструментом для настройки грота и оказывает влияние на работу стакселя. Если на малых яхтах (швертботах) в слабый ветер при прогибе топа мачты на подветренную сторону нагрузка на грот и крен яхты уменьшается, то на больших судах это недопустимо. Отклонившийся от среднего положения топ означает уменьшение угла между мачтой и вантой, снижение поддерживающей способности ванты, увеличение прогиба штага. Кроме того, увеличивается плечо приводящего к ветру момента. Поэтому на яхтах с топовым вооружением важно установить топ мачты жестко и точно в ДП и не допускать его отклонения под нагрузкой. При установке мачты ее выравнивают с помощью клиньев в пяртнерсе строго по ДП. Затем, подняв на грота-фале рулетку, регулируют положение топа с помощью натяжения верхних вант, контролируя по рулетке равные расстояния от топа до симметричных относительно ДП точек на правом и левом фальшбортах. Затем добиваются с помощью натяжения средних и нижних вант прямолинейности ликпаза по всей высоте мачты. Верхние ванты набивают так, чтобы на ходу в средний ветер при крене 15-20° подветренная ванта была бы не слишком туго набита, не имела бы слабины. Натяжение средних и нижних вант делается несколько меньше. Если нижние ванты двойные, то сначала набивают передние, с тем чтобы они были несколько более тугими.

Необходимое натяжение придается штагу обычно с помощью ахтерштага при топовом вооружении и бакштагов при оснастке типа 7/8. Ахтерштаг выбирается так туго, как только это возможно: предварительное его натяжение может составлять 30-40% разрывной нагрузки троса. Используя продольный такелаж, экипаж крейсерско-гоночной яхты имеет возможность регулировать изгиб мачты в продольной плоскости и тем самым изменять профиль грота в зависимости от ветровых условий. Для придания мачте прогиба применяют два основных способа: с помощью перемещения мачты в пяртнерсе вперед и с помощью натяжения ахтерштага при слегка ослабленном штаге. Величина прогиба мачты невелика: в зависимости от размеров поперечного сечения мачты, схемы оснастки, устройства краспиц и т.п. она может составлять от 1/2 до 3/4 продольного размера поперечного сечения мачты. Однако и этого достаточно, чтобы сделать грот более плоским при усилении ветра. Величина прогиба регулируется с помощью внутреннего штага и бакштага. Нижний конец этого штага снабжается ползуном, скользящим по продольному рельсу, и мощными талями, позволяющими создать достаточное натяжение штага. При перемене галса внутренний штаг приходится отдавать для переноса генуи на другой борт. С помощью продольного такелажа можно изменять в довольно широких пределах наклон мачты с целью получения оптимальной центровки яхты. Управление наклоном мачты осуществляется с помощью гидроцилиндров на фор- и ахтерштагах, связанных трубопроводами в общую систему, либо механически с помощью винтовой натяжки и "бесконечного" троса, соединяющего штаги под палубой. Величина перемещения топа на крупных яхтах может достигать 1,2-1,5 м.

Паруса крейсерско-гоночных яхт шьются из синтетических тканых материалов на основе волокон полистера - продукта крекинга нефти. Впервые такая ткань под названием терилен была сделана в 1941 г. в Англии, а применение ее для парусов началось с 1951 г. Аналогичные материалы, изготавливаемые в других странах, получили другие названия: дакрон (в США), лавсан (в СССР), тергал (во Франции), тревира (ФРГ) и т.п. Это легкие и прочные ткани, обладающие необходимой плотностью и гладкостью поверхности. Последние два свойства достигаются каландрованием и в ряде случаев пропиткой в небольших количествах синтетической смолой. Благодаря заполнению смолой микропор между нитями ткани уменьшается ее склонность к повышенной деформации при действии растягивающей нагрузки по диагонали - под углом к нитям основы и утка, что приводит к большим искажениям формы паруса. Синтетика не гниет, устойчива к воздействию масел и многих химических веществ.

Хлопчатобумажная парусина - миткаль и перкаль, из которых иногда еще шьют паруса, существенно уступают дакрону и лавсану по прочности, воздухонепроницаемости, а главное - паруса из них под нагрузкой получают большую остаточную деформацию - вытягиваются. Легкие спинакеры шьют из нейлона - ткани на основе полиамидного синтетического волокна, получаемого из каменного угля. Эта ткань сильно тянется под нагрузкой, хотя остаточные деформации парусов невелики, и недостаточно стойкая к воздействию солнечных лучей. При выборе ткани для парусов кроме ее прочности следует учитывать еще и фактор деформации под нагрузкой. Паруса из легкой ткани, конечно, более удобны для укладки и хранения, однако в сильный ветер они сильно вытягиваются и теряют свою форму. "Пузо" паруса перемещается назад, oн становится малоэффективным. Помимо размеров и площади парусов играют роль также размерения яхты, ее водоизмещение и район плавания. Для парусов яхт открытого моря используется ткань более тяжелая, чем для яхт, плавающих на внутренних воде хранилищах и в закрытых заливах. Приближенно вес ткани (дакрон или лавсан) для основных парусов можно рассчитать по формуле:

,

где - вес ткани, г/м2; - длина яхты по КВЛ, м.

Таким образом, для яхт длиной по ватерлинии 9-10 м для грота и стакселя необходима ткань весом 300-340 г/м2. Генуэзские стакселя на таки яхтах шьют из ткани весом 245-400 г/м2; легкую геную - из ткани 130-200 г/м2; для спинакеров используется нейлон весом около 100 г/м2. Для того чтобы пройти дистанцию гонки с максимально возможной скоростью, яхта должна быть оснащена достаточным числом сменных передних парусов, рассчитанных на плавание различными курсами по отношению к ветру, скорость которого может изменяться в течение гонки. Правила обмера ІOR в целях снижения стоимости оснащения яхт для гонок ограничивают число парусов, которое может быть на борту судна во врем соревнований. Кроме основного грот разрешается иметь запасной, сшитый из той же ткани, что и основной, один штормовой комплект из трисель и стакселя. Количество стакселей спинакеров ограничивается для каждого класса. На иолах и кечах можно иметь еще запасную бизань и три 6изань-стакселя (апселя). Передние паруса являются основным движителем яхты, поэтому и подбору уделяется много внимания. Характерный для топовой оснастки небольшой яхты (~ 8 м) набор парусов представлен на рис. 41.

Дрифтер - лавировочный парус для ветра до двух баллов (0,3 м/с), сшитый из самой легкой ткани (нейлон) весом 65 г/м2. Выкраивается с достаточной полнотой и "пузом", расположенным ближе к середине ширины паруса. Обычно ставится без карабинов, поэтому передняя шкаторина ликуется стальным тросом и снабжается оттяжкой Кэнингхэма для регулирования профиля.

Генуэзский стаксель № 1 - самая большая лавировочная генуя с низким шкотовым углом, находящимся на пределе обмера LPG. Хорошо оснащенные яхты снабжаются генуей полного покроя для слабого ветра (3-6,5 м/с), сшитой из дакрона весом 190-220 г/м2 и плоской генуей из ткани весом 220-340 г/м2 для ветра 5-11 м/с. Оба паруса имеют такую же площадь, что и дрифтер. В дополнение к большой генуе на острых курсах к ветру иногда между ней и гротом ставят стаксель сравнительно плоского покроя, сшитого из дакрона весом 110-150 г/м2. Передняя шкаторина его может крепиться к внутреннему штагу или быть свободной; в последнем случае она обликовывается стальным тросом. Фаловый угол располагается на 3/4 или 7/8 высоты переднего треугольника, галс крепится к палубе в пределах 30-40% основания переднего треугольника I. Кроме того что этот стаксель сам создает тягу, он усиливает циркуляцию вокруг генуи, способствуя повышению и своей тяги. При усилении ветра до 10-14 м/с генуя № 1 меняется на геную № 2, более плоскую в верхней части, с меньшей площадью и приподнятым над палубой шкотовым углом. При ветре 13-18 м/с (6-8 баллов), когда на гроте берут второй риф, ставится генуя № 3 из дакрона весом 300- 370 г/м2 еще меньшей площади и с вогнутой задней шкаториной.

Стаксель № 1 - прочный и плоский парус, обликованный по передней шкаторине стальным тросом, с вогнутой задней шкаториной и высоким шкотовым углом, который ставится в сильный ветер и при большой волне вместе с гротом на любых курсах относительно ветра. Если направление ветра по отношению к курсу судна составляет угол более 50°, преимущество генуи с низкой нижней шкаториной, имеющей большое аэродинамическое удлинение паруса и незначительное перетекание воздуха в щели между нижней шкаториной и корпусом яхты, утрачивает свое значение. В этом случае ставится ричер - полноскроенный легкий парус (160-250 г/м2) с высоко поднятым шкотовым углом и большим серпом по нижней шкаторине. Шкот ричера проводится под гиком на транец яхты. Этот парус эффективно работает от полного бейдевинда до бакштага (при курсе 45-120° к направлению ветра) при скорости ветра до 13 м/с.

В дополнение к ричеру может быть поставлен узкий крыловидный парус - толлбой. Его назначение - направлять струи воздуха на подветренную сторону грота и тем самым ликвидировать возникающие здесь завихрения. Галсовый угол толлбоя крепится примерно на половине основания переднего треугольника от мачты; обычно он снабжается устройством для перемещения в поперечном направлении - радиусным рельсом с ползуном или талями, закрепленными к фальшбортам. Чем полнее курс яхты, тем дальше на наветренную сторону и ближе к мачте смещается галс толлбоя (см. рис. 43, а). Для повышения жесткости этого паруса его снабжают латами и стальным ликтросом по передней шкаторине. В слабый ветер (менее 2 баллов) постановка толлбоя нерациональна. При слабом ветре и на 70° ричер заменяют на спинакер. В свежий ветер (5 баллов) такая замена целесообразна уже при галфвинде, а в сильный (6 - 7 баллов) - при крутом бакштаге. По своей площади спинакеры являются самыми большими парусами, которые яхта может нести при ветре данной силы. Максимальная ширина спинакера по правилам IOR ограничивается величиной 1,8 I, а длина боковых шкаторин , где ІC - самый больший из следующих размеров: длина спинакер-гика, наибольшая ширина спинакера, деленная на 1,8, или I. Существует несколько разновидностей спинакеров, рассчитанных на разные условия плавания (рис. 42).

Сферический спинакер (а) для слабого ветра шьется из самого легкого нейлона весом 30 г/м2. Выкраивается обычно из горизонтальных полотнищ, в верхней куполообразной части может иметь средний вертикальный шов. Для поддержания формы паруса при самых слабых дуновениях ветра должен иметь форму верхней части, приближающуюся к полусфере. Такой парус можно нести при ветре до 4 баллов и его курсовом угле до 60°.

Радиальный спинакер (б) в верхней части шьется из полотнищ, расходящихся лучами из фалового угла; в остальной части полотнища горизонтальны. Покрой этого спинакера более плоский, форма купола приближается к эллипсоиду. Материал - нейлон весом 50-60 г/м2; парус рассчитан на ветер от 3 до 6 баллов при курсовых углах от 180 до 60°.

Рис. 43. Вспомогательные паруса для полных курсов: а - спинакер и толлбой; б - спинакер и блупер.

Спинакер "звездного" покроя (в) - очень плоский парус, предназначенный для несения, начиная от полного бейдевинда (до 45°). Его площадь превышает площадь самой большой генуи и дает преимущество при ветре от 2 до 6 баллов. Благодаря расположению полотнищ, расходящихся из всех трех углов, мало деформируется под нагрузкой и не увеличивает своей полноты при усилении ветра. Шьется из нейлона весом до 110 г/м2 с максимально допустимой высотой, но узким. Иногда такие спинакеры называют спанкерами.

Наконец, штормовой спинакер (г) для ветра свыше 12 м/с шьется из нейлона весом 110 г/м2 с комбинированным или "трирадиальным" расположением полотнищ: горизонтальным в средней части и лучевым в каждом углу. Это препятствует сильному растяжению ткани, что дает парусу излишнюю полноту, которая приводит к образованию застойной зоны внутри спинакера и неустойчивости его работы. Этот парус имеет площадь, примерно равную 25% площади наибольшего спинакера. Вместе со спинакером во время гонки яхта может нести дополнительные носовые паруса - толлбой (его назначение то же, что и в паре с генуей, рис. 43), блупер и подспинакерный стаксель.

Блупер (другие названия: шутер, бигбой, подветренный спинакер) - очень полно скроенный стаксель из легкого нейлона весом 65 г/м2 с вогнутой передней и выпуклой нижней шкаториной, который по своим обмерам удовлетворяет правилам IOR для стакселей и может ставиться одновременно со спинакером на галсовой оковке для других носовых парусов. Главный эффект блупера - стабилизация яхты на курсе, так как он ставится по другую сторону от спинакера и противодействует его уваливающему действию. Кроме того, благодаря блуперу центр парусности перемещается вперед, умеряется раскачивание яхты, фаловый угол блупера - свободный, и фал служит таким же инструментом для управления парусом, как шкот и брас для спинакера. Блупер ставится при ветре от 3 до 13 м/с на курсах от полного бакштага до чистого фордевинда (160-180°). Поскольку грот создает помехи для устойчивой работы спинакера и блупера, в свежий ветер и при спокойном море на нем берут риф, а в слабый ветер его лучше убрать совсем.

При направлении ветра к курсу яхты под углом 135° и менее нести, блупер становится нецелесообразно и его заменяют толлбоем или подспинакерным стакселем. Диаграмма, приведенная на рис. 44, суммирует сказанное о применимости различных носовых парусов в средний ветер в зависимости от курса яхты относительно ветра. Залитые черным сектора обозначают рекомендуемый Диапазон для несения паруса, заштрихованные - возможный. Кроме основных и дополнительных парусов каждая яхта, участвующая в крейсерских гонках должна снабжаться штормовыми парусами - стакселем и триселем.

Рис. 44. Диаграмма применимости основных и вспомогательных парусов.

Бегучий такелаж. Фалы парусов вырубают из гибких стальных тросов двойной свивки, изготовленных из нержавеющей или оцинкованной стальной проволоки. Используются тросы конструкции 7X19, состоящие из шести прядей по 19 проволок в каждой и такой же седьмой, служащей центральным сердечником, или 6X19+ос - с сердечником из растительной пряди. Для надежности и долговечности фала важно, чтобы он имел достаточный запас прочности (не менее 4 и не менее 6 в тех случаях, если фал может быть использован для подъема человека на мачту) и был проведен через шкивы достаточно большого диаметра. Если трос огибает шкив под углом 180°, то диаметр шкива (по желобку для троса) не должен быть менее 20 диаметров троса. Если же направление тяги троса изменяется на 90°, то критическим будет диаметр шкива, равный 16 диаметрам троса. Огибая шкивы меньшего диаметра, проволоки троса подвергаются большим напряжениям снятия, и при повторяющихся на качке перемещениях фала по шкиву трос быстро изнашивается. Также важно, чтобы шкивы были изготовлены из более мягкого, чем сталь, материала - прочной пластмассы или бронзы.

Рис. 45. Оснастка гика для взятия рифов: 1 - риф-шкентели; 2 - стопора риф-шкентелей; 3 - крюк для закладывания кренгельса скобы; 4- 5 - штерты; 6 - риф-кренгельс; 7- рельс; 8 - блок риф-шкентеля на ползуне; 9 - врезные шкивы для шкентелей.

На топ мачты обычно проводится один грота-фал, два фала генуи и два спинакер-фала (обычно с вертлюжным блоком). Кроме того, на мачте может быть фал для стакселя, топенанта грота- и спинакер-гиков. При металлической мачте фалы проводятся внутри нее таким образом, чтобы исключалось переплетение отдельных тросов между собой. В нижней части мачты фалы выводят наружу и через направляющие футблоки проводят на лебедки шпилевого типа, обычно устанавливаемые впереди кокпита команды.

Рис. 46. Устройство для закрутки стакселя вокруг штага: 1 - барабан; 2 - обтекатель; 3 - штаг; 4 - вертлюг; 5 -обойма для крепления фалового угла; 6-парус; 7 - приводной трос.

Гика-шкот проводится даже крупных яхтах в 4 лопаря - необходимое усилие для добирания обеспечивается специальной лебедкой. Вместо двухшкивных предпочтительнее одинарные блоки, при которых трос не закручивается и легко травится без его раздергивания. Нижние блоки крепят к ползуну, перемещаемому по поперечному погону с помощью специальных талей. Для генуи часто применяют шкоты из стального троса, наращивая их на ходовых концах короткими отрезками синтетического троса для закладывания на барабан лебедки. Такие комбинированные шкоты хороши тем, что не вытягиваются в сильный ветер и позволяют сохранить угол атаки паруса при порывах ветра. Для спинакер-шкотов хорош полипропиленовый трос, который не намокает, а спинакер-брас лучше вырубить из стального тросика - он не вытягивается и позволяет сохранить оптимальную настройку спинакера при порывах ветра. Оттяжка гика в виде многократных талей на новейших яхтах заменяется винтовым или гидравлическим талрепом, что позволяет отказаться от проводки гика-топенанта. На рис. 45 представлена проводка бегучего такелажа для взятия рифов на гроте, а на рис. 46 - схема устройства для закрутки стакселя вокруг штага, снабженного обтекателем с ликпазом. На гоночных яхтах это устройство используется для временной уборки генуи при замене ее спинакером либо другим парусом, имеющим свободную переднюю шкаторину. Удобен также обтекатель штага с двумя ликпазами, который позволяет в спокойной обстановке поставить новый стаксель, а затем убрать предыдущий. В крейсерском плавании устройство для закрутки стакселя может быть использовано для уменьшения его площади, особенно если он скроен специально для этой цели плоским и с высоким шкотовым углом. Последнее позволяет при закрутке стакселя использовать одни и те же кипы стаксель-шкотов.