Паруса атомного века

Парус — понятие очень емкое.
Для нас это, в первую очередь, спорт. Вид спорта, который так необходим лишенным физических нагрузок людям сегодня и будет еще нужнее завтра. Удивительным образом сочетающий атлетизм и романтику, воспитывающий и дающий разрядку, способный увлечь молодежь и напомнить о молодости старикам. Спорт исключительно многоликий: ведь это виндсерфер и Операция Парус, Олимпийская регата и поединок «двенадцатиметровиков», туристские походы на парусной байдарке и трансокеанская гонка одиночек...

Но это не только спорт! Это и живой ветер истории, символ связи времен — настоящего с прошлым и будущим. Плавания «Кон-Тики» и «Тигриса» рассказывают нам о временах аргонавтов, парады «выжимателей ветра» наталкивают на мысль об использовании «бесплатной» энергии в судоходстве завтрашнего дня.

На сегодня парус, сыгравший огромную роль в истории цивилизации, в мореплавании почти не используется: в течение последних десятилетий большие парусники строились только как учебные суда. Однако моряки и корабелы многих стран все чаще и всерьез интересуются идеей возрождения парусного флота. Разумеется, речь идет не о повторении достижений эпохи расцвета паруса, а о развитии их на качественно иной основе — на базе использования всех достижений науки и техники атомного века, эпохи НТР.

Первая статья на эту тему под названием «Паруса атомного века» была опубликована в сборнике в 1973 г. (см. № 50). Автор — киевский яхтсмен, инженер-кораблестроитель, создатель ряда интересных проектов парусных катамаранов и тримаранов Игорь Ефимович Перестюк отмечал в ней «симптомы изменения отношения к тому, что большинство и сейчас по старинке считает анахронизмом — к транспортным парусным судам». За прошедшие пять лет эти симптомы стали проявляться гораздо ярче и резче. В самом начале 70-х годов о возможности появления парусников на океанских торговых путях говорилось как о перспективах весьма туманных и далеких. В 1975 г. на Лондонском симпозиуме Королевского общества инженеров-кораблестроителей та же тема звучала по-иному: докладчики отмечали, что развитие энергетического кризиса и рост цен на топливо явно приближают «век паруса»!
Предлагаем вторую статью И. Е. Перестюка, знакомящую с последними работами в этой перспективной области техники. В заключение обратим внимание читателя на то, что многое, о чем говорят проектировщики парусников завтрашнего дня, подсказано развитием парусного спорта. Жесткое крыло, идея катамарана, выдвижные кили, закрутка стакселя, основные пути повышения эффективности и надежности паруса, применение ЭВМ для расчета наивыгоднейшего курса, — все это проверено строителями яхт и яхтсменами.

Чем больше человек узнает об окружающем мире, тем больше волнует его будущее. Как, за счет какой энергии будет существовать завтрашний мир? Что делать с отходами цивилизации? И сейчас Мертвое море не одиноко, Стиксов же неизмеримо больше! Серия катастроф танкеров и буровых вышек закрепляет «успехи» индустрии в борьбе с живым океаном...
С другой стороны: так ли необходимо перевозить все грузы со скоростью курьерского поезда? Действительность такова, что гигантские канистры — супертанкеры — вынуждены плавать с вдвое меньшей скоростью, чем раньше. Самые быстроходные грузовые суда мира — контейнеровозы типа «Силенд» эксплуатируются на скорости 26 уз, которая на целых 7 уз меньше расчетной! Причина? Экономика. Расходы на топливо так велики, что иногда дешевле держать суда на приколе, чем эксплуатировать, особенно, если обратный рейс приходится совершать в балласте.

Повышение цен на топливо стало тем рычагом, который уже несколько изменил наши представления о будущем флота. Совершенно очевидна тенденция судовладельцев прежде всего — к строжайшей экономии, всемерному снижению эксплуатационных расходов. Падает интерес к высокомощным силовым установкам, судам-гигантам, высоким скоростям.

Незачем торопиться с грузами, которые могут подождать,— вот формула поведения сегодняшнего мореплавателя. Но раз это так, то всегда ли нужно тратить на перевозку этих несрочных грузов драгоценную кровь земли — нефть? Уголь — непрактичное и тоже далеко не дешевое топливо. Атомная установка с трудом начинает окупать затраты лишь при мощностях свыше 250 000 л. с. Остается — ветер! Поиски путей использования энергии ветра ведутся практически во всех развитых странах. Проведен ряд международных симпозиумов (в Лондоне, Ливерпуле), на которых рассматриваются уже конкретные проекты парусников будущего.

Итак, одной из важных предпосылок, ставящих парусники «на реальную почву», является фактическое снижение средней рейсовой скорости многих грузовых судов до 9 — 10 уз с целью экономии топлива. Свыше 100 лет назад среднерейсовая скорость парусников, при несовершенном парусном вооружении и «примитивных» способах управления судном доходила до 6 — 7 узлов, это дает основание полагать, что даже обычные парусники без особых усовершенствований в ряде случаев были бы способны выстоять в суровой борьбе за фрахт.

Парус рассматривается исследователями и как вспомогательное средство, устанавливаемое на существующих судах (чаще всего — теплоходах), и как основное средство для движения парусного судна со вспомогательным механическим двигателем.

В первой статье уже говорилось о «Динашиффе» инженера Пролса. Это один из наиболее полно разработанных и обоснованных проектов, привлекший внимание специалистов. В Сан-Франциско прошла испытания трехмачтовая яхта с экспериментальным вооружением этого типа. В США (Пало-Альта, Калифорния) и Дании организованы фирмы с одинаковым названием «Динашиф корпорейшн», которым автор предоставил права на реализацию проекта, в том числе — на установку спроектированного им парусного вооружения «Динариг» на коммерческие суда. В частности, начаты переговоры о постройке двух «Динашиффов» дедвейтом по 17 000 т для перевозки соли между портами Бразилии. Стоимость опытного «Динашиффа» оценивается в 8,7 млн. долл. Ожидается, что при постройке серии таких судов каждое из них будет на 10% дешевле теплохода той же грузоподъемности. В Англии изучением «Динашиффа» заняты ученые Саутгемптонского университета и Сандерлендского политехнического института. В США Мичиганский университет провел обширные экономические исследования, результаты которых показали, что «Дииашифф» в варианте балкера — судна для навалочных грузов — может быть конкурентоспособен при дедвейте до 45000 т и экипаже не более 24 чел. Главный довод «за» — это то, что расход все более дорогого топлива будет, по крайней мере, в 1О раз меньше, чем на теплоходах! На определенных линиях перевозка на «Динашиффах» зерна на Дальний Восток, железной руды из Южной Америки в Европу или угля из Австралии в Японию может оказаться существенно дешевле, чем на обычных судах, даже с учетом того, что 157О ходового времени судно будет идти под 1200-сильным двигателем! Средняя расчетная скорость под парусами составляет 8 узлов, наибольшей скорости 21 — 22 узлов судно достигнет на бакштаге при силе ветра 9— 10 баллов.

Д. Вини (Ньюкасл-на-Тайне) пришел к выводу, что yа некоторых линиях будет выгодна установка парусyого вооружения на обычное судно. Он считает, например, что танкер класса У1СС дедвейтом 220 000 т, оснащенный шестью 75-метровой высоты мачтами с вооружением типа «Динариг» на линии Персидский залив — Северная Европа даже при увеличении — в поисках попутного ветра — протяженности рейса на 5000 миль будет выгоднее обычного судна. Скорость такого танкера под парусами при ветре 4 балла в крутой бакштаг составит до 8 уз. При резком сокращении эксплуатационных расходов установка парусного вооружения обеспечит годовой доход около 1 млн. долл.— на 20О% больше, чем судна без парусов. Непрекращающееся повышение цен топлива делает идею парусного супертанкера еще более привлекательной!

Вариант Д. Винна имеет тот недостаток, что при ходе против ветра под двигателем рангоут, увеличивая сопротивление судна, вызовет повышение расхода топлива. Английский яхтенный конструктор (автор проекта брига «Роялист») Колин Мьюди предлагает ставить заваливающиеся изогнутые мачты типа «крыло чайки». Высокоэффективные паруса (вроде бермудских) можно будет легко ставить и убирать при ходе против ветра — несложно укладывать мачты на палубу. Каждая мачта крепится шарнирно на поворачивающемся основании, управляемом дистанционно. Смонтированные заранее «типовые» мачты с парусами и электроприводом можно будет ставить, набирая их количеством нужную площадь парусности, на любых существующих судах — рудовозах, танкерах — без особых переделок.

В то же время трезво мыслящие моряки полагают, что таким вспомогательным парусам, способным давать некоторую пользу даже в случае следования судна обычным — без учета метеокарт и течений — курсом, прижиться будет трудно: имеют значение и психологический барьер, и полное отсутствие «парусного» опыта у нынешних моряков.

Предлагаемые проекты парусников со вспомогательным механическим двигателем можно условно разделить на две группы: суда с традиционным или несколько модернизированным вооружением и суда с современными, новыми типами вооружения, такими, как «Ди парит», жесткое крыло, паруса Корбелини, пирамидальное вооружение, ротор Флетнера, ветродвигатель и т.п. Известный конструктор многих моторных и парусных судов Уффа Фокс еще в 1936 г. предлагал построить огромную (длиной 168 м) трехмачтовую шхуну, которая могла бы нести вдвое бльшую площадь парусности, чем самые крупные «винджаммеры» прошлого, вооружить ее Уффа Фокс рассчитывал усовершенствованными косыми парусами с уншбонами. На этой шхуне он предполагал ни много ни мало — отвоевать голубую ленту Атлантики у тогда только что построенной «Нормандии»

За прошедшие сорок лет было разработано немало проектов с различными вариантами модернизации традиционного косого вооружения. Упомянем в этой связи интересный проект студентов Мичиганского уинверситета, которые попытались вернуть жизнь старой рыболовной шхуне, переделав ее в туристское судно. Правда, интерьеры ее явно уступают стандартам отелей Хилтона, а пассажирам придется иногда поработать с парусами, но это вряд ли отпугнет любителей романтики. Практически все специалисты сходятся на том, что парусник, специально оборудованный для туристских круизов, будет рентабельным. А вот постройка парусника для перевозки грузов — и на сегодня представляется делом более рискованным. Калифорнийский предприниматель Хью Лоуренс считает, что в спецнфических условиях Полинезии такой риск будет сведен до разумного минимума. Здесь приходится тратить много времени на подходы к каждому островку для приема и выгрузки небольших партий местных грузов, эксплуатация крупных моторных судов оказывается невыгодной. Сначала Хью хотел было восстановить барк «Фенния», лежавший полузатопленным у Фолклендских островов, но выяснилось, что корпус его пришел в негодность и ремонтировать его будет дороже, чем построить новый, Тогда решено было заказать проект парусника с таким же корпусом, но самым совершенным вооружением. На четырех одинаковых Л-образных мачтах спроектированной для Лоуренса шхуны можно будет поднять 3500 м2 парусов. Передняя шкаторина каждого из четырех главных парусов ужесточена специальным элементом, нижняя — свободна; шкотовый угол выносится рейком. При необходимости между мачтами устанавливаются стакселя, причем их галсовый угол можно сдвигать от ДП. На 98-метровом судне будет установлен 600-сильный вспомогательный двигатель, используемый во время штиля. Боковое сопротивление корпуса увеличивается установкой развитых скуловых килей. Подобным же образом рассуждает и Уорвик Худ — яхтенный конструктор (автор австралийского «двенадцатиметровика»). Он подсчитал, что при перевозках дерева, муки и цемента из Австралии к Западному Самоа или Тонга рентабельность парусника обеспечивается даже в случае отсутствия обратного груза. На нем же могут. одновременно проходить практику курсанты. Разработанный Худом проект шхуны длиной 88 м не отличается особой новизной решений, если не считать бульбового носа и применения носового подруливающего устройства для повышения маневренных качеств при заходах в порты и облегчения смены галсов. Установленный в корме вспомогательный двигатель работает на ВРШ, лопасти которого прн ходе под парусами разворачиваются вдоль потока. Средняя расчетная скорость— 12,5 уз. Судя по отрывочным сообщениям печати, этот проект близок к реализации.

Френк Мак-Лир — создатель многих крейсерских катамаранов предложил более оригинальное решение грузового парусника ближайшего будущего. Его катамаран длиной 214 м и шириной 60 м, рассчитанный на достижение 42-узловой скорости, — это два спаренных узких корпуса, подобных классическим корпусам быстроходных эсминцев. Грандиозные, 150-метровой высоты Л-образные мачты, позволяющие нести огромные — по нескольку тысяч квадратных метров — стакселя, одновременно обеспечивают прочность соединения корпусов. Профилированные опоры мачт сдвинуты на внутренние края палуб и благодаря этому не мешают применению современных грузовых устройств. Вспомогательные двигатели обеспечивают 20-узловую скорость при, как считает автор, вдвое меньшей, чем обычно, мощности.

Для начала Мак-Лир предлагает построить 60-метровый прототип. Ряд специалистов отвергают идею катамарана из-за дороговизны постройки, большего собственного веса судна и увеличения его габаритной ширины, однако признают заманчивой возможность обеспечить высокую остойчивость при несении намного большей, чем на однокорпусном судне, паруснике.

Во всех современных проектах предусматриваются значительная степень механизации работы с парусами, автоматическое управление основными процессами. Суда предлагается оборудовать новейшими навигационными средствами, включая установки для приема факсимильных метеокарт и ЭВМ для расчета наивыгоднейшего курса. Чувствуется, что авторов проектов заботит необходимость снижения численности экипажа — немаловажный путь уменьшения эксплуатационных расходов. Любопытно, что важным аргументом в пользу осуществимости этих проектов парусников-«автоматов» стало участие в гонке «ОСТАР-76» яхты «Клуб Медитерраинз» — размером с эсминец времен мировой войны, управляемой одним человеком! Проблема дальнейшего повышения эффективности парусного вооружения и автоматизации управления парусам и продолжает оставаться главной темой исследований ученых. Одно из возможных решений парусника будущего — СП К-тримаран с полужесткой парусной решеткой— предложено французом Этьеном Гаше.

Его соотечественник Эрик Леруж, прослушавший специальный курс теории яхт в Саутгемитонском университете, разработал проект 44-метрового автопассажирского паромакатамарана для рейсов через Английский канал. Ветры в канале в основном дуют вдоль него, что, по мысли автора, позволит поддерживать сообщение с регулярностью трамвая. Предлагается применить оригинальное «пирамидальное» вооружение, разработанное Д. Маийерс Спенсером. Оно отличается низким расположением общего ЦП «спаренных» парусов, хорошей балансировкой, возможностью ставить паруса во флюгерное положение при любом курсе судна. Управление парусами производится поворотом относительно мачты жесткой системы скрепленных раскосами «гиков». Применение «закруток» позволит быстро убирать паруса и брать рифы. Шхуна будет идти практически без крена, причем 235 пассажиров плюс 33 автомобиля будут перелетать канал со скоростью 25 уз всего лишь при 5-балльном ветре!

Следующий шаг вперед — вентилируемый парус доктора Корбелини. Давно известно, что с увеличением удлинения паруса его аэродинамическая эффективность возрастает. На практике, однако, увеличивать удлинение паруса, делая его все более высоким, удается не бесконечно: высокое расположение ЦП и тяжелый рангоут серьезно усложняют обеспечение остойчивости. Корбелини предложил повысить эффективность парусного вооружения без увеличения высоты ЦП, заменив цельные паруса набором вертикальных лент большого удлинения. Тяга такого разрезного вентнлируемого паруса выше, чем обычного, хотя поддержание ширины прорезей постоянной — задача не из легких! Корбелипи считает, что четырехмачтовая грузопассажирская стаксельная шхуна с вентилируемыми парусами, имеющими прорези, параллельные оси вращения (фалу), сможет поспорить с гоночной «Клуб Медитерраннэ». Галсовые углы таких парусов с нижней шкаториной, закрепленной на рейках, можно сделать передвигающимися к бортам по направляющим; убирать паруса будет несложно, наворачивая их на рейки. Первые испытания таких парусов на яхте позволили Корбелини начать переговоры о постройке значительно большего судна. Мягкие или полужесткие (со сквозными латамн; на реях) паруса при всех своих достоинствах имеют и ряд известных недостатков, поэтому многие проектанты находят, что жесткие крылья будут более эффективны.

Оптимальный с точки зрения аэродинамики вариант — отдельное вращающееся крыло, не испытывающее никаких искажений потока от рядом стоящих элементов. Но размеры и вес одного крыла необходимой для движения крупного судна площади неизбежно окажутся очень большими, а его ЦП и ЦТ расположенными так высоко, что возникнут сложности с решением проблем остойчивости, прочности и т. п. К тому же судно с огромным крылом сможет зайти далеко не в каждый порт из-за наличия во многих из них мостов. Поэтому представляется более рациональным вооружение из двух крыльев вдвое меньшей площади. Каждое из них может быть сделано из трех вертикальных секций, а последняя (кормовая) секция — расчленена на три части по высоте; это позволит изменять профиль крыла в зависимости от галса и скорости ветра. При всех выгодах, отличающих этот проект, он, однако, пока представляется практически не реальным: вес вооружения оказывается в 2,5 раза больше, чем типа «Динариг», эффективно оно лишь на больших скоростях.

По-прежнему имеют сторонников ветродвигателя — «ветряки». Действительно, в них все соответствует современным понятиям об использовании энергии ветра. Важное их достоинство состоит в том, что судно сможет идти против ветра (задача, решить которую не удается при любых других типах вооружения). Воздушный винт изменяемого шага, вращение которого передается на водяной гребной винт, эффективен в очень широком диапазоне скорости ветра (делает 3 — 10 об/мин), механизация работы с «парусом» — полная. Высокая ажурная мачта для установки четырехлопастного винта даже диаметром 166 м (дисковое отношение 0,25) уже не кажется неосуществимым сооружением! Можно, конечно, попытаться заменить одну «большую мельницу» несколькими маленькими. Потери и общий вес от этого увеличатся, а эффективность упадет (хотя можно будет применить кольцевые насадки), однако энтузиасты ветродвигателей не прекращают поиски и в этом направлении. Не забыты и роторы Флетиера, хотя, казалось бы, уж на них-то давно можно поставить точку: они обладают недостатками и крыла-паруса и воздушного винта, опасны при ураганах и на полных курсах (точнее — на форде винде) из-за действия раскачивающих сил, требуют дополнительной энергии для вращения. Тем не менее считают, что роторные движители также могут пригодиться — на судах, которые длительное время находятся в море и которым не нужны большие скорости. Это прежде всего океанографические суда.
Англичанин Стивен Бартон предложил проект полупогруженного океанографического судна катамаранного типа с двумя роторами; применение роторов в данном случае обосновывается тем, что на станциях они будут давать энергию.

Делаются настойчивые попытки использовать существующие парусные суда для переоборудовании и испытаний новых систем вооружения. Есть, например, проект устроить океанские гонки учебных судов с вооружением «Динариг» и парусами Корбелини, переоборудовать английскую шхуну «Кэптен Скотт» для изучения вооружения «Динариг» или других систем.

Пока можно только сравнивать теоретические диаграммы скоростей. Приводим поляры Дж. Велликама (Саутгемптоиский ун-т) и проф. Ю. Крючкова (НКИ), показывающие, что наиболее заманчивая система с воздушным винтом имеет самые низкие показатели, а жесткое крыло — наилучшие. Практически исследователи приходят к общему выводу: именно «Динашифф» может быть первым судном «новой эры» — эры реставрации и развития парусов.

Итак, парус выходит на новый виток спирали. Можно представить, что и в наших условиях парусники нашли бы свое место не только в роли учебных судов, ценность и важность которых неоспорима. Прежде всего, это могли быть пассажирские суда. Круизы под парусами по Черному морю до Батуми либо Варны наверняка привлекли бы и отечественных и иностранных туристов. Пассажирское парусное судно для Черного моря по разработкам автора представляет собой трехмачтовый катамаран длиной 60 — 70 м с каютами в относительно узких корпусах и просторными общественными помещениями на мосту. Косое вооружение на Л-образных мачтах, обеспечивающее достаточную крутизну хода к ветру, на полных курсах «усиливается» постановкой дополнительных парусов. Выдвижные шверты, подруливающие устройства, бульбообразные носовые обводы непременные черты такого судна.

Обстановка постоянно меняется, но можно с уверенностью сказать, что в ближайшее время топливо не подешевеет; парусинки-ветроходы получили шанс «поспорить» с обычными судами — по крайней мере с некоторыми и на некоторых линиях! Попутно отметим, что парус рассматривается уже не только как одно из средств сделать водный транспорт менее расточительным потребителем энергии и уменьшить загрязнение Мирового океана. Есть и проекты иного плана, вроде утопической идеи англичанина Алана Симса.

Симс считает, что автономное парусное судно, мало зависящее от приема топлива и запасов с берега, может быть не только местом отдыха, но и настоящим плавучим домом в самом полном смысле этого слова.

Таким же, как в кингах фантастовв космосе или под водой. Симс подробно разработал все детали своего «Проекта Церера», не случайно наз-. ванного именем древнеримской богини произрастания плодов. Он предусмотрел на своем паруснике плантации и оранжереи для разведения овощей и фруктов, мастерские для занятий физическим трудом во время долгих рейсов, замкнутую систему утилизации сточных вод, отходов и т.д. и т.п. Подчеркнем, что техническая основа «Проекта Церера» как раз менее всею утопична. Это шестимачтовое судно с косым вооружением (по типу «Клуб Медитерраннэ» либо стаксельным) и дополнительными парусами в носу или по бортам при ходе полными курсами. Какие паруса сплошные либо вентилируемые предполагается уточнить после испытаний в аэродинамической трубе. Работа с парусами ведется с помощью как ручных, так и приводных (в опасных условиях) лебедок. Управление судном сосредоточено в рубке, оборудованной компьютером для расчета наилучших курсов, оптимальной установки парусов и дифферентовки в соответствии с условиями плавания.

Имеющийся на борту дизель-генератор рассчитан только на снабжение электроэнергией бытовых систем, работу навигационной аппаратуры и электропривода лебедок и рулевой машины. Аккумуляторы, питающие гребной электродвигатель, заряжаются... вращением ВРШ при ходе под парусами, но не забыты и другие источники даровой энергии: ветродвигатели, движение масс воды при приливах-отливах и волнении (успокоители качки, в особенности — килевой, будут работать как генераторы), солнечные батареи. Как может заметить читатель, многое из этого уже проверено, правда, пока в мини-масштабах, на яхтах участников трансатлантических гонок одиночек...

Определенный интерес имеют различные проекты использования силы ветра и для получения электроэнергии при помощи различных «ветроплотин». Когда-то такие плотины предлагалось устанавливать на земле или подвешивать к дирижаблям; теперь изобретатели все чаще выдвигают идею поплавков. Так, по замыслу француза Мусон-Франкхаузера можно будет, наконец, заставить служить человеку ревущие и воющие сороковые и пятидесятые широты Южного океана. Гигантские «плуги», влекомые огромными «спинакерами-парашютами», частично наполненными гелием либо водородом, «вспахивают» бурный океан; смонтироваииые в них водяные турбины работают на генераторы...

Океан и ветер над ним живут миллиарды лет. Человечество не вправе оборвать нить их жизни. Паруса атомного века — одно из средств укрепить ее, и пренебречь этим средством мы не имеем права Потому и верится: крыльям океана быть!