Проблемы плавучих якорей

Дональд Жордан (оригинал здесь)

 

Терминология

Плавучий якорь - тормозное устройство, которое выпускается с носа судна для обеспечения стабильного дрейфа кормой вперед.

Дроги - тормозное устройство, которое выпускается с кормы спускающегося по ветру судна.

SD - series drogue - дроги, представляющее собой цепочку тормозных устройств (небольших конусов), нанизанных на якорный конец.

Майк и Джойси Кризи сообщали, что их яхта, находясь в дрейфе на парашютном плавучем якоре, сильно рыскала в условиях умеренной штормовой погоды, и отклонения лодки от линии ветра достигали 40 градусов в каждую сторону. Под воздействием очень серьезных нагрузок узлы крепления плавучего якоря были повреждены, а сектор рулевого устройства был сломан... Авторы сообщения явно не были знакомы с series drogue - SD.

Я разработал SD совместно с Береговой охраной США. Это первое и пока единственное устройство, специально разработанное для "наихудшего случая" удара обрушивающейся штормовой волны. Такая волна описана в книге Милса Смитона "Одного раза достаточно" (Miles Smeeton's book 'Once Is Enough'). Современный инженерный подход, как то использование при разработке масштабного моделирования в бассейнах и танках, формирующих обрушиваюшиеся волны, компьютерное динамическое моделирование и лабораторное тестирование структурной прочности и долговечности, так же как и полномасштабное тестирование с использованием 42-футового катера Береговой охраны. Отработанная конструкция была проверена в условиях больших обрушивающихся волн в национальном учебном центре Береговой охраны (Coast Guard National Motor Lifeboat School in Ilwaco, Washington). Это исследование описано в сообщении Береговой охраны США C.G.-D-20- 87, Investigation of the Use of Drogues to Improve the Safety of Sailing Yachts., U. S Dept. of Commerce Nat. Info. Service, Springfield, VA 22191 ($22). (см. оригинал)

SD применяется уже 12 лет. По крайней мере пятьсот, а возможно и более тысячи таких устройств находятся сейчас в эксплуатации по всему миру. Многие шкиперы сделали SD самостоятельно. Это утомительная, но несложная работа. SD использовались во многих штормах, включая по крайней мере пару ураганной силы. Официальная статистика использования безупречна. Ни одна лодка не была повреждена, ни один человек не пострадал, и SD были выбраны из воды в том же виде, как и при начале использования. Каждый шкипер был удовлетворен. Это ставит точку на старых страхах, что лодка будет затоплена волнами, настигающими лодку с кормы. Это простое и прочное инженерное решение позволило получить выдающиеся эксплуатационные характеристики.

Растет понимание среди тех, кто использует SD, что "штормовая тактика" больше не нужна. Когда погода ухудшается настолько, что дальнейшее продвижение по курсу становится невозможным или даже просто некомфортабельным, они выпускают SD (с кормы) и идут отдыхать в рубку со знанием, что защищены от всего, что море может преподнести. Лодка лежит в дрейфе, рыская менее, чем 10° и со скоростью дрейфа 1.5 узла. Нагрузки на SD невелики, около 15% расчетной. Расчетная нагрузка достигалась только в редких случаях "наихудшего случая" удара обрушивающейся волны, катапультирующей лодку в воздух со склона волны. В этой ситуации SD предназначено для того, чтобы выровнять лодку относительно фронта волны, затормозить ее, и протянуть через проходящий гребень, не превышая допустимых нагрузок на SD и лодку.

Книги подобные "Под парусом в шторм" Колса - (моя любимая книга в течение многих лет) - безнадежно устарели. Понятно, горько осознавать, что знания, умения и действия ряда опытных моряков по выживанию в плохую погоду стали не нужны. Я авиаинженер и вижу смысл SD подобным использованию катапульты на истребителе - вы дергаете за ручку и усаживаетесь поплотней - остальное делает за вас система спасения.

В рамках этой программы я исследовал историю плавучих якорей и дроги. Плавучмй якорь интуитивно привлекателен. он ассоциируется с якорной стоянкой в защищенной безопасной гавани. Плавучие якоря присутствовали в снабжении парусных яхт в течение долгого периода времени. Я не смог найти ни одного свидетельства, где они обеспечили защиту в сильный шторм, и много свидетельств. когда их использование привело к потере судна. Сейчас нам известно. что использованные плавучие якоря были слишком малы, для того, чтобы удерживать судно носом к ветру.

Когда многокорпусники вышли в море в 60-х годах прошлого века, они стали переворачиваться в условиях. когда килевая яхта должна была выжить. Это привело к экспериментам с плавучими якорями. Я полагаю, что Casanovas были одними из первых, кто попробовал использовать для этих целей большой авиационный парашют. Они обнаружили, что парашютный якорь удерживает лодку носом на ветер с незначительным рысканием и предохраняет ее от опрокидывания в условиях "умеренного" шторма. Циклические нагрузки на якорный канат были очень высоки, но решение было найдено в использовании длинного и растягивающегося под нагрузкой (динамического) каната, смягчающего рывки между неподвижным парашютом и судном. Многие шкиперы успешно использовали парашютный якорь в штормах средней силы.

Это побудило к использованию парашюта на килевых лодках, хотя ситуация здесь в корне отличалась. Однокорпусник нестабилен при движении кормой вперед потому что центр бокового сопротивления подводной части корпуса расположен позади центра тяжести. Как знает любой шкипер - вполне возможно убегать от шторма, спускаясь по ветру, но идти таким же способом кормой вперед не удастся, так как лодка будет рыскать. Есть еще два дополнительных источника нестабильного поведения лодки (при движении кормой вперед). Центр парусности надводной частти корпуса и рангоута находится впереди центра тяжести. Есть также и третья, более сложная динамическая составляющая нестабильности. Эти составляющие приводят к характерному поведению однокорпусника на якорной стоянке в защищенных водах в условиях ураганного ветра. "Особенно нервирует наблюдать за яхтой, лавирующейся взад-вперед на якорном конце под голым рангоутом, и спотыкающейся на ровном месте в конце каждого галса", сообщал вахтенный на однокорпуснике, стоявшем на якоре во время прохождения тропического циклона Берта. Если бы лодка стояла на якоре, отданном с кормы, ее поведение было бы более стабильным.

Находясь в дрейфе с выпущенным с носа плавучим якорем, килевая яхта будет очень сильно рыскать. Когда шторм усиливается, нагрузки на якорное устройство возрастают до такой степени, что разрушают его. Плавучий якорь не обеспечивает безопасности для выживания в шторм.

Хотя многокорпусник также нестабилен при движении кормой вперед, он более управляем, чем килевая яхта, так как площадь подводной части корпусов у него меньше. Эту умеренную нестабильность компенсирует ширина крепления бриделя - 6 метров и более, из-за большой ширины лодки, и комбинация становится стабильной. Таким образом многокорпусник будет успешно дрейфовать с плавучим якорем в условиях умеренного шторма. Тем не менее, большой парашютный якорь по существу неподвижен в воде, и в сильный шторм будет испытывать разрушающие нагрузки. При скорости 6 узлов, парашютный якорь диаметром в 5.4 метра будет испытывать нагрузку до 14 тонн, если не порвется раньше. SD в таких же условиях будет испытывать нагрузки до 400 кг. SD будет защищать и килевую яхту и многокорпусник в условиях выживания в предельном шторме.