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技术历史、技术、我们身边的事物
海洋游艇 W-60 级。 发明和生产的历史
自 1973 年以来，在英国王室的赞助下，惠特布雷德环球帆船赛每四年举行一次。 他们在 1660 世纪开始涉足英国的游艇业。 从 1720 年开始统治的查理二世国王拥有一艘名为“玛丽”的游艇。 XNUMX 年，英格兰第一家游艇俱乐部出现。 Whitbread 是最负盛名、持续时间最长的职业帆船比赛，历时约九个月。 这里正在开发最新的帆船赛技术。 传统上，主要的世界大国——英国、美国、法国、日本、意大利都参与其中。 在 1989-1990 年间，苏联仅代表过一次 Phasis 游艇，该游艇获得了第 1993 名。 在 1994-7 年，只有乌克兰与前苏联加盟共和国的帆船 Hetman Sagaidachny（第 200 名）和 Odessa-XNUMX（出局）竞争。 俄罗斯从未参加过如此有声望的比赛。 在 1997 年的比赛中，一级（W-60）的游艇开始了，而不是像以前那样三级。 早在 1993-1994 年，专为此类比赛设计的 W-60 就已经从最好的方面证明了自己。 从那时起，游艇变得更快、更可靠。
“Whitbread-60 Ocean Yacht Rules”规定建造单桅单体船，达到现代技术和体育成就的最高水平。 它们应该具有相当接近的特征。 该文件特别强调了对船舶安全性和稳定性的要求。 W-60 背后的理念是为帆船运动员提供公平的竞争环境。 比赛的参与者和组织者厌倦了竞争对手之间太大的差距，例如，在 1989-1990 的比赛中，复杂的公式使不同尺寸的船只的可能性相等，他们必须根据这些公式计算获胜者. 决定选择一个高速且相对便宜的级别，其中船只紧密完成，并且尽可能简单地确定结果 - 到达时间。 在骑手的推荐下，1990年60月，XNUMX位世界著名的游艇设计师在英国集结。 这次会议之后，出现了一个新的类——Whitbread W-XNUMX。 这是一个具有几乎相同特征的海洋竞赛游艇家族：对于长度、面积和重量的值，已经确定了可接受的范围。 然而，每个船长、设计师、帆船制造者和建造者都有足够的机会应用他的才能和新技术。 新一代 W-60 游艇的速度潜力非常高。 该级别帆船的平均航速为20节，最高可达40节。在1990年代的比赛中创下多项世界航速纪录，是W-60级承诺的最好证明。 按照规定，游艇的船体被水密舱壁分成三个舱室，如果其中任何一个舱室进水，游艇仍保持漂浮状态。 案例 W-60 - 三层。 聚苯乙烯泡沫塑料放置在两个凯夫拉尔外壳之间。 粘合后，获得整体结构。 摒弃传统的横向-纵向动力装置方案，您可以加强结构并将承重元件放置在最坚固的地方。 所有索具紧固件均由复合材料制成，与金属对应物相比，可以显着减轻船舶的重量。 游艇的速度明显受到船体刚度的影响，因为甲板承受着巨大的压力，尤其是在船头和船尾。 特殊的计算机程序用于优化重量和负载的最佳分布。 在 1993-1994 年的比赛中，除了基于先进航空技术建造的 Hetman Sahaydachny 之外，大部分帆船都出现了船体分层现象。 原因是使用高效压载水。 它允许您在强风中携带明显更大的风阻，这意味着与传统船舶相比，船舶必须承受更大的动态压力和冲击载荷。 因此，在1994年的比赛结束后，为了避免在比赛的恶劣条件下破坏船体，他们开发了特殊的技术技巧。 在 1993-1994 年的比赛中，十分之八的游艇是按照布鲁斯·法拉的设计建造的。 他的所有船只都配备了 L 形龙骨。 在一个细而窄的钢塔上，悬挂着一个重达 XNUMX 吨的巨大铅灯泡，形似鱼雷。 与传统设计相比，新的龙骨具有明显更小的表面积，在陡坡上的提升方面具有显着优势。 然而，当横倾时，大的扭转载荷会出现在船体的连接点上，因为球体的重心会强烈向后移动。 在 1997-1998 年比赛之前，设计师不得不在 L 型龙骨和传统 T 型龙骨之间做出选择。 对模型的分析没有揭示其中任何一个的任何特殊优势。 如果在较高的速度下 L 形更可取，那么在低速下 - 由于层流 - T 形龙骨。 计算机模拟也没有帮助。 只有在池中进行全面测试才能选择最佳形状。 传统上，赛车游艇的舵部件都是由碳纤维制成的，W-60 也不例外。 然而，几次严重的故障迫使设计师重新考虑 1997-1998 比赛的一些传统概念。 因此，通过对新一代舵的微调，优化了载荷分布、相对伸长率和湿表面积，优化了其在不同模式下绕流时的形状。 最初，“Hetman Sagaydachny”的转向系统在轴承上的设计载荷最大——下部为 9,2 吨，上部为 5,1 吨。 经设计人员修改后，新总成上下轴承仅重19,2公斤，最大工作载荷分别为36,1吨和19,6吨。 供您参考，由不锈钢制成的游艇“敖德萨”的舵机重约 480 公斤！ 游泳池中的计算机建模和现场测试使 Farah 的团队能够为最后一场比赛创造一个概念上的新车轮，更轻，同时在所有模式下都更耐用和高效。 这使得已经是第四代的新型游艇能够以更少的阻力变得更易于管理，尤其是在高速行驶时。 E. Platon 在 Tekhnika-Youth 杂志上写道：“W-60 级游艇的导航舱在现代电子设备和计算机的饱和度方面并不逊于最新战斗机的驾驶舱。”首先，比赛取决于导航员做出的决定的质量。 事实上，比赛的其他条件对参赛者来说都是一样的，因为所有的游艇都是同一级别的，并且所有（除了一艘）都是由布鲁斯·法尔设计的，并且团队由世界最高资格的专业赛车手组成。 成功或失败取决于一个人——导航员，他总是蹲在办公桌前，对着电脑和气象图“变魔术”。 在海洋竞赛中，每个航海者都以自己的方式接收和分析天气信息。 在确定最佳航向时，他还必须考虑游艇的速度特性、帆的不同组合、风的角度和强度。 在 W-60 游艇的甲板室（绞盘驱动轴在头顶旋转，随时可以剥头皮）的狭窄条件下进行准确的计算，在 100% 的湿度下持续缺乏睡眠热带地区或南大洋零空气和水温 - 努力工作。 因此，在 W-60 上 - 至少两台计算机，至少四个通信系统，其中两个是全球卫星，一个卫星导航系统，一个用于收集有关游艇状态和周围天气信息的自动化综合系统； 雷达，最后 - 检测系统“人落水！”。 但我再说一遍：无论现代科技多么强大，它只是一个助手，决定总是由导航员做出的。 凭借所有这些错综复杂的经济，他在为期 9 个月的绕地球比赛中进行管理。 在 W-60 的比赛中，除了 Stormstaysail 和 trisail 之外，还允许 38 个帆。 并且在船上的每个阶段不应超过 17 个。一套完整的成本约为 370000 美元。 帆是游艇的发动机。 要设计这样的发动机，你需要知道比赛中风的强度和方向。 在此基础上，计算它们的几何形状和空气动力学，选择材料和技术。 为了准备比赛，每艘游艇都测试了 150 多个钻机选项，以创建最佳变体。 该团队通常由三名在赛帆公司工作或有经验的专业水手组成。 在开始之前，他们在缝纫机上花费了 XNUMX 多个小时，并在测试后更改面板。 风洞广泛用于研究项目。 正在使用最先进的雷达系统对两艘游艇进行对比测试，以确定速度变化。 “为了让游艇迎风（迎风），——E. Platon 写道，——它必须不断地迎风（“顺风”）。W-60 能够以 30 度角行驶（比大多数其他人更陡）到真正的风 这些课程上的主帆和主帆固定在尽可能靠近甲板轴线的位置。当风从侧面以 90 度角吹向课程 - 海湾风 - 在游艇上时，三角帆的速度（与船的速度相加）风的速度可以是真风的两倍。那么帆船比风快！ 在比湾风（拖曳）更陡峭的航线上，主帆放置在 W-60 上； 吊臂顶部 - 全支撑帆和支撑帆 - 狭窄的军刀形内部支撑帆。 当风角略大于 90 度 (gybe) 时，一个到达者，一个扁平的不对称大三角帆，上升而不是一个三角帆顶部。 在更完整的课程（后撑）上 - 到达者被跑步者取代 - 一个完整的不对称大三角帆。 W-60 游艇上使用了两种类型的伸手和跑步者 - 顶部和 7/8。 第一个，在轻微和中等风中，上升到桅杆的最顶端 - 顶部，第二个 - 在强风中 - 其高度的八分之七。 在 1993-1994 年的比赛中，组织者对到达者和跑步者的织物重量进行了人为限制，在比赛的大多数阶段（除了两个）不允许使用这些帆的顶级版本。 现在限制已经解除。 在飓风期间，W-60 配备了风暴后帆和三帆。 这些是由重型织物制成的相对较小的帆。” 今天，用于赛艇的帆是由特殊的层压织物制成的。 在这种情况下，选择与帆的一个或另一部分中的工作负载相对应的物质。 因此，当将不同的面板缝合在一起时，就获得了一个帆，就好像由不同颜色和重量的面板组成。 在 1990 年代后期，North Sails 开发了一种制造一体式无缝所谓 3DL 帆的技术。 这些帆由聚合物薄膜和高模量纤维制成。 它们在特殊基质中在高温下层压在一起。 由于没有接缝，这种风帆比“面板”风帆轻得多。 用于 60-1997 年比赛的 W-1998 游艇的第一个此类主帆重量为 90 至 100 公斤。 它们变得比“面板”前辈轻两倍。 进一步使用高模量 PBO 纤维作为增强纤维，可以将重量进一步降低到 75-80 公斤。 并且 3DL 固定帆在质量上明显优于其“面板”同行。 作者：Musskiy S.A.
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