Альберт НАЗАРОВ, яхтенный конструктор

(критический обзор Национальных Правил Обмера крейсерских яхт НПО ВФУ-99)

Вниманию читателей предлагается критический обзор Национальных Правил Обмера, подготовленный с точки зрения конструктора яхт и специалиста в области гидроаэродинамики парусных судов. При таком подходе организационные вопросы отходят на второй план, а рассматривается только техническая сторона правил. В обзоре анализируются недоработки и вскрыты ошибки принципиального характера, допущенные разработчиками НПО.

На фоне длительной анархии в области гонок крейсерско-гоночных яхт, введение на Украине с 1999 г. Национальных Правил Обмера [15] (НПО) является несомненным достижением. Следует отдать должное разработчикам НПО, взявшим на себя труд упорядочить яхтинг и возродить спортивность гонок крейсерских яхт. В то же время сами Национальные Правила далеки от совершенства; в сегодняшнем виде их можно рассматривать разве что как временную меру.

Подходы к созданию НПО - правилен ли сам метод?
Авторы Правил говорят, что НПО получены путем объединения двух систем: УПО (Упрощенные Правила Обмера) [16] и IOR (International Offshore Rule) [13]. Обе эти системы созданы около 30 лет назад и давно устарели по идеологии.
О самой возможности такого "мичуринского эксперимента по скрещиванию" можно спорить. Сам подход напоминает попытку в работающий механизм часов вставить дополнительные шестеренки, не подобрав их как следует - такие часы не будут показывать правильное время. Любая расчетная методика - это такой же отлаженный механизм; авторы УПО уже "привязали" свои правила к какой-то статистике. Величина гоночного балла R имеет физический смысл (см. [14]) - в оригинале УПО формула для нее выглядит так:

R=0.5*(L-BWL+2*G/3+0.75*RF(SC*SPF)^0.5)*PF*(1+NRP)

В НПО записано несколько иначе:

R=0.5*(L-BWL+G-D+0.75*RF(SC*SPF)^0.5)*EPF*(1+NRP)*CGF*TPF

Чем руководствовались авторы, добавив в формулу УПО дополнительные слагаемые? Подкреплены ли эти изменения численным экспериментом и анализом статистики? Судя по неизменным значениям коэффициентов (и по получаемым результатам), думаю, что нет.

Несколько слов об оценке остойчивости
Давайте разделим понятие "остойчивость" на начальную (определяющую способность яхты нести паруса) и аварийную (при опрокидывании). Первую из них действительно необходимо уравнивать как влияющую на ходовые качества, а вторую достаточно нормировать. Понятна забота авторов НПО об обеспечении аварийной остойчивости яхт. Но дело в том, что в настоящее время остойчивость морских яхт уже нормируется ISO 12217 и ORC [9] (см. также публикацию В.Алексеева в "Шкипере" [11]). Такого нормирования не существовало в эпоху IOR [10], поэтому в этой системе и была введена оценка остойчивости при опрокидывании. Сегодня же нет острой необходимости включать в обмерные формулы для морских гоночных яхт "оценку конструктивной безопасности" (кстати, довольно примитивную); такой оценки нет в новых системах.

Как уже говорилось, авторы Национальных Правил взяли за основу УПО и IOR. Рассмотрим взаимоотношения с каждой из систем подробнее.

Критика УПО и взаимоотношения НПО
Система Упрощенных Правил Обмера [16] базируется на правилах Скандинавской ассоциации яхтсменов Scandicap. Эти правила предполагают выполнять обмер яхты на плаву; они потому и называются "упрощенными", недостаточно точны и поэтому не предназначены для гонок высокого уровня - таких, как чемпионат страны. Характерно, что гоночный балл по УПО округляется до 0.05 м. Авторы же НПО говорят об округлении R до 0.01 м. Неужели только от переименования правил УПО в Национальные Правила произошло увеличение точности?
Теперь разберем саму формулу УПО - те моменты, которые бросаются в глаза в первую очередь.
Неприемлемая для достоверной оценки ходовых качеств величина G косвенно характеризует одновременно и осадку, и - в некоторой степени - водоизмещение. В оригинале правил способ ее измерения продиктован исключительно одним обстоятельством - возможностью обмера яхты на плаву. Но ведь в НПО обмер предполагается производить на берегу, так зачем же использовать столь расплывчатую характеристику, как G? В формулу НПО разработчиками "добавлена" более достоверная величина D - глубина трюма, но точность ее определения будет сведена на нет грубой величиной G!
В формуле УПО также чрезмерно поощряется ширина по ватерлинии BWL: увеличив ее на 1 м можно "бесплатно" увеличить и длину L на 1 м. Здесь явно нарушена физическая картина динамики парусной яхты. Проведенными в 1980-90-е годы исследованиями в опытовых бассейнах [1,2,12] доказано, что основное влияние на остаточное сопротивление корпуса оказывают (в порядке приоритета): относительная длина (т.е. фактор водоизмещение-длина), коэффициент продольной полноты CP, положение центра величины по длине LCB. Влияние же соотношений длины к ширине LWL/BWL и ширины к осадке корпусом BWL/Tc очень мало [6]. Эти и другие недостатки правил Scandicap можно оправдать тем, что они разработаны довольно давно и были ограничены в применении; на сегодняшний день эта система даже не рассматривается ISAF. Стоит ли слепо переносить эти недостатки старой Scandicap в новую систему НПО?

Критика IOR и взаимоотношения НПО
Система International Offshore Rule [13] более справедлива в оценке ходовых качеств яхт, но гораздо сложнее в применении. Основная проблема IOR (и производных от нее систем) в том, что она оценивает характеристики яхты - длину, водоизмещение и т.д. не непосредственно, а косвенно - через сложную схему промежуточных замеров, позволяющую в широких пределах спекулировать результатами. Так, смысл измерения глубин трюма - это на самом деле "завуалированный" расчет водоизмещения, связь с которым заложена в обмерные формулы. Открывается возможность "обмануть" IOR за счет использования особой формы подводной части корпуса в нескольких обмерных сечениях. Аналогичным образом можно "поработать" с и другими величинами...
И хотя "спекулятивная сущность IOR" давно и всеми признана [5,6], именно из нее авторы НПО позаимствовали способ измерения глубин трюма D. Гораздо проще и объективнее было определять водоизмещение яхты взвешиванием - особых технических препятствий здесь не вижу.

Об обмере парусности
Очень консервативно и совершенно невнятно написан раздел НПО, посвященный обмеру элементов парусности. Непонятное смешение обозначений и величин, заимствованных из УПО и IOR, затрудняет восприятие правил, но заметно, что часть рассчитываемых величин вообще "лишние" и в дальнейшем нигде не используются (например, величина SAF). В целом можно сделать вывод, что за основу обмера парусности взята устаревшая схема IOR.
Нельзя оправдать негативное отношение НПО к современным типам вооружения со сквозными латами, большими серпами грота, применение бушприта и т.д. Например, если применен бушприт для асимметричного спинакера, то его длина обязательно войдет в обмер переднего треугольника! Неужели правила должны полностью останавливать прогресс? Хотите справедливости - измеряйте фактическую площадь парусов.
Именно так и делается в большинстве современных систем: обмерная парусность практически равна фактической за счет более точного обмера парусов. В связи с этим, например, на современных гоночных яхтах давно ушли в прошлое неэффективные с точки зрения аэродинамики генуэзские стакселя, оправданные лишь при обмере по IOR, с характерным для нее способом учета площади переднего треугольника [7].

Прочие замечания
Недостаточная продуманность НПО видна даже из требований к планировке: в других правилах не требуется иметь штурманский стол на яхтах длиной менее 9 м. Терминологически неправильно, по нашему мнению, называть восстанавливающий момент "выпрямляющим" - видимо, это неудачное заимствование из перевода IOR. Многие отечественные яхты старые или имеют старые паруса - так почему бы не ввести в обмер фору, поощряющую яхтсменов, выступающих на заведомо худшей матчасти? Еще одним недостатком НПО является то, что она "застыла" с 1999 г., хотя является обычной практикой ежегодно корректировать новые, впервые введенные системы обмера. Возможно, анализ слабых мест и поиск "глюков" системы просто не выполняется? По оформлению правила также недоработаны: нет обычного в таких случаях списка условных обозначений, который бы облегчил восприятие информации. Дальнейшее изучение и анализ НПО вызывает все больше вопросов...


САМОЕ ГЛАВНОЕ - что же получилось в реузльтате?
Ответить на этот вопрос попробуем, проанализировав НПО в сравнении с признанными современными мировыми системами. Проследим, чему эквивалентен 1 м длины яхты в системах PHRF (статистическая), IMS (основана на расчетах ходовых качеств с использованием VPP, наиболее объективная), IRM и НПО (основана на "скрещивании" Scandicap и IOR).

Эквиваленты 1 метра длины яхты L в разных системах обмера

Параметр Обозначение Системы обмера


PHRF, IMS, IRM НПО
Ширина B ~ 0 м 1 м
Осадка килем T 0.2 м ~ 0.4 м
Водоизмещение DSPL 0.7 т ~ 5 т
Парусность обмерная SA 1.2 м2 1.15 м2

С одной стороны, замечено хорошее совпадение IMS, PHRF и IRM - а ведь результаты получены принципиально разными методами. Действительно, системы и подходы могут отличаться, но вот "цена справедливости" должна быть примерно одинаковой! С другой стороны, удивляет оценка характеристик яхт по НПО - цифры говорят сами за себя.

Обратите внимание на водоизмещение - оно как бы "прилетело с другой планеты". В оригинале IOR [13] корень из глубины трюма D стоял в знаменателе дроби, в числителе которой находилась длина L. Авторы же НПО [15] вычли D из длины L, сохранив при этом смысл и форму расчета D по замерам глубин трюма. Таким образом, в НПО 1 м длины L оценен в 1 м расчетной глубины трюма D, что соответствует примерно 0.4...0.6 м MDIA и более 5 тонн водоизмещения DSPL для яхты с размерениями полутонника! Как минимум, в формуле НПО необходим множитель перед D.

Вышесказанное означает, что в НПО заложен в корне неверный механизм оценки ходкости парусного судна.
Приведенных фактов более чем достаточно, чтобы утверждать: НПО в ее нынешнем виде в принципе неспособна объективно оценивать и уравнивать гоночные качества яхт. Пожалуй, с таким же успехом для обмера яхт можно использовать генератор случайных чисел...

 

Современные яхты и НПО
Как же "оценит" НПО современную яхту, построенную вне архитектуры IOR? Нет нужды долго доказывать, что в сравнении с IOR-собратьями современный круизер-рэйсер в стиле IMS или IRM будет неминуемо проигрывать из-за завышенного гоночного балла. Если мы хотим оставить "не у дел" слабо нарождающийся на Украине флот яхт "более молодого поколения", то необходимо и дальше продолжать поголовно использовать НПО.
Какая яхта оптимальна для НПО? Судя по формуле, скорее всего это немореходная широкая плоскодонка с небольшой осадкой килем. В случае применения сегодняшнего варианта Национальных Правил для вновь строящихся судов мы рискуем окончательно уйти от мирового яхтинга и заняться селекцией собственной ветви яхтенной архитектуры.

Мировой опыт - как создаются правила обмера
Обзор существовавших систем обмера и основной смысл гоночного балла яхты подробно рассмотрены в статье "Эволюция правил обмера и архитектуры морских гоночных яхт" [14]. В общем случае гоночный балл R - это длина по ватерлинии, откорректированная с учетом конструктивных особенностей яхты. Поскольку правила обмера предназначены для сопоставления скорости яхт, то в первую очередь входить в обмерные формулы должны параметры яхты, которые решающим образом влияют на ходовые качества: длина LWL, водоизмещение DSPL парусность SA, а также должен учитываться начальный восстанавливающий момент RM, характеризующий начальную остойчивость и определяющий способность к несению парусов [8].
Как к обмеру яхт подходят современные мировые системы? Разработчики правил обмера давно отказались от использования в формулах изощренных величин: водоизмещение определяется взвешиванием, обмерная парусность максимально приближается к фактической за счет большого количества сечений, применяется простой способ измерения длины, а ширина зачастую не измеряется вообще, и т.д.
В мире современные системы обмера разрабатываются с широким применением научных исследований и совершенного математического аппарата, анализа обширного статистического материала и серийных компьютерных расчетов по программам VPP (Velicity Prediction Program) [3,6]. Более того, черновой вариант новых правил обычно отдается "на растерзание" яхтенным конструкторам - на предмет поиска "лазеек". Весьма сомнительно, чтобы разработчики НПО обладали статистической базой для детального анализа; а об использовании VPP и говорить нечего. Вместо этого формулы "упрощены" и в них произвольно подставлены новые слагаемые.

Подробнее с принципами построения современных систем обмера и математическими методами их анализа можно ознакомиться на сайте ISAF: www.sailing.org/rating
Думается все же, что в отечественных соревнованиях необходимо постепенно внедрять более прогрессивную систему. Если все же есть желание изобрести "национальные" правила, то за образец можно взять, например, формулу Херрешоффа, имеющую глубокий физический смысл. Но в любом случае необходима "привязка" к современному мировому уровню.

Выводы

  • Основным достоинством Национальных Правила Обмера следует признать то, что вообще есть хоть какие-нибудь правила.
  • По-существу НПО в сегодняшнем виде разработаны недостаточно грамотно, не отражают принципы динамики парусного судна и не способны объективно оценивать характеристики яхт.
  • Учитывая сомнительность примененных в НПО "нововведений", логичнее было бы ограничиться использованием УПО в первоначальном виде - по крайней мере, там существует более стройная система.
  • НПО разработаны без прогнозирования их влияния на развитие гоночных судов, они не поощряют постройку современных яхт и модернизацию старых. Для лодок новых архитектурных типов необходимо параллельно использовать более прогрессивную систему обмера, а не требовать обязательного обмера по НПО.
  • Современные системы обмера базируются на научных представлениях и доскональном знании вопросов динамики парусного судна; для мерителя недостаточно одного умения обращаться с рулеткой и калькулятором. В противном случае разработка любых правил превращается в профанацию идеи обмера.

На все сказанное выше можно возразить: для нашего небогатого яхтинга не нужны современные системы "мирового уровня", нам бы что-нибудь попроще да подешевле! Полностью с этим согласен. Но ведь и при создании простых систем нельзя же опускаться до безграмотности. Ясно, что не от хорошей жизни приходится пользоваться примитивными правилами типа УПО. Из-за нашей бедности мы полностью "проскочили" IMS. В этот "период вакуума" у многих наших яхтсменов выработалось стойкое неприятие какого-либо обмера вообще, а некоторые мерители порядком отстали от современного уровня. Вернуть былое доверие к Правилам и возродить спортивный интерес к крейсерским гонкам можно только введением современных, научно обоснованных и доступных для понимания яхтсменов систем. Думаю, что разработать и внедрить современную систему классификации и обмера крейсерских яхт вполне в наших силах.

Несомненно, разработчики Национальных Правил Обмера - опытнейшие практики, но, к сожалению, их первый опыт создания обмерной системы нельзя признать удачным. Приглашаю авторов Правил и всех заинтересованных яхтсменов к дискуссии. Убежден, что подобные документы должны приниматься коллегиально, после всестороннего обсуждения специалистами. Все же хотелось бы и в крейсерском яхтинге подниматься до мирового уровня. А яхтсмены должны иметь право выбирать, по какой системе проходить обмер и гоняться.

Библиография
1. Gerritsma J., Keuning J.A., Versluis A. Sailing Yacht Performance in Calm Water and in Waves. // Eleventh Chesapeake Sailing Yacht Symposium. 1993. pp.233-246.
2. Gerritsma J., Onnink R., Versulus A. Geometry, Resistance and Stability of the Delft Systematic Yacht Hull Series. International Shipbuilding Progress, vol.8, December 1981, P.276-297.
3. IMS Guide. Offshore Racing Council. London, 1995.
4. IR2000. Seahorse Rating Ltd. 1999. (на сайте http://www.rorc.org/)
5. Joubert P.N. Design of Ocean Racing Yachts. Symposium on Developments of Interest to Yacht Architecture, 1975. p.53-85.
6. Larsson L., Eliasson R. Principles of Yacht Design. Adlard Coles Nautical. London, 1994.
7. Marchaj C.A. Sail Performance. Adlard Coles Nautical. London, 1994.
8. Mills M. The State of Yacht Design. // Yachts & Yachting, June, 1997.
9. Offshore Racing Council Special Regulations. January 2000 - December 2001. ORC. Southampton, 2000. (на сайте http://www.orc.org/)
10. Stephens O., Kirkman K., Peterson R. Sailing Yacht Capsizing. The Fifth Chesepeake Sailing Yacht Symposium. 1981. p.37-58.
11. Алексеев В. К вопросу об остойчивости крейсерских яхт // "Шкипер" №5 - 2000. С.23.
12. Забурдаев Л.В. Анализ результатов экспериментальных исследований ходкости парусных яхт // Труды НКИ, Вып.163, С. 8-15.
13. Международные Правила Обмера Морских Гоночных Яхт IOR III. ФПС СССР. 1992.
14. Назаров А. Эволюция правил обмера и архитектуры морских гоночных яхт // "Шкипер" №6 - 2000 и №1 - 2001.
15. Национальные правила обмера крейсерских яхт. Вiтрильна Федерацiя Украiни. 1999. (на сайте www.ukrnet.net/~sfu)
16. Упрощенные правила обмера крейсерских яхт и швертботов. М.: Паруса России, 1991.

 

^ Наверх Наверх ^
Copyright 2000 - 2013 ukryachting.net - Карта сайта