В начале года автор получил пригла?ение принять участие в международной конференции по проектированию яхт - HPYD06 в Окленде (Новая Зеландия). Это - не только уникальная возможность ознакомиться с передовым мировым опытом, но и возможность представить собственные разработки и исследования вниманию мировой яхтенной элиты. Предлагаем читателям неболь?ой репортаж об этом событии...
Новая Зеландия — страна с населением всего около 3.9 млн. человек. Находится вдали от центров цивилизации и практически не имеет промы?ленности. Мягкий климат и живописные ланд?афты с черными вулканическими пляжами располагают к активному отдыху. Новая Зеландия — страна с уникальной яхтенной культурой, в которой даже таксисты и домохозяйки обсуждают подробности Кубка Америки и Volvo Race. Работать в поте лица здесь не принято (в основном «па?ут» выходцы из Азии), тем более что есть очень веская причина — яхтенные гонки, проводимые после полудня почти каждый день. Сейчас идёт подготовка к очередному Кубку Америки, и «киви» (с помощью арабов, точнее— их «нефтяных денег») Team Emirates New Zealand настроены вернуть «старый кув?ин» в кают-компанию Королевского яхт-клуба Окленда.
Окленд своим расположением просто предназначен для яхтинга — окружен с трех сторон океаном и заливом Хауракис
Панорама Окленда
живописными островами и морским национальным парком. Население Окленда — 1.2 млн. человек; деловой центр сравнительно неболь?ой, а население в основном проживает в об?ирном одно- и двухэтажном частном секторе.
Кубковые яхты NZL40 и 41
Удивительно бережное отно?ение новозеландцев к морской истории и умение собирать средства на новые проекты. За 175 NZD любой желающий может поучаствовать в матчевой гонке легендарных яхт.
Собственно действо
Конференция HPYD (High Performance Yacht Design conference) проводится уже второй раз (первая состоялась в 2002 г.). Её организаторами выступили University of Auckland и Massey University, компании High Modulus и SKF, местная секция Королевского института морских инженеров RINA, а также Ассоциация за новое мы?ление, пропагандирующая продвижение новозеландских технологий и дизайна на вне?ний рынок.
Конференция проходила 14-16 февраля 2006-го. Участниками из 14 стран — Австралии, Бельгии, Великобритании,Германии, ?талии, Канады, Нидерландов, Новой Зеландии, Норвегии, США, Франции, Украины, Швеции, Южной Кореи — было представлено 27 докладов. (Хотя разделение по странам не совсем справедливо, т.к. в современном мире конкурентной науки и технологий нет места национальной и языковой изоляции, а боль?инство исследований было вообще представлено интернациональными коллективами).
В заседаниях принимали участие как многоопытные специалисты уровня Кубка Америки и Volvo Ocean, так и молодые ученые и конструкторы — около 140 человек, «настоящее и будущее мирового яхтенного дизайна», как заявили организаторы. Несмотря на наличие «титулованных особ» со степенями докторов и профессоров, конференция вовсе не оторвана от практики, а все ее участники — яхтсмены и фанаты паруса. ?нтерес практикующих инженеров к мероприятию можно оценить хотя бы по тому, что на сессиях в качестве слу?ателей присутствовали ведущие специалисты многих компаний яхтостроительной отрасли из Новой Зеландии, Австралии, Европы и США. Подобные мероприятия всегда дают приток новых идей и позволяют «сверить часы» коллегам из разных стран.
В дополнение: как раз во время проведения HPYD в Новой Зеландии фини?ировал промежуточный этап Volvo Race. Однако планировав?ийся заход в Окленд был перенесен организаторами в Веллингтон, что не позволило всем участникам ознакомиться с этим интересным событием из-за лимита времени.
Основные направления исследований
Тематика докладов отразила современные направления в развитии яхтенного дизайна и технологий. Во-первых, добрая половина работ посвящена исследованию аэродинамики парусного вооружения. В настоящее время существуют три основных подхода в аэродинамике: натурный эксперимент и испытания в аэродинамической трубе, а также вычислительные CFD-методы. В этом направлении усиленно работают немцы во главе с профессором Каи Графом из Кильского университета, итальянцы во главе с профессором Фабио Фосати (член технического комитета ORC), бельгийцы из ?нститута аэродинамики Кармана и, конечно же, хозяева конференции из Университета Окленда под руководством профессоров Питера Ричардса и Ричарда Флэя.
Следующей популярной темой стали качающиеся кили и всё, что с ними связано (многие эксперты во главе с англичанином Яном Кэмбэлом по окончании конференции устремились в Веллингтон на фини? этапа Volvo Race — обследовать повреждения килей своих «детищ»). Рассматривались вопросы безопасности при опрокидывании, прочности узлов килей и днища на основе FEM-анализа и данных тензометрии, работа механизмов в нормативных и экстремальных ситуациях. Шведская компания SKF (известная своими под?ипниками) уже серийно выпускает блоки качающихся килей для яхт длиной от 30 футов. В то же время системы для крупных яхт, являющиеся настоящими ?едеврами механики, проектируются и изготавливаются на заказ.
Оптимизация проектов яхт для заданных условий рассмотрена в докладе Клаудио Фассарди (16 лет в составе дизайнерских команд «Team Dennis Conner» и «Prada») и его коллег, а также в работах австралийских исследователей из морского колледжа Тасмании.
Не были обойдены вниманием и вопросы гидродинамики корпусов. Норвежцы из лаборатории Marintek и итальянцы из Esteco представили исследования буксировочного сопротивления при ходе на встречном и косом волнении. Мы представляли работу по динамике парусных яхт при нестационарном движении и маневрировании. В процессе обсуждения было подчеркнуто, что данная тематика практически не разработана зарубежными исследователями, хотя очень актуальна для оптимизации гоночных яхт, особенно предназначенных для матчевых гонок...
Значительное внимание было уделено методам верификации программ CFD для целей проектирования яхт — над этой тематикой работают ?веды из Университета Чалмерс во главе с Ларсом Ларссоном (автором книги «Principles of Yacht Design», консультантом кубковых синдикатов и Олимпийской сборной), австралийцы из Pacific ESI и др. Широкая доступность подобного программного обеспечения в настоящее время позволяет, казалось бы, легко выполнять расчеты гидродинамики и аэродинамики. В то же время корректное использование и правильная интерпретация результатов CFD для рассматриваемого типа объектов требуют экспертных знаний и понимания процесса работы «софта» изнутри. Впрочем, это относится и к компьютерным методам проектирования в целом..
Аэродинамическая труба
Одной из наиболее весомых составляющих дизайна новозеландской яхты — победителя Кубка Америки 1995 — стало высокоэффективное парусное вооружение, созданное местными специалистами. Ре?ающую роль в его разработке сыграла аэродинамическая труба Университета Окленда — так называемая «труба со скрученным потоком».
Как известно, паруса яхты обтекаются ветровым потоком, не только имеющим вертикальный градиент скоростей (т.е. скорость ветра меняется с высотой), но и имеющим переменный курсовой угол вымпельного ветра по высоте. Возможность моделировать такой поток была реализована в условиях лаборатории, что дало необходимый экспериментальный материал для (буквально) прорыва в области аэродинамики и совер?енствования парусного вооружения. В настоящее время подобная экспериментальная установка уже создана в ?талии, в Политехническом институте Милана, поэтому новозеландцы ре?или приоткрыть завесу таинственности и показать своё оборудование участникам конференции. Установка позволяет измерять компоненты аэродинамических сил и моментов при варьировании курсовых углов и углов крена, а также настройки парусов. Ещё одна новинка — это то, что программное обеспечение измерительной системы интегрировано с программой класса VPP, что дает возможность интерактивно настраивать на оптимальный ход и получать аэродинамические характеристики парусного вооружения именно для оптимальных условий хода, а не для условий «максимума тяги», как это делалось до недавних пор.
High Modulus и Matrix Masts
По окончании HPYD автору довелось посетить ряд новозеландских судостроительных компаний. Одна из них — High Modulus — предприятие с 20-летней историей, участвовав?ее как в создании первых стеклопластиковых «кубковых» яхт в 1986-ом, так и последних яхт класса IACC, в том числе знаменитой Black Magic NZL60.
В свое время на High Modulus справедливо ре?или, что продавать просто проект— это полдела (некоторые клиенты до сих пор «экономят» на проекте, результатом чего является разочарование в построенном судне и его низкая перепродажная стоимость), нужно продавать комплект заготовок для строительства. Предприятие по?ло по довольно распространенному на сегодня?ний день пути — поставки наборов-комплектов (так называемые «kits») для профессиональной постройки малых судов. Не секрет, что боль?инство малых судов строятся сравнительно неболь?ими верфями на ограниченных мощностях, которые не располагают специализированным оборудованием. Для них и предназначена продукция High Modulus, позволяющая, в конечном итоге, существенно сократить сроки строительства.
Предприятие, «об?ивающее» десятки судостроителей разных стран, насчитывает 60 человек персонала и состоит из отдела продаж, конструкторского бюро, склада и цеха подготовки материалов. Вопреки ожиданиям, в просторном конструкторском отделе я не обнаружил «продвинутого прочностного софта»— все расчеты выполняются по правилами классификационных обществ и отраслевым стандартам (при необходимости расчеты заказываются сторонним разработчикам). Одно несомненно — это огромный опыт и творческий потенциал конструкторов предприятия (из них боль?инство — профессиональные инженеры по композиционным материалам), позволяющие реализовывать самые смелые запросы дизайнера и пожелания клиента.
В цехе производится резка кубов пенопласта на плиты требуемой толщины, выполняется насечка (для улуч?ения гибкости и луч?его распределения смолы при вакуумном формовании) и перфорация (для удаления воздуха из-под заполнителя сэндвича), при необходимости наклеивается слой стекломатериала. В производстве используются заполнители — пенопласты Airex R63 и С70, Corecell, бальза Baltek Balsa и сотовый Nomex.
Впечатлила лаборатория High Modulus с ее уникальным оборудованием для изготовления и испытания образцов. Помимо тестов на прочность по стандартам ANSI, выполняются ресурсные испытания, проверяется стойкость к температурам и ультрафиолетовому излучению. Особый интерес вызвали испытания образцов с заведомыми дефектами. Они позволяют оценить потенциальную прочность судна, построенного с нару?ением предписанной технологии.
Таким образом заказчик (верфь) получает нарезанные в размер пронумерованные заготовки заполнителя сэндвича, армирующего материала (стекло, кевлар или карбон), а также схему сборки и армирования.
Следует сказать, что материалы достаточно дорогостоящие (я бы сказал — неоправданно дорогостоящие: в себестоимости сэндвичевого корпуса около половины составляет именно пенопласт). Но начало производства пенопластов Airex в Китае наверняка приведёт к некоторому снижению цены.
Ещё одна интересная компания — Matrix Masts. Она специализируется на производстве алюминиевого и углепластикового рангоута для яхт длиной более 50 футов. (Вну?ителен автоклав длиной 42 м, где «запекаются» мачты и гики, предварительно набранные из препрегов в матрице.) компания, наряду с другой новозеландской фирмой Southern Spars, — одна из ведущих в мире по производству рангоута для гоночных и круизных яхт.
Заключение
Как развивается мировой яхтенный дизайн и яхтостроение сегодня? Новозеландцы говорят: «Если хотите потерять деньги, вложите их в яхто (лодко) строение». Это утверждение может послужить предостережением неосторожным клиентам: не под давайтесь на предложение построить «суперяхту мирового VIP-класса» на за днем дворе по «чертежам» умельцев Такие есть везде, причём (вниманию соотечественников!) «англоязычное-имя дизайнера и строителя вовсе не гарантирует качества судна.
?з парусных судов наиболее коммерчески интересным сегментом рынка для конструкторов и судостроителей становятся супер и мега яхты типа performance cruiser. ?менно здесь наличие вну?ительных бюджетов на эксклюзив (custom и one-off) позволяет проводить исследовательские и опытно-конструкторские работы, а отсутствие жестких ограничений правил классов — применять новаторские конструктивные ре?ения.
В целом успе?ная работа на мировом уровне малого судостроения требует опыта и знания технологий и комплектующих, ?ирокой международной кооперации, профессионального подхода в организационном и техническом менеджменте.
