«КЛЕШНЯ КРАБА»: ТЕОРИЯ И ПРАКТИКА

Если вы когда-либо интересовались, как работает парус, то наверняка знаете, что это, по существу, стоящее вертикально (насколько удается команде) крыло. И работает он точно так же — благодаря обтеканию его потоком воздуха. Над выпуклой частью образуется область пониженного давления, а под вогнутой -повышенного. Разность давлений «выталкивает» парус или крыло в сторону пониженного давления.

В случае с самолетным крылом полную аэродинамическую силу можно разделить на вертикальную и горизонтальную составляющие, а в случае с парусом — на продольную и поперечную относительно оси лодки. Получаем силу тяги и кренящую силу. Первая заставляет судно двигаться вперед, вторая пытается завалить его на борт.

Хотя в воздухе способен парить даже плоский змей, авиаторы и любители парусов придают большое значение аэродинамическому профилю. И у тех, и у других в особом почете выпуклый профиль с максимумом горба в передней трети хорды, соединяющей переднюю и заднюю кромки. Но если крыло самолета представляет собой жесткую конструкцию, которой можно придать любую форму, то заставить гибкую парусину выгнуться под действием воздушного потока, чтобы получился желаемый профиль, задача не из легких. Традиционно она решается при помощи особого кроя, премудростями которого владеют парусные гуру и соответствующие компьютерные программы.

Для сохранения заданной формы паруса большое значение имеет качество используемой ткани. Под нагрузками она может со временем вытягиваться, и вследствие этого изменять профиль. Эволюция применяемых в парусном деле материалов в полном соответствии с гегелевским «отрицанием отрицания» прошла путь от плетеных циновок, через натуральные и искусственные ткани, и… вернулась обратно к «циновкам», только на более высоком уровне. И сегодня паруса уже стали «выпекать» из пластика, армированного углеродным волокном и алюминием. Подобные высокотехнологичные конструкции долго сохраняют приданный им при рождении профиль, но далеко не всем они по карману. Особенно любителям маломерного флота, эксплуатирующим байдарки, каяки, надувные лодки и им подобные «скорлупки».

Вариантов оснащения парусами таких плавсредств бесконечное множество, и большинство из них основаны на заимствовании идей из «взрослого» яхтенного вооружения. Копируются мачты, ванты, гики, сами паруса, но изготавливаются они в уменьшенном размере и зачастую из самых простых и дешевых материалов, совсем не специальных, а наиболее доступных. Конструктору-неофиту приходится решать массу задач, главными из которых можно считать две: «чтобы тянуло» и «чтобы не перевернуло». Также очень часто определяющими факторами для маленьких «рюкзачных» лодок становятся вес и габаритные ограничения их вооружения.

Такое «самостройное», иногда действительно «на коленке», направление конструирования лодок часто именуется в парусном сообществе «недояхтингом». Его приверженцы народ необидчивый и понимают, что под «недо» обычно подразумеваются исключительно размеры их плавсредств. В основном они предназначены для туризма, или если нужна поездка на теплоходе в Казань, а в походах, как известно, не до белых штанов и специальной яхтенной обуви.

Вместе с тем, в истории «недояхтинга» неоднократно наблюдались и отходы от копирования полноразмерных судов, благодаря чему на свет появлялись экзотические заимствования. В частности, легендарная, благодаря работам специалиста в области гидро- и аэродинамики Чеслава Мархая и конструктора Арта Лейна, «клешня краба», о которой и пойдет речь. Это парус, представляющий собой равнобедренный или близкий к нему треугольник, две стороны которого «окаймляют» жесткие рейки (с ударением на последний слог, «реек» -элемент рангоута), а третья сторона (основание треугольника) — свободная. Такие конструкции были издавна распространены в регионах, где в обилии произрастает бамбук. На Малайском архипелаге, например, «клешня краба» даже при современном засилье там японских лодочных моторов до сих пор активно применяется в хозяйственной деятельности.

В чем же секрет его живучести? Во-первых, в простоте. Достаточно взять практически любую ткань или синтетическую пленку, поместить ее между двумя бамбуковыми хлыстами, водрузить все это над лодкой, и она пойдет даже против ветра, то есть галсами. Вторая особенность «клешни» — в «самоподдерживающемся» профиле. Набегающий поток воздуха, попадая под парус (для чего плоскости, в которой лежат рейки, необходимо придать некоторый угол -угол атаки) поддерживает его форму за счет появления избыточного давления на вогнутой стороне. Расположенный между рейками материал приобретает конусоподобную форму, в поперечном сечении которой наблюдается красивый симметричный профиль. Воздушный поток, огибающий выпуклую поверхность паруса, ускоряется, давление падает, а аэродинамическая сила, уже имеющаяся на парусе за счет перепада давлений, прирастает.

В своих многочисленных экспериментах с «циновкой на палках» островитяне давно подметили, что если конусоподобная поверхность установлена под углом к набегающему потоку, то тяга такого паруса максимальна. Объясняется этот эффект на удивление просто. Из-за расположения оси симметрии паруса под углом к набегающему потоку (посмотрите на приведенный рисунок) воздушные потоки огибают конусоподобную выпуклость по дуге (профилю) с максимумом ее «толщины» в передней трети. И не требуется никаких специальных «тонких» настроек паруса, сложного кроя и суперсовременных материалов. Как говорится, дешево и сердито! При минимальном вложении средств получается «крутой» во всех смыслах профиль.

Судостроение на островах Малайского архипелага развивалось, как и везде, «от печки», в роли которой выступала лодка-долбленка. И хотя в тропическом лесу можно найти стволы достаточно большого диаметра, выходить в море на лодке даже полутораметровой ширины было рискованно. Проблему остойчивости быстро и кардинально решали два бамбуковых балансира по бокам. Перевернуть такую «водомерку» намного сложнее, да и отпадала нужда в откренивании лодки экипажем. Поэтому островитяне до сих пор используют в качестве стандартной схемы вертикальную установку паруса «клешня». При этом верхний реек подвешивается на невысокой крепкой свободностоящей мачте под некоторым регулируемым углом к горизонту (около 45 — 50 градусов). А галсовый угол паруса притягивается к палубе. Второй реек (нижний) используется как гик в обычном парусном вооружении. «Недояхтеры» часто поступают так же.

Тем не менее, известен и иной способ установки паруса, изобретение которого можно приписать тому же Арту Лейну: «клешня» в Т-образном подвесе с тремя степенями свободы. Такая система позволяет установить плоскость паруса как «душе угодно»: хоть перпендикулярно поверхности воды, хоть параллельно.

В чем смысл поворота «клешни» из вертикали в горизонталь? Дело в том, что в отличие от лодок с балансирами, узкие суда «недояхтеров» менее остойчивы и могут легко совершить оверкиль в шквалистый или сильный ветер. При отсутствии балласта недостаточная остойчивость условно совместима с поперечной кренящей силой. Именно поэтому легкие шверботы частенько ложатся на воду парусами. И если для гонок это почти норма, то в путешествии опрокидывание судна чревато не только испорченным настроением от непланового контакта с водой, но и более серьезными последствиями. Установка же паруса в положение близкое к горизонтали существенно снижает возможные риски. Полная аэродинамическая сила на лавировке будет направлена не поперек лодки, как в случае с вертикально установленным парусом, а почти вверх. То есть, ее бывшая боковая составляющая повернется на некоторый угол и «устремится в небосвод». Главное, чтобы в достаточной степени присутствовал и наклон аэродинамической силы вперед, к носу лодки.

Взгляните на фото лодки с почти горизонтальным положением паруса. Если немного наклонить его к носу и накренить влево или вправо на 20 — 30 градусов, то такая «клешня» способна тянуть судно на курсовых углах ветра от 35 -40 градусов. Этого вполне достаточно для лавировки. А учитывая, что ветер с паруса можно «не сбрасывать», то есть не уменьшать аэродинамическую силу за счет малого угла атаки, а всего лишь поворачивать ее вектор в пространстве, то кренящую силу легко снизить до вполне допустимой величины.

Парус «клешня» испытывался и осваивался мною в течение трех сезонов. Под ним пройдена не одна сотня километров по Днепру, Десне, водохранилищам и озерам. Полученные в походах результаты подтверждают, что такая конструкция вполне достойна для применения на небольших туристических лодках. В отличие от традиционного парусного вооружения она позволяет существенно снизить кренящую силу с минимальным ущербом для тяги. Комфортность и безопасность плавания под «клешней» заметно выше. Бонусами — удобство прохождения под препятствиями (низкими мостами, нависшими ветками) и дополнительный зонтик на случай внезапного ливня.

По приведенным здесь трекам, записанным спутниковым навигатором, можно визуально оценить возможности этого паруса при хождении в лавировку. А вооружившись транспортиром, нетрудно определить, что минимальный угол хода лодки к ветру равен 40 — 45 градусам. Это очень неплохие показатели, особенно учитывая то, что парус установлен на обычной серийной лодке «Лагуна». В «девичестве» она имела 400-мм надводный борт, но после переоборудования ее в каютный шверцбот, он вырос до 950 мм, что прилично увеличило паразитную парусность и повлияло (в худшую сторону, понятно) на остроту хода. Впрочем, исходя из туристического предназначения судна, получившего имя «Бутузик», лавировочный угол в 80 — 90 градусов меня полностью устраивает.

Первоначально шверцбот был вооружен гафельным парусом, потом на помощь ему был добавлен стаксель. Все выглядело привычно и гармонично, но учитывая, что мачта была свободностоящей, а значит, довольно увесистой, при наличии бортовой качки, да при свежем ветре, при ширине лодки 1350 мм, приходилось всегда быть начеку. Возникла дилемма: либо переоборудовать лодку в тримаран, добавив пару поплавков (и веса, соответственно), либо вооружить ее «клешней», на которой (по циркулирующим тогда в парусной «сети» слухам) можно регулировать кренящий момент. Тяга к исследованиям и желание облегчить конструкцию победили.

Что же представляет собой «клешня» на практике? Во-первых, это два рейка, к которым крепится (шнуруется или надевается карманами) полотнище паруса. Для «Бутузика», учитывая его не рюкзачный вариант и вес под 200 кг, рейками послужили алюминиевые трубы (сплав АД31, 5000x32x1 мм). Понятно, что Д16Т предпочтительнее, но в «закромах родины» на момент строительства такого материала не оказалось. В торцах рейков расположены деревянные заглушки, используемые как для соединения рейков между собой в галсовом углу, так и для крепления паруса на ноках. Во-вторых, само полотнище паруса. Первоначально я использовал тарпаулиновую пленку, потом ее же в комбинациях с тканями «Оксфорд», «плащевка», Taffeta, «пароизоляция». Принцип простой: чем сильнее ветер, на который рассчитывается парус, тем толще должен быть материал и наоборот.

Полотнище паруса можно крепить к рейкам с помощью шнуровки, продольных «глухих» или расстегивающихся на «молниях» карманов, люверсов или ликпаза. Что лучше? В этом вопросе все зависит от предпочтений конструктора. Я использовал «балийскую» схему со слаблинем, немного дополнив ее собственным решением изготовления шкаторины. В аутентичной версии ликтрос вшит в кромку шкаторины и к нему через каждые 100 — 150 мм пришит внешний трос, который и прихватывается слаблинем. У меня же кромка шкаторины изготавливается неширокой (где-то 70-100 мм), двойной и отдельно от паруса. А затем к ней пришивается основное полотно. Такая технология заметно облегчает швейные работы в режиме «на коленке».

Также, учитывая, что при пошиве очередной «клешни» наибольших усилий и времени требует как раз оформление шкаторины под слаблинь, основное полотно паруса можно быстро заменить, отпоров его и пристрочив новое к уже готовой кромке. Такое решение дает неограниченное пространство для любой самой буйной фантазии «клешнестроителей». Например, позволяет иметь сменные паруса на одних и тех же рейках: один для слабых ветров, своего рода «клешню»-спинакер, другой — ходовой среднего размера, и самый маленький на случай штормовой погоды. Однако для быстрой смены их надо шить или с карманами, или использовать иные способы — они есть.

Третья и, пожалуй, самая необычная деталь паруса «клешня» — это подвес с тремя степенями свободы. Впрочем, за столь «громким» названием скрывается обыкновенная веревка, выходящая из заглушки топа мачты, к которой привязан поперечный рей. Снасть «карданная веревка» закреплена по центру рея и уходит в мачту через грибок и заглушку топа. На удалении 300 — 400 мм вниз от топа она выходит из мачты через специальное отверстие и крепится с натягом на утке-стопоре.

Веревочный кардан, как достаточно важный элемент паруса, требует периодической инспекции на предмет разлохмачивания. Самый простой и экономный способ ремонта — укорачивание ее со стороны рея.

Поперечный рей — это еще одна деталь вооружения, позволяющая рейкам удерживаться от смещения вперед-назад относительно лодки, а также менять величину галсового угла и конуса «клешни», сходясь-расходясь по рею. Он может поворачиваться относительно топа мачты в любой плоскости благодаря своей «веревочной» связи с мачтой. Чтобы обеспечить подвижное соединение поперечного рея и рейков на них хомутами крепятся пластиковые (гардинные) кольца, в которые вставляются концы поперечного рея. Его можно изготовить из такой же трубы, которая используется на рейках. Длина определятся после примерочной сборки паруса. Изначально можно взять «полтора метра с кепкой», то есть с запасом, а затем заниматься последовательным укорачиванием. Варианты крепления к рею «карданной веревки» могут быть различными и не обязательно через тройник. Важно защитить ее от перетирания. На концах рея установлены деревянные заглушки, они же служат стопорами для поддерживающих (натягивающих) рейки снастей — штертиков.

Несколько слов о мачте, хотя ей скорее подходит термин «недомачта». Она изготовлена из трубы чуть большего диаметра, чем рейки и поперечный рей (35 — 40 мм). Конкретный диаметр должен быть согласован с диаметром принимающего мачту стакана — трубы, торчащей над палубой на 200 — 250 мм. Желательно, чтобы мачта входила в него свободно, с зазором, иначе при малейшей деформации ее заклинит. Труба стакана проходит через пяртнерс палубы и упирается в степс на килевой балке. Разделение на стакан и собственно мачту использовано для удобства постановки и снятия паруса. В стакане на глубине 250 мм находится деревянный упор — это ограничитель, на который опирается мачта с тем. чтобы она «не проваливалась» до степса. «Клешня» в сборе легко вставляется в стакан и таким же «легким движением руки» извлекается из него. Очень быстро! Больше времени уходит на проводку веревок (шкотов и галсов) через блоки и «организаторы».

Для управления парусом используются четыре снасти: два галса и два шкота рейков. Галсы закреплены в галсовом углу «клешни», в моем случае на гардинных кольцах, и проходят через блочки. Каждый через свой: подмачтовый через блок у мачты, а дальний галс через блок на бушприте. Два галса нужны для того, чтобы перемещать и фиксировать галсовый угол паруса на нужном расстоянии между мачтой и дальним блоком. Изменение их длины позволяет так же поднимать и опускать галсовый угол паруса. Галсы проходят через «организаторы» (пластины с отверстиями), установленные на палубе. После проводки на одном из галсов завязывается стопорный узел с таким расчетом, чтобы сорванный со стопоров парус занял положение параллельно воде.

Шкоты рейков представляют собой единую «бесконечную» снасть, пристегнутую карабинами к шпрюйтам рейков, которые крепятся к трубам рейков хомутами. Длину шкота следует подобрать по месту, чтобы не ощущалось ее нехватки при максимальной отдаче паруса вперед, и в то же время в кокпите не болтались лишние петли. На «Бутузике» шкоты рейков заведены напрямую на стопоры, но возможно использование проводки и через блоки. Для более «увесистого» паруса и большой площади палубы такое решение будет вполне обоснованным.

Высота «недомачты» и расположение поперечного рея на рейках (примерно в 1200 — 1500 мм от галсового угла) в идеале должны обеспечивать подтягивание галсового угла вплотную к мачте. И хотя положение паруса «рога строго вверх» даже на фордевинде используется редко, будет лучше, особенно для новичков, если подтянутый к мачте галсовый угол будет иметь возможность беспрепятственно переходить с борта на борт.

Еще один тонкий момент: не следует растягивать рейки, «выбивая» парус в плоскость. Это может быть оправдано только на попутных курсах в сильный ветер и на прочном такелаже. В остальных случаях штертики должны не натягивать парус как шкуру на барабане, а лишь поддерживать рейки от сваливания вниз, оставляя возможность потоку «выдуть» парус конусом, а капитану регулировать и контролировать его размер набивкой шкота подветренного рейка.

На курсе бейдевинд-галфвинд, изменяя крен «клешни» шкотами рейков и регулируя угол наклона галсового угла (угол тангажа), можно установить приемлемую для данных условий тягу по курсу, уменьшив кренящую составляющую до комфортного значения, то есть «зарифить» парус вплоть до вывода его в горизонтальный левентик (ГЛ). Находящийся в таком положении парус полощется на ветру, на нем не создается ни сила тяги, ни кренящая сила. Подобный способ отличается безступенчатостью «рифления» и высокой скоростью выполнения операции, исчисляемой секундами.

Положение ГЛ удобно при движении под веслами или мотором, при отходах от берега и причаливании, особенно в необорудованных местах, заросших деревьями, проходах под мостами или ЛЭП, а также для пропуска шквалов (впрочем, привычный вариант — отдать шкот нижнего рейка, здесь тоже работает).

Выведенный в горизонталь парус полностью теряет тягу и способен выдержать значительное усиление скорости воздушного потока, хотя конечный результат во многом зависит, разумеется, от прочности ткани, размеров полотнища, силы и направления ветра и волны. Волнение до определенного порога можно отыгрывать шкотами рейков, но в действительно сильный ветер и на большой волне лучше все-таки заменить ходовую «клешню» на штормовой парус либо следовать под рангоутом. И стараться не подставлять под ветер корму, точнее — свободную шкаторину паруса, находящегося в положении близком к ГЛ. Сильные порывы лучше принимать под небольшим углом спереди или сбоку, если позволяет волна. На таком курсе -острый бейдевинд — можно переждать усиление ветра, разобраться в ситуации и принять верное решение.

Как начинать движение под «клешней»? Рекомендую спускать лодку на воду с парусом в положении ГЛ. Мне неоднократно приходилось транспортировать «Бутузик» на колесной тележке на расстояния до километра, не снимая парус. Стопорил его горизонтально шкотами и галсами, и легко перемещал сие «безобразие» по суше. Не говоря уже о том, что по давно сложившейся привычке вставляю мачту вместе со всем вооружением в стакан до закатывания лодки в воду, и извлекаю ее после вытаскивания на сушу.

До того, как вы окажетесь на воде под парусом, определите направление ветра и оцените свободное пространство, а также возможности следовать либо по ветру, либо галсировать против него. В моей практике, особенно в период освоения «клешни», были ситуации, когда приходилось отходить от берега под веслами и только в 50 метрах от него начинать «дергать веревочки».

Если ветер дует спереди-сбоку — не трогая галсы, снимете со стопоров шкоты рейков и дайте «клешне» небольшой крен в 10-20 градусов, приподняв наветренный реек. Лодка сразу получит ход. В дальнейшем, если ветер умеренный, можно опустить вниз галсовый угол и изменить угол крена паруса. Следует помнить, что набивая галс нужно одновременно отдавать шкот наветренного рейка, иначе «клешня» не повернется, а от ваших усилий рейки изогнутся. Основной принцип: работа галсом и шкотом должна быть синхронизирована. Эта наука осваивается быстро.

При выходе на воду с попутным или попутно-боковым ветром первое, что надо сделать — это расстопорить дальний галс. Галсовый угол будет удерживаться на высоте, которую ему позволит длина подмачтового галса. Затем расстопорить шкоты рейков, плавно отдавать шкот наветренного рейка и набивать шкот подветренного. Почувствовав свободу, удерживаемая только шкотами, подвесом и одним галсом, «клешня» вынесет галсовый угол через диаметральную плоскость (ДП) лодки на ветер.

Не стремитесь растянуть парус шкотом подветренного рейка «в доску». Особенно на острых курсах. При его положении. близком к горизонту, составляющая сила тяги во многом создается благодаря прогибу конуса полотнища вверх.

При хождении под «клешней» следует помнить, что она сочетает в себе свойства и паруса, и воздушного змея. Ваша задача максимально использовать их для того, чтобы плавание было приятным и безопасным. Если же возникла аварийная ситуация, когда капитану самое время отдавать команду «рубить мачту», нужно снять с мачтового стопора «карданную веревку», после чего «клешня», подхваченная ветром, улетит от лодки на длину шкотов-галсов. Однако разумнее до этого не доводить, а своевременно реагировать на изменения погоды.

Удачного плавания!

Александр КУЛИШ