Проектирование судов — древняя наука, которая со временем развилась в инженерную специальность. Добавим к ней эстетическую составляющую, особенно значимую для моторных яхт, и попробуем проследить, как изменились подходы к их проектированию за последние сто лет.
Еще в начале XX века желающий стать яхтенным проектировщиком должен был прежде провести несколько лет в должности чертежника на верфи или в конструкторском бюро. Проектные работы требовали и графических навыков для изготовления чертежей, и выполнения сопутствующих расчетов, и взаимодействия со строителями судов, и участия в их испытаниях, а всему этому лучше обучаться на практике.
В те времена у яхтенных проектировщиков нередко были собственные именные лекала для построения линий теоретического чертежа — именно обводы составляли основной секрет успеха, ибо умением начертить изящный корпус «в гармонии с океаном» обладали не многие. Удивительно, что некоторые судостроители используют такие лекала и сейчас: мне доводилось их видеть на азиатских верфях, где строят деревянные рыболовные суда, и подобный инструментарий передается от отца к сыну…
Сегодня лекала заменяет программное обеспечение для трехмерного моделирования и расчетов, но это создает ложное представление, будто проектировать яхты может каждый, даже человек без образования и опыта: «поставил софтину — и вот ты уже дизайнер». Например, в США немало яхтенных дизайнеров без высшего технического образования, но как же тогда обучение и годы практики? И вот тут стоит помнить, что компьютерные программы, как и те самые лекала, — всего-навсего инструмент, полезный лишь в умелых руках.
Экстерьер яхты
Сначала о терминах. Дизайнер — это общее название специалистов, занятых проектированием яхт. Дизайнер-стилист (stylist) обычно отвечает за внешний облик судна и (или) его интерьеры, при этом функциональность и безопасность, обводы и конструкция корпуса, соответствие проекта требованиям надзорных органов — сфера ответственности инженера-кораблестроителя, которого у нас часто именуют «навальным архитектором», бездумно копируя английское naval architect.
Парусные прогулочные яхты известны уже несколько столетий, моторным яхтам около века, и мода на их внешний дизайн существовала всегда. Однако что касается сравнительно небольших круизных яхт, изменилась модель их использования: большинство владельцев в наши дни проводят мало времени на переходах, предпочитая стоянку в марине или на якоре. В связи с этим мореходность, всегда входившая в число главных качеств хорошего судна, может частично сдавать позиции в угоду комфорту и максимальному использованию места на борту.
Привлечение к созданию яхт промышленных дизайнеров и «сухопутных» стилистов способствует появлению форм экстерьера, которые интуитивно понятны далекому от морской тематики потребителю. В результате некоторые проекты среднеразмерных яхт-круизеров выглядят как пластиковые ящики для перевозки мебели на горбу сопротивления. Геометрия подобных судов часто формируется «от интерьера», чтобы вписать больше удобств в ограниченную площадь и получить преимущество перед конкурентами. Так, форму носовой оконечности выбирают не в целях снижения слеминга, а в угоду размещению широкой двуспальной кровати. Форма кормы сегодня во многом определяется геометрией гидравлической платформы для купания и хранения тендера. Большая площадь бортового остекления, открытый «пляжный клуб», гараж у ватерлинии — перечислять можно долго, но разве не этого требует массовый яхтенный рынок, далеко не все участники которого должным образом понимают мореходные качества судна? Впрочем, что бы ни «пели» рекламные проспекты, владелец такого «ящика» обязан сам реально оценивать способность своей яхты ходить в суровых условиях.
Интерьеры
Еще лет тридцать назад яхтенными интерьерами занимались те же самые инженеры-кораблестроители, отчего мебель на борту можно было назвать скорее «ортопедической», нежели комфортной и стильной. При этом, кстати, ее гораздо лучше приспосабливали для использования в море: радиусы кромок, буртики, небольшое расстояние между предметами, чтобы далеко не улететь на шальной волне… Сегодня яхтенные интерьеры отдают на откуп специалистам отдельной профессии: некоторые из них подлинные профессионалы, умеющие разработать функциональную и стильную «внутрянку» для морских условий, тогда как другие… Скажу прямо: встречаются «дизайнеры», которые берутся за яхты, совершенно не понимая их специфики. Порой это действительно привносит свежую струю нетривиальных решений при условии, что дизайнеры чутко прислушиваются к мнению конструкторов, но все же владельцам чаще приходится мириться с тем, что острые углы мебели при качке оставляют на их теле характерные синяки…
Степень инженерной проработки
Не так уж давно, еще на моей памяти, поступающая на верфь конструкторская документация представляла собой солидную стопку бумаг, чертежей и расчетов. По ним, например, разбивали плаз, вычерчивали обводы корпуса в натуральную величину, получали детали конструкции… Не скажу, что в прежние времена обводы судов были упрощенными, но форму многих конструкций определяли текущие технологические возможности верфей. У нас были клиенты, которые, приобретя такой «исторический» комплект чертежей «известной голландской фирмы», вынужденно шли прямиком в наше КБ, ибо современная верфь построить судно по таким чертежам просто не в состоянии…
С тех пор глубина инженерной проработки проектов возросла на порядок, ведь современные программные пакеты многократно упрощают трассировку магистралей, расчет узлов повышенных напряжений, нагрузки и центра величины, влияния на остойчивость заполнения цистерн и пр., на что ранее уходило до 70% рутинной работы, зачастую сопряженной с ошибками, вызванными человеческим фактором. Что касается эргономики, то увеличилась роль реверс-инжиниринга, поскольку даже средства виртуальной/дополненной реальности пока не моделируют достоверных пространственных ощущений.
В то же время многократно возросли и требования судостроителей к работе конструкторов. Во-первых, всю геометрию судна сейчас формируют в 3D — вроде бы просто, если говорить лишь о визуализации, но для постройки судна ее недостаточно. Для судов из металла требуется листовой раскрой деталей корпуса, так называемый нестинг. В случае судов из композитных материалов производители хотят получить готовые 3D-файлы, загружаемые в станки с ЧПУ для фрезерования болванов или матрицы. А это значит, что на этапе проектирования необходимо проработать всю конструкцию в деталях: посадочные места, соединения, углы съема и радиусы сопряжений…
Моделирование динамики
Научные трактаты времен Ньютона предписывали делать форму подводной части кораблей по принципу «голова трески и хвост скумбрии». Потом появилась «парабола Чапмана» — судостроительное ноу-хау XVIII века. В конце XIX века норвежский конструктор Колин Арчер разработал «волновой метод» проектирования обводов, основанный на принципе «носовая часть строевой по шпангоутам — синусоида, кормовая — трохоида». В 1980-х, следуя этим и подобным методам, квалифицированный инженер тратил на построение обводов прогулочной моторной яхты вручную несколько недель. Сегодня большинство яхтенных дизайнеров вообще не озабочены формой строевой по шпангоутам, ведь теоретический чертеж корпуса генерируется и масштабируется в считаные минуты с сопутствующими расчетами. А вот каким он окажется, это уже другой вопрос…
Испытания масштабных моделей яхт в опытовых бассейнах по-прежнему присутствуют в практике проектирования яхт, но преимущественно для судов с особенными обводами, для моделирования ледовой ситуации или для катеров военного назначения. Причина в том, что сегодня получили распространение методы вычислительной гидродинамики (Computational Fluid Dynamics), которые дают полную картину обтекания корпуса, в том числе на волнении.
Некоторые полагают, что судно теперь можно полностью просчитать на компьютере, не тратя время и средства на бассейновые «прогоны» масштабной модели, однако это не вполне так. Достоверность CFD-расчетов зависит от качества их привязки к результатам модельных и натурных испытаний ранее построенных судов. На данном этапе модели CFD не генерируют оптимальные обводы по входным данным, но показывают то, что проектировщик от них «просит», и позволяют быстро работать с итерациями формы корпуса, которые необходимо оценить по финальному критерию, например величине буксировочного сопротивления.
Резюме
Даже с появлением новых инструментов и ростом запросов разработка дизайна и проектирование яхт по-прежнему остаются многоэтапным процессом, требующим командной работы, хотя теперь человеческих ресурсов нужно меньше. По-прежнему ключевым остается морской опыт самих проектировщиков: яхтенный дизайн невозможен без глубокого осмысления яхты как полноценного судна, а поистине талантливый дизайнер должен быть носителем определенной яхтенной культуры, связующим звеном между искусством предыдущих поколений и технологиями современности. Причем его опыт и авторитет могут решительным образом влиять на весь проект, ибо будущие владельцы построенных по нему яхт платят не только за чертежи, но за новаторские идеи, пропущенные через горнило опыта.
