Нагрузка на шверт

Оценим максимальный изгибающий момент, который может появиться на шверте при обтекании потоком воды.

Для легкой лодки, которую, как предполагается, экипаж способен в случае переворота своими силами вернуть на ровный киль, несложно оценить также, какую нагрузку создаст "вылезший на шверт" член экипажа. Калькулятор для этого не нужен. Допустим, человек весом 80 кГ подтягивается или выбрался на конец шверта, выступающего из швертколодца на 0,8 м (лодка лежит парусами на воде), максимальный изгибающий момент на выходе шверта из колодца составит 80 * 0,8 = 64 кГм.

Рассчитать явно чреватую переламыванием шверта ситуацию, когда лодка с выдвинутым швертом оказалась на мели и поднять шверт не успели, вряд ли возможно.

Оценка сил для "поломки об воду"

Рис.1. Силы, действующие на шверт.

Рассмотрим шверт, стоящий в колодце. Здесь

h₁ — высота швертколодца,
h₂ — расстояние от нижней кромки колодца до геом. центра площади находящейся в воде ниже колодца части шверта. (В случае катамарана с центральным швертом – верхняя точка подвески шверта и место крепления растяжек).

Для прямоугольного шверта h₂ – половина высоты шверта под днищем. Поскольку шверты бывают разной формы, уточните это расстояние, а также измерьте погруженную площадь для своего шверта.

P — результирующая сила давления воды,
P₁ — реакция на верхней кромке (в подвеске),
P₂ — реакция на выходе из колодца (в креплении растяжек). Здесь на шверт и будет действовать максимальный изгибающий момент.

Считаем, что сила P приложена в геометрическом центре площади подводной части шверта. Она равна действующей на лодку силе дрейфа (примем, что вся она приходится на шверт). Но для оценки максимально возможной силы вместо рассмотрения парусного хода зададимся максимальной скоростью движения лодки и коэффициентом подъемной силы шверта C_y. При нормальном ходе под парусами угол атаки шверта невелик и такой C_y не будет достигнут. Но угол атаки может возникнуть не только за счет небольшого дрейфа под ветер: на направление набегающего потока может повлиять не только ход лодки, но и боковая волна или еще какое-то течение.

Для плоских пластин C_y не превышает 1, для крыльевых профилей на оптимальных углах атаки 10-15° может достигать 1,2-1,4, в калькуляторе для простоты принято C_y = 1.

Калькулятор

Скорость, которую может развить лодка, подставляйте по вкусу - но, во всяком случае, даже для разборных надувных катамаранов с парусами до 10 кв.м в гонках изредка достигались скорости 25-30 км/ч. .