Самонаводящаяся яхта

Французский яхтсмен Марк Гуллимо объявил о своей готовности участвовать в самой крутой гонке современности — регате Vendee Globe, которая возьмет старт из французского города Ле-Сабль-д-Олон в середине ноября нынешнего года. Для него это — уже не первое участие в данном соревновании: в 2009 году он уже занял в нем третье место с результатом 95 дней 3 часа 19 минут и 36 секунд.

К регате 2012–2013 года он усовершенствовал свою заслуженную яхту Safran (естественно, класса Open 60), которая, как сообщается, является наиболее инновационной и совершенной гоночной яхтой нынешнего десятилетия (по крайней мере, в своем классе). Чем же так любопытна эта лодка? 

Для начала, примененной на ней инерциальной системой навигации, хорошо знакомой летчикам, подводникам, а также… конструкторам управляемых ракет. Что это такое и зачем нужно на яхте?
Эта система изначально была основана на особенности быстро вращающегося маховика — он имеет большой момент инерции (отсюда название системы в целом) и стремится сохранить плоскость своего вращения при любом внешнем воздействии. Инерциальная система включает в себя несколько таких маховиков-гироскопов в кардановых подвесах с датчиками — при изменении положения блока гироскопов его маховики сохраняют плоскости вращения неизменными, а датчики фиксируют угол поворота всего блока относительно маховиков (и, как следствие, угол поворота всего связанного с этим блоком судна или летательного аппарата). Другие элементы инерциальной системы включают в себя датчики (в самом простом варианте — пружинные), измеряющие ускорение платформы вдоль любой из трех осей. Интегрируя показатели всех датчиков, можно довольно точно отслеживать курс и положение всей платформы в целом — во всяком случае, у подводников, например, иных навигационных средств практически нет (под водой GPS не работает). А они из подводного положения еще и ракеты запускать должны, при этом (крайне желательно) без промаха. Так что сегодня инерциальные навигационные системы по понятным причинам достигли весьма высокой степени совершенства и точности. А традиционные маховики в них уже заменяются новейшими лазерными гироскопами, не имеющими движущихся частей, но это уже другая история.

Важная особенность инерциальных систем — они независимы от любых внешних устройств и полей, чем выгодно отличаются от радиопеленгаторов, GPS и даже… традиционного магнитного компаса. 

Инерциальные системы уверенно работают в самых высоких широтах, где компасы могут давать серьезные ошибки. Конечно, есть у инерциалки и свои проблемы — ее данные со временем «ползут», накапливая путевую ошибку, поэтому везде, где нужна особо высокая точность, данные ИНС стараются регулярно сверить с какими-либо точными ориентирами — например, баллистические ракеты после выхода за пределы атмосферы проводят астрокоррекцию (по звездам). 

Но для чего же ИНС нужны на яхте, оснащённой спутниковой навигацией? Как утверждают сами создатели лодки, «комбинируя показатели инерциальной системы с данными о ветре и курсовом угле в каждый отдельный момент времени, мы надеемся получить важные сведения о поведении яхты, на основании которых сможем в дальнейшем улучшить ее конструкцию». Формально, в этом есть некая логика — анализируя записи ИНС, можно получить данные о точном положении корпуса яхты (курс, скорость, угол крена и дифферента, даже ускорение по любой из осей) в любой момент времени. Возможно, сравнивая эти данные с показателями анемометра и в самом деле реально получить какие-то полезные сведения. Но вот кто именно в Safran Group будет их интерпретировать и для чего — ведь яхт Safran не строит?
А что же строит? Никаких секретов. Safran Group занимается тремя вещами: авиационными и космическими двигателями, авиационными комплектующими и различными оборонными системами. Airbus 380, Boeing 787 Dreamliner, истребитель F-16, все модели Mirage — вот лишь небольшой перечень аэропланов, которые не смогут оторваться от земли без изделий Safran Group. Так что, сдается мне, лукавят тут французы. Создающая эту инерциальную систему фирма Sagem (входящая в группу Safran) ставит свои инерциалки… да-да, именно туда. На боевые ракеты. Например, на новейшую авиационную AASM, предназначенную для поражения наземных и надводных целей. И еще – на современные боевые корабли.

И, полагаю, комплектация яхты подобной системой делается именно в целях отработки надежности данной инерциалки в самых сложных условиях — соленая вода, высокая влажность, постоянная тряска и болтанка. 

В ходе гонки Vendee Globe система должна провести порядка 2500 часов на борту — по наработке это эквивалентно примерно 10 (а то и более) годам службы современного боевого самолета. Можно сказать, Sagem получает уникальный испытательный полигон практически даром (а если еще учесть, что ИНС на борту Safran задублирована, то нет особых сомнений в том, что идут именно испытания — яхта не аэробус и не космический корабль, для коих требуется дублирование подобных систем).
И, заметим, опыт совмещать военное дело и парусный спорт у французов уже давно есть. Начиная с яхт Эрика Табарли, каждая из которых несла военно-морской флаг и считалась учебным судном ВМС Франции, и заканчивая крылатым парусным тримараном L’Hydroptere, тоже зачисленным в реестр ВМС.
Впрочем, мы отвлеклись. Оснащение яхты инерциалкой потребовало пересмотра и всей системы проводки на борту. Safran Group в своих недрах отыскала две компании, которые занимаются проводкой кабелей — опять же, в авиационной отрасли. Поэтому все проводка на борту Safran выполнена как на боевом самолете — по таким же стандартам. Смущает, правда, один момент — экономии веса ради проводка выполнена из алюминия, что не очень-то популярно сегодня: алюминий — материал хрупкий, кроме того, легко окисляется. В силу этой причины в алюминиевых проводниках (и, особенно, в их соединениях) могут возникать трещины, ведущие к потере контакта и росту сопротивления. Более того, подобные вещи чреваты короткими замыканиями на борту — можно вспомнить, что в прошлой гонке Volvo Race они приводили даже к пожарам на яхтах. Впрочем, французы утверждают, что и в проводке у них есть важные инновации — для изготовления электропроводки использован специальный особо пластичный алюминиевый сплав, исключающий трещинообразование в кабелях. Якобы именно такого типа кабели они ставят на борт новейшего американского истребителя F-22.
Но этим список нововведений на борту Safran не исчерпывается. Яхта получила еще один необычный конструктивный элемент — титановый плавник киля. Особо отмечу – это самое первое в истории яхтостроения применение титана в данном узле. Выбор материала был такой — уголь, сталь, титан, оценка шла по трем критериям: надежность, стоимость и итоговое качество. Оказалось, что титан — лучший выбор. Опять же, не забываем, что в состав Safran Group входит компания Snecma, известный изготовитель авиадвигателей и газовых турбин. Где титан — весьма важный компонент. Так что и опыт, и технологии работы с этим непростым материалом у Safran есть (любопытно, кстати, что и для изготовления киля использована не обычная сварка в нейтральной атмосфере, а электронно-лучевая). 

И если резюмировать все в целом, получается вот какая вещь. 

Список известных инженеров авиаиндустрии, работавших над лодкой, оказывается в несколько раз длиннее, чем перечень собственно яхтенных конструкторов. 

Сумма вложений в немолодую уже яхту намного превосходит ту цену, за которую можно построить с иголочки новую Open 60. И все это — ради одной только победы пусть и в очень сложном, но далеко не самом «медийном» соревновании?
Как говорится, не болтайте ерундой! Идут испытания новейших систем, материалов и технологий. И место для их проведения выбрано с большим умом — самая тяжелая гонка мира, «Эверест без кислорода». Если сработает там — будет работать везде.
И вот в этой связи хочется подумать вот о чем — участие отечественной яхты, скажем, в гонке Volvo Race могло бы стать точно таким же полигоном и для нашей авиаиндустрии, сейчас начавшей широко осваивать углетканевые материалы. Особенно на фоне нехороших слухов о фюзеляжных проблемах первого экземпляра Т-50. Да и в части тех же навигационных систем можно извлечь полезный опыт.