Особенности конструкции разборных парусных судов

Разборное парусное судно представляет собой пространственную конструкцию, работающую в процессе плавания при всевозможных нагрузках. На боковой проекции судна (рис. 24, а) изображены основные силы, действующие на мачту и корпус. Как отмечалось выше, для эффективной работы грота требуется сильное натяжение его задней шкаторины, что достигается с помощью гика-шкотов. Это усилие Р_ШК, воздействуя по задней шкаторине паруса на верхнюю часть мачты, вызывает натяжение штага (сила Р_ШТ) и сжатие мачты (сила Р_М). На парусных судах необходимо сильно натягивать штаг, чтобы исключить прогиб передней шкаторины стакселя под воздействием ветра и тем самым сохранить правильную форму паруса. Такое натяжение дополнительно увеличивает силу РШТ. Из рисунков видно, что силы Р_ШТ, Р_М и Р_ШК стремятся изогнуть корпус судна вокруг центрального шпангоута, на который опирается мачта.

Для усиления жесткости корпуса на разборных судах устанавливают дополнительные тросовые растяжки (штриховая линия на рис. 24, а), воспринимающие часть нагрузок корпуса на себя. Такими растяжками обычно оборудуются разборные тримараны и катамараны, несущие значительную парусность.

Рис. 24. Силы, действующие на разборное судно

Действие паруса на рангоут иллюстрируется рис. 24,6. Верхняя часть грота под напором ветра стремится прогнуть мачту на ветер (штриховая линия), а другая часть паруса, расположенная ниже точки крепления вант, оказывает на нее противоположное действие и искривляет мачту под ветер (штрих-пунктирная линия). Таким образом, удачно выбрав точку крепления вант на мачте, можно сбалансировать эти силы, чем уменьшить прогиб мачты. На разборных судах мачту иногда подкрепляют дополнительным стоячим такелажем. Центральную часть мачты усиливают краспицей с ромбо-вантами. Топ мачты оттягивают к корме постоянным ахтерштагом или двумя бакштагами, поочередно закрепляемыми экипажем на каждом галсе с наветренного борта. На графике (рис. 25) приводится ориентировочная зависимость диаметра трубы для мачты туристского судна от его парусности.

Рис. 25. Зависимость диаметра мачты от парусности судна

Рис. 26. Изготовление тросового огона

Для оборудования своих лодок туристы широко применяют всевозможные тросовые снасти. В походных условиях для изготовления огонов удобнее использовать обжимку (рис. 26). На концы тросового огона надевают медную трубку и околачивают ее в обжимке, проворачивая огон до полного оборота. Для самодельных коушей применяют трубку с внутренним диаметром, соответствующим диаметру троса. Вместо троса для стоячего такелажа можно взять пружинную проволоку. При равном диаметре с тросом она в 1,5 раза прочнее на разрыв. Коуш для проволочного огона вырезают из листовой нержавеющей стали (рис. 27), сгибают его и запаивают место стыка. Металлический клин (2), установленный внутри проволочной петли (1), зажимает проволоку в коуше (3).

Рис. 27. Изготовление проволочного огона

Конструкции дельных вещей хорошо представлены в статье В. Евстратова «Дельные вещи для парусника» («Моделист-конструктор», 1979, № 9).

Шверт и руль туристского судна должны иметь достаточную площадь, малое лобовое сопротивление, а при столкновении с подводными препятствиями откидываться, поднимаясь из воды. Особое внимание следует уделить прочности шверта и руля в месте крепления их к корпусу судна, где возникают наибольшие напряжения. На разборных лодках шверт обычно вынесен за пределы корпуса (исключение составляет швертбот «Мева») и пересекает поверхность воды. При ходе острым курсом к ветру на подветренной стороне шверта можно наблюдать образование водяного буруна, а с наветренной — впадины, оголяющей часть шверта, которая в результате является практически нерабочей. Поэтому установка на разборном судне одного длинного, узкого шверта оказывается эффективнее, чем двух коротких при равной суммарной площади. Ориентировочно площадь шверта для туристского судна можно определить по графику, изображенному на рис. 28.

Рис. 28. Зависимость площади шверта от парусности судна

Проще всего изготовить плоский шверт из дюралевой пластины толщиной 3—4 мм или фанеры толщиной 8—10 мм (рис. 29, а). Следует помнить, что хотя плоский шверт создает примерно одинаковую, по сравнению с профилированным, поперечную силу, но имеет в 2—3 раза большее лобовое сопротивление на лавировке. Однако при малых размерах шверта доля его сопротивления в полном сопротивлении судна незначительна. Поэтому для туристских судов с парусностью до 4 м² можно ограничиться плоским швертом.

При скоростях, развиваемых современными разборными катамаранами и тримаранами, сопротивление швертов больших размеров и рулей становится соизмеримым с сопротивлением корпусов. Следовательно, на туристских судах, предназначенных для чисто парусных походов, необходимы профилированные шверты и рули.

Варианты конструкций профилированных швертов и рулей представлены на рис. 29. Деревянный шверт (рис. 29, б) набирают из сосновых реек, склеенных между собой казеиновым или эпоксидным клеем, и покрывают слоем тонкой стеклоткани на эпоксидной смоле. Заметим, что деревянный шверт из цельной доски со временем деформируется и становится непригодным. Более легкий шверт выклеивают из полос пенопласта шириной 25 мм, чередующихся с фанерными планками (рис. 29, в). Кромки такого шверта усиливают деревянными рейками шириной 60 мм. Весь шверт склеивают двумя слоями стеклоткани. Неплохой шверт можно сделать из фанеры (рис. 29, г). Для уменьшения его веса при склеивании фанеры в средней части заготовки оставляют воздушную полость. Наиболее часто туристские суда оборудуют полыми металлическими швертами (рис. 29, д). Согнутый по нужному профилю тонкий дюралевый лист склеивают по задней кромке. Для усиления конструкции в полости шверта укрепляют продольные трубки.

Рис. 29. Конструкции швертов и рулей

Иногда разборные суда оборудуют двумя несимметричными швертами, которые на лавировке устанавливаются поочередно с подветренного борта. При этом выпуклой стороной шверты обращены в сторону бортов, что позволяет эффективнее бороться с дрейфом. Профилированные рули для туристского судна делают аналогично симметричным швертам из дерева, фанеры или легких сплавов. Для контроля профиля швертов и рулей при их изготовлении применяют лекала из твердого картона. Примеры профилей приведены в табл. 1.

Таблица 1

Шверты крепятся на поперечных балках, соединенных с корпусом судна. Шарнирное устройство швертового узла позволяет поднимать шверт из воды, поворачивая его вокруг оси балки. Простейшие шверты (шверцы) закрепляют на поперечине, притянутой к фальшбортам байдарки специальными хомутами (рис. 30, а). Применение большей парусности на туристском судне увеличивает механические нагрузки на швертовое устройство. Узел соединения шверта с балкой дополнительно укрепляют откосами (рис. 30, б). На туристских катамаранах шверт удобнее размещать на балке рамы, соединяющей поплавки (рис. 30, в). Будучи поднятым, шверт занимает зазор между тентом и поверхностью воды. От поперечных смещений его удерживают две пары тросовых растяжек.

Рис. 30. Варианты швертовых устройств

Надувные поплавки катамаранов и тримаранов изготавливаются из различных воздухонепроницаемых тканей. Такие ткани должны хорошо склеиваться и обладать достаточной прочностью и герметичностью при длительном избыточном давлении. Материал, выбранный для самостоятельного изготовления поплавков, предварительно следует испытать на прочность. Для этой цели на полоске материала шириной 1 см подвешивают груз 10—12 кг. Выдержавшую такое испытание ткань можно считать пригодной для оболочки поплавков. Наиболее часто туристы используют ткани типа «серебрянка», прорезиненный капрон (БЦУ, БЦК), детскую клеенку. Оболочки из перечисленных материалов следует дублировать. Один из способов дублирования состоит в том, что поплавок в дополнение к внешней оболочке снабжается внутренней камерой. Оболочка воспринимает все механические нагрузки, а камера, имеющая большие размеры, чем оболочка, обеспечивает только герметичность поплавка. Другой способ дублирования заключается в предварительном склеивании прорезиненного материала в два слоя, что увеличивает его прочность. Механические свойства некоторых материалов в направлениях вдоль и поперек полотнища различаются. В этом случае при раскрое поплавка необходимо учитывать, что оболочка накачанного цилиндрического баллона в поперечном направлении испытывает вдвое большую нагрузку, чем вдоль баллона. При изготовлении поплавков ширину клеевого шва делают равной 3—4 см, а с внутренней стороны оболочки швы дополнительно проклеиваются полосой из того же материала шириной 5—6 см.

Для повышения безопасности плавания в конструкции надувных плавсредств (например, надувных лодок) предусматривают разделение баллонов на герметичные секции. Вместо секционирования самодельных баллонов проще внутрь поплавков помещать при сборке судна дополнительные слабонакачанные емкости типа детских надувных игрушек «бревно». В этом варианте корма поплавка заканчивается герметичным зажимом, который позволяет устанавливать в полость оболочки аварийные емкости и ремонтировать поплавок изнутри. Практика плавания на надувных катамаранах показала, что повреждения податливой оболочки, лишенной внутреннего каркаса, происходят значительно реже, чем оболочки обычной байдарки, натянутой на жесткий каркас. Для защиты поплавков от вредного действия солнечных лучей внешнюю сторону оболочки следует покрыть несколькими слоями алюминиевой пудры, разведенной в смеси резинового клея и бензина.

Продольная жесткость надувных корпусов тримаранов и катамаранов обеспечивается установкой на баллоны металлического каркаса. На рис. 31, а показан простейший двухстрингерный каркас, широко используемый на небольших многокорпусных судах. Плоская рама катамаранов, собранная по такой схеме, свободно изгибается на волнах, что снижает механические нагрузки в ее узлах. Однако подвижность каркаса ухудшает скоростные качества судна. На надувных катамаранах с парусностью более 7 м² вдоль поплавков устанавливают объемный каркас в виде жестких ферм. Каждая ферма состоит из нескольких стрингеров, связанных шпангоутами. На рис. 31, б, в показаны схемы поплавковых ферм, встречающихся на туристских судах. Обычно стрингера изготавливают из дюралевых трубок. В варианте, изображенном на рис. 31, г, часть трубок заменена более легкими по весу тросами. Шпангоут, представленный на рис. 31, д, предназначен для поплавков специальной формы.

Важный элемент каркаса — узел крепления стрингеров к поперечным балкам. Варианты типовых сочленений приведены на рис. 32. Предпочтительно использовать крепление стрингеров к балкам хомутами, ибо в других вариантах трубчатый стрингер ослабляется в месте соединения его с балкой наличием отверстия.

Рис. 31. Типы каркасов надувных поплавков

Рис. 32. Типовые соединения стрингеров и поперечных балок