Ремонтируем корпус деревянной яхты «Дракон», и не только.

Расскажу о ремонте своего “Дракона” таллинской постройки 1967 г. Он был найден и куплен на Ладоге, перевезен в Москву, полностью отремонтирован в соотетствии с правилами класса и превращен в отличную гоночную машину.

 Всего были восстановлены 24 сломанных бимса и полубимса, шесть поломанных шпангоутов, сгнившая палуба, “убитый” ватервейс, поврежденный киль, шесть поясьев обшивки, сгнивший карленгс, ликвидированы щели и трещины, изготовлена новая палуба из отборного тика. Причем здесь перечислено еще далеко не все.

В зависимости от причины образования щелей и трещин выбирают и способы ремонта. Если ослабли медные гвозди, потребуется лишь дополни тельное крепление обшивки к набору шурупом. Более серьезные повреждения конструкции элементов набора повлекут замену, например, досок обшивки, палубы и т.д.

 В эту технологию мы не будем углубляться, она описана в учебниках. Cамая большая “головная боль” владельца деревянного судна — естественное изменение древесины в размерах при увеличении влажности, вызывающей ее сезонное набухание и рассыхание, следствием чего и становится образование щелей и трещин на обшивке корпуса.

 Тут возможно несколько подходов. Первый, радикальный — оклеивание корпуса стеклотканью в два - три слоя. Он достаточно хорошо раскрыт в соответствующей литературе. Но если есть желание сохранить естественную деревянную фактуру обшивки, существуют другие пути.

Так называемая “старая технология”: древесину пропитывают антисептиком, а затем либо красят, либо лакируют. Щели при этом конопатят, причем вместе с паклей можно использовать густотертую краску. Некоторые предпочитают заделывать щели герметиком.

 Корпус замачивают недели на полторыдве, дерево набухает, и щели затягиваются. Судно поднимают из воды и обрезают выдавившуюся паклю или герметик. Все — корпус можно эксплуатировать. Но на следующий сезон операцию придется повторить.

Новая технология (она была неоднократно использована нами для ремонта гоночных деревянных яхт класса “Дракон”): прежде всего корпус следует высушить до естественной влажности (12 %).

 Далее аккуратно расшивают все выявленные трещины и щели под рейки трехчетырех различных толщин, внимательно осмотрев весь корпус на предмет малозаметных щелей и трещин.

Расшивку можно выполнять ножовкой или ручным фрезером, с обязательным загрублением поверхностей для лучшего склеивания по всей длине трещины или щели. Будьте осторожны, опасность представляют нагели, скрепляющие доски обшивки, и еще — не распилите нечаянно шпангоуты.

 Придется полностью удалить старую шпаклевку. Для предупреждения излишне го загрязнения обшивки расшитые участки стоит оклеить снаружи и изнутри малярным скотчем.

Подготовьте рейку, она должна быть сухой, радиального распила, с плотной структурой, без сучков, той же породы дерева, что и обшивка. Ширина — на 5 мм больше толщины обшивки, длина произвольная. Поверхность рейки должна быть достаточно шероховатой для лучшего склеивания.

 Аккуратно и плотно подгоните каждую рейку  в расшитые швы, в рейке сделайте пропилы под нагели. Рейка клеится на компаунд из эпоксидной смолы с древесной пылью. Обязательно используйте пластифицированные составы либо добавьте немного пластификатора.

 Рейки следует стыковать “на ус”. Для их фиксации в пазе удобно использовать скотч. При установке важно контролировать,  прошла ли рейка всю толщину борта. После того как смола встанет, аккуратно сошлифуйте выступающие части реек снаружи и изнутри.

 Снаружи можно оставить 0.5 мм под чистовую обработку. Не спешите, не ленитесь, и результат вас порадует. Для защиты деревянного корпуса мы использовали “Eposeal300” — двухкомпонентную прозрачную пропитку чуть желтоватого цвета, созданную специально для защиты древесины от влаги. 

Глубина впитывания очень сильно зависит от плотности древесины и ее влажности. При полимеризации образует пластичную, стойкую к механическим нагрузкам, водонепроницаемую пленку толщиной около 13 мкм на один слой.

Для комплексной защиты древесины при постройке с нуля требуется семьвосемь слоев. При пропитке сухой, но не новой древесины рекомендуется до 10 слоев, в зависимости от пористости дерева.

 “Eposeal300” весьма полезна для укрепления очень ветхих участков. Не разрушайте структуру ветхой древесины — ее можно пропитать до полного насыщения, и тогда она станет прочной и водонепроницаемой.

Технология пропитки такова:

1. Удаляют старую краску и лак с помощью фена, цикли и шпателя. Важно не усердствовать и не сильно перегревать старуюкраску и обшивку под ней. Не следует применять смывку для краски на деревянном корпусе.

2. Ошкуривают лодку шкуркой № 36–80 до чистого дерева снаружи и изнутри (не жалейте времени и сил на этом этапе).

3. Обильно промывают поверхность ацетоном, лучше два раза, дают высохнуть.

4. Наносят кистью последовательно семьвосемь слоев “Eposeal300” снаружи и изнутри борта. Заливают его даже в самые труднодоступные места, для этого можно использовать пластиковый медицинский шприц.

 Дают каждому слою высохнуть до отлипа — приблизительно 30–50 минут в зависимости от температуры и влажности: поврежденные участки надо пропитывать до полного насыщения. Слегка сбивают шкуркой глянец и пыль и наносят еще два слоя пропитки. Дают окончательно высохнуть в течение 24 часов.

Надводный наружный борт после такой обработки покрывают четырьмя -  пятью слоями двухкомпонентного полиуретанового лака с ультрафиолетовым фильтром или красят.

Подводную часть можно обработать по технологии фирмы “Hempel”, изложенной в соответствующих руководствах. Обработанный корпус больше не набухнет и не рассохнется. На следующий сезон понадобится только косметический ремонт.

Егор Бабенков, Москва.

Источник:  «Катера и Яхты»,  №196.

Современное пластиковое судостроение. Часть 2.

Наполнители.

Наполнители сегодня – одни из важнейших компонентов композитных конструкций. В яхтостроении их назначение сводится в основном к увеличению толщины выклеиваемого ламината при одновременном снижении его массы.

 В качестве дополнительных бонусов улучшенные шумо- и теплоизоляция, а также повышенная жесткость корпуса. 

Минусы, правда, тоже имеются: помимо увеличения трудоемкости производства, наличие сэндвича из двух разнородных материалов с разными модулями упргости и уровнями адгезии к смоле может привести к расслоению (деламинации) пластика в процессе эксплуатации, крайне трудно поддающемуся ремонту.

К деламинации (помимо дефектов изготовления) приводит в первую очередь иной механизм деформации сэндвичевого пластика при воздействии на него сильных сосредоточенных (ударных) воздействий. 

С одной стороны, при значительной деформации вследствие сильного удара наполнитель сэндвичевого корпуса воспринимает на себя часть поперечных нагрузок, разгружая наружный слой пластика, при этом внутренний слой начинает работать на растяжение, что весьма благоприятно для стеклоткани (и особенно для углеткани).

 С другой стороны, сильные касательные напряжения, возникающие на границе «пластик–наполнитель», приводят к тому, что пластиковые поверхности сэндвичевого корпуса могут сдвинуться относительно наполнителя (что сопровождается, естественно, разрывом клеевого слоя и потерей общей целостности конструкции), хотя внешне на корпусе может не быть абсолютно никаких дефектов.

 В силу этих обстоятельств ряд известных фирм (например, «Oyster Marine»), прежде всего выпускающих яхты высшей ценовой категории, предпочитают изготавливать их из монолитного стеклопластика. 

Другие же (например, «Northshore Marine») рекомендуют обязательно проводить ультразвуковую дефектоскопию после любых сильных ударов по сэндвичевому корпусу, даже при отсутствии видимых повреждений.

Сегодня применяются в основном четыре вида наполнителей: это дерево, вспенивающиеся материалы, пенопласты и сотовые конструкции. В последнее время популярность также стали набирать синтетические материалы, имеющие в своей структуре воздухонаполненные микрокапсулы или иные воздушные объемы и промежутки.

 У каждого из них – свои достоинства и недостатки. Дерево – традиционный наполнитель, применяемый в пластиковом судостроении с давних пор.

 Это прежде всего бальса, средняя плотность которой в высушенном состоянии колеблется от 120 до 150 кг/м , что примерно в полтора раза легче пробки (и в 3–4 раза – многих пород дерева, произрастающих в России).

 Гораздо реже, чем бальса, применяется морская фанера; иные же варианты деревянных наполнителей не выдержали проверки временем и практически вышли из употребления. Достоинства дерева вполне очевидны: относительно невысокая цена, простота обработки, хорошая доступность. Минусов, однако, тоже немало.

 И если с подверженностью бальсы гниению удалось (или почти удалось) справиться специальными пропитками, то другие недостатки дерева пока выглядят трудноустранимыми.

 Фанеру практически невозможно применять в криволинейных поверхностях (в силу чего ее употребление ограничивается почти исключительно палубами и переборками), бальса же очень сильно впитывает в себя смолу, что увеличивает вес готового композита и повышает риск недостаточного насыщения смолой прилегающих к наполнителю слоев ткани.

 Чтобы избежать этого, куски бальсового наполнителя часто заранее монтируют на листе плотной стеклоткани, потом обклеивают их тканью снаружи и вклеивают в ламинируемый корпус, что увеличивает как трудоемкость работы, так и риск последующей деламинации.

 Кроме того, бальса (как и практически любой другой продукт природного происхождения) является негомогенным материалом, свойства и характеристики которого могут заметно отличаться от образца к образцу, в связи с чем ряд фирм (особенно при постройке единичных образцов яхт) стараются заранее подбирать бальсу по плотности.

 Еще один недостаток дерева – анизотропность, выражающаяся в различии его свойств в зависимости от ориентации волокон.

 Несмотря на это, ряд известных фирм (например, «Conyplex») считает бальсу наилучшим материалом для наполнителя корпусов современных пластиковых яхт – в немалой степени по причине близости модуля упругости этого дерева к стеклопластику (что улучшает их совместную работу) и отличной прочности на сжатие.

 Тепло- и шумоизолирующие свойства бальсы заметно уступают этим характеристикам современных пенопластов. В последнее время появились композитные наполнители на основе бальсового дерева (например, ProBalsa), имеющие как высокую стабильность, так и улучшенные физико - механические качества.

Вспенивающиеся материалы (в основном на основе полиуретана), несмотря на периодически повторяющиеся попытки их применения, так и не смогли найти достойное место в изготовлении собственно стеклопластиковых конструкций.

 Их применяют более или менее широко при заливке глухих таранных отсеков, объемов плавучести (в основном на малых судах), теплоизоляции бойлеров и на других тому подобных локальных участках.

Пенопласты сегодня являются, пожалуй, первыми по популярности и значимости наполнителями. Рынок предлагает очень большое их количество самой разнообразной плотности. 

Однако сразу же надо заметить, что подавляющее большинство современных пенопластов, имеющих плотность равную бальсе (или более низкую), существенно уступают ей по прочностным характеристикам, особенно по ударной прочности.

 Основная доля конструкционных пенопластов – это композиции на основе ПВХ с закрытыми порами, имеющие минимальный уровень водопоглощения и отличные изоляционные характеристики. Пенопласты не гниют, многие из них имеют хорошую огнестойкость (либо не поддерживают горение, либо не горят вовсе), их основные свойства высокостабильны от партии к партии.

 Некоторые марки наполнителей могут легко изгибаться в подогретом состоянии, что удобно при выкладке листов пенопласта по криволинейным поверхностям.

Широкому распространению пенопластов способствовала возможность передовой химической индустрии выпускать такие материалы с различными, заранее заданными свойствами.

 На современном рынке несложно найти и сверхлегкие пенопласты, и пенопласты, обладающие повышенной прочностью на сжатие (что необходимо при использовании вакуумных технологий формования), недавно появились и спецпенопласты, рассчитанные для «запекания» корпусов в печи.

 Проблемами здесь до недавнего времени было то, что большинство ПВХ-композиций, во-первых, начинают плавиться при сравнительно небольшом повышении температуры, во-вторых, имеют очень высокий коэффициент теплового объемного расширения.

 Это приводит после «запекания» к короблению корпуса и появлению в нем больших внутренних напряжений. Сравнительно недавно эти проблемы химиками-технологами были устранены.

 К сожалению, объем данной статьи не позволяет хотя бы вкратце рассмотреть весь тот широчайший перечень предлагаемых сегодня пористых ПВХ-материалов, используемых в пластиковом судостроении, и к этой теме мы еще вернемся в отдельной статье.

Сотовые наполнители, представляющие собой вертикально ориентированные шестиугольные соты из тонкого и прочного материала, закрепленного между двумя клейкими поверхностями, применяются почти исключительно для создания экстремальных спортивных яхт.

 Сейчас существуют следующие варианты таких конструкций: с сотами из полипропилена (исключительно легкого пластика) или поликарбоната (довольно прочного материала), из номекса или кевлара (при всем своем химическом сходстве два этих материала довольно заметно различаются по свойствам и цене), из металла (относительно распространен лишь вариант с алюминиевыми сотами, нержавеющие и титановые разновидности – пока суровая экзотика, встречающаяся лишь в авиакосмической индустрии).

 Полипропиленовые соты в яхтостроении пока почти не применяются: малая прочность этого материала дает ему шанс на использование лишь при изготовлении деталей мебели или ненагруженных переборок – там, где нужна определенная толщина, а не особо высокая прочность.

Соты из номекса широко распространены при строительстве экстремальных многокорпусников, но недавние многочисленные аварии сильно подорвали реноме этого материала, в силу чего взоры конструкторов обратились к кевларовым сотам (например, типа Plascore PN2), которые гораздо прочнее, но, увы, много дороже.

Алюминиевые сотовые конструкции в яхтостроении пока – очень большая редкость. Навскидку удается вспомнить только одно судно, построенное с их использованием – рекордный катамаран Стива Фоссета «Playstation/Cheyenne».

 Материал, однако, оказался небеспроблемным: по свидетельству участников кругосветного плавания, подводные поверхности корпусов, накопив внутри сотовых поверхностей огромный заряд статического электричества, фактически превратились в гигантский конденсатор, в один прекрасный момент разрядившийся и «погасивший» всю бортовую электронику.

 Сегодня применение алюминиевых сот в яхтостроении, по мнению ряда специалистов, оправданно лишь при изготовлении переборок. Еще один недостаток сотовых конструкций – их плохая стойкость к пиковым ударным нагрузкам, сконцентрированным на малой площади.

 В этой ситуации потеря устойчивости части сот, приводящая к резкому падению несущей способности материала – очень частый сценарий. В силу этого в местах основного сосредоточения ударных нагрузок (районы форштевня/носовой скулы/днища вблизи кормовой оконечности) соты стараются заменять сплошным материалом типа бальсы или пенопластов.

Новейшие материалы с воздушными капсулами или объемами внутри широко представлены очень популярным в России наполнителем Polycore (еще известен под названием Coremat), представляющим собой нетканый полиэфирный материал с воздушными микробаллонами.

 Другие материалы подобного рода (например, «трехмерная» стеклоткань Parabeam 3D, «КиЯ» № 201) лишь начинают находить свое применение в судостроении. 

Наполнители типа Polycore/Сoremat сравнительно дешевы, очень технологичны и просты в обработке, что обеспечило им популярность, в первую очередь среди изготовителей массовых лодок.

 Их главным отличием от большинства ранее рассмотренных наполнителей является то, что они, будучи пронизаны сеткой почти капиллярных отверстий, пропитываются смолой одновременно со стеклотканью, образуя практически единый с последней композит, практически не подверженный расслоению (деламинации).

 Это обстоятельство, без сомнения, выглядит огромным плюсом в глазах всех производителей. Недостаток таких материалов – довольно высокая масса получающегося (после полной пропитки смолой) композита.

 Подобные наполнители совместимы со всеми типами существующих смол, но непригодны для работы с препрегами и в инфузионных процессах.

Напыление .

Постепенное развитие технологий позволило привнести в пластиковое судостроение важное новшество – технологию укладки стекловолокна путем напыления (заметим, что примерноо 40 лет назад на этот метод возлагались очень большие надежды).

 Сам метод заключается в подаче через специальный пистолет-распылитель смолы, перемешанной с отвердителем, вкупе с отрезками однонаправленного стекловолокна (подаваемый длинный жгут волокна нарезается непосредственно перед распылением на отрезки равной длины).

 Из такого пистолета рабочий «запыляет» форму, наполняя ее смолой с отрезками волокна и, увы, с многочисленными пузырьками воздуха. В силу последнего механические качества готового изделия невысоки и сильно уступают изделиям, отформованным с использованием иных технологий.

 Отсутствие длинных цельных «от края до края» изделия стекловолокон тоже не способствует высокой общей прочности получающегося продукта: в нем нет единой целостной структуры, обеспечиваемой стеклотканью.

 Как следствие, в силу все более и более растущих требований к прочностным качествам яхт (и к наиболее выгодному соотношению «масса/прочность») этот метод формования практически полностью сегодня вышел из употребления, так как его единственным, по сути, достоинством является лишь экономия времени.

 Впрочем, порой его применяют при изготовлении корпусов небольших лодок или отдельных некритичных элементов конструкции. Заметим, что некоторые известные в нашей стране яхты постройки 70-х гг. прошлого века (например, польская «Carina») выклеены именно этим способом.

Наиболее же технологически изощренными и качественными с точки зрения получаемых результатов сегодня являются три способа формования пластиковых корпусов: из препрегов, вакуумными и инжекционными методами (их несколько) и в закрытой матрице (самый сложный из них).

Артур Гороховский.

Источник:  «Катера и Яхты»,  №218.

Обводы корпуса яхты с фанерной обшивкой.

Применение листовой  фанеры для обшивки малых туристических и спортивных судов достигпо на Западе cвoeгo пика в конце 40-х -  начале 50-х годов. В те годы подавпяющее большинство мотолодок с подвесными моторами,  множество каютных катеров и небольших яхт строилось  с корпусами из фанеры.

 И хотя стеклопластик почти полностью вытеснил древесину и фанеру из малого судостроения в конце 50-х годов, судостроители и в наши дни нередко обращаются к фанере, которая имеет ряд привлекательных качеств как материал для листов или поясьев наружной  обшивки, настилов палуб и переборок. 

Главными ее достоинствами являются высокая прочность  по отношению к собственному весу, простота в обработке,  возможность  закрывать одним листом сразу большую площадь,. Несложность  обеспечения водонепроницаемости.

Используя фанерные листы большой  площади, можно существенно сократить  трудоемкость  и, следовательно, стоимость  постройки корпуса судна. Фанера достаточно экономичный  материал и при серийном строительстве малых судов, так как листы наружной обшивки можно предварительно выкраивать  по шаблонам.

Эти же качества фанеры делают материал удобным и для самостоятельной постройки малых судов. Eсть  также еще четыре достоинства фанерных конструкций  благодаря ноторым судостроители-любители отдают фанере предпочтение.

 Первое: каждый  паз - соединения продольных кромок листов фанерной обшивки  выпопняется на скупе или стрингере; строителю не нужно стoль  тщательно подгонять  друг  к другy кромки каждого пояса и заботиться о водонепроницаемости большогo числа пазов, как это имеет место при обшивке корпуса досками.

 Второе: при фанерной  обшивке поперечными лекалами, задающими обводы корпуса, служат шпангоуты, которые являются частью конструкции. Следовательно, отпадает необходимость  в изготовлении лекал, которые после сборки корпуса приходится выбрасывать.

 Третье: шпaнгoyты имеют простую форму и собираются из прямолинейных деталей  (футоксов) в отличие от корпусов с круглоскулыми обводами, для которых необходимо выклеивать  ламинированные шпангоуты из тонких реек или же делать  их гнутыми из дубовых загoтовок, которые приходится предварительно распаривать.

 Наконец, фанера позволяет восполнить  постоянно углубляющийся в поспедние гoды дефицит качественной судостроительной  древесины. 

На мировой  рынок поставляется высококачественная морская фанера, причем некоторые предприятия - изготовители дают 10-летнюю гарантию против появления в ее листах каких-либо дефектов, связанных с постоянным воздействием повышенной  влажности и других факторов.

Но использование фанеры для наружной обшивки связано также и с рядом неудобств. Например, нелегко подогнать  по месту и поставить  на набор бoльшой  лист обшивки,  если работаешь  в одиночку.

 Если строитель  предусматривает традиционную конструкцию скуловoгo бруса со шпунтом -  выeмкой  для кpомок  листов обшивки борта и днища, то оказывается очень трудно подогнать длинную кромку листа к шпунту.

 Поэтому в большинстве современных проектов стараются избегать шпунтов, перекрывая кромку бортовогo листа обшивки на скуле кpомкой  днища и оклеивая затем торцы фанеры лентами стеклоткани на эпоксидном связующем.

 Можно также после крепления листов обшивки к килю, форштевню и скуловому брусу закрыть их кромки peйкaми - накладками из твepдой  древесины.

 Однако самое большое неудобство, которое испытывает строитель фанерной  лодки, то же самое, что и при любом листовом материале  металле, пластике, картоне: обводы корпуса необходимо проектировать с учетом тoгo, что материал нельзя изогнуть по сложной поверхности - с двойной  кривизной.

 Такие материалы свободно изгибаются только по простым линейчатым поверхностям -  цилиндрической и  конической, но отнюдь не по сферической. Чтобы понять это, попытайтесь изогнуть лист обычной бумаги по поверхности тeнниснoгo мяча.

 Лист не будет прилегать к мячу до тех пор, пока бумагу не coгнуть или же не сделать в нeй надрезы.   Следовательно, корпуса судов, предназначенные для обшивки листами фанеры, должны состоять нз частей  поверхности цилиндров, конусов или их комбинаций.

 Дизайнеры называют такие поверхности разворачивающимися на плоскость. Существует несколько методов проектирования обводов корпуса, разворачивающихся на плоскость, но чаще другиx судостроители - любители применяют так назывaeмый  метод – «многоконусой  разверткн».

Этот метод используется в aвиационной  промышленности и был введен в практику малoгo судостроения американским яхтенным дизайнером С. Раблом. Сущность мнoгoкoнycной  развертки поясняет рис. 1.

Любая коническая поверхность характеризуется наличием вершины, криволинейной направляющей  и прямолинейных образующих, исходя из этой вершины. Для образовання поверхности, показанной  на рис. 1, используется нecколько ceгмeнтoв от нескольких конусов, имеющих разную высоту. 

Условиями плавности тaкой поверхности являются  расположение вершин всех составляющих конусов на одной плавной  кpивой  и сопряжение двух смежных ceгмeнтoв по общей образующей.  Часть этой поверхности, например а, Ь,с, d, может представлять собой лист обшивки.

Конкретное применение метода к построению теоретическoго чертежа носовой  части 10,8 - мeтpoвoгo швертбота (см. рис.2) поясняет рис. 3. Сначала на проекциях «бок» и «полуширота» проводятся линии киля и борта так, как это делается при проектировании обычного корпуса. Затем прочерчивается на обеих проекциях желаемый  обвод линии скулы.

 В дальнейшем эти линии, возможно, придется корректировать, чтобы удовлетворить условию развертывания поверхностей  наружной  обшивки на плоскость. Дальнейшую разработку обводов ведут отдельно для носовой  и коpмовой  частей  корпуса.

Далее проводят прямые отрезки - образующие (аа', bb' и т. д.) от определенных точек на линии скулы до пересечения с линией  борта и  другую серию образующих (аа", bb" b т. д.) от этих же точек на скуле до пересечения с линией  киля.

 Как правило, первая образующая проводится от точки пересечения скулы с мидель - шпангоутом до точки пересечения следующего шпангоута на линии борта или киля соответственно; эти образующие мoгyт иметь наклон в нос или корму. На рис. 3. они обозначены аа' и аа".

Оставшиеся части линии скулы, киля и борта разбиваются на равные отрезки и полученные точки соединяют дополнительными образующими bb', сс', dd' и т. п. 

Теоретически расстояния между точками мoгут быть разной длины, но на практике принято делать их равными или почти равными. В результате попучают серию прямых линий , которые лежат на наружной  поверхности корпуса судна и являются образующими конусов.

На бортах на проекции «бок»  прочерчивают через равные интервалы неснолько ватерпиний (ВЛ), необходимых для согласования обводов. Точки пересечения образующих с ватерлиниями проецируют на соответствующие образующие на «полушироте» и по полученным точкам здесь прочерчивают кривые ватерпиний.

 Затем можно перенести все точки пересечения шпангоутов с ватерлиниями на третью проекцию - «корпус» и построить обвод бортовой части шпангоутов. Процесс может показаться слишком сложным, но внимательно изучая рис. 3. можно разобраться во всем и попытаться самостоятельно вычертить чертеж лодки.

Следующим этапом будет построение на «корпусе» очертаний  днищевых частей шпангоутов. Для этого на «полушироте» прочерчивают прямые линии батоксов с интервалами между ними, необходимыми для согласования обводов. 

Точки пересечения батоксов с образующими проецируют на соответствующие образующие на «боку», по этим точкам здесь можно прочертить кривые линии батоксов. Точки пересечения батоксов со шпангоутами переносят на «корпус» для построения днищевых обводов шпaнгoутoв. Аналогичные построения выполняют и для кормовой части норпуса.

Разумеется, в результате выполненных построений  все кривые линии теоретическогo чертежа должны быть плавными и все точки хорошо согласованными. 

Чаще вceгo желаемый результат с первой попытки получить не удается и приходится корректировать ту или иную из основных трех направляющих линий киля, скулы или борта.

 Дизайнер должен найти единственное решение, которое позволяет получить поверхности корпуса, развертывающиеся на плоскость, при выбранных основных линиях.

 При этом можно также варьировать положение образующих, сразу анализируя, к каким изменениям обводов это приводит. На рис. 3. показан чертеж корпуса с одной скулой , котоpый  легко может быть обшит фанеpoй. Он имеет сравнительно небольшую ширину по скуле, что позволяет получить остpый вход ватерлиний  в воду.

 Низкий нaдводный борт несколько скрадывает впечатление от односкулогo корпуса как от ящика, eгo неуклюжесть. Следующим шaгoм в этом направлении является применение обводов с двумя и большим числом скул, что приближает форму корпуса к кpyглocкyлoму варианту.

На рис. 4 представлен теоретически  чертеж двускулой  фанерной  лодки, спроектированной новозеландским дизайнером Ричардом Хартли. Это один из популярных транспортабельных швертботов, перевозимых на прицепах- трейлерах за легковыми автомобилями, чертежи которых разработаны специально для любительской  постройки.

 Было продано свыше 6500 экземпляров чертежей  таких швертботов длиной от 3,6 до 6,4 м. которые сейчас плавают в 18 странах по всему свету. Показанный  на рис. 4  «Трейлер - сэйлер 16»  длиной 4,8 м наиболее популярен, он широко используется для монотипных гонок и туристских плаваний.

Следует обратить внимание на увеличивающуюся килеватость днища в носу и выпуклость линий  шпaнгoутoв. Корпус с такими обводами может быть обшит фанерой  только при условии обеспечения развертываемости обшивки на плоскость.

В начале 50-х годов в Европе стали популярными различные варианты многоскулых корпусов из фанеры. Их обшивка состоит из многих поясьев, образуя поперечные сечения корпуса, приближающиеся к традиционным кpyглocкулым  обводам. 

 Примером таких корпусов мoгут служить «Вааршипы» -  яхты гoлландского дизайнера Ван де Штадта. По сравнению с остроскулыми корпусами, имеющими одну или две скулы, такие суда имеют меньшее сопротивление воды движению, но требуют тщательной работы при изготовлении поясьев обшивки и их установке на набор.

 Внешне мнoгocкулыe корпуса напоминают суда с клинкерной (кромка на кромку) обшивкой из досок и мoгут  удовлетворить изысканный вкус яхтсмена, не признающего остроскулых обводов.

На рис.5. представлен теоретический чертеж полутонника, спроектированного Аланом Гapни. Корпус имеет пять скул и обшивается сравнительно узкими поясьями фанеры. В этом случае не обязательно удовлетворять требованию разворачиваемости поверхностей на плоскость.

 Важно, чтобы линии скул были ориентированы примерно по рыбинам (диагоналям), что облегчает изгиб фанерных поясьев по набору. Заметим, однако, что в данной конструкции такое преимущество фанеры, как простота постройки, в некоторой степени утрачивается.

Полутонник  А. Гарни успешно выступал в соревнованиях, что свидетельствует о возможности применения многоскулых обводов для крейсерско - гоночных яхт.

 Специалисты, занимающиеся правилами обмера яхт,  высказывают уверенность, что проектируя многоскулые или, как их иногда называют, «гpaнeныe» обводы таким образом, чтобы получить оптимальное расположение обмерных точек корпуса, можно за счет снижения гоночного балла компенсировать несколько увеличенное гидродинамическое сопротивление по сравнению с однотипным круглоскулым судном.

При наличии нескольких скул дизайнер имеет большую свободу в проектировании обводов корпуса, но важно при этом не потерять технологические преимущества, которые дает применение фанеры, и оценить, не приведет ли наличие нескольких скул к усложнению и увеличению трудоемкости постройки.

 Но если на каждой скуле предусмотрен стрингep, то обеспечение водонепроницаемости пазов не составляет такой проблемы, как при обшивке из досок. Сохраняется и другая привлекательная сторона фанерной конструкции - корпус формируется прямо по выставленному на стапеле набору.

 Это удобно для судостроителя - любителя. А в профессиональном судостроении многоскулый корпус с обшивной из фанеры оказывается в большей степени пригодным для серийной постройки, чем корпус традиционных обводов и конструкции с обшивкой из досок.

ДЖ. ПАЗЕРЕСКИС (США).

Источник:  «Катера и яхты»,  №127.

Проблемы «лишнего» веса яхты.

Не доверяете проектировщику?  Может быть, вы и правы: идите, ищите другого или проектируйте сами, но – не гробьте мой проект своими улучшениями!

Конструктор Дадли Дикс.

Каждому, кто участвовал в первом спуске новой лодки на воду, знакомо волнение: «Как она встанет на воде?». Бывает, что нанесенная на борту ватерлиния почему-то уходит под воду, хотя оборудование еще полностью не установлено, а припасы не загружены.

 Как минимум лодка получает заметный дифферент (чаще всего – на корму).

Иногда это связано с ошибками проектирования, но гораздо чаще основной причиной является разница в подходах проектировщика и строителя.

 Проектировщик пытается найти баланс противоречивых требований и создать в соответствии с ними оптимальное судно – «яхту мечты», и потому он вправе рассчитывать, что строитель будет воплощать проект в реальность в точном соответствии с его расчетами, не добавляя ничего от себя.

Строитель (особенно, если речь идет о круизной лодке) часто исходит из других соображений и порой перегружает лодку бесполезным весом. Это касается не только самостройщиков, хотя они – самые злостные нарушители. Подобным образом поступают также многие профессионалы, исходя из благих, но необдуманных намерений.

Причем часто это происходит в сговоре с заказчиком, а то и под его давлением: «Набор выглядит хлипко, давай-ка усилим сечения. Двигатель слабоват для такого корпуса, нужно поставить в два раза мощней и передвинуть его под кокпит – там пропадает масса свободного места. Такелаж поставим на размер больше.

 Хотелось бы и площадь парусов увеличить, а перо руля – это разве перо? – добавим площади и переделаем на полубалансирный…». Это, кстати, не фантазии, а реальные комментарии местных специалистов, изучавших чертежи моей лодки.

Достаточно странное решение: привлекать специалиста для проектирования или приобретать готовый типовой проект, а потом, не доверяя конструктору, увеличивать сечения набора, не обращая внимания на превышение веса, ставить тяжелое оборудование, не предусмотренное проектом, а потом удивляться результатам.

 Причем хорошо зная, что «согнать» вес перегруженной лодки после постройки в большинстве случаев не удастся, это – навсегда. Гораздо продуктивней пытаться использовать любую возможность для снижения веса конструкции.

 Из мелочей складываются сотни килограммов. После спуска на воду это окупится сторицей, лодка будет изящней выглядеть на воде, пойдет быстрей, позволит больше нагрузить себя.

Корпус из фанеры.

Если говорить о яхте, спроектированной для высоких скоростей, то всемерное облегчение конструкции особенно важно. Легкая лодка требует меньшего времени для разгона и раньше выходит на глиссирование, она покажет лучшую среднюю скорость на крейсерском переходе.

 Например, яхта проекта «Didi 38» способна при подходящем ветре идти со скоростью более 20 уз. Чтобы корпус получился очень легким, используют довольно тонкие листы фанеры, вырезают, где возможно, отверстия для облегчения, используют в качестве структурных элементов внутреннюю обстройку, вплоть до шкафчиков и полочек, закрепляя соединения эпоксидными галтелями.

 В жертву скорости, как правило, приходится приносить комфорт и роскошь отделки.

Если лодка строится преимущественно для крейсерства, толщины обшивки бывает целесообразно увеличить для повышения безопасности и долговечности.

 А вот на гоночных яхтах применение более тяжелых сортов фанеры, чем предусмотренные проектом, может существенно ухудшить скоростные характеристики. Особенно это будет заметно на больших корпусах.

В качестве примера возьмем проект «Didi 38» (прототип линии «Didi»). В расчетах и при постройке лодки была использована морская фанера из древесины окуме (габун) с плотностью около 400 кг/м³.

 Вес фанеры в корпусе составляет около 600 кг и в составе интерьера – 150 кг. Если вместо этой фанеры при постройке будет использована березовая ФСФ с теми же толщинами, то при прочих равных весовых составляющих, избыточный вес будет 375 кг, лодка при этом сядет на 2 см глубже.

Вес лишних пяти мужиков, конечно, кое-что значит для победы в гонках яхт ULDB. В то же время стоит учесть, что наша фанера значительно прочнее, чем из окуме, а лодка при заметно возросшей прочности обшивки, тем не менее, останется очень хорошим ходоком.

 Если лодка будет строиться из качественной ФСФ, а строитель будет добиваться минимального веса, то толщину листов можно уменьшить на треть: вес корпуса будет лишь немного (на 80–90 кг) превышать проектный при сохранении проектной прочности.

 Стальной корпус. Сталь дает неверное ощущение, что «лишняя» сотня килограммов при 12 т водоизмещения ничего испортить не сможет. Это неверно. Такой корпус и без того чаще всего бывает перегружен из-за избыточной конструктивной прочности, поэтому здесь жесткий контроль особенно необходим.

 Например, коэффициент осадки проекта «Hout Bay 40» – 235 кг/см, т. е. для того, чтобы лодка села в воду ниже ватерлинии на 1 см, достаточно добавить к ее водоизмещению 235 кг.

 Это значит, например, что замена сечения стрингеров 40 >< 6 на 40 >< 8 мм (просто из-за того, что полоса 40 >< 6 слишком гибкая, и ее неудобно монтировать, не имея достаточного опыта), приведет к тому, что корпус сядет в воду на 0.5 см ниже. Еще пример? Достаточно увеличить толщину стального листа кокпита с 3 до 4 мм, и корма сядет еще на 0.5 см.


 Интерьер.

Материалы отделки интерьера могут быть основной причиной избыточного веса. Попробуем оценить масштабы проблемы на примере интерьера «Hout Bay 40». Российская березовая фанера ФСФ тяжелее и прочнее предусмотренной проектом фанеры из легкой древесины габун; в результате ее применения при тех же толщинах проектный общий вес интерьера (около 700 кг) будет превышен примерно на 300–400 кг.

 Кроме того, у строителя часто возникает желание улучшить интерьер, сделав фанеровку панелей, поставить настоящие деревянные пайолы, доходит даже до кафеля в гальюне. К примеру, обычные пайолы из фанеры толщиной 12 мм весят около 70 кг.

 «Облагороженные» пайолы, с наклеенными на фанеру лиственничными рейками добавят внеплановых 40–50 кг. А если использовать в качестве пайолов дубовый массив толщиной 20 мм, это будет еще красивее, но весить эта красота будет не меньше 150 кг. 

Так что в первом случае превышение веса – больше 50%, во втором – все 100%. Фанеровка переборок шпоном благородных пород также обычно приводит к увеличению веса конструкций на 20–40%. Поэтому не стоит дивляться, обнаружив после сборки интерьера лишние полтоннытонну в «подкожном» запасе лодки.

Рангоут. 

Не стоит превышать и проектный вес рангоута. Если в проекте четко указаны параметры мачтового профиля и он доступен, вопросов не возникает. Если же придется подбирать профиль из доступных в продаже, то сравнение профилей подобной формы и со сходными моментами инерции даст, скорее всего, одинаковый вес, но подбор только по моментам инерции может удивить результатами.

 К примеру, мачтовый профиль с большими размерами сечения и тонкой стенкой может оказаться заметно легче, чем профиль меньших размеров с толстой стенкой, при одинаковых моментах инерции.

 Дикс приводил пример, когда один из его проектов был оснащен мачтой с весом, в полтора раза превышающим проектный, что заметно ухудшает остойчивость и способность яхты идти в бейдевинд. Исправить эту проблему можно было только одним путем – заменив мачту.

Когда в проекте указан лишь момент инерции, можно лишь догадываться (если нельзя спросить проектировщика), профиль какого производителя был использован для расчета.

 Обычно мачты для круизных лодок спроектированы с большим запасом прочности, так что подходящий доступный профиль может иметь момент инерции даже меньше проектного, при этом Дикс считает возможным такое уменьшение вплоть до 15%.

 Одна из лодок по его проекту была вооружена мачтой с моментом инерции, заниженным на 40% по сравнению с расчетным. Тем не менее эта яхта прошла много миль, и мачта все еще стоит.

Многие считают нужным при вооружении новой яхты, увеличивать прочность стоячего такелажа. Как и мачты, проектный такелаж обычно уже имеет большой запас прочности, и такая мера лишь увеличит его стоимость и ухудшит остойчивость.

Поведение корпуса в условиях волнения моря. Избыточный вес корпуса, тяжелые элементы оборудования создают больше проблем, если расположены ближе к оконечностям корпуса, чем в районе миделя. «Тяжелые» оконечности уменьшают качку на легком волнении моря, но в любых других условиях увеличивают ее амплитуду с замедлением продвижения по курсу.

 При этом высокий рангоут быстро перемещается вперед и назад, а направление вымпельного ветра, действующего на паруса, еняется резко и в широких пределах. Скорость даже становится отрицательным фактором, когда топ мачты двигается в корму быстрей, чем дует ветер.

Сходные проблемы возникают и под водой – в районе фальшкиля и руля. При этом становится невозможным настроить эффективную работу парусов и приходится брать рифы, чтобы уменьшить качку и поддерживать движение в бейдевинд

.

 Облегченные современные корпуса, так же как и корпуса с низким призматическим коэффициентом (с острыми оконечностями в подводной части), будут страдать больше из-за загрузки оконечностей, чем тяжелые лодки с полными оконечностями.

 Перемещение и замена тяжелого оборудования. Приведем примеры и комментарий от Дикса: «У меня была ситуация, когда я спроектировал размещение генератора в районе миделя 45-футовой лодки, а владелец потом решил передвинуть генератор на 6 м в корму. В результате лодка получила дифферент, и транец опустился на 40 мм.

На другой 45-футовой лодке решили заменить двигатель мощностью 51 л.с. на новую модель мощностью 85 л.с. Старый двигатель весил 220 кг, новый – 519 кг. Лишние 300 кг посадят лодку глубже на 10 мм и придадут ей заметный дифферент на корму. Можно принять, что превышение осадки на 10 мм допустимо в качестве компенсации за увеличение мощности двигателя.

 Сложность в том, что те же 10 мм уже добавятся в результате лишнего веса, спрятанного в наборе машинного отсека. Вероятно, придется добавить еще 30 мм – за счет перегрузки массивными деталями интерьера, еще 10 мм – за счет установки дополнительных аккумуляторных батарей и еще 20 мм, которые возникают неизвестно откуда, потому что никто не борется с превышением веса.

 Теперь наша новая лодка сидит в воде глубже на 80 мм, а поскольку аккумуляторы расположены в корме, корма сядет еще на 50 мм больше. Ваша ватерлиния в корме уже «утонула», потому что была нанесена только на 100 мм выше проектной, а до нормальной загрузки еще далеко.

 А как быть с появлением не предусмотренной в проекте надувной лодки и подвесника в 40 л.с., которые вполне можно затолкать в ахтерпик?» Один из строителей «Didi 40cr» в России решил заменить дизель на более мощный и переместить его под кокпит, привычно разместив сразу за сходным трапом.

 Расчеты показали, что простое перемещение предусмотренного проектом дизеля «Yanmar» в корму приведет к дифференту на корму около 25 мм. В случае установки дизеля «Volvo MD2040» с ногой «сэйлдрайв» в район миделя лодка должна была сесть в воду глубже на 6 мм и получить лишь небольшой дифферент на корму.

 Если тот же агрегат весом больше 200 кг установить в корме, лодка получит дифферент около 50 мм, причем носовая часть поднимется из воды. Для скоростного корпуса с неглубоким входом форштевня это довольно критично, в результате яхта станет заметно хуже вести себя на острых курсах.

Проектировщик не дал одобрения на перемещение двигателя, обосновав это следующим образом: «Корпус не имеет в корме достаточного водоизмещения для размещения дополнительного оборудования. Обводы проектированы с плоским днищем в корме для обеспечения высокой скорости.

 Чтобы разместить двигатель в корме, обводы должны быть изменены: их нужно сделать более полными, что отрицательно скажется на скорости под парусами. Корпус уже построен, поэтому двигатель должен быть установлен в соответствии с проектом».

Ситуация, в некоторой степени подобна описанной выше, получилась и у меня. Лодка села в воду с дифферентом на корму около 50 мм. Это было результатом установки более тяжелого двигателя и одновременно использования березовой фанеры вместо окуме.

 При взвешивании краном лишний вес составил около 1000–1100 кг по сравнению с проектным водоизмещением. Примерно 800 кг легко вычисляются: это около 400–500 кг лишнего веса интерьера и 300 кг за счет двигателя, а вот остальные                                  200–300 кг возникли «ниоткуда».

 Примерно понятно, что они «размазаны» по набору и обшивке. Например, когда я при постройке выборочно измерял толщину 4-миллиметровых листов обшивки, она составляла от 4.1 мм до 4.3 мм. Толщина флоров при проектной толщине 6 мм составляла от 6.2 до 6.5 мм, и так везде. 

Лодка получилась немного прочней и увесистей, чем предполагалось. К сезону 2006 г., после замены двигателя и реверс-редуктора, около 300 кг лишнего веса было удалено, корма заметно всплыла, дифферент теперь близок к проектному.

Нужно сказать, что яхта, имеющая сравнительно большое водоизмещение, более терпимо относится к его превышению, ее поведение в море меняется  меньшей степени. Это важно для яхт, предназначенных для длительных переходов.

 Они должны нести запасы провизии, воды и топлива, которые добавляют тонны водоизмещения, так же ак и дополнительное оборудование, не предусмотренное проектом.

 Петр Музик  из ЮАР, владелец яхты, построенной по проекту «Shearwater 39», ообщил в своем письме: «Наше водоизмещение сейчас 13 т, т. е. мы имеем 3 т перегруза! при этом лодка при длине по ватерлинии 33 фута обгоняет многих 44-футовиков, наш худший суточный переход – 118 миль, а лучший – 220 миль.

 Средняя скорость – 150 миль в сутки…. Дадли Дикс действительно проделал хорошую работу…» Круизная яхта будет перегружена в любом случае. Никто не пойдет в дальний поход в пустом корпусе.

 Но чем троже мы будем относиться к себе и  лодке при постройке, тем проще будет разместить впоследствии все необхоимое, не потеряв в скорости и в мореходных качествах.

Андрей Попович, г. Владивосток.

Источник:  «Катера и Яхты»,  №205.