Надувные поплавки разборных катамаранов
Водоизмещение и сопротивление движению поплавков
Назначением корпуса любой лодки является возможность перемещения экипажа и груза по воде при минимальном сопротивлении движению. Корпуса надувных катамаранов имеют круглую форму сечения в подводной части и большое удлинение (отношение длины каждого корпуса к его ширине), что позволяет иметь меньшее сопротивление движению по сравнению с классическими яхтами.
Водоизмещение надувных корпусов катамарана должно обеспечивать удержание на поверхности воды экипажа, груза и самого судна.
Пример расчета водоизмещения:
а) для походного режима плавания вес экипажа 3,5 человека (трое взрослых и ребенок) х 75 кг (262,5 кг) + снаряжение и продукты (100 кг) + вес судна (100 кг) = 462,5 кг.
б) для спортивно-прогулочного режима плавания вес экипажа 2 чел х 75 кг (150 кг) + 100 кг вес судна = 250 кг.
Итак, при весе судна 100 кг его корпуса должны обеспечивать диапазон водоизмещения от 250 до 462,5 кг.
В походном режиме загрузка обоих поплавков приблизительно одинакова. Парусный катамаран, участвующий в гонках, на порывах сильного ветра может выходить на один поплавок. Крен перегружает весь вес (250 кг) на подветренный поплавок. При наклоне мачты под ветер возникает дополнительная сила, давящая на этот поплавок сверху (приблизительно 50 кг). Таким образом, водоизмещение каждого поплавка катамарана в гоночном режиме может колебаться от 125 кг на ровном киле до 300 кг при ходе с креном. Величины водоизмещений, приведенные в этом расчете, носят ориентировочный характер и показывают степень сложности проектирования универсальных поплавков для разборных катамаранов. Основываясь на многолетнем опыте эксплуатации парусных катамаранов можно считать, что водоизмещение баллонов с размерами по длине от 5,5 м до 6,5 м, диаметром от 0,5м до 0,53м является достаточным и для походов, и для гонок. При этом, объем одного поплавка составляет от 900л до 1200л.
Перейдем к вопросу: «Куда же тратится энергия системы ветер-парус?» Известно, что суммарное сопротивление движению корпуса R состоит из следующих слагаемых:
1. Сопротивление трения Rтр зависит от смоченной поверхности корпуса, его шероховатости и скорости движения в воде. В свою очередь смоченная поверхность зависит от водоизмещения корпуса и его формы. Например, если увеличить водоизмещение на 10%, т.е. со 125кг до 137,5кг, то смоченная поверхность корпуса длиной 6м и диаметром 0,5м увеличится с 2,0 м 2 до 2,08м 2 , а скорость соответственно снизится на 2%. В гонке на 5 км судно с большим весом отстанет от более легкого на 100м. Зависимость Rтр от шероховатости поверхности может определяться из графиков, приведенных в книге «Парусные катамараны» (Крючков О.С., Лапин В.И., 1963). Например, при скорости 27 км/ч сопротивление трения корпуса длиной 5м с шероховатостью 0,5 мм больше на 67%, чем с шероховатостью 0,05мм. Особенно большую роль Rтр играет на малых скоростях, когда волновое сопротивление практически отсутствует.
2. Сопротивление формы Rф составляет, как правило, 8-9% от сопротивления трения и определяется потерями на вихревые потоки при дрейфе и взаимным влиянием корпусов катамарана.
3. Волновое сопротивление Rв корпусов катамарана, имеющих удлинение по ватерлинии более 10, составляет 10-20% от общего сопротивления. Экспериментальные графики замеров общего сопротивления движения корпусов на скоростях от 1,8км/ч до 25 км/ч, приведенные в статье «Гидродинамические характеристики спортивных гребных лодок» (К и Я N 3, 1964) показывают отсутствие каких-либо пиков сопротивления даже при скорости, соответствующей числу Фруда Fr=0,5 (приблизительно 13 км/ч). Такие пики сопротивления присущи классическим яхтам. В указанной статье приводятся результаты испытаний в бассейне корпуса спортивной байдарки-одиночки, имеющей длину Вл — 5,1м ширину Вл — 0,41м, смоченную поверхность 1,72 м 2 , водоизмещение 100кг и осадку 0,121м. эти параметры близки к параметрам поплавков катамаранов. При скорости свыше 10 км/ч появляется ходовой дифферент байдарки, что подтверждает возникновение вертикальной глиссирующей силы и начало переходного процесса движения. Корпуса катамаранов имеют дополнительные потери скорости, связанные с преодолением встречной волны и ветра.
. Форма надувных поплавков
Все нижеприводимые выводы и заключения по выбору формы надувных поплавков катамаранов основаны на результатах многочисленных экспериментов по уменьшению их диаметра, прогиба килевой линии, формы и длины ватерлинии. Эксперименты проводились на регатах в гоночном режиме, т.е. в условиях сопоставимости с ходкостью других катамаранов того же класса. Эксперименты показали, что :
1. Ватерлиния должна иметь угол расхождения в носовой части 6-8 о от оси поплавка.
2. Наиболее широкая часть Вл располагается в 50-60% от ее длины с носа корпуса и составляет 0,42-0,45м.
3. Длина ватерлинии и кормовые обводы влияют на быстроходность катамарана в значительно меньшей степени, чем предполагалось до проведения экспериментов.
4. Килевая линия имеет минимальный прогиб, но этот прогиб должен обеспечивать необходимую поворотливость судна. Угол наклона носовой части килевой линии составляет 2,5-3 о от горизонтали.
5. Форма форштевня заметно влияет на мореходность судна при волнении на акватории. Высота форштевня должна быть около 0,35м от ватерлинии, свес – 0,6-0,8м. носовые обводы повторяют форму ватерлинии на высоте до 0,2м, что позволяет катамарану прорезать крутую волну, а не утыкаться в нее. Выше 0,2м от Вл необходимо развитие объема поплавка для всплытия носов на больших пологих волнах при попутных курсах.
6. Корма предпочтительна конической формы типа «дельфиний нос» с умеренным надводным объемом. Объемная цилиндрическая корма большой плавучести на крупной попутной волне при прохождении гребня через транец будет задирать вверх заднюю часть катамарана и тем самым топить носы. Это может быть критично в такой ситуации.
7. Строевая линия по шпангоутам – полезная графическая характеристика обтекаемости поплавка. Она показывает распределение площади погруженной части поперечных сечений поплавка по его длине. График строевой линии не должен иметь резких перегибов и горизонтальных участков. Плавность строевой линии обеспечивает хорошую гидродинамику корпусов катамарана.
Скоростной режим движения
При скорости парусного катамарана до 10 км/ч осуществляется водоизмещающий режим движения. При этом доминирует сопротивление трения. При гоночной загрузке катамарана возможен диапазон скоростей от 10 до 30 км/ч. Это переход на режим с глиссирующей вертикальной поддерживающей силой, возникающей от действия потока воды на переднюю часть днища корпуса под углом атаки 2-3 о . кормовая часть в создании этой силы не участвует, т.к. обтекается под отрицательным углом атаки. Эффект глиссирующей составляющей не так значителен, как на моторных лодках и окончательно пропадает при походной загрузке катамарана.
Диапазон скоростей катамаранов с походным водоизмещением ограничивается максимальными скоростями 15-18 км/ч. При этом в большей мере сказывается волновая составляющая сопротивления движения. К тому же походы проходят обычно по большим открытым акваториям, где, при наличии ветра, обязательно присутствие волн. Хождение под парусом на больших скоростях в серьезную волну вопрос весьма специфический, мало относящийся к разборным надувным судам. Считаю куда разумнее при таких обстоятельствах умерить прыть своего катамарана взятием рифов на парусах, чем выливать из ушей воду от удара каждой волны.
Режим чистого глиссирования на парусном катамаране с корпусами больших удлинений маловероятен, даже в кратковременных эпизодах парусных гонок. Личный рекорд скорости в гонках на катамаране «Адреналин» 35 км/ч не напоминал чистое глиссирование.
Ткань поплавков
Воздушное давление внутри поплавка создает механическое напряжение оболочки. Каждый погонный сантиметр оболочки поплавка испытывает растяжение в продольном направлении и от носа к корме F и в поперечном направлении П.
Где P – избыточное давление воздуха в баллоне, кг/см 2 ,
d – диаметр баллона, см.
Например, при d=50см и Р=0,1 кг/см 2 каждый сантиметр оболочки растягивается вдоль поплавка с усилием 1,25 кг, а поперек — 2,5 кг.
С уменьшением диаметра баллона в носу и корме натяжение оболочки соответственно уменьшается и жесткость пневматической конструкции падает. Поэтому острые носовые обводы должны сочетаться с развитой в длину трубчатой фермой катамарана.
Специальные лодочные ткани различных производителей имеют в середине толщины, где расположена тканная основа, мембранный слой, обеспечивающий отсутствие диффузии воздуха. К сожалению, эти ткани имеют, на наш взгляд, ряд существенных недостатков:
1. Большое относительное удлинение ткани, особенно в поперечном направлении рулона;
2. Вспучивание ниток ткани при ее натяжении, при этом возникает существенная шероховатость поверхности;
3. Малый слой чистого ПВХ до матерчатой основы на лицевой стороне ткани.
Французская ткань «Феррари» ориентирована на промышленное изготовление автотентов. Отличительной особенностью этой ткани является то, что в технологии ее изготовления применяется предварительное натяжение нити при заливке ПВХ. Она не имеет мембранного слоя, но обладает высокой стойкостью к поперечному удлинению, сохраняет глянцевость поверхности в напряженном состоянии и имеет значительный защитный лицевой слой ПВХ. Она легче других тканей при той же прочности и, как показывает практика, достаточно газонепроницаема. Каждый изготовитель надувных поплавков выбирает тот или иной вид ткани в зависимости от общих требований к катамарану.
Для соединения кромок ткани в основном используются уретановые клеи. Сварка швов СВЧ и промышленными фенами оправдана только для изготовления прямых протяженных швов, которых обычно нет в раскрое баллонов катамаранов. Уретановые клеи, как правило, изготавливаются из сырья немецкой фирмы «Bayer». Эти клеи удобны в применении для склейки швов, так как активизируются (прилипают) только при нагревании до 50-60 о С. Однако, теплостойкость такого шва не превышает 50 о С. Для повышения теплостойкости клеевых швов до 80-90 о С необходимо вводить в клей перед его использованием полиизоционатные добавки.
Опции
С сезона 2017 г. дублирование дна ненапряженным слоем ткани — входит в базовую комплектацию всех парусных судов. Дополнительно можно заказать более ширококую полосу дублирования или дублирование борта.
Эту опцию лучше заявлять заранее, при заказе катамарана.
Эту опцию можно заказать в любое время. Ее наличие или отсутствие никак не влияет на конструкцию судна.
Эту опцию можно заказать в любое время. Ее наличие или отсутствие никак не влияет на конструкцию судна.
Эту опцию лучше заявлять заранее, при заказе катамарана, тогда кормовая балка будет обязательно усилена трубой-вставкой в месте крепления транца.
Эта балка устанавливается в 450 мм от штатной кормовой балки в сторону кормы. Её назначение – разгрузка кормовой балки от лодочного мотора и бака с горючим. Кроме этого мотор уходит в корму и не мешает рулевому управлению (перекладину, соединяющую румпели, приходится приподнимать в крайних положениях рулей, что хоть и крайне редко, но бывает все же неудобно), появляется штатное место для бака с горючим, причем за пределами обитаемого кокпита, и увеличивается свободное пространство в кокпите.
Дополнительную балку лучше заказывать одновременно с судном, тогда в карманах на поплавках для этого предусматривается пространство, вам не надо будет самостоятельно сверлить отверстия в стрингерах под узлы крепления этой балки к существующему каркасу. Балка заказывается, как правило, одновременно с дополнительной сеткой, натягиваемой между кормовой штатной и дополнительной балками. Сетка по качеству такая же как и носовая.
Наклейка нескользящего покрытия «Antislip» на верхнюю часть поплавков или на трамплин в районе кокпита. Нескользящее покрытие представляет собой ПХВ-пленку, одна из сторон которой выполнена в виде рифленой поверхности. Пленка наклеивается гладкой стороной на поплавок или ткань трамплина рифленой стороной наверх и служит для предотвращения проскальзывания ног по этой поверхности, особенно когда она мокрая. Опции весьма полезные для тех, кто покупает катамаран для дальних автономных походов, в которых поверхность палубы и поплавков может оказаться мокрой и скользкой (в том числе и просто от глины), а это может послужить причиной падения и травмирования членов экипажа.
Эту опцию лучше заявлять заранее, при заказе катамарана, но возможно прислать нам поплавки и кокпит и мы выполним эту работу дополнительно
У них две функции: они могут служить надувным сиденьем на катамаране и тогда они как бы и не занимают места, а так же использоваться по прямому назначению – их подкладывают под поплавки катамарана, потом надувают, и тогда даже груженый катамаран можно вытащить на берег насухо силами одного человека.
Катки для каждой модели немного отличаются по длине, чтобы их можно было использовать и как сиденье кокпита. Катки изготавливаются из той же ткани, что и основные поплавки и в них применяются те же клапана. Их можно так же использовать на берегу в качестве надувных сидений.
Эту опцию можно заказать в любое время. Ее наличие или отсутствие никак не влияет на конструкцию судна.
Краспица и ромбованты существенно упрочняют мачту. Но прочность наших мачт без краспиц вполне достаточна для нормальной эксплуатации наших судов в декларируемых (в паспорте) ветро-волновых условиях. Сотни наших катамаранов эксплуатируются по всем акваториям России и нам еще не было предъявлено ни одной поломанной мачты.
Эта опция для тех, кто предполагает форсирование парусами, с выходом груженного судна на один поплавок или предполагает вероятность непредсказуемого попадания в жесткий шквал или не уверен в своих мореходных умениях и хотел бы обезопасить свое судно и экипаж на случай некорректного управления.
Установка краспицы и ромбо-вант предполагает некоторые слесарные работы на самой мачте. Поэтому эту опцию лучше заказывать одновременно с судном. Мы можем выслать так же готовые детали и инструкцию по самостоятельному оснащению мачты.
Трехрогая краспица имеет оригинальную конструкцию В. Соловьева – она складывается при транспортировке. Ромбо-ванты выполнены из нержавеющего 19-ти прядного троса и оснащены талрепами из нержавеющей стали.
Эту опцию можно заказать в любое время. Ее наличие или отсутствие никак не влияет на конструкцию судна.
Эту опцию можно заказать в любое время. Ее наличие или отсутствие никак не влияет на конструкцию судна.
О камбузном ящике я впервые узнал из книги Тура Хейердала «Кон-Тики». Команда плота в любую погоду готовила горячую еду на примусе. Но примус стоял не на палубе, а в специальном ящике. Когда мы в 2006 году впервые вышли в открытый Океан- мы себе тоже изготовили «камбузный ящик» так как понимали тогда. И если бы не этот простой ящик – я вообще не представляю – сколько бы хватили проблем.
С тех пор я много раз ходил в Океане на надувном катамаране и по многу дней, размеры и констукция ящика совершенствовалась, адаптируясь именно под условия приготовления пиши на открытой палубе в любую погоду. Ящик совмещает в себе 2 основные функции: во первых – в нем постоянно находятся газовая плита и вся кухонная утварь на всю команду (а это 2 кастрюли, чайник, сковорода разделочные доски, ножи, миски, кружки, ложки и еще минимум 10 наименований, которые не рассованы по всему катамарану, всегда под рукой), а во-вторых – в нем на газовой плите готовятся горячие еда и питье.
Сегодня – это ящик, размером 75х25х30 см, с двумя крышками и несколькими отсеками внутри. Все размеры строго вымерены. Слева – отсек для газовой плиты и за ним отсек для сковороды. Справа отсек для двух кастрюль и остальной посуды. Крышки ящика сделаны в виде короба, в которые удобно положить что-то во время приготовления пищи. Крышек обязательно две! Чтобы минимизировать расход газа и ускорить время для готовки – крышку над газовой плитой закрывают. В переборке между отсеками есть прорезь – она для ручки сковороды.
Мы готовили горячую еду в любой дождь и шторм. Размеры кастрюль (и сковороды) с торчащими ручками подобраны таким образом, чтобы они не могли никуда сдвигаться. Крышки плотно прилегают к стенкам и даже если ящик накрывало волной – это никак не отражалось на процессе и времени приготовления.
Сейчас все мои друзья – туристы парусники – имеют на борту камбузные ящики – это так удобно! …и не только на борту надувного парусника, но и на берегу и в дальней автономной поездке на автомобиле.
Камбузные ящики моей конструкции – мы стали изготавливать самостоятельно и предлагать как комплектацию наших парусных катамаранов.
Крепится на гик, увеличивает жилое пространство на стоянке.
Эту опцию можно заказать в любое время. Ее наличие или отсутствие никак не влияет на конструкцию судна.
Палатка «домик» — только для катамаранов, ставится на штатный каркас-пирамиду с добавлением нескольких элементов жесткости. Полезный объем палатки значительно увеличивается, особенно в носовой части. Наличие открытого окна спереди обеспечивает отличную вентиляцию палатки, что позволяет находиться в ней в любую жару. В непогоду носовое окно задраивается.