Долгими зимними вечерами вы будете искать в журналах и книгах чертежи такой яхты, которая отвечала бы всем вашим требованиям. Когда же вы убедитесь в том, что ни одна из существующих яхт не оказалась тем идеальным судном, которое вы уже создали в своих мечтах, вам придется приколоть лист ватмана на доску и, вооружившись карандашом, стать конструктором.
Для того, чтобы помочь вам в решении целого ряда сложных вопросов, которые неизбежно встают перед конструктором малых крейсерских яхт любительской постройки, ниже приведены необходимые для создания таких проектов материалы, основанные на личном опыте автора и систематизации данных отечественной и зарубежной литературы.
Прежде всего необходимо решить вопрос о назначении, типе и архитектуре будущей яхты.
Правильное определение назначения яхты позволит избежать неоправданного завышения или, наоборот, занижения размерений и построить судно с минимальными затратами материалов и труда. Назначение яхты определяется характером ее использования и районом плавания.
По характеру использования условно различают яхты однодневного плавания, яхты выходного дня и яхты для крейсерских и туристских походов. Яхты однодневного плавания используются в основном после окончания рабочего дня. На них не предусматривают спальных мест, камбуза и гальюна. Основное требование к ним — достаточно вместительный и удобный кокпит. Чаще всего это открытые или полупалубные яхты типа швертботов «М», яхт «Дракон» и т. п. Такие яхты пригодны для походов по рекам, озерам и для небольших прибрежных переходов, когда имеется возможность разбить ночлег на берегу.
Яхты выходного дня должны быть оборудованы для ночлега на воде с субботы на воскресенье, должны иметь простейший камбуз и вместительный кокпит. На такой яхте можно ходить в непродолжительные озерные и прибрежные морские походы даже в тех случаях, когда нет возможности переночевать на берегу. Яхта должна иметь небольшую рубку, козырек или складной тент.
Яхты для крейсерских походов, осуществляемых во время отпусков, требуют обеспечения обитаемости на судне с определенной степенью удобств для команды.
Для плавания по реке или озеру с отмелыми берегами лучше всего построить швертбот. Малая осадка швертбота сделает доступными многие мелкие притоки и тростниковые отмели, позволит сделать интересным плавание даже на небольшом озере. Не потребуется затрата больших усилий для погрузки его в кузов грузовика или на специальную тележку — трейлер, прицепленную к легковому автомобилю (разумеется, если швертбот достаточно мал), на которых можно перевезти швертбот по суше. Но малая осадка швертбота, открывающая широкие возможности при плавании по внутренним водным путям, является причиной и существенных его недостатков: лавировочные качества полностью зависят от шверта, остойчивость — от ширины корпуса, а удобство внутреннего расположения — от высоты надводного борта и рубки.
Для плавания на крупном озере или в морской бухте, где бывает сильное волнение, надо строить компромисс или килевую яхту.
Компромисс окажется весьма удобным и при смешанном плавании, например при переходе от моря к морю по рекам; обладая балластным килем, такая яхта имеет большую осадку, чем швертбот, но зато более остойчива и безопасна на волнении. Компромисс, как и швертбот, имеет свои недостатки, вызванные наличием опускного киля. При посадке на мель шверт может погнуться; конструкция швертового колодца сложна в изготовлении, создает неудобство в каюте и часто протекает. Что касается ходовых качеств, то компромиссы зарекомендовали себя как достойные соперники килевых яхт.
Килевая яхта лишена недостатков яхт с опускным килем, но имеет большую осадку. Как килевая яхта, так и компромисс практически неопрокиды-ваемы и могут эксплуатироваться в любом водном бассейне с достаточными глубинами.
Парусные двухкорпусные суда-катамараны нашими любителями строятся сравнительно недавно. Остойчивость катамаранов обеспечивается широко расставленными корпусами, что позволяет отказаться от тяжелого балластного киля. Малые водоизмещение и волновое сопротивление узких корпусов делают возможным достижение скоростей 15—20 узлов при длине судна 7—10 м, тогда как обычные яхты развивают 5—7 узлов; в этом и состоит основное преимущество катамаранов. Что же касается общего расположения, то оно получается удобным при расположении жилых помещений на палубе мостика, соединяющего корпуса, а это возможно только при значительных размерениях катамарана. Следует отметить, что высокую скорость катамарана также можно получить только при больших размерениях, когда вес команды, оборудования и снабжения занимает небольшую долю в весовой нагрузке.
При постройке катамарана вес корпуса и затраты материала больше, чем при постройке однокорпусных судов.
Можно рекомендовать постройку катамаранов до 7 м длиной для дневного и воскресного плавания и свыше 7 м — для дальних плаваний.
Большое влияние на тип проектируемой яхты оказывает установка на ней двигателя той или иной мощности. Многие любители стремятся поставить на свою парусную яхту двигатель возможно большей мощности, не задумываясь над тем, каким окажется результат. Впоследствии им придется или мириться с очень большим расходом топлива, или строить для своего двигателя катер. Корпус яхты во многом ограничивает любителей высоких скоростей. Для обеспечения остойчивости яхты под парусами корпус балластируют фальшкилем, вес которого достигает 35—40% водоизмещения. Для придания яхте способности лавировать приходится увеличивать смоченную поверхность корпуса постановкой килей, плавников и швертов. Обводы яхты вообще мало похожи на обводы глиссирующего и даже водоизмещающего катера. Наконец, при плавании под мотором яхта несет и такую в данном случае «бесполезную» нагрузку, как вес рангоута и парусов.
На рис. 1 приведена диаграмма зависимости установочной мощности двигателя от скорости и длины яхты по ватерлинии. Из этой диаграммы ясно, что увеличение мощности двигателя выше известного предела не дает значительного увеличения скорости. Например, для движения яхты длиной 6 м со скоростью 5 узлов требуется удельная мощность 1,8 л. с. на 1 т водоизмещения, а для движения со скоростью 7 узлов эту мощность необходимо увеличить уже в 3,1 раза. Для такого незначительного повышения скорости (всего лишь на 40%) нам придется увеличить водоизмещение на 15%, чтобы компенсировать увеличение веса машины и запасов топлива (при той же дальности плавания).
Из диаграммы видно, что для яхт длиной по КВЛ 5—7 м наиболее экономична скорость 5—6 узлов, для чего необходима удельная мощность двигателя 1,5—3,5 л. с./т. Диаграмма пригодна и для грубой прикидки мощности двигателя килевых яхт.
Для компромиссов возможно увеличение мощности до 8—10 л. с./т, а для легких швертботов, способных плавать на переходном к глиссированию режиме, до 15 л. с./т. Тому же, кто хочет ходить под мотором со скоростью выше 15 км/час и при случае иметь возможность поднять паруса, стоит подумать о постройке специального типа катера со вспомогательными парусами — туристского моторно-парусного судна.
Ниже рассматриваются основные вопросы проектирования малых крейсерских яхт со вспомогательным двигателем, т. е. парусно-моторных судов.
Выбор архитектурного типа яхты
Архитектуру яхты определяют форма корпуса и надстроек, а также тип парусного вооружения. Хорошо спроектированная и построенная, удачно оформленная внешне яхта вызывает у настоящего яхтсмена чувство восхищения, будь то стройное судно минимального водоизмещения или тяжелая яхта шарпи с короткими свесами. Любители строят яхты самых разнообразных архитектурных типов, в той или иной степени удовлетворяющих их вкусу, требованиям и опыту.
По нашему мнению, оптимальными будут легкие яхты, имеющие минимальные водоизмещение, смоченную поверхность и умеренную парусность. Пример такой яхты показан на рис. 21—2б. Яхта «Лоцман» — это мореходное, весьма удобное крейсерское судно с приятной стройностью линий. Ее килевая линия образуется изгибом доски, гнущейся на пласть; узкий плавниковый киль очень эффективен при лавировке, а плавник перед рулем придает дополнительную устойчивость на курсе. Высокий надводный борт увеличивает объем каюты и хорошо гармонирует с профилем рубки. Здесь нет излишнего материала, набираемого в дейдвудах киля, и, следовательно, нет лишнего водоизмещения и смоченной поверхности; отсутствие дейдвудов улучшает также поворотливость яхты. Понижение линии палубы в корме позволяет снизить центр тяжести команды, сидящей в кокпите; яхта лучше всходит на волну. Укороченные носовой и кормовой свесы удешевляют постройку и, в то же время, достаточны для обеспечения хорошего развала бортов.
Подобные же черты характерны и для архитектуры фанерного компромисса «Корсар» (рис. 2). В рубке этого маленького суденышка можно сидеть не рискуя задеть головой за бимсы: достаточная высота каюты получена благодаря "обратной" седловатости палубы.
На рис. 11 представлен чертеж судна, резко отличающегося и от "Корсара" и от "Лоцмана". Его длинный киль набран из толстых брусьев, установленных на ребро, что позволяет увеличить кривизну килевой линии и глубину трюма. Перо руля навешено на транец, поэтому не нужен гельмпортовый сальник для прохода баллера. Фальшкиль имеет простую конфигурацию. Большое относительное водоизмещение и длинная килевая линия обеспечивают хорошую устойчивость на волне и плавную качку.
Наиболее распространены небольшие яхты с рубкой в средней части; реже встречаются яхты с полубаком или гладкопалубные. Полубак имеет известные преимущества, так как помещение яхты шире вверху и более удобно (из-за отсутствия продольных комингсов рубки), а кроме того, устраняется источник водотечности в соединении упомянутых комингсов с палубой. Тип яхты с полубаком можно рекомендовать при условии изготовления наружной обшивки из легких материалов.
Внешний облик яхты во многом зависит от художественного вкуса конструктора. Большое значение имеет выбор наиболее эффектных очертаний оконечностей, рубки, иллюминаторов. В качестве декоративных деталей следует использовать комингсы кокпита, поручни, иллюминаторы, буртики и т. п.
Общее расположение яхты
Чтобы определить главные размерения будущей яхты, прежде всего следует решить, что необходимо разместить в ней, и набросать предварительный эскиз общего расположения.
Разделите все оборудование на необходимое для навигационных целей и для создания бытовых условий команде. К первому относятся: кокпит, вспомогательный двигатель, столик для карты, место для хранения парусов, кранцев, концов и т. п. Ко второму—койки по числу членов команды, камбуз, полки для посуды, провизионный ящик, стол, гальюн, шкаф для береговой одежды и т. п.
На яхтах озерного плавания, швертботах и яхтах выходного дня обычно устраивают кокпит открытого типа, представляющий собой отсек корпуса, отделенный от жилых помещений переборкой. Само-отливной кокпит, получивший распространение на морских яхтах, представляет собой водонепроницаемый ящик, дно которого расположено выше ватерлинии, благодаря чему попавшая в кокпит вода выливается за борт. Нормальный кокпит на четырех человек должен иметь длину не менее 1200, ширину 600—650 и глубину 350—400 мм.
При открытом кокпите бортовые банки используются как рундуки для хранения предметов снабжения и провизии. «Гробы» — т. е. ниши, образующиеся вдоль бортов самоотливного кокпита, удобны для размещения коек.
Устройству жилого помещения на яхте должно быть уделено большое внимание: ведь вы выходите в море для отдыха, а не для того, чтобы подвергать себя ненужным лишениям. Для каждого члена команды должны быть сухие и удобные койки, на которых можно спать в любое время. Длина нормальной койки должна быть не менее 1800, ширина — 550 мм. Лучше всего разместить койки для взрослых — длиной 1900 мм при ширине в голове 650 и в ногах 500 мм; для подростков — длиной 1750 и шириной 460 и 250 мм соответственно. Если койки используются для сидения, то верхняя кромка матраца должна отстоять от пайола не более чем на 480 и не менее чем на 300 мм (нормально на 350 мм). Над койкой должно быть не менее 900 мм свободного пространства; выступать за комингс рубки койка должна на 300 мм (рис. 3).
Расположение коек зависит от типа кокпита. Если кокпит самоотливной, кормовые койки могут на половину своей длины утапливаться в «гробах». В этом случае над койкой должно быть не менее 650 мм высоты. В нос от коек можно расположить камбуз и платяной шкаф (рис. 4).
При открытом кокпите камбуз лучше расположить у кормовой переборки каюты, а койки — в нос от него. Минимальной длиной яхты для размещения двух коек (рис. 5) будет 5,2—5,4 м. Для размещения четырех коек более рационален вариант, показанный на рис. 4. В этом случае камбуз размещается на миделе и минимальная длина яхты по КВЛ будет 5,5 м. Две койки (по этому типу) можно разместить при длине по КВЛ 3,7—4,0 м.
Обычно любитель ограничивается устройством четырех спальных мест; если же необходимо разместить шесть спальных мест, то придется строить полную и широкую яхту с длиной по КВЛ не менее 7 м.
Камбуз на яхте — такая же необходимая вещь, как и койки, независимо от того, предназначается ли яхта для походов в выходной день или для длительного крейсирования вдоль морского побережья. В первом случае достаточно будет иметь простейшую спиртовую плитку и принадлежности для приготовления кофе, а также хороший термос; во втором— желательна газовая или керосиновая плитка, на которой можно ежедневно готовить обед.
Лучшим топливом для яхтенного камбуза считается спирт, который обладает высокой калорийностью, не дает копоти и вредных выделений при горении.
Пропан-бутан также весьма калориен, но взрывоопасен, вреден для организма человека и потому требует специальной герметизации всей системы против возможных утечек. Удобны туристские газовые плитки с баллончиком, емкость которого при наличии еще одного запасного баллона достаточна почти на всю навигацию для 4 человек. Если использовать нормальную газовую двухконфорочную плиту (таган), баллон для него необходимо устанавливать на палубе в вертикальном или наклонном положении.
Керосин — неплохое топливо, но при горении дает много копоти. Для плитки или примуса в кар-дановом подвесе необходимо пространство 500X500 мм или несколько больше. На маленькой яхте можно установить примус в кокпите, чтобы рулевой мог присматривать за приготовлением пищи, но при этом необходимо исключить возможность опрокидывания кастрюли и ожогов (вообще ожоги при приготовлении пищи — наиболее частый вид травматизма на крейсерских яхтах).
Устройство камбуза на небольшой яхте ясно из рис. 23. При наличии места хорошо рядом с плиткой иметь столик 400X400 мм или хотя бы выдвижную доску. Удобно иметь на яхте теплый ящик (подобие термоса), с двойными стенками и тепловой изоляцией между ними. В таком ящике можно сохранить горячую пищу, приготовленную на стоянке, что позволит избежать проделывания этой неприятной процедуры при крене и качке судна. Для посуды и хранения запасов продуктов необходимо выделить специальные ящики.
Стол в каюте яхты также является насущной необходимостью. Он может иметь различное конструктивное оформление: откидываться от мачты или от трапа, опираться на швертовый колодец — но во всех случаях предпочитают складные конструкции. Размеры стола зависят от площади каюты.
Шкаф для береговой одежды на 4 человека должен иметь ширину 250—400, глубину — до 500 и высоту 950—1100 мм.
Устройство гальюна (рис. 6) на яхте связано с выделением определенного места и изготовлением или приобретением специального прибора.
На маленькой яхте наиболее целесообразно иметь под форлюком специальное ведро с герметически закрывающейся крышкой. Ведро ставится в гнездо под койкой и выгораживается ящиком, стенки которого обшивают оцинкованным железом; ящик сверху закрывается крышкой на петлях. Если имеется возможность выгородить гальюн, то его площадь желательна не менее 600X600 мм.
Штурманский столик или планшет для карты кажется ненужной вещью на речном или озерном швертботе, но совершенно необходим для прибрежного крейсерка с удалением от берега на 8— 10 миль. Его можно сделать откидным (от борта над койкой) так, чтобы он не занимал полезной площади каюты. Размер стола достаточен 500X650 мм. На нижней поверхности стола можно сделать гнезда для прокладочного инструмента.
Форпик служит вместительным рундуком для предметов снабжения и непромокаемой одежды.
Запас пресной воды практичнее всего хранить в алюминиевой или полиэтиленовой канистре.
Расположив все эти элементы в определенном порядке, получают эскиз планировки яхты. Не забудьте разместить вспомогательный двигатель. Стационарный двигатель обычно располагают под сходным трапом, устанавливая с наклоном 6—12° к горизонту. Подвесной двигатель можно навесить на кронштейн, укрепленный на транце, или непосредственно на сам транец (рис. 7). Иногда, при длинном кормовом свесе или вельботной корме, в кокпите устраивают колодец для подвесного мотора. Если на яхте будет подвесной мотор, следует позаботиться и о месте для его хранения на борту; для этой цели можно использовать один из «гробов» или пространство под кокпитом.
Чтобы определить длину яхты, остается прибавить в корму от кокпита 600—900 мм для правильной дифферентовки яхты, а в нос от окончания коек — 20—25% полученной длины (рис. 4 и 5).
На продольном разрезе нарисуйте профиль рубки, а на плане — очертания ее комингсов. Высота рубки определяется высотой каюты, которая для яхт 5—7 м длиной составляет 1,1—1,7 м (табл. 1). На малых яхтах целесообразно делать не рубку, а надстройку, т. е. на части длины яхты увеличить высоту борта. Этим достигается большая высота в каюте над койками, но зато необходима более прочная конструкция палубы надстройки. Если вы остановились на варианте с рубкой, по бортам от нее оставляют проходы по палубе шириной 120— 250 мм.
Таблица 1
Очень удобно иметь два выхода из каюты на палубу: сдвижной кап и форлюк; первый является основным, второй — облегчает работу с носовыми парусами и якорем. Размеры люков принимаются не менее 450X450 мм.
Определение главных размерений
Сделав предварительный набросок общего расположения, определяют минимальную длину яхты, необходимую для размещения намеченного оборудования. Затем определяют остальные главные размерения, подсчитывают водоизмещение и приступают к построению теоретического чертежа.
Для любителя, в наших условиях плавания, следует ограничиться максимальной длиной яхты 8,5 м. На яхте таких размеров возможно размещение всего необходимого оборудования для морского плавания четырех, а на компромиссе для внутренних вод даже шести человек. Выше уже были указаны минимальные размеры для яхт на два и четыре спальных места.
Рекомендуется строить яхту максимальной длины, какую только позволяет наличие материала, ибо по опыту известно, что любитель всегда стремится сменить свое судно на несколько большее.
В табл. 1 приведены для справки элементы по-строённых и успешно эксплуатируемых малых крейсерских яхт.
Швертбот класса «М» весьма популярен в нашей стране. Сотни швертботов, переделанных любителями из гоночных в крейсерские, стали неплохими судами для походов по внутренним водным путям. Используя старый корпус швертбота как кондуктор, а в качестве материала для нового швертбота стеклоцемент, пластмассу или шпон, можно построить яхту без затраты больших усилий. Высоту борта целесообразно увеличить на ~200 мм, что, помимо улучшения мореходных качеств, даст большую высоту каюты. Парусность должна быть несколько уменьшена до 15—18 м2, так как рубка и дополнительное оборудование повышают центр тяжести и ухудшают остойчивость швертбота, а условия работы команды отличаются от ее работы на гонках.
В случае, если вы захотите построить швертбот с размерениями, отличными от класса «М», постарайтесь выдержать отношение длины к ширине Lmax/B=2,5÷3,3, ширины no KBЛ к осадке В/Т = 6÷11, а коэффициент общей полноты взять в пределах δ = 0,28÷0,35. Водоизмещение будет зависеть от материала и конструкции корпуса. Для нормальной конструкции — обшивка из досок или реек — параметр относительной длины L/D1/3 = 5÷6,2; для облегченной конструкции — из шпона, пластмассы или с диагональной обшивкой L/D1/3 = 6÷8. Поскольку остойчивость швертбота зависит от его ширины, площадь парусности определяется по безразмерной характеристике SQR(S/B), равной 2÷2,5. Высоту надводного борта каютного швертбота следует принимать не ниже 0,10L. Свесы швертботов не принято делать большими; форштевень и транец обычно почти вертикальны.
Компромиссы озерно-речного плавания по обводам корпуса не имеют принципиальных отличий от швертботов, за исключением несколько меньшей ширины и наличия фальшкиля. Соотношения главных размерений Lmax/В = 2,7÷3,2; B/T=2,5÷4,0. Вес фальшкиля составляет 27—33% водоизмещения; относительная длина 4,5—6,0. Компромиссы морского плавания имеют обводы, напоминающие обводы килевых яхт. Длина свесов достигает 13— 35% длины по палубе; коэффициент общей полноты равен 0,20—0,30, а относительная парусность
находится в пределах 3,8—5,2.
Килевые яхты имеют еще более острые обводы; их остойчивость определяется весом и глубиной расположения фальшкиля. Осадка килевой яхты составляет 0,052—0.058L, а вес фальшкиля 32—40% водоизмещения D. При обычной конструкции L/D1/3=4,0÷5,0, а при облегченной L/D1/3 =5,0÷5,2. В последнем случае вес балласта больше и может достигать 45% D. Длина по палубе Lmax = 1,20÷1,45 L; минимальный надводный борт принимается равным 8—10% L, Отношение длины к ширине Lmax/B = 2,8÷3,5; коэффициент полноты δ = 0,18÷0,26; параметр
.
Приведенные зависимости и данные табл. 1 позволяют даже при отсутствии близкого прототипа правильно выбрать главные размерения. Естественно, что наличие прототипа существенно облегчит работу и позволит полнее учесть влияние тех или иных изменений, внесенных в проект.
При использовании приведенных данных не следует по всем элементам принимать крайние значения; необходимо оценивать влияние каждого параметра на обеспечение мореходных качеств судна и создание удобства внутреннего расположения.
Разработка обводов яхты
После определения главных размерений яхты можно представить форму ее корпуса, вычертив теоретический чертеж.
Прежде всего предстоит решить очень важный вопрос: какой тип обводов принять — плоскодонный, килеватый с острой скулой или округлый? Естественно, что для уменьшения затрат труда и материалов обводы и конструкция яхты должны быть возможно проще.
Любители редко строят яхты округлых обводов. Среди любителей наиболее популярны остроскулые яхты с килеватым днищем. Яхта с такими обводами по ходовым качествам значительно лучше плоскодонной и при хорошем проекте практически не уступает округлой; в постройке она несколько сложнее первой, но безусловно проще второй.
Если обводы округлой яхты задаются сложной сеткой ватерлиний, шпангоутов и батоксов, воспроизведение которых на импровизированном любительском плазе отнимает много труда и времени, то поверхность корпуса типа шарпи достаточно точно определяется линиями киля, скулы и пересечением борта с палубой. При постройке округлого корпуса приходится затрачивать материал на изготовление лекал и их установку на стапеле; лекалами для сборки остроскулых корпусов служат их конструктивные шпангоуты.
Гнутые шпангоуты округлого корпуса делают из твердых пород древесины, тогда как остроскулый корпус может быть построен почти целиком из сосны или ели.
Шарпи с поднятой из воды скулой и заостренными шпангоутами у форштевня — идеальная форма корпуса для любительской яхты. Подветренная скула при крене погружается глубже в воду, отчего повышается давление воды на скулу и яхта круче «вырезается» на ветер. Шарпи имеет большую начальную остойчивость благодаря увеличенной ширине по скуле, а в том случае, если его борта имеют хороший развал, то и повышенную остойчивость на больших углах крена.
Разрабатывать теоретический чертеж начинают с разбивки сетки основных линий на всех трех проекциях: корпусе, боке и полушироте. Первой линией на боковой проекции должна быть килевая линия. Если обвод киля образуется свободным изгибом доски на пласть, его проводят по рейке, отложив на миделе осадку корпуса без плавника, т. е. максимальную стрелку погиби киля. Для швертбота это будет осадка без шверта. Для килевой яхты максимальную величину стрелки погиби киля рекомендуется принимать следующей:
Следует отметить, что вообще эта величина зависит от водоизмещения, сечения киля и способа гибки последнего.
Различают две основные разновидности очертаний носовой оконечности подводной части яхт шарпи (рис. 8). Тип Б — форштевень ставят на плоский участок днища в носу при незначительном подъеме киля и скулы. Подобное образование можно увидеть у яхт «Звездного» класса. Тип А — со значительным подъемом скулы у форштевня и сильно подрезанным носом. Подъем скулы позволяет заострить шпангоуты носовой оконечности в подводной части, а подрез штевня — увеличить развал надводного борта. Первый тип проще в постройке, но второй дает преимущество при ходе на волнении, уменьшая удары волны о днище. Развал борта, кроме того, обеспечивает лучшую всхожесть на волну.
Обвод форштевня диктуется эстетическими соображениями и его конструкцией. Швертботы обычно имеют отвесный или слегка наклонный штевень. Килевые яхты, которым приходится плавать на взволнованном море, имеют значительный наклон штевня. В целях удовлетворения требованиям правил классификации носовой свес иногда достигает 40—50% длины яхты по палубе, в то время как для обеспечения мореходности вполне достаточно 30—35%.
В корме киль должен выходить из воды, обеспечивая плавное обтекание корпуса без срыва вихрей у транца. Транец может быть отвесным или наклонным (рис. 9). Отвесный транец'получил распространение на яхтах с опускным килем, так как он весьма удобен для навешивания руля и подвесного мотора. Транец с наклоном верхней части в корму хорош при высокой корме: он предохраняет перо руля от повреждений при навалах и несколько улучшает поведение яхты при ходе по волне. Транец с наклоном в нос появился (в результате введения обмерных формул) для уменьшения гоночной длины яхты; на яхтах любительской постройки применяется только в декоративных целях.
Вельботная и крейсерская формы кормы редко применяются на малых яхтах, так как усложняют постройку и ухудшают дифферентовку, но они хороши на прибойной волне, которая образуется у входа в гавань или на барах в устьях рек.
Положение и площадь килей, плавников, швер-тов зависят от площади парусности и положения ее центра. Площадь шверта для швертбота должна быть не менее 1/20 площади парусности. Наиболее практичны металлические шверты секторного или L-образного типа, которые реже гнутся при посадке на мель.
Аэродинамическое качество мечевидных швертов выше, однако они часто гнутся и заклиниваются в колодце.
Ходовые качества яхты на лавировке в значительно большей степени зависят от удлинения и профиля киля, чем от обводов подводной части корпуса. Для создания достаточного сопротивления дрейфу важна не общая площадь проекции ДП, а та часть ее, помещенная в киле, плавнике и руле, которая наиболее эффективно работает в качестве своеобразного крыла. Высокое аэродинамическое качество киля достигается при отношении длины киля к его ширине около единицы. Конфигурация киля должна быть такой, чтобы центр давления на него воды находился возможно ближе к ватерлинии. От положения центра давления зависит величина плеча кренящего момента силы сопротивления дрейфу и давления ветра на паруса. В этом смысле выгодна трапециевидная форма киля с большим основанием у ватерлинии.
Сопротивление килей и плавников оказывается минимальным при толщине их поперечного сечения 12—13% ширины и профиле сечения, напоминающем сечение симметричного крыла. Однако авиационные профили дают почти вдвое большую подъемную силу при незначительном увеличении индуктивного сопротивления. Поэтому, чтобы получить несимметричный профиль киля, его иногда выполняют отдельно от пера руля, а кормовую кромку делают поворотной (наподобие элерона у крыла самолета). Это позволяет уменьшить площадь киля до минимума. При обычном устройстве киля можно получить эффект несимметричного профиля, положив на курсе бейдевинд руль на подветер около 5°.
Основные конструктивные типы килей представлены на рис. 10. Тип 1—брусковый киль — наименее эффективен; площадь боковой проекции ДП должна быть достаточно большой, что увеличивает водоизмещение и смоченную поверхность. Тип 2 — обеспечивает большую быстроходность, но редко применяется любителями из-за сложности изготовления поясьев обшивки в районе шпунтового пояса (гарборда). Тип 3 — плавниковый киль — наиболее прост в изготовлении. Тип 4 — бульбкиль — может быть литым или сварной конструкции. Ниже будет рассмотрена конструкция этих типов килей, что позволит оценить возможность изготовления киля того или иного типа.
Одновременно с выбором типа киля определяют способ навешивания руля. Рули наиболее распространенных типов показаны на рис. 9. Площадь пера руля должна быть равна 8,5—12,5% площади диаметральной плоскости. Для яхт с длинной килевой линией и большой площадью ДП принимается меньшее значение, чем для яхт с рулем, стоящим отдельно от киля. Отдельный от киля руль рекомендуется устанавливать за плавником, площадь которого должна быть около половины площади руля. Отношение длины к ширине такого руля желательно не делать менее 1,5, так как при отклонении на 20—15° происходит срыв вихрей с руля, сопровождающийся падением подъемной силы и потерей управляемости яхты. Плавник увеличивает критический угол атаки и, кроме того, центр давления воды на руль перемещается ближе к баллеру.
Теперь получены все данные для того, чтобы начертить обвод ДП на боковой проекции. При расположении узких килей следует соблюдать особую осторожность, так как их положение по длине зависит от положения центра парусности и центра тяжести яхты. Поэтому желательно составить предварительный чертеж парусности, по которому можно заранее определить положение ее центра.
Линия борта на боку определяется высотой надводного борта и седловатостью палубы. Нормальная седловатость палубы имеет вогнутость; минимальная высота надводного борта расположена на 1/3 Длины яхты от транца, высота борта в носу — увеличена на две меры седловатости, а в корме — на одну меру. Палуба без седловатости выполняется в виде прямой линии с наклоном в корму. И, наконец, может быть принята седловатость с обращенной вверх выпуклостью линии борта и наибольшей высотой борта в носовой трети длины яхты. При достаточной высоте надводного борта профиль и величина седловатости влияют главным образом на внешний вид судна и высоту внутренних помещений, о чем и следует помнить при их выборе.
Теперь можно приступить к вычерчиванию характерных линий корпуса на полушироте. Для округлых обводов это будут линии палубы и ватерлиния, для остроскулых — линия палубы и скула. Коэффициент полноты ватерлинии яхт обычно находится в пределах 0,65—0,75, а центр ее площади смещается несколько в корму от мидель-шпангоута. Это смещение, так же как и смещение центра величины, для швертботов обычно больше, чем для килевых яхт, так как первые более чувствительны к весу людей, находящихся в кокпите. Носовая ветвь КВЛ должна быть достаточно заострена (20—28° на борт); в этом случае носовые шпангоуты получаются острыми, что дает преимущество при лавировке на волнении.
Ширина по скуле зависит от развала бортов на миделе. Для обеспечения хорошей остойчивости на больших углах крена достаточен развал 10—13°. На проекции бока линия скулы должна погружаться под воду на миделе и не слишком круто подниматься к корме. В носу принимается один из указанных на рис. 8 способов притыкания днища к форштевню. Для облегчения постройки следует избегать резких изгибов скулы в разных плоскостях.
Проектируя линию палубы, необходимо позаботиться о хорошем развале носовых шпангоутов, от чего в большой степени зависит всхожесть судна на волну. Швертбот без подреза килевой линии в носу и с прямым штевнем не может иметь большого развала носовых шпангоутов, иначе возникнут осложнения при подгонке досок обшивки к штевню.
Обвод миделя круглоскулой яхты может быть двух типов (см. рис. 10). Как уже отмечалось, тип 3 более прост в постройке и по ходкости не уступает второму типу. На крупных яхтах обвод мидель-шпангоута в надводной части выполняется с небольшим завалом внутрь. На маленькой яхте лучше делать борт в нижней части отвесным или слегка наклонным наружу.
Шпангоуты оконечностей почти всегда лучше делать V-образными, чем U-образными. Последние подвергаются сильным ударам на волне и при них ухудшается ходкость яхты (когда волна замывает свесы и происходит резкое увеличение смоченной поверхности). Кормовые шпангоуты не должны быть слишком широкими, чтобы яхта при крене не дифферентовалась на нос.
Все большее распространение для постройки корпусов любительских судов получает водостойкая фанера, свойства которой необходимо учитывать при построении обводов. Дело в том, что фанера практически не имеет свойств пластичности. Поэтому невозможно изготовить достаточно большие листы обшивки с двойной кривизной, как это делают при изготовлении металлических судов. Обводы фанерной яхты должны быть такими, чтобы лист обшивки свободно подтягивался к шпангоутам, а это значит, что борта и днище должны представлять собой поверхности, развертывающиеся на плоскость.
Из геометрии известно, что на плоскость можно развернуть поверхность, образующие которой представляют собой прямые линии. Такими поверхностями являются конус и цилиндр. Коническая поверхность задается на чертеже положением вершины, из которой лучами расходятся образующие, и конфигурацией направляющей. Цилиндрическая поверхность характеризуется положением образующей и формой направляющей линий. Все образующие цилиндрической поверхности должны быть параллельны между собой.
При проектировании мелких судов направляющей является скуловая линия, которая и вычерчивается в соответствии с данными выше рекомендациями на проекциях бока и полушироты. На полу-широте задается линия шпунта, а на боку — линия пересечения палубы и борта. При построении поверхности днища на боку определяется линия шпунта, а при построении поверхности борта на полушироте находится линия палубы.
Из комбинации цилиндрических поверхностей могут проектироваться обводы простейших яхт и швертботов «дори». Цилиндрические поверхности дают мало вариаций обводов, так как углы образующих с плоскостями проекций постоянны. В простейшем виде можно получить цилиндрические обводы днища и бортов, сделав соответствующие ветви шпангоутов параллельными между собой на проекции корпус,— см. например, кормовые шпангоуты борта и днище яхты-компромисс на рис. 2. В этом случае шпангоуты будут состоять из отрезков прямых линий, а изгиб листа обшивки будет происходить в плоскости, перпендикулярной образующим.
Конические поверхности дают больше вариаций обводов благодаря тому, что угол образующих с плоскостями проекций переменный и зависит от положения вершины. По коническим поверхностям с одной вершиной удобно проектировать яхты с одинаковым характером очертаний носа и кормы. Обводы транцевых яхт обычно проектируются по нескольким сопряженным коническим или по сопряженной конической и цилиндрической поверхностям. Конические обводы применяются для бортов и днища носовой оконечности, где требуется обеспечить подъем скулы и развал надводного борта. В кормовой оконечности линии скулы и батоксов имеют более плавный подъем и поэтому здесь удобнее применить цилиндрические обводы.
Построение обводов фанерных яхт производится методом, с сущностью которого лучше всего ознакомиться на конкретном примере.
Построение теоретического чертежа фанерной яхты длиной 5,8 м следует начать с проведения на проекциях бока линий КВЛ и скулы, на полу-широте— линии шпунта и ДП (рис. 11). Линия скулы, являющаяся направляющей для построения поверхностей днища и борта, вычерчивается на обеих проекциях. Так как очертания килевой линии в большой степени определяют характер яхты, предварительно наметим эту линию и линию шпунта на боку. Теперь необходимо подобрать такую коническую поверхность, чтобы проекция линии шпунта на боку возможно точнее совпала с желаемой. Поскольку выбраны обводы днища со значительным подъемом скулы у форштевня, то их можно развернуть по двум сопрягающимся коническим поверхностям. Вершина одной из них, охватывающей корпус от шп. 2 до ахтерштевня, располагается на (0,3—0,4) Lmax в корму от миделя, на расстоянии 3—5 ширин по скуле от ДП и на высоте 0,1—0,25L над скулой. Точное положение вершины определяется подбором в несколько последовательных приемов.
Проекции b и Ь' вершин А и А' лежат на одном перпендикуляре к ДП. Проводя через вершину лучи, пересекающие линию скулы, находят поверхность днища, а точки пересечения этих лучей с плоскостями батоксов, ватерлиний и шпунта будут точками соответствующих линий теоретического чертежа. Например, луч ad пересекает плоскости батоксов и шпунта в точках, проекции которых на полушироте будут а', Ь', с', d'. На боку проекции этих точек находят на пересечении перпендикуляров к основной b'b, с’с, d'd с проекцией луча. Подобным же образом пересечение луча с плоскостью ватерлинии на боку проектируется на полушироту (точки е и е'). Сделав такие построения для ряда лучей, получают серию точек, принадлежащих теоретическим линиям, что позволяет провести на боку линии батоксов и шпунта, а на полушироте — ватерлинии.
При выбранном положении вершины А обводы батоксов и киля получат очень крутой вход в воду, что может оказаться нежелательным как с точки зрения обеспечения мореходных качеств, так и по эстетическим соображениям; поэтому в носу применяется поверхность с новым положением вершины А1. Условие сопряжения двух конических поверхностей будет выполнено, если одна образующая принадлежит обеим поверхностям, а направляющая, т. е. скула, имеет плавный изгиб. Положение вершины находят на проекциях крайнего луча Af, точка f которого является последней точкой, совпадающей с намеченной линией шпунта на боку.
Построение теоретического чертежа из развертываемых поверхностей требует опыта, практических навыков и способности анализировать изменение обводов яхты при изменении положения вершин образующих обводы конусов. Координаты последних могут быть заданы весьма приближенно, поскольку они зависят от размерений и характера обводов яхты. Чем выше подъем скулы в носу, тем ниже располагается вершина. При длинном кормовом свесе вершина располагается ближе к миделю.
Если после построения килевой линии окажется необходимым поднять ее к КВЛ, следует отодвинуть вершину в плане от ДП, оставив неизменной ее высоту над КВЛ. При этом шпангоуты носовой оконечности получат большее заострение у киля. Если же необходимо поднять килевую линию в средней части, а шпангоутам носа дать большее углубление, увеличивается высота вершины над КВЛ. Такой же эффект дает смещение вершины в нос.
При любом перемещении вершины следует помнить, что проекции ее на полушироте и боку должны лежать на одном перпендикуляре к основной линии, а вершины смежных конических поверхностей должны лежать на общей образующей.
Подобным образом строится и поверхность борта. Поскольку в носу требуется больший развал надводного борта, чем на миделе, носовая часть борта строится по конической поверхности, а кормовая— по цилиндрической. Направляющей также служит скуловая линия; линия пересечения палубы с бортом задается на боку построением седловатости надводного борта, а на полушироте находится построением, осуществляемым рассмотренным выше способом. По длине вершину располагают около плоскости мидель-шпангоута, по высоте — под скулой на расстоянии около одной длины яхты и на расстоянии 2—2,5 ширины по скуле от ДП. Для построения линии борта на полушироте из проекций вершины проводят лучи и точки пересечения лучей с линией борта на боку сносят на соответствующие лучи на полушироте.
Построенные на боку и полушироте теоретические линии переносят затем на корпус, где по точкам батоксов, ватерлиний, скулы и линии борта могут быть построены шпангоуты.
Ряд практических советов по составлению теоретического чертежа вы найдете в популярной брошюре Ф. М. Шедлинга «Теоретический чертеж мелких судов», изданной Судпромгизом в 1959 г.
При построении теоретического чертежа невозможно обойтись без простейших расчетов нагрузки водоизмещения и посадки яхты. Общие способы таких расчетов излагаются в курсах корабельной архитектуры. Вкратце они рассмотрены в упомянутой брошюре Ф. М. Шедлинга. Однако особенности обводов яхт требуют введения в расчеты специфических для проектирования яхт коэффициентов, рекомендации по выбору которых приводятся далее.
Водоизмещение и положение центра величины по длине удобно вычислять, построив строевую по шпангоутам, т. е. кривую площадей шпангоутов. Площадь строевой будет соответствовать водоизмещению, а абсцисса ее центра тяжести — абсциссе центра величины яхты. Отношение площади строевой по шпангоутам к площади прямоугольника, сторонами которого являются наибольшая ордината строевой и длина яхты по КВЛ, будет являться призматическим коэффициентом полноты корпуса, от величины которого существенно зависит ходкость яхты. Этот коэффициент характеризует распределение водоизмещения по длине. Рекомендуется принимать его значение для швертботов в пределах 0,53—0,60; для компромиссов 0,50— 0,54 и для килевых яхт 0,52—0,54.
Ходовые качества яхты при крене зависят от симметрии носовой и кормовой частей надводного объема. Если эта симметрия нарушена, яхта при крене получит нежелательный дифферент на нос или на корму, в зависимости от того, какие объемы полнее — кормовые или носовые.
По значению призматического коэффициента, изменяющегося в сравнительно узких пределах, можно определить площадь мидель-шпангоута до построения теоретического чертежа по формуле:
где V и φ — водоизмещение и призматический коэффициент.
Наиболее выгодное в смысле ходкости положение центра величины для яхт — на расстоянии 0,52— 0,55 L в корму от нулевого шпангоута. Для легких швертботов ЦВ смещается дальше в корму, так же как и центр площади КВЛ, для компенсации веса команды в кокпите.
При расчете водоизмещения малых яхт должен приниматься во внимание объем плавников и рулей. Строевая по шпангоутам должна иметь плавные очертания.
Водоизмещение и посадка яхты по КВЛ должны соответствовать нагрузке яхты с полными расходуемыми запасами (топливо, вода и провизия), но без команды на борту. Следует проверить также посадку яхты с полной нагрузкой и порожнем.
Если такие расчеты покажутся вам сложными и утомительными, расположите центр тяжести фальшкиля в нос от ЦВ яхты на 1,5% длины по КВЛ. Следует помнить, что ошибка в определении положения центра тяжести балласта, приводящая к дифференту на нос, легче исправима. Во-первых, яхту обычных обводов легче дифферентовать на корму, чем на нос, а во-вторых, в корме всегда найдется место для укладки дополнительного выравнивающего балласта и лежать он будет ниже, чем в носу.
В случае, если водоизмещение яхты по чертежу значительно отличается от заданного или ЦВ не лежит в указанных пределах, необходимо исправить площадь шпангоутов и добиться соответствия.
Парусное вооружение
Выбирать основные элементы парусного вооружения яхты необходимо уже при разработке общего вида яхты и ее теоретического чертежа.
Первый вопрос: какой тип вооружения и парусов выбрать для будущего судна? В подавляющем большинстве случаев оптимальным типом вооружения для малой крейсерской яхты является шлюп. Кэт, имеющий всего один парус, обладает меньшей маневренностью; центр парусности располагается выше, чем у шлюпа, а управление в сложных условиях плавания требует значительных усилий, — все это препятствует применению этого типа вооружения на крейсерском судне. На яхтах парусностью свыше 25 м2 иногда применяется вооружение типов иол или кэч, особенно удобных для районов с частыми сильными ветрами. Преимущество двухмачтового вооружения состоит в быстроте и простоте уменьшения парусности уборкой грота или бизани. Кроме того, в слабый ветер имеется возможность значительно увеличить парусность постановкой балуна на грот-мачте и бизань-стакселя на бизань-мачте.
Иол и кэч обладают хорошей маневренностью и способностью лежать в дрейфе; благодаря дроблению парусности с парусами легко управляется даже один человек. За одномачтовым вооружением, однако, остается преимущество в тяговых характеристиках парусов, обеспечивающих большую скорость хода. Вооружение типов иол и кэч можно рекомендовать для плавания в море и на больших озерах (например, Ладожском).
В настоящее время общепризнаны достоинства треугольных бермудских парусов, имеющих наибольшую эффективность. На внутренних водах часто можно встретить швертботы с вооружением гуари (с гафелем, стоящим почти параллельно мачте). К достоинствам вооружения гуари следует отнести небольшую высоту и малый вес рангоута, что позволяет удачно решить задачу заваливания мачты для прохода под мостами.
Определив общую площадь парусности и выбрав тип вооружения, грот-мачту располагают на боковой проекции общего вида на расстоянии 33—40% длины по палубе от носа. Впоследствии расположение мачты уточняется при центровке парусности. Мачте хорошо придать легкий наклон в корму — около 5°.
Затем распределяют общую площадь парусности между отдельными парусами. Совсем недавно стаксель занимал положение, «унаследованное» от гафельного вооружения: штаг крепился в верхней трети высоты мачты и площадь стакселя составляла около 30% площади парусности.
Сейчас общепризнано преимущество топовых стакселей, штаги которых крепятся на топе мачты; площадь такого стакселя можно увеличить до 40% парусности яхты. При этом следует учесть, что стаксель является более эффективным парусом, чем грот, так как он не испытывает отрицательного влияния мачты на величину подъемной силы. Поскольку парус является своеобразным крылом, его тяга зависит от аэродинамического удлинения:
где h — длина передней шкаторины, S — площадь паруса. Топовый стаксель имеет большую длину передней шкаторины и площадь, чем старый стаксель, что и обеспечивает значительное преимущество в тяге. Кроме того, большая площадь переднего парусного треугольника позволяет увеличить площадь дополнительных парусов для слабого ветра, а приложение тяги стаксель-штага к топу мачты — избежать раскрепления мачты бакштагами, доставляющими немало хлопот при управлении яхтой.
На рис. 12 даны диаграммы для выбора оптимального аэродинамического удлинения парусов. Как видно из графика, при удлинении больше 6:1 практически роста тяги паруса не происходит; поэтому обычные яхты имеют удлинение в пределах 4,8—5,6. Не следует опасаться высокого рангоута. При увеличении удлинения парусов выигрыш в скорости окупит незначительное повышение центра парусности и центра тяжести яхты.
Грот на шлюпе имеет площадь 60—70% общей площади парусности, бизань на иоле 12—18% и на кэче 20—25%. Иол считается лучше кэча как по эффективности, так и по удобству управления. Вообще, бизань, имея малую площадь, незначительно участвует в создании тяги парусов; ее основное назначение состоит в создании желаемой центровки яхты.
Центр парусности на малой яхте должен находиться впереди центра бокового сопротивления (ЦБС) на 5—12% длины яхты по КВЛ. Яхты с топовым стакселем могут иметь это расстояние до 14— 18% L. Яхты с коротким плавниковым килем требуют более носовой «увалистой» центровки, а с длинной килевой линией, наоборот, более кормовой (5—7% L). Кэч и иол должны иметь центр парусности впереди ЦБС на 10—15% L. Более увалистая центровка дает хорошие результаты при любом ветре; наветренная центровка является дефектом, резко проявляющимся в свежие ветра.
На рис. 13 приведены конфигурации парусов, дающих хорошие результаты. Фаловый угол стакселя не должен быть меньше 19°; лучше всего сделать его равным 20—22°, а для сильного ветра — около 26°. Слишком узкий в верхней части парус работает плохо. Между фаловым углом стакселя и топом мачты необходимо достаточное расстояние (около 10% длины передней шкаторины), иначе стекающий со стакселя поток воздуха будет мешать правильной работе грота в верхней части. Это расстояние увеличивается для штормовых парусов и для стакселей с длинной нижней шкаториной.
Площадь рабочих парусов не должна быть чрезмерной. Лучше иметь побольше дополнительных парусов, чем подвергать судно и вооружение перегрузке при любом усилении ветра. В комплект дополнительных парусов входят: балун, генуэзский стаксель, спинакер и, на иоле и кэче, бизань-стаксель. Балун на крейсере является универсальным парусом и часто используется в качестве спинакера. Галсовый и шкотовый углы балуна должны располагаться, по возможности, ближе к палубе. Длина нижней шкаторины принимается от 120 до 170 % основания переднего парусного треугольника. Генуэзский стаксель предназначается для лавировки и имеет несколько меньшую, чем балун, площадь; он лучше стоит, если задняя шкаторина немного вогнута, а положение его шкотового угла должно быть более высоким, чем у балуна. Бизань-стаксель используется на полных курсах и потому его выгодно делать широким. Галсовый угол бизань-стакселя крепят на наветренном фальшборте; нижняя шкаторина может простираться до нока бизань-гика, а фал проводится на топ бизань-мачты. Все эти паруса шьются более «пузатыми», чем рабочие. Величина парусности яхты на полном курсе с балуном и бизань-стакселем может достигать 160—200% основной площади парусов.
При усилении ветра бывает необходимо уменьшить парусность, что осуществляется взятием рифов на гроте. Простейшая система — с помощью рифсезней— позволяет уменьшать площадь грота ступенями. Обычно достаточно двух ступеней, чтобы зарифить грот на 35% его площади. Больше рифить грот не рекомендуется; лучше иметь на борту штормовой трисель (площадь которого принимается 10—12 м2 на 1 т веса фальшкиля). Для удовлетворительной центровки под зарифленным гротом требуется заменить рабочий стаксель на штормовой. Такой стаксель облегчает управление яхтой, если его нижняя шкаторина ставится на рейке.
Мачты современных любительских судов в большинстве случаев делаются пустотелыми клееными. Известно, что яхтенная мачта нагружается, в основном, сжимающим осевым усилием, тогда как ванты работают на растяжение. Величина этих нагрузок зависит от силы ветра и остойчивости яхты, а также плеча кренящей пары. Зная остойчивость яхты, можно легко определить величину этих сил и потребный диаметр мачты. Обычно диаметр клееной сплошной мачты круглого сечения для бермудского вооружения принимается 11,3 мм на 1 пог. м высоты мачты над палубой. Наибольшее сечение мачта должна иметь примерно на половине высоты переднего парусного треугольника; у топа диаметр принимается равным 0,5—0,7 наибольшего, у шпора— 0,75. Наибольший диаметр мачты гафельного вооружения принимается 14—16 мм/пог. м. Если мачта пустотелая или имеет некруглое сечение, момент инерции ее поперечного сечения должен быть равен моменту инерции сплошной круглой мачты.
Мачты гафельного вооружения чаще всего имеют круглое поперечное сечение. Бермудские мачты также могут быть круглыми, но чаще их делают с вытянутым вдоль судна поперечным сечением, так как они хуже поддерживаются стоячим такелажем в продольном направлении. Такие мачты делаются прямоугольными, овальными или, если они вращаются вместе с парусом, каплевидными (рис. 14). Соотношение сторон мачты принимается не более 1 :1,4, поскольку при увеличении его мачта резко ухудшает работу грота. Кроме того, соотношение сторон мачты зависит от схемы ее раскрепления стоячим такелажем: чем выше находится точка крепления основного штага, тем более вытянутым должно быть сечение мачты.
Толщина стенок пустотелой мачты должна быть равна 1/5 ее диаметра. Хорошо использовать для изготовления прямоугольной мачты авиационную фанеру (рис. 14, а). В этом случае толщина фанерных щек принимается 10—15 мм. Полосы фанеры стыкуются по длине на усовом клеевом соединении; боковые грани должны заделываться в шпунт деревянных щек. Мачта должна иметь у шпора сплошную вклейку, простирающуюся выше пяртнерса, а через каждые 1,5—2,0 м длины — жесткие диафрагмы. Для склеивания мачт применяются казеиновые и смоляные клеи.
Наибольший диаметр гика принимается равным 14—16 мм на 1 пог. м его длины и располагается на середине. У нока и пятки диаметр уменьшается до 0,7 наибольшего. Практичные сечения гиков приведены на рис. 14. Гик для патент-рифа должен иметь цилиндрическую форму прямоугольного или овального сечения. Гафель круглого поперечного сечения имеет наибольший диаметр 16—18 мм на 1 пог. м длины; чаще гафель выполняют с эллиптическим поперечным сечением.
Для присоединения паруса на гике и мачте выбирают ликпаз или ставят рельс с ползунками. Ликпаз может быть составной частью конструкции мачты, а также может быть наклеен на нее в виде губок или изготовлен из дюралевой трубки диаметром 16—25 мм (рис. 14). Парусный рельс делают из полосы цветного сплава (для облегчения скольжения ползунков), но он может быть и стальным. Для паруса до 30 м2 хороша латунная полоса 15X2,5 мм. Гафельные паруса часто крепят к рангоуту с помощью сезневки.
При конструировании стоячего такелажа следует предпочитать наиболее простые схемы раскрепления мачты (рис. 15). На гоночном судне, имеющем облегченную мачту, применяется сложная проводка вант, которая, однако, не гарантирует мачту от поломки. Сделайте для своего прогулочного судна мачту несколько тяжелее и примените простую, но более надежную систему стоячего такелажа; благодаря этому вы будете чувствовать себя более спокойно при возможных перегрузках вооружения.
Проводка по типу 1 применяется при топовом стакселе. Разрывная нагрузка нижней и верхней вант принимается по величине равной водоизмещению судна. Такую же прочность должны иметь фор и ахтерштаги. Если нижних вант две, то их суммарное разрывное усилие должно быть на 25% больше водоизмещения.
Если штаг крепится не на топе, стоячий такелаж проводят по типу 2 или 3 для более высоких мачт.
В этом случае прочность основных вант и штага принимается равной водоизмещению, а прочность ромбовант, ахтерштага и бакштагов 60—70% этой величины. Одной пары краспиц и ромбовант достаточно для раскрепления мачты, несущей 40—50 м2 парусов. Бакштаги и ромбованты служат для компенсации тяги стаксель-штага, поэтому при проводке последнего на топ мачты необходимость в них отпадает. В этом случае тяга штага воспринимается ахтерштагом, прочность которого принимается одинаковой с первым. Помимо достаточной прочности и жесткости тросов такелажа, эффективность работы его зависит от угла встречи вант с мачтой (рис. 16). Этот угол должен быть не менее 13—15°, что и определяет длину краспиц и положение места крепления вант на мачте. Угол между мачтой и бакштагами принимается равным таковому между штагом и мачтой и составляет 15—30°.
Стоячий такелаж вырубают из троса 6X7 или 6X19 с прочностью проволоки 150—180 кг/мм2. Детали крепления такелажа к мачте и корпусу яхты должны рассчитываться так, чтобы при нагрузке, соответствующей разрывной для троса, в путенсах достигались напряжения предела текучести их материала. Практичны оковки из тонколистовой нержавеющей стали, изображенные на рис. 17. В таких оковках усилие на отрыв от мачты воспринимается болтом, а на срез — болтом и шурупами. Количество шурупов и диаметр болта определяются по величине удельной нагрузки на смятие древесины мачты под ними.
Бегучий такелаж — фалы — вырубают из троса 6X19 или 6X37. Грота-фал при парусности свыше 25 м2 проводят в два лопаря; стаксель-фал удобнее основать в один лопарь и переднюю шкаторину стакселя набивать галс-оттяжкой или фаловой лебедкой. Гика-шкот грота проводится в два лопаря для грота 10 м2, в три — для 20 м2 и в четыре-пять —для 30 м2.
Несколько замечаний следует сделать относительно установки мачты. Обычно мачту устанавливают в степс на киле и она проходит через пяртнерс на палубе, в котором ее расклинивают клиньями мягкого дерева. Преимущества такой конструк ции состоят в непосредственной передаче на жесткую килевую балку осевого усилия от сжатия мачты, а также в том, что пяртнерс воспринимает только перерезывающую силу от изгиба мачты, в то время как реактивный момент передается в виде реакций в степсе и пяртнерсе. Недостатком является ухудшение обитаемости в каюте, что особенно чувствительно на малых судах. Можно установить степс мачты на верхней палубе или крыше рубки, подкрепив место его установки легким трубчатым пиллерсом или усиленными бимсами и висячими кницами (см., например, конструкцию яхты «Лоцман» на рис. 24). Палуба может быть подкреплена также жестким узлом пересечения переборок платяных шкафов (см. рис. 6).
Складная (заваливающаяся) мачта на яхте внутреннего плавания является необходимостью. Три типовые конструкции такой мачты показаны на рис. 18. Мачта может устанавливаться в пасынках по типу 1, 2 или может вращаться вокруг горизонтальной оси специального бугеля (тип 3).
Материал и конструкция корпуса
Конструкцию корпуса в значительной мере определяет материал наружной обшивки. Для наружной обшивки всегда применяют наиболее доступный и технологичный для условий «самодеятельной верфи» материал. Им могут быть, в зависимости от реальных условий, доски, фанера, шпон, металл и даже пластмасса или стекло- и армоцемент.
Наибольшей популярностью среди любителей-су-достроителей пользуется водостойкая фанера. Корпуса яхт длиной свыше 5 м строят из бакелизиро-ванной фанеры по ГОСТ 1853—51 или из авиафанеры БС-1 по ГОСТ 102—49. Технологическое преимущество фанеры состоит в возможности использования больших по площади панелей для обшивки и палубы, что значительно сокращает трудоемкость постройки и повышает степень использования материала по сравнению с обшивкой из обычных досок. Кроме того, упрощается набор (с которого снимается функция связи отдельных поясьев обшивки между собой), а также сокращается число стыков и пазов, что способствует улучшению водонепроницаемости корпуса. Однако фанера накладывает ряд ограничений на выбор обводов яхты, которые были рассмотрены выше.
Качественные пиломатериалы в виде досок — дорогой и труднодоступный материал. Из-за наличия пороков — сучков, гнили, сердцевины и т. п.— очень большой процент материала уходит в отходы— до 70%. Более практична клееная обшивка из реек квадратного (или близкого к квадратному) сечения. В такой конструкции можно значительно повысить использование материала, так как удаление пороков из реек не нарушает общей прочности и водонепроницаемости обшивки.
Шпон, или формованная фанера, — очень легкий и прочный материал. Обшивка из него не нуждается в подкреплении сложным набором. Однако необходимость изготовления кондуктора для формования такого корпуса препятствует широкому распространению судов из шпона среди любителей. Подобным же недостатком страдают и корпуса пластмассовых и стеклоцементных судов, если нельзя использовать в качестве кондуктора построенное ранее судно.
Корпус из металла почти невозможно построить без помощи специальной мастерской, имеющей оборудование для обработки листов, их сварки или клепки. Предпочтение следует отдавать постройке металлических судов упрощенных обводов, подобных фанерным яхтам. Сталь — для малой яхты неподходящий материал из-за ее большого веса; рекомендуются более легкие и устойчивые против коррозии сплавы алюминия с магнием (АМг, АМг-5В и т. п.).
Общие положения по конструированию корпусов малых судов достаточно полно освещены в литературе, поэтому здесь уместно остановиться на конструкциях, специфичных для парусных яхт. В табл. 2 приведены рекомендуемые элементы конструкции яхт, плавающих вдоль морского побережья и на больших озерах.
Таблица 2
Обшивка вгладь требует тщательной подгонки поясьев. Расстояние между шпангоутами — шпация—принимается равным 5—10 толщинам обшивки. Обшивку вгладь любители применяют лишь при толщине обшивки более 13 мм, когда конопатка держится в пазах.
Яхты с округленными Рбводами можно строить с наборной обшивкой, называемой также «кромка на кромку», «внакрой» или «клинкер». Поясья такой обшивки, помимо шпангоутов, связываются между собой перекроем смежных досок. Благодаря этому можно уменьшить толщину обшивки на 12% (по сравнению с обшивкой вгладь) или увеличить шпацию на такую же величину; для легких судов возможно и то и другое. Величина перекроя поясьев обычно принимаете равной 1,5—2 толщинам доски, а шпации—6—12 толщинам обшивки. Конопатка пазов обычно не требуется.
Наибольшей популярностью (при использовании досок) пользуется обшивка на пазовых рейках. Пазовые рейки, подобно перекрою в обшивке внакрой, служат связями между смежными поясьями и придают обшивке дополнительную жесткость. Толщина обшивки принимается такой же, как и наборной; толщина реек одинакова с толщиной обшивки или тоньше ее на 15—20%. Шпация может быть увеличена до 25—35 толщин обшивки.
Обшивка из реек имеет толщину, одинаковую с обшивкой вгладь. Сборка ее осуществляется на смоляных клеях ВИАМ Б-3, КБ-3 и т. п. Запрессовка производится гвоздями, забиваемыми в грань пояса. При этом способе не требуется подгонка поясьев и обеспечивается монолитность обшивки. Качество обшивки может быть повышено оклеиванием ее снаружи слоем бязи.
Толщина фанерной обшивки принимается равной 40—50% толщины обшивки из досок вгладь. При дощатой обшивке поперечная система набора является необходимой для обеспечения связи между отдельными поясьями и расстояние между шпангоутами определяется жесткостью обшивки. При фанерном корпусе величина шпации может быть значительно увеличена (до 50—60 толщин обшивки) и может быть применена продольная система набора. Продольные ребра жесткости ставятся по днищу и бортам через 30—35 толщин обшивки и опираются на переборки, выгородки шкафов и жесткие шпангоутные рамки; между этими поперечными связями должно быть расстояние не более 0,7—1,0 м.
Заслуживает внимания опыт постройки яхт из армоцемента, описанный ниже в статьях об армо-цементных судах. Толщина армоцементной обшивки для шестиметровой яхты может быть принята 8—10 мм.
Вес армоцементного корпуса превышает вес деревянного, но при дальнейшем увеличении размерений отличается мало. Достоинство армоцемента состоит в доступности материала, простоте постройки и возможности осуществления любых обводов судна.
Закладка килевой яхты с брусковым фальшкилем .или со скругленным гарбордом набирается из толстых брусьев, соединяемых на замках с помощью болтов. Качество закладки может быть повышено, если брусья и кницы изготовлять из клееных пакетов тонких досок. Более проста килевая балка яхты с плавниковым и бульбовым килем, которая представляет собой одну или две доски, изгибаемые на пласть (смотри конструкцию яхты «Лоцман»).
В конструкции швертбота и компромисса довольно сложным в изготовлении узлом является швертовый колодец, который должен обладать водонепроницаемостью и жесткостью. Типовое сечение по колодцу компромисса показано на рис. 19. Колодец может быть изготовлен из стали или латуни.
Детали деревянного колодца следует стягивать болтами, а пазы — промазывать смоляным клеем или суриковой мастикой.
Ширина колодца для деревянного шверта толщиной 15 мм должна быть 35 мм, для шверта 25 мм—45 мм. Желательно, чтобы одна из торцевых стенок колодца имела твердую опору на палубный бимс, а боковые стенки раскреплялись кницами с флорами. Чтобы шверт не висел на шверт-талях, необходимо предусмотреть стопорное устройство.
Шверт может быть изготовлен из стали, легкого сплава, фанеры или досок. Металлический шверт придает дополнительную остойчивость легкому швертботу, но гнется при посадке на мель, что затрудняет выбирание и искажает его работу. Толщина стального шверта для яхт парусностью до 20 м2 должна быть не менее 5 мм, для яхт 25—40 м2 — не менее 7—8 мм.
Деревянный или фанерный шверт изготовить легче, однако первый подвержен раскалыванию, а второй расклеиванию.
При использовании деревянного шверта нужно учитывать его свойство разбухать в воде; поэтому щель в киле делают на 25—40% шире толщины шверта.
Для яхты с парусностью 20 м2 шверт из дубовых досок должен быть не тоньше 15 мм, а из бакели-зированной фанеры 12—16 мм. Профиль деревянного шверта можно сделать обтекаемым. Чтобы шверт не всплывал в колодце, его балластируют, прикрепляя на боковых гранях пластины свинца.
Наибольшее распространение получили вращающиеся шверты, подъем которых осуществляется вращением вокруг неподвижного болта. Наиболее практичны секторные и L-образные шверты. В опущенном состоянии такие шверты сидят в колодце по всей длине щели и оказываются наиболее прочными при посадке на мель.
Длинные и узкие мечевидные шверты лучше делать с толстым обтекаемым поперечным сечением, из дерева или сварными пустотелыми из двух листов металла. К недостаткам вращающихся швертов следует отнести большую длину колодца, который занимает полезное пространство в каюте. Этот недостаток может быть устранен частично — устройством стола на планшире колодца или полностью — применением мечевидного шверта, колодец которого не выступает над пайолом. Шкентель талей прямоугольного и мечевидного швертов изготовляют из троса или цепочки и выводят по трубе на верхнюю палубу. Секторный и L-образный шверты имеют выступающий над колодцем «язык», за который и основывают шверт-тали.
При постройке компромисса или килевой яхты определенную сложность представляет изготовление балластного фальшкиля. На рис. 20 показаны наиболее простые способы изготовления фальшкиля силами коллектива любителей или в мастерской, имеющей простейшее газорезательное и сварочное оборудование.
Бульбкиль может быть изготовлен целиком из железобетона (тип «а»). Несущую проволочную арматуру приваривают к килевой полосе и перевязывают с продольной распределительной арматурой. Объем киля заполняют металлическим ломом и цементом, затем арматуру покрывают проволочной сеткой и киль окончательно штукатурят цементом. Фальшкиль по типу «в» также может быть изготовлен из железобетона, но лучше килевые полосы вместо сетки связывать по бокам листами железа толщиной 3 мм. Бульбкиль «б» делают из стального листа с наваренным или прикрепленным на болтах пакетом листов. При изготовлении балласта из пакета вертикально поставленных листов (тип «г») можно избежать сверления отверстий под килевые болты. В фальшкиле из горизонтальных листов отверстия под болты сверлят до сборки пакета. Гладкость поверхности таких килей можно обеспечить зашивкой неровностей тонким листом или цементированием.
В заключение приводятся чертежи небольшого крейсерка «Лоцман», который не раз упоминался в тексте. В этих чертежах могут быть найдены ответы на многие вопросы, которые возникнут у вас при проектировании яхты подобного типа.