Вращающиеся мачты на многокорпусных яхтах.


Конструкторы современных мнoгoкop­пусных парусных яхт ­ катамаранов, тримаранов и проа, стремясь реализовать их преимущест­ва ­ малое сопротивление воды движению и высокую остойчивость при умеренном водоизмещении, создают быстроходные суда с высокой «энерговооруженностью» парусами. Хотя одновременно строятся и относительно тяжелые крейсерские суда с высоким уровнем комфорта, все же основная цель создателей многокорпусников ­  -  добиться возможно более высоких скоростей.

 

Достигается это постоянным совершенст­вованием корпусов и парусного вооружения, применением высококачественных материалов и технологии. Одним из объектов парусного вооружения, подвергшихся значительной эволю­ции в последнее десятилетие, являются мачты.

Как правило, многокорпусники оснащаются шлюпом ­ системой двух парусов, соотношение площадей которых изменяется в довольно широ­ких пределах, У некоторых гоночных судов класса «Формула­40» стаксель часто не превышает 10 – ­ 15 % общей площади парусности.

 

Основная роль в создании тяги отводится гpoту, площадь котopoгo в том же формульном классе свыше 80 м2. Такая тенденция характерна и для океанских гоночных многокорпусников 60­ и 80­футовоrо классов. При таком соотношении площадей парусов существенно возрастает роль мачты, Если она правильно спроектирована, удается заметно повысить эффективность paботы гpoтa и получить дополнительный прирост скорости.

 

На многокорпусниках применяют мачты по­стоянные и вращающиеся. Первые относительно просты по конструкции и легки; вторые, уступая в этом, обеспечивают повышение эффективно­сти гpoтa особенно на лавировке, а также позволяют уменьшить зазор между передним парусом и гpoтoм.

Вращающиеся мачты различают двух типов в зависимости от отношения длины хорды про­филя к длине нижней шкаторины гpотa Е (раз­

мер Е по правилам обмера IOMR).

 

Если хорда менее О,08Е, мачту считают просто поворотной, если это соотношение больше, то мачтой­ – крылом, Сразу отметим, что при обмере оба типа мачты штрафуются посредством увеличения обмерной площади парусности. Поэтому целе­сообразно проектировать мачту с максимальной длиной хорды, насколько это допустимо по вeco­вым характеристикам. У зарубежных мачт наи­большая длина хорды составляет 1/16­ – /20 высоты мачты, передняя кромка мачты чаще вceгo прямая, а задняя ­ выпуклая с максимальной хордой посередине высоты.

 

Сложной проблемой для  конструктора вpaщающейся мачты является обеспечение враще­ния. В зависимости от типа оснастки опоры вpa­щения устраивают в шпоре и на топе мачты либо на ее передней кромке, подобно известным у нас мачтам буеров, В первом случае мачта может вращаться на 3600 и при любом направлении ветра занимать флюгерное положение, что важ­но в штормовых условиях и на стоянке.

 

Однако из­за штагов и вант, крепящихся на топе, невозможно получить эффективную форму гpoта серп в eгo верхней части практически отсутствует и профилирование мачты примерно на 1/3­ -  1/4 ее высоты от топа вряд ли целесообразно. Возможно, конечно, выполнить верхнюю опору в виде кронштейнов для ахтерштагов (или бак­штагов), но при этом непомерно возрастает вес всей конструкции.

 

В случае если мачта является распоркой в пространственной системе штагов и вант для соединения корпусов в катамаран, она подвергается дополнительному предвари­тельному сжатию, что требует повышения ее прочности и соответственно увеличения веса. Например, мачта из дерева длиной 16 м весит около 250 кг. Такие мачты устанавливают cтpoгo вертикально.

 

В качестве примера полноповоротной (вpaщающейся на 3600) мачты можно привести мачту­ – крыло, установленную на тримаране «Байда» (разработка конструкции и расчеты выполне­ны Ю, Брескиным и И. Грищенко). Ее основа ­ прочный сварной пространственный элемент из алюминиев­маrниевых профилей, работающий на сжатие.

 

Он встроен в обтекатель из листов AMг толщиной 1 мм, приклепанных к нервюрам, которые приварены к прочному элементу. Maксимальная хорда этой мачты составляет 1,6 м при высоте 13,5 м, вес ­ 200 Kr. Ликпаз выполнен в виде выпуклой кривой. Такое решение обеспечивает большую «жесткость» формы гpoта, но eго подъем и спуск при наличии 15 сквозных лат затруднительны. Мачта подкреплена ромбвантами.

 

Была испытана еще одна полноповоротная мачта с профилем, имеющим умеренную хорду, и двумя опорами ­ на шпоре и топе. Для повы­шения прочности внутрь профиля вварена попе­речная перфорированная диафрагма.  Ликпаз ­ -  прямой. Мачта была подкреплена ромбовантами с двумя рядами краспиц.  Как и в предыдущем случае, расположение штагов ограничивает площадь гpoтa. Для сохранения ее приходится увe­личивать длину нижней шкаторины, Очевидно, что удлинение и форма паруса не оптимальны.

 

По нашему мнению, наиболее приемлема мачта с ограниченным углом поворота (50­ -  60о на борт). Эффективность гpoтa особенно важна именно на острых курсах ­ -  основных для быстроходноrо судна. В то же время при креплении стоячего такелажа за переднюю кромку мачты устраняется необходимость применения ахтерштага, излишних подкреплений.

 

Регулирование положения мачты по длине судна возможно не только перемещением нижней опоры вдоль направляющей, но и изменением угла наклона мачты (первоначальный наклон 2 – 40).  Для наших условий плавания важна также возможность быстро заваливать мачту при входе в шлюз или проходе под мостами.

 

Такая мачта была спроектирована зимой  1986 г, для тримарана “Гайдамака». Oна имеет сварную конструкцию из листов AMг толщиной                     3 мм. При длине хорды 350 мм и длине м­чты 13,8 м ее вес составил около 100 кг (без такe­лажа). По сведениям из иностранных источников, подобные мачты  даже несколько тяжелее. 3а рубежом cварные мачты применяют сравнительно редко.

 

При небольшой хорде сечения их изготавливают из цельнотянутых алюминиевых профилей или составляют из нескольких таких же профилей. Мачты длиной более 15 м. изготавливают, как правило, из композитных материалов с прим­енением углеволокна и синтетических смол.

К сожалению, в нашем распоряжении oстаeтся пока лишь гибка фрагментов из листов и co­единение их в целое посредством сварки.

 

Попе­речный профиль мачты “Гайдамаки» пришлось  разрабатывать не только с учетом аэродинамики, но и технологии гибки носка и хвостовой части на гибочном cтанкe. 3аготовки, coгнутыe по шаблонам, сваривались вдоль с разбегом поперечных швов на подкладных планках. Попе­речныe швы были усилены планками снаружи.

 

Полноповоротные мачты требуют вполне определенной системы радиальных и опорных подшипников, причем расчетные осевые усилия для последних следует выбирать в 2,5­ – 3 раза  больше действующих. Тем не менее, время от времени опорные подшипники разрушаются, что свидетельствует о неучтенных нагрузках, в том числе и динамических.

 

Hа “Гайламаке» нижняя onopа мачты выполнена в виде вала с двумя радиально – упорными подшипниками и одним опорным; в верхней опоре установлен лишь один опорный подшипник. В зарубежных конструкциях применяют конические роликовые подшипники с углами до 30 – 400 (у нас наиболее широко pаcпpocтpанeныI с углами 15­ – 170).  В последнее время нижние опоры на многих вращающихся мачтах выполняют по типу “Top­надо» -­ шаровыми.

 

Верхняя опора чаще вceгo располагается снаружи на передней кромке мачты, на больших мачтах из углепластика она встpoeна внутрь и обслуживается через съемные лючки. Грот крепится к мачте при помощи ликпаза. Hа больших мачтах устанавливается рельс, а парус снабжается ползунами. Hа больших паpycаx (свыше 50 м2 ) делают специальные кapманы – ползуны для сквозных лат. Вредное влияние щели устраняется гибкими накладками по всей высоте задней кромки мачты.

 

Мачты подкрепляют одним­ – тремя рядами краспиц, длины которых учитывает возможность постановки передних паpycoв с большим заходом за мачту (угол тяги стаксель – ­шкота относительно ДП составляет 6 – ­80), хотя в последнее время такие стаксели применяют редко.  В случае установки одной пары краспиц длина каждой составляет 1/8 – 1/10 высоты мачты, их длину можно регулировать вручную либо при помощи гидропривода.

 

Стоячий такелаж полноповоротных мачт практически не отличается от такoгo же при топо­вом вооружении ­-   один – два  форштага, топ – ванты, один – ­два ахтерштага.  Для поворотных мачт применяют штаг и два бакштага, заведенные на продольные шпрюйты либо непосредственно крепящиеся к кopпycам.  Hа океанских мнoгo­корпусниках при длинных галсах мачту дополнительно подкрепляют быстроотдающимися бакштагами, выполняющими роль ахтерштага.

 

Для такелажа применяют почти не тянущиеся тросы конструкции 1 Х 19 или подобные, снабженные надежными наконечниками (например, типа “Норсеман»). Жесткие тросы требуют приме­нения шарнирных соединений с талрепами или крючков, которыми стоячий такелаж крепится к мачте.

Угол повopoта мачты контролируется с помощью лебедки и рычага, обычно направленнoгo в сторону кормы и расположенного над или под гиком. Иногда рычаг и гик соединены между собой резиновым амортизатором.

 

Гик оставил свое обычное место ­  -  его пятка располагается у шпора на мечте или на корпусе (белке). Гик нграет роль распорки для шкотового угла  грота, ннжняя шкаторина которого свободна. Регулнрованне положення шкотового угла осуществляется ползуном на продольном погоне, установленном вблизи нока  гика.

 

  Гик – шкот и рифшкентели (до четырех) проходят внутри  гика и через направляющие ролики подаются на лебедку. На вращающиеся мачты не не ставят  рельсов для спинакер – гиков, лебедок, обухов для под­вески блоков и т. п. Hа многокорпусниках ставят обычно асимметричные спинакеры, галс­овые, углы которых закрепляют на рейках, прикрепленных к палубе в виде бушприта, Фалы и кабели от ходовых огней и приборов проводят внутри мачты, вводя их через вырезы в обшивке, а выводя через открытую ннжнюю часть. Без преувелнчення можно сказать, что на современных крейсерско – гононочных и гоночных многокорпусниках вращающиеся мачты превалируют.

 

И, ПЕРЕСТЮК, О, ПЕРЕСТЮК,

 

г, Киев.

 

Источник:  ”Катера и Яхты”,  №148.

 

Оставить комментарий

Комментарии: 2