"ГАУЯ" - ломает былые традиции.


Когда Алдис Эглайс пригласил меня прннять участие в испытании своего нового парусного кaтaмарана, я с удовольствием принял предложение. Ведь представлялась возможность, во — первых, практической проверки развиваемой Эглайсом конструктивной идеи, а во — втоpых, пройти под парусами по Балтике! Kaтaмаран «Гауя» интересовал меня с двух точек зрения —  ходкости и прочности, Пожалуй, особенно прочности, поскольку основная моя специальность —  динамическая прочность, а последние пять лет я много занимался прочностью парусных катамаранов. В плавании я мог проверить пpaктически решения тех задач, которые увлекали меня.

 

6 мая я вылетел в Ригу и в  тот же день имел возможность oсмотpeть сверкающий белизной катамаран, который спешно достраивался (в мeлочах) на сочном  лугу возле реки, нaзванне которой судно носило. А вeчером  мы уже смотрели с Алдисом чертежи и расчеты, продолжая нашу дискуссию о конструктнвных идеях катамарана, начало котарой было положено еще осенью прошлого года, тогда он прислал эскиз «Гayи» в peдакцию сборника.

 

«Гaуя» —  интересное судно, как, впрочем, и все остальные катамараны, построенные братьями Эглайсами. Сейчас, когда уже позади стадия изучения судна на суше и на море, я охарактеризовал бы «Гаую» так: это —  сочетание некоторых строительных идей с минимальными коэффициентами запаса, характерными разве что для ракетной техники. В caмом деле, что же такое «Гауя» с точки зрения строительиой механики? Kaтaмapaн не похож на все подобные суда.

 

Балки (1 -:- 3 на рис. 1), вязывающие корпуса, не воспринимают изгибающих и крутящих мoмeнтoв, возникающих на корпусах под действием ветра и волны; в сущности, это лишь распорки, препятствующие сближению и расхождению корпусов. Чтобы из аморфного coopyжения конструкция превратилась в kaтамаран, стянули ее тросами. Важинейшими из них являются фор —  и ахтерштаги (9 и 10) и нижний пояс 6 подмачтовой фермы.

 

 

Именно эти связн и превращают два корпуса и мачту в единую предварительно напряженнуЮю жесткую вантовую конструкцию. При первом же знакомстве с проектом я обpaтил внимание Алдиса на рискованность такой конструкции: в ней все нарушало установившиеся традиции  и устройство подмачтовой фермы и, в сущности, шарнирное coединение балок с корпусами. Подобнаго типа конструкции, вообще говоря, возможны на гоночных кaтaмapaнах, а ведь «Гауя» предназначена для дальных морских походов.

 

Главная идея Эглайсов  разделить нагрузки, расчленить конструкцию и заставить работать на эти нагрузки только те детали, которые лучше всего приспособлены и именно к их восприятию. Например, подмачтовая балка, работающая на изгиб под действием давления шпора мачты. Чисто деревянная коробчатая конструкция этой балки была бы слишкомI тяжелой, поэтому Эглайсы применяют обычную в строительной практике шпренгельную балку: верхний пояс 3, работающий на сжатие и изгиб,  дeревянная, нижняя стяжка 5, работающая на растяжение, —  два стальных прутка.

 

Выигрыш в весе очевиден, а чтобы катамаран не рассыпался, его стягивают штатаги и нижней полосой 6 подмачтовой фермы. Что же заставило Эглайсов пойти на такое решение? Стремление облегчить судно, так как чем меньше вес, тем больше скорость. Как это принято на гоночных катамаранах, на «Гaye» отказались от жесткoго мостика в виде рубки или надстройки; все  бытовые помещения расположены поэтому в корпусах.

 

И вот мы в море. Вторая ночь. Приближаемся к проливу Муху – Вяйн. После ночной вахты иду спать в носовой кубрик. Ветер 2 — З балла, качка ощущается не сильно… Проснулся от трохота и шума на палубе. Меня подбрасывало с такой силой, что временами казалось, будто я отрываюсь от койки. По свисту вeтра понятно что на ,моpe свежая погода, и катамаран борется со «своей» встречной волной. Сила и скорость бросков подтверждали теоретические выводы о стремительной качке катамаранов с ускорениями 2 — З g.

 

В сутолоке качки ощущалось еще одно движение, сопровождающееся непонятным звуком: вначале я проваливался вниз  это корпус срывался с гребня и врезался в следующую волну, раздавался грохот от удара о воду, потом что-то со скрежетом дергало у меня за головой переборку, корпус вздрагивал и из-под меня стремился выехать матрац. Боковые дерганья ритмично повторялись, совпадая с ритмом набегающих волн.

 

Я вышел на палубу, штормило баллов до 6 —  7: чайка тщетно пыталась преодолеть напор ветра и следовать за катамараном,  она стояла на месте, Надо сказать, капитан Алдис Эглайс отлично провел судно по сложному фарватеру. МЫ успешно выдержали борьбу с ветром и волнами, а потом … три дня штилело. Вот тогда — то и появилось время продолжить наши беседы. В спокойный солнечный день мы спустились в каюту капитана и снова развернули все расчеты. Начался очередной «симпозиум» по прочности кaтамарана.

 

На листее бумаги я нарисовал свой рисунок N1. Вы согласны,  обратился я к автору проекта,  что вся констpyкция судна держитсяна двух тросах? Если при ходе с отрывом нaвeтpeннoгo корпуса от воды лопнет ахтерштаг, кaтaмapaн превратится в «механизм», в котором каждый корпус может произвольно менять положение относительно дpyгoгo.

 

Это так,  ответил  Алдис,  но повороту нaвeтpeннoгo корпуса препятствует подветренный ахтерштаг, а eгo разрыв маловероятен, так как он слабо нагружен. Соrлашаюс:ь с ним и рисую еще одну схемку (рис. 2): Вся конструкция катамарана держится на одной единственной тяге 6  стальной полосе АС, стягивающей корпуса в плоскости подмачтовой фермы. Не так ли? Да. Значит, при разрушении этой полосы корпуса катамарана развернет так, как показано на рисунке пунктиром ?

Согласен, но это невозможно, так как полоса АС рассчитана с большим запасом,  а нагрузки невелики. Вот только что мы успешно выдержали шторм,.. Я вспомнил свое пробуждение и повторяющиеся сильные рывки, дepгавшие все судно: Но полоса АС рассчитана только на статические нагрузки, а на катамаран при периодическом всплытии и погружении корпусов на — волне действуют динамические. Эти рывки будут циклически повторяться на каждой «своей» волне катамарана.

 

За время эксплуатации их наберется мнoгo. Значит, в дaннoм случае играет роль и фактор времени  накопление усталостных повреждений.

Да, но пока полоса АС будет прочной, судно не развалится. А что — бы не произошло ее внезапного усталостного разрушения, надо производить периодические осмотры.  Вообще надо осматривать вeсь такелаж и все основные несущие узлы. Мне кажется, на это надо обратить внимание всех, кто будут плавать на серийных катамаранах.

 

Полезно будет выпустить правила эксплуатации катюмарана, как это делается для всех технических изделий. А в правилах изложить все требозания, при соблюдении которых судно будет надежным ибезопасным. Алдис, соглашается с этим предложением, и я сновa возвращаюсь к подмачтовой ферме: По моему, если вы замените одну полосу АС двумя  равнопрочными, подмачтовая ферма будет более надежной.

 

А я считаю, что любая одиночная связь может быть сделана не менее надежой, чем несколько связей. В строительных конструкциях всегда стремятся обходиться статически определимыми системами; если нагрузка может восприниматься единичной связью, то и ставят только одну связь.

Но при разрушении единичной полосы весь Kaтaмapaн разваливается, в то время как при двух даже одна сохранившаяся связь обеспечит жесткость и движение судна хотя бы со сниженной парусностью.

 

 Все это так. Но ведь летают же самолеты с одним крылом и считаются надежными… Против этого было трудно что — либо возразить.

Мы еще долго обсуждали тогда разные аспекты проблемы прочности катамаранов. Но сейчас я хочу вернуться к стержневому вопросу наших бесед  -  прочности нижней полосы АС подмачтовой фермы. Теперь, обдумав возражения Алдиса, я считаю, что сравнение крейсерской яхты и caмолета неправомочно.

 

Действительно, можно было бы придрать и другие тaкoгo же рода сравнения, которые заведомо завели бы наш спор в тупик. Например, что надежнее: aвтомобиль на четырех колесах, мотоцикл на двух колесах или моноавтомобиль на одном колесе? Получается абсурд  автомобиль на четырех колесах менее надежен, чем машина на одном колесе. В самом деле, с позиций математической теории надежности при равной надежности каждого колеса вероятность выхода из строя одного из четырех колес выше, чем одного единственного.

 

А причина этогo в том, что каждое колесо функцнонирует само по себе, не дублируя другие, и выход любоrго колеса из строя приводит к остановке автомобиля. В такой ситуации лучше строить моноавтомобиль. По этой же причине самолет с одним крылом надежнее, чем с двумя независимыми крыльями. Tак что же надежнее на крейсерском судне: одна пара основных вант или две? Что же лучше: одна связь у фермы или две?

 

 Я считаю, что лучше две, потому что, в отличие от колеса автомобиля и крыла самолета, каждая из таких связей дублирует другую, беря на себя значительную долю общей нагрузки при разрыве одной из них. Я за две связи хотя бы потому, что самолет движется только в одной стихии  в воздухе, а яхта  в двух (воздух и вода). И еще потому, что нагрузки на полосу АС динамические (рис. 3), а это значит, что в предельном случае они мoгут вдвое превышать расчетные статические; в районе отверстий под болты концентрация напряжений будет с коэффициентом а = 3; надо учесть еще и коррозию обычной cтaли в морской воде, и прочее.

 

Я за две связи, но не хочу быть консерватором. Существуют же крейсерские Kaтaмapaны (рис. 4), у которых мачта падает за бор, при разрыве любого из трех тросов стоячего такелажа! С дpyгoй стороны, у этих катaмapaнoв все не так, как у «Гayи»: наоборот, корпуса жестко связаны между  собой основными несущими балками, а мачта держится «на честном слове».И это принципально правильно: связи корпусов должны быть прочнее креплений мачты, ибо эти связи обеспечивают безопасность плавания в первую очередь.

 

У «Гaуи» формально это требование также выполняется: мачта рассчитана с «ракетными» коэффициентом запаса, равным единице, а у связей подмачтовой фермы коэффициент запаса существенно выше, но при этом надежность связи корпусов друг с другом, на мой взгляд, ниже, чем у связей мачты с корпусами (сравните рис. 1 и рис. 4). Однако, «это все теория», как любят говорить практики.

 

Что же в итоге? Знание и риск —  двигатель прогресса. Цена риска станет ясной только после всесторонних испытаний «Гауи» И сравнения ее с аналогичными катамаранами «консервативной» конструкции. Длительная эксплуатация будет самым  лучшим критерием для оценки надежности судна. Хотелось бы, чтобы «Гауя» оправдала нaдежды конструкторов.

 

Ю. С. Крючков.

 

Источник:  «Катера и Яхты»,  №28.

 

Оставить комментарий

Комментарии: 0