Идея создания быстроходного парусного тримарана родилась во время проведения соревнований туристских разборных судов на призы «Катеров и яхт» в Кавголово и на Московском море, в походах по Ладоге и Онеге. Свой тримаран мы назвали «Вьюн» — по названию речки, вытекающей из Лемболовского озера под Ленинградом. Именно на Вьюне, в половодье, были проведены испытания первого тримарана, результаты которых дали необходимый материал для технического совершенствования конструкции.
В процессе работы над созданием тримарана автор получил два авторских свидетельства — № 1004194 («Парусный тримаран», описание опубликовано в «Бюллетене изобретений» № 10—15.03.83 г.) и № 1030239 («Парусное судно», опубликовано в «Бюллетене» № 27—23.07.83 г.). Оба изобретения реализованы в публикуемом проекте.
Особенностью конструкции тримарана является отсутствие шверта — сила сопротивления дрейфу здесь создается за счет подветренного поплавка, имеющего несимметричный выпукло-вогнутый авиационный профиль сечения. Наветренный поплавок при крене полностью выходит из воды. Поплавки крепятся к поперечным балкам-аутригерам таким образом, чтобы образовался положительный угол атаки а = 3—5° по отношению к набегающему на основной корпус встречному потоку воды. Благодаря этому становится возможным движение судна прямо по курсу, без угла дрейфа, которым сопровождается плавание обычных парусных судов. На попутных курсах (без крена) оба поплавка располагаются над водой.
Для того чтобы регулировать силу сопротивления дрейфу в зависимости от условий плавания, можно предусмотреть три варианта изменения гидродинамических характеристик подветренного поплавка. Самый простой — регулирование угла атаки профиля. При этом варианте поплавок должен иметь возможность поворачиваться вокруг вертикальной оси в креплении к носовому аутригеру. Кормовой аутригер делается разрезным на две части, которые соединяют посередине винтовой стяжкой — талрепом, снабженным для удобства маховиком. Вращая маховик, рулевой может увеличить или уменьшить угол атаки поплавка как на стоянке, так и на ходу.
Во втором варианте изменяют профиль поплавка, точнее стрелку прогиба оси профиля. В этом случае поплавок может иметь симметричный профиль. К аутригерам поплавки крепят таким образом, чтобы в точках крепления допускался поворот оси профиля на небольшой угол. Средняя часть поплавка соединяется с жесткой конструкцией корпуса винтовым талрепом, при помощи которого можно придать профилю нужную стрелку прогиба. В данном варианте регулировка силы сопротивления дрейфу происходит как за счет изменения угла атаки, так и формы профиля.
В третьем варианте изменение прогиба профиля и угла атаки подветренного поплавка осуществляется при вращении талрепа, встроенного в кормовой аутригер; профиль имеет шарнирное крепление к средней трубчатой балке и носовому аутригеру.
Варианты регулировки угла атаки и кривизны профиля поплавков: а — путем изменения длины кормового аутригера; б — путем изгиба поплавка винтовой тягой; в — с применением средней балки, фиксирующей положение осевой линии профиля. 1—поплавок; 2—носовой аутригер; 3—разрезной кормовой аутригер; 4—кронштейн; 5—талреп; 6—маховик; 7—кормовой аутригер; 8—тяга; 9—талреп; 10—подкрепление корпуса; 11—средняя балка.
При выборе профиля для поплавка следует учитывать, что он должен обладать высоким качеством (развивать высокую подъемную силу при малом лобовом сопротивлении) на сравнительно малых углах атаки, не превышающих 15° *. На рисунке представлено несколько вариантов несимметричных аэродинамических профилей. На нашем тримаране были испытаны поплавки, имеющие исходный профиль 5, который соответствует минимальному прогибу оси. При увеличении прогиба за счет регулировки получается профиль 4. По этим данным, указанным в таблице, и рекомендуется изготавливать поплавки.
Поплавки делаются из пенопласта ПС-4. Для повышения прочности и обеспечения жесткости, необходимой для поддержания правильного профиля, поплавок рекомендуется армировать дюралевыми трубами диаметром 12 и 16 мм. Кормовую тонкую часть поплавка желательно защитить дюралевой пластиной. Обе трубы соединяются своими носовыми концами, вставляются в прорези в торцах поплавка и приклепываются к кормовой пластине. Оси шарниров для крепления поплавков к аутригерам желательно сделать из стальных нержавеющих трубок. Они вставляются в отверстия в верхней армирующей трубе и фиксируются на нижней при помощи винтов М5.
Профиль поплавка размечается на плотном картоне или тонкой фанере, из которых вырезается шаблон для обработки пенопластовой заготовки с размерами 150Х300Х1400 мм. На носовой и кормовой оконечностях размечают положение вспомогательных вертикальных осевых линий, по которым ориентируют шаблон, прикладывая его к верхней и днищевой поверхностям заготовки. Сначала поплавок обрабатывают в виде призмы, затем кромки нижней части плавно закругляют. После монтажа трубок щели и неровности на поверхности поплавков заклеивают пенопластом, шпаклюют и оклеивают слоем тонкой стеклоткани. Наружную поверхность можно окрасить эпоксидным связующим с введенной в него алюминиевой пудрой либо другим пигментом.
Обычно каждый строитель судна при постройке вносит свои изменения в конструкцию, или желая ее усовершенствовать, или вследствие отсутствия нужных материалов. Поэтому нет смысла приводить чертежи всех деталей. В тексте и на иллюстрациях указываются только основные размеры, имеющие принципиальное значение.
Длина носового аутригера рекомендуется не менее 3000 мм, дабы избежать вредного сложения волн, образуемых у форштевня байдарки и поплавками. Кормовой аутригер для образования начального угла атаки 3— 5° делается на 150—200 мм длиннее. Расстояние между аутригерами (~800 мм), длина поплавка (1400 мм) и его расположение выбираются таким образом, чтобы можно было эффективно грести байдарочным веслом с места рулевого.
Аутригеры жестко скрепляются со шпангоутами. Жесткость оконечностей необходимо повысить за счет установки дополнительных продольных трубчатых связей, скрепляющих штевни со шпангоутными рамками. Рекомендуется также пропустить под шпангоутами тросики, идущие от фор- до ахтерштевня, и натянуть их талрепами.
К трубам аутригеров можно закрепить банки для откренивания, стопоры для шкотов и т. п. На общем виде тримарана показано упрощенное устройство для регулирования профиля поплавка и угла атаки, состоящее из штанг 7, внешние концы которых крепятся к середине поплавков, а внутренние — к штоку 18, перемещающемуся вдоль ДП судна. При движении штока в корму тяги 7 деформируют поплавок, увеличивая стрелку прогиба оси профиля; в нужном положении шток фиксируется при помощи стопора.
Непотопляемость тримарана обеспечивается запасом аварийной плавучести, в который входят оба пенопластовых поплавка, три пенопластовых сиденья плюс надувные баллоны под кильсонами и стрингерами — всего более 130 дм3.
Парусное вооружение тримарана — бермудский шлюп. Общая площадь парусности может быть принята равной от 4,5 до 7 м2 в зависимости от опытности экипажа и класса, в котором предполагается участвовать в соревнованиях. Удобно, например, грот сделать площадью 5 м2, а стаксель 2 м2, тогда можно будет выступать по выбору в одном из двух классов — 5м2 или 7 м2. Мачту, как и аутригеры, рекомендуется сделать из дюралевой трубы 40 X 1,5 мм. При площади грота 5 м2 длина мачты составляет 5,4 м, длина нижней шкаторины — 1,60 м. Шпор мачты устанавливается на носовом аутригере, мачта раскрепляется вантами, проведенными на поплавки, и штагами. Стоячий такелаж можно сделать из стальной оцинкованной проволоки типа струны диаметром 1,7 мм. Для шкотов годится нейлоновый трос диаметром 10 мм, для фалов — 6 мм.
Устанавливать мачту в степс, укрепленный на кильсонах, не рекомендуется — в этом случае детали набора получают нагрузку, на которую они не рассчитаны, и есть риск, что в первую очередь сломается шпангоут.
Если строитель тримарана рассчитывает на успешное выступление в гонках под парусами, то их необходимо шить из легкого лавсана. Грот удлиненной формы лучше всего снабдить сквозными латами, причем нижняя лата образует свободную шкаторину, не соединенную с гиком ликпазом. Благодаря этому парус принимает правильную аэродинамическую форму; перемещением в небольших пределах точки крепления шкотового угла к гику возможно регулировать глубину пуза паруса в зависимости от условий гонки.
ОСНОВНЫЕ ДАННЫЕ ТРИМАРАНА «ВЬЮН» | |
|---|---|
Длина наибольшая (байдарка "Таймень 2"), м | 5,0 |
Ширина главного корпуса, м | 0,85 |
Общая ширина, м | 3,2 |
Длина поплавка, м | 1,40 |
Ширина поплавка, м | 0,14 |
Высота борта до привального бруса, м | 0,27 |
Полная масса, кг | 54 |
Площадь парусности, кв.м | 5—7 |
Грузоподъёмность, кг | 250 |
Экипаж, чел. | 2—3 |
Корпус байдарки обладает ограниченной продольной жесткостью, что не позволяет достаточно туго натянуть переднюю шкаторину стакселя. Поэтому целесообразно стаксель делать небольшой площади.
Несмотря на достаточно высокую остойчивость — восстанавливающий момент поплавка при его полном погружении в воду составляет 60 кгс*м — возможно опрокидывание тримарана. Поэтому важно продумать систему постановки судна на ровный киль и откачки из него воды силами экипажа. Это полезно в соревнованиях и абсолютно необходимо в походе. В судне всегда должен быть буксировочный конец с плавучестью, водоотливные средства. В походе все грузы должны быть в герметичной упаковке и надежно принайтовлены к корпусу. Герметическая упаковка мягких вещей служит не только для их сохранения, но и создает дополнительную аварийную плавучесть. Для постановки опрокинутого тримарана на ровный киль можно использовать грота-и стаксель-фалы, которые перекидываются с топа мачты на поплавок. Целесообразно иметь специальные тросы и приспособления в виде блоков и стопоров для постановки судна на ровный киль.
В заключение отметим, что различные модификации «Вьюна» успешно прошли испытания в походах по рекам и озерам Cеверо-Запада. С 1982 г. тримараны принимают участие в соревнованиях на разборных туристских парусниках на призы «КиЯ» в Кавголово и на Московском море. Их экипажи неоднократно завоевывали дипломы, а строители отмечались на технических конкурсах туристских самоделок.
С. Зуев
Ординаты профилей (t, мм)
Профиль, показанный на рисунке | Отстояние сечения от носика профиля, % в | |||||||||||||||
0 | 1,25 | 2,5 | 5 | 10 | 20 | 30 | 35 | 40 | 50 | 60 | 70 | 80 | 90 | 100 | ||
|
1 — "НЕЖ" |
0 | 28 | 38,4 | 52,8 | 69,5 | 83,2 | 85 | — | 79,8 | 69,5 | 56,5 | 40,8 | 25,5 | 12,7 | 0 | |
|
2 — скуловой киль яхты (КиЯ № 2) |
0 | - | 45,6 | 60,8 | 73,5 | 124. | 141 | 144 | - | 141 | - | 104 | - | 40 | 0 | |
|
3 — Жуковского |
Нижн. | 64,5 | 42 | 35,2 | 25,6 | 14 | 3 | 0 | - | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
Верхн. | 64,5 | 86,0 | 97,8 | 112 | 129 | 146 | 150 | - | 144 | 130 | 111 | 87,2 | 59,6 | 30 | 0 | |
|
4 — поплавок «Вьюна» (максимальный изгиб) |
Нижн. | 60 | 40 | 32 | 20 | 8 | 0 | 8 | - | 14 | 14 | 12 | 8 | 6 | 3 | 0 |
Верхн. | 60 | 84 | 96 | 108 | 125 | 141 | 146 | - | 142 | 134 | 118 | 98 | 70 | 38 | 0 | |
|
5 — поплавок «Вьюна» (исходное положение) | Нижн. | 61 | 41 | 33 | 20,5 | 8 | 0 | 0 | - | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
Верхн. | 61 | 85 | 97 | 108,5 | 125 | 141 | 138 | - | 128 | 120 | 106 | 90 | 64 | 35 | 0 | |
* Учитывать нужно также и низкие скорости движения поплавка в воде, характеризующиеся числами Рейнольдса Rе=(1,6—3,2)x106. — Прим. ред.