Автомотосервис

ТРИ СЕКРЕТА МАЧТЫ

22.02.2013

ТРИ СЕКРЕТА МАЧТЫМачта — «фундамент» парусного вооружения судна, главный его узел. Роль мачты многофункциональна, от ее устройства и расположения на судне зависят площадь, конфигурация и аэродинамика парусов, возможность регулирования их тяги, расположение шверта и многое другое. Так что выбор типа и конструкции мачты предопределяет и особенности конструкции судна, и уровень эффективности его парусов.

Выбор этот усложняется при создании малого разборного судна, когда приходится «мирить» такие противоречивые требования, как прочность и надежность деталей с их минимальным весом и компактностью упаковки разобранного судна. Особенно при конструировании мачты. Основные задачи, которые при этом решают, следующие: выбор типа мачты и материалов для ее изготовления, выбор варианта ее конструктивного выполнения (в том числе способа крепления грота) и, наконец, выбор конструкции степса.
 
СЕКРЕТ ПЕРВЫЙ: ВЫБОР ТИПА МАЧТЫ
 
Меньшая, чем у «цельного» судна, прочность корпуса малого парусника заставляет повышать прочность мачты. Задача свести при этом ее вес к минимуму сужает ассортимент подходящих материалов. Так, деревянные мачты слишком тяжелы, коробятся и гниют от влаги, сложны в изготовлении, да и качественную древесину для них достать непросто. То же, кроме «водобоязни», можно сказать и о самодельных стеклопластиковых мачтах. Поэтому самым подходящим материалом стали тонкостенные дюралюминиевые трубы. Особенно после освоения любителями малого паруса двух операций: сборки накладного ликпаза и превращения мачты в ферму. Последнее существенно улучшает соотношение « прочность/вес ».
 
На судно мачту ставят либо с боковыми и носовой растяжками — вантами и форштагом (рис. 1а), либо с боковыми раскосами (рис. 16), либо свободно (рис.1в) и крепят в двух точках. Расположение нижней точки (степса) не зависит от типа мачты, верхней — зависит: для свободной — это пяртнерс — отверстие в поперечной балке; для раскрепленной — точки крепления раскосов или вант со штагом, находящиеся выше пяртнерса. Ванты заметно уменьшают нагрузки на мачту и корпус судна (но усложняют их конструкцию). Угол между каждой вантой и вертикалью должен составлять не менее 11°.
 
Превратить обычные мачты в ферменные (рис.2) можно с помощью трех растяжек из стального троса диаметром 2—3 мм — ромбовант и поперечных распорок — краспиц. (Жесткость фермы повысится, если установить два ряда краспиц.) Угол между ромбовантами и мачтой должен быть не менее 8°.
 
Ромбовантами можно регулировать изгиб мачты, тем самым изменяя профиль грота и, как следствие, его тягу. Делают это с помощью винтового талрепа. Поворачивая корпус талрепа, его укорачивают или удлиняют, а прикрепленная к нему ромбованта одновременно меняет давление на краспицу и тем самым — изгиб мачты.
 
Накладной ликпаз собирают из тонкостенного П-образного алюминиевого профиля, применяемого в строительстве для крепления оконных стекол. Ему придают нужную форму молотком и оправками (рис.4) либо способом волочения между двух роликов с канавками соответствующих очертаний. Готовые отрезки обработанного профиля крепят к мачте винтами или шурупами-саморезами диаметром 3—4 мм. Отверстия для шурупов сверлят до начала деформации профиля.
 
Рис.1. Виды мачт
 
Рис.1. Виды мачт:
 
а— раскрепленная растяжками, б— раскрепленная подкосами, в— свободная; 1 — степс, 2— ванты, 3— форштаг, 4— раскосы боковые, 5— пяртнерс.
 
Рис.2. Мачта ферменной конструкции
 
Рис.2. Мачта ферменной конструкции:
 
а — общий вид, б — вариант узла краспиц; 1 — мачта, 2 — ромбованты задние, 3 — краспицы (Д16Т, трубы 12x1), 4— ликпаз, 5— ромбованта передняя, 6— форштаг, 7— талреп винтовой, 8— шпор, 9— прорезь для ромбованты, 10— тяга (Д16Т труба, 12x1), 1Т— хомут (полоса X18Н10Т s 1,5—2).
 
Рис.З. Характер обтекания грота потоком воздуха в зависимости от способа крепления его к мачте:
 
Рис.З. Характер обтекания грота потоком воздуха в зависимости от способа крепления его к мачте:
 
а— кольцами (сегар-сами), б — ликпазом, в — карманом на передней шкаторине грота.
 
Рис.4. Этапы изготовления ликпаза с помощью оправок
 
Рис.4. Этапы изготовления ликпаза с помощью оправок:
 
а — формирование цилиндрического дна профиля, б — подгибание полок профиля: 1 — молоток, 2 — профиль ликпаза, 3 — оправка плоская (дерево или текстолит), 4 — оправка цилиндрическая (металл), 5 — оправка фигурная (половина оконной петли).
 
Рис.5. Характер обтекания грота потоком воздуха в зависимости от вида мачты и способа крепления вант
 
Рис.5. Характер обтекания грота потоком воздуха в зависимости от вида мачты и способа крепления вант:
 
а — неповоротная мачта, б — поворотная мачта; 1,2 — точки крепления вант, 3 — ликпаз.
 
Рис.6. Способы соединения колен мачты
 
Рис.6. Способы соединения колен мачты:
 
а — телескопический (D—d=0,2...0,5), б — на наружной втулке (D—d=0,15...0,2), в — на внутренней втулке с ликпазом (D— d=0,2...0,3); 1 — колено нижнее, 2 — опорный штырь съемный (можно заклепку), 3 — колено верхнее, 4 — втулка наружная, 5 — втулка внутренняя, 6 — фиксатор (винт или заклепка), 7 — звенья ликпаза.
 
Рис. 7. Узел крепления гика
 
Рис. 7. Узел крепления гика:
 
1 — пятка гика, 2— проушины, 3 — винты крепления, 4 — «крестовина» шарнира, 5 — хомут мачты.
 
Рис.8. Виды степсов
 
Рис.8. Виды степсов:
 
а —- деревянный и металлический (фигурный и трубчатый) — для гребных деревянных и шпоновых лодок, б— плоский металлический — для установки на кильсон байдарки, в — сложные— для установки на балку судна-многокорпус-ника; 1 — шпоры мачт, 2 — степсы-хомуты, 3— штырь поворотный, 4 — хомут поворотный, 5 — винты-ограничители.
 
Тяга грота зависит от способа соединения его с мачтой. Поскольку у малого судна площадь парусности мала, а лобовое сопротивление корпуса и экипажа относительно велико, то такое невыгодное соотношение (по сравнению с большой яхтой) ухудшает способность малого судна двигаться против ветра. Поэтому важно соблюдать два «не».
 
Во-первых, не допускать щелей между мачтой и гротом, ибо прорывающийся в них с наветренной стороны паруса воздух существенно уменьшает тягу, особенно на острых курсах. Это происходит, если грот крепят на кольцах (рис.3а), петлях-сегарсах, шнуровке или ползунах, скользящих по прикрепленному к мачте рельсу. «Дырок» не будет, если грот крепить в ликпазе — продольной щели на задней стороне мачты (рис.3б).
 
Во-вторых, не создавать уступ между мачтой и гротом, ведь нарушение плавности профиля паруса, особенно в его начале, также ухудшает тягу. Эта проблема решается поэтапно. Улучшить плавность профиля помогает мачта каплевидного сечения, достать которую или изготовить сложно. Но можно сделать мачту поворотной, тогда ступенька между нею и гротом окажется ниже. А если использовать карман, то профиль паруса станет совсем плавным (рис.3в). 
 
Конечно, проще всего заставить поворачиваться свободную мачту. А как быть с раскрепленной? На первый взгляд здесь мешают штаг и ванты. Но если крепление вант перенести в одну точку (рис.5б), то мачта сможет разворачиваться влево-вправо на 15—20°, чего вполне достаточно.
 
С карманным креплением грота тоже не все просто, поскольку оно порождает целый букет проблем. Известно, что мачта лучше сопротивляется нагрузкам, в том числе от стакселя, если ее ванты и штаг крепить не к топу, а ниже его на расстоянии, равном 0,12—0,25 длины мачты. Штаг желательно располагать ниже вант, в крайнем случае — на одном уровне.
 
Так вот, карман на гроте вынуждает крепить ванты и штаг только к топу и применять только топовый стаксель, который максимально нагружает  мачту. Тот же карман не дает оборудовать мачту и ромбовантами, поэтому приходится существенно повышать ее прочность и жесткость, а тем самым — и вес.
 
СЕКРЕТ ВТОРОЙ: ВЫБОР КОНСТРУКЦИИ МАЧТЫ
 
Сочленение колен мачты (рис.6) зависит от способа крепления к ней грота. Вариант «а» — универсальный; «б» применяется, как правило, для свободной мачты; вариант «в» — для раскрепленной с ликпазом. Звенья ликпаза должны правильно стыковаться, поэтому соседние колена при сборке нужно фиксировать в строго определенном положении. Простейший вариант— с помощью головки винта или заклепки, входящей в прорезь на нижнем торце верхнего колена (рис.6, поз.6).
 
На прочность мачты влияет и способ крепления к ней гика. В частности, тонкостенная мачта «не любит», чтобы ее дырявили. Это учтено в представленном варианте (рис.7). Гик крепится к мачте охватывающим хомутом, который легко фиксировать на нужной высоте.
 
Крепить к гику нижнюю шкаторину грота можно либо ликпазом, либо карманом (здесь проще последний — он не создает никаких затруднений). В кармане делают вырез для прохода оттяжки гика, необходимой для бермудского, га-фельного (в том числе гуари), шпринтового и иногда рейкового (если нижняя шкаторина крепится на гике, а не на рейке) гротов.
 
Натягивать штаг, ванты и оттяжку гика лучше всего с помощью мягкого талрепа — капронового конца диаметром 3,5—5 мм, несколько раз пропущенного между двумя кольцами; при площади парусности более 10 м2 могут применяться винтовые талрепы.
 
СЕКРЕТ ТРЕТИЙ: ВЫБОР КОНСТРУКЦИИ СТЕПСА
 
Если мачта не должна поворачиваться, как у рейкового и латинского гротов, отверстия в степсах делают прямоугольными или квадратными (рис.8а). Шпоры в эти отверстия могут входить либо плотно, либо с зазором 3—5 мм на сторону.
 
Степсы, устанавливаемые на поперечные или продольные балки надувных лодок и плотов, катамаранов и тримаранов, позволяют при необходимости укладывать мачту горизонтально в любом направлении (рис.8в).
 
Коротко о применении рассмотренных конструкций.
 
Для мачт обычно используют трубы из сплавов Д16 или Д16Т диаметром 35—70 мм и толщиной стенки 1,5—2 мм, реже — 2,5 мм.
 
При площади грота менее 4,5 м2 ромбованты невыгодны: некоторая экономия веса не оправдывает затрат труда, материалов и, главное, времени на их сборку-разборку.
 
Г рот крепят карманом прежде всего в вооружении КЭТ (мачта плюс грот) со свободной мачтой, особенно при парусности до 4 м2. Такое решение дает максимальный эффект: плюсы конструкции работают, а минусам проявиться негде — нет стакселя и вант.
 
Кроме того, карман на гротах есть смысл применять в типах вооружения с короткой мачтой: гафельном, шпринтовом, латинском и рейковом. Плюсы такого решения заметно перевешивают минусы: топовый стаксель, хотя и имеет максимально возможную площадь, не слишком нагружает корпус. Мачта при этом чаще всего свободная, поскольку разница в весе с раскрепленной сравнительно невелика. Ее легко снимать и ставить, надевать на нее грот.
 
Свободную мачту часто применяют и в промежуточном варианте, когда основную парусность — вооружение КЭТ — дополняют при слабом ветре легким стакселем (то есть превращают в вооружение ШЛЮП). При этом стаксель больших нагрузок не создает и мачта оказывается относительно легкой.
 
НЕСКОЛЬКО СЛОВ О СНАСТЯХ
 
Стоячий такелаж (ванты и штаг, ромбованты) используют стальной — он не вытягивается, достаточно тонок, а значит, имеет малую паразитную парусность. Обычно это тросики из оцинкованной или нержавеющей стали диаметром 2—3 мм. На худой конец — просто проволока диаметром 2—2,5 мм. Она прочнее, но может внезапно сломаться (обычно около огона — очка на конце снасти).
 
Тросик же о разрушении «предупреждает»: вначале ломаются отдельные его проволочки.
 
Бегучий такелаж — фалы (снасти для подъема парусов), шкоты (для управления парусами), галсы и оттяжки изготавливают из растительных или синтетических (чаще всего капроновых) тросов. Последние предпочтительнее, они более прочные и не боятся влаги. Фалы делают из плетеного троса типа репшнура, так как крученый (обычно из трех прядей) тянется под нагрузкой и паруса «проседают», теряя форму. Допускается трос с сердцевиной из пучка нитей в толстой и прочной оплетке, такой, чтобы при растяжении фала под нагрузкой и последующем его сжатии без нагрузки нити сердцевины не пробивались сквозь оплетку. Диаметр фалов— 6—10 мм (при площади грота более 7 м2 фал иногда делают из стального тросика). Шкоты имеют диаметр 8—12 мм. Изготавливать их, особенно при небольшой площади парусности, можно и из крученого троса, вытяжка тут не столь важна, а держать в руках удобнее. Неплохие стаксель-шкоты получаются из полипропиленового троса, он заметно легче других, что улучшает управление стакселем в слабый ветер.
 
Площадь парусности однокорпусного судна можно ориентировочно определить по формуле:
 
 
Smax=kLB,
 
где Smax — допустимая площадь парусности; к — коэффициент остойчивости (зависит от конструкции судна: для байдарок к=0,6...0,7, для надувных лодок к=0,7...1, для гребных к= 1... 1,2); L и В— длина и ширина судна по ватерлинии.
 
В зависимости от особенностей судна полученный результат может корректироваться. Но «раздувать» парусность небезопасно. Лучше, разделив ее на основную и дополнительную, расширить парусный «гардероб», применяя основные паруса в средний ветер, дополнительные— в слабый, штормовые— в свежую погоду (в первую очередь грот, площадь которого должна быть в 2—3 раза меньше, чем у основного).
 
Иногда вместо штормового грота используют стаксель, если подходит его площадь и достаточна прочность. В качестве дополнительных парусов применяют прежде всего стаксели увеличенной площади и из более легкой (чем у основных) ткани. При площади основной парусности до 6 м2 можно увеличить «гардероб» без ощутимых финансовых расходов и при сравнительно небольших затратах труда — за счет стакселей из обычной полиэтиленовой пленки.
 
Ю.КУЖЕЛЬ




Рекомендуем почитать
  • ГАЗОДИНАМИКА РЕЗОНАНСНЫХ ВЫХЛОПНЫХ ТРУБ

    Использование резонансных выхлопных труб на моторных моделях всех классов позволяет резко повысить спортивные результаты соревнований. Однако геометрические параметры труб определяются, как правило, методом проб и ошибок, поскольку до настоящего времени не существует ясного понимания и четкого толкования процессов, происходящих в этих газодинамических устройствах. А в немногочисленных источниках информации по этому поводу приводятся противоречивые выводы, имеющие произвольную трактовку.

Комментарии 

 
0 #1 Александр 31.05.2016 20:26
Большое спасибо очень полезная статья.Давно эксплуатирую паруса на "прогрессе-4".А после статьи вижу есть чего подработать.Мачта у меня около 6 метров. Так как на реке Пине ветры небольшие.
 

Добавить комментарий

Защитный код
Обновить

ПОДПИСЫВАЙТЕСЬ VK FB


Нашли ошибку? Выделите слово и нажмите Ctrl+Enter.