Щогла — це основа озброєння будь-якого вітрильного туристичного або спортивного судна, його найважливіший вузол. Від її конструкції та положення залежать площа, конфігурація й аеродинаміка вітрил, можливість регулювання їхньої тяги, конструкція шверта і самого «корабля» загалом.
Будуючи невеликий вітрильник, доводиться «мирити» між собою досить суперечливі вимоги — міцність і надійність деталей з їхньою мінімальною вагою. І насамперед саморобнику потрібно визначитися з типом щогли та матеріалами для її виготовлення, вибрати варіант її виконання (зокрема спосіб кріплення грота) і підібрати відповідну конструкцію степса. Розіб’ємо це потрійне завдання на складові й розглянемо їх окремо.
Вибір типу щогли
Невелика міцність корпусу малого вітрильника змушує підвищувати міцність щогли. Бажання при цьому звести її вагу до мінімуму звужує асортимент придатних матеріалів. Дерев’яні щогли надто важкі, коробляться й гниють від вологи, складні у виготовленні, та й якісну деревину для них дістати непросто. Те саме, окрім «водобоязні», можна сказати і про саморобні склопластикові щогли. Тому найпридатніший для нас матеріал — тонкостінні дюралюмінієві труби. Особливо після освоєння двох операцій: складання накладного лікпаза і перетворення щогли на ферму, що суттєво покращує співвідношення «міцність/вага».
а — розкріплена розтяжками; б — розкріплена підкосами; в — вільна; 1 — степс; 2 — ванти; 3 — форштаг; 4 — бокові розкоси; 5 — пяртнерс
На судно щогла ставиться або з боковими й носовою розтяжками — вантами та форштагом (рис. 1а), або з боковими розкосами (рис. 1б), або вільно (рис. 1в) і кріпиться у двох точках. Розташування нижньої точки (степса) не залежить від типу щогли. А от для верхньої точки є варіанти. У вільної щогли — це пяртнерс — отвір у поперечній балці. У розкріпленої — точки фіксації розкосів або вант зі штагом, що розташовані вище пяртнерса. Ванти помітно зменшують навантаження на щоглу і корпус судна, але ускладнюють їхню конструкцію. Кут між кожною вантою і вертикаллю має становити не менше 11°.
а — загальний вигляд; б — варіант вузла краспиць; 1 — щогла; 2 — задні ромбованти; 3 — краспиці (Д16Т, Ø12×1 мм); 4 — лікпаз; 5 — передня ромбованта; 6 — форштаг;
7 — гвинтовий талреп; 8 — шпор; 9 — проріз для ромбованти; 10 — тяга (Д16Т, Ø12×1); 11 — хомут (Х18Н10Т s1,5-2 мм)
Перетворити звичайні щогли на ферменні (рис. 2) можна за допомогою трьох розтяжок зі сталевого троса Ø2-3 мм (ромбовант) і поперечних розпірок-краспиць. Жорсткість ферми підвищиться, якщо встановити два ряди краспиць. Кут між ромбовантами і щоглою має бути не менше 8°. Ромбовантами можна регулювати вигин щогли, тим самим змінюючи профіль грота і, як наслідок, його тягу. Робиться це за допомогою гвинтового талрепа, прикріпленого до ромбованти, який змінює свою довжину під час обертання.
а — кільцями (сегарсами); б — лікпазом; в — кишенею на передній шкаторині грота
Накладний лікпаз збирається з тонкостінного П-подібного алюмінієвого профілю, що застосовується у будівництві для кріплення віконного скла. Йому надають потрібної форми молотком та оправками (рис. 4), або шляхом протягування між двома роликами з канавками відповідних обрисів. Готові відрізки обробленого профілю кріпляться до щогли гвинтами або шурупами-саморізами діаметром 3-4 мм. Отвори для шурупів свердляться до початку деформації профілю — це важливо.
а — формування циліндричного дна профілю; б — підгинання полиць профілю; 1 — молоток; 2 — профіль лікпаза; 3 — оправка плоска (дерево або текстоліт); 4 — оправка циліндрична (метал); 5 — оправка фігурна (половина віконної петлі)
Тяга грота залежить від способу його з’єднання зі щоглою. Оскільки у малого судна площа вітрильності теж мала, а лобовий опір корпусу та екіпажу відносно великий, таке невигідне співвідношення сильно погіршує здатність такого судна рухатися проти вітру. Тут важливо дотримуватися двох принципів. По-перше, не допускати щілин між щоглою і гротом, адже повітря, що проривається в них з навітряного боку вітрила, суттєво зменшує тягу. Це відбувається, якщо грот кріплять на кільцях (рис. 3а), петлях-сегарсах, шнурівці або повзунках, що ковзають по прикріпленій до щогли рейці. «Дірок» не буде, якщо грот кріпити в лікпазі — поздовжній щілині на задньому боці щогли (рис. 3б). По-друге, не створювати уступ між щоглою і гротом, оскільки порушення плавності профілю вітрила, особливо на його початку, також помітно погіршує тягу. Поліпшити плавність профілю допомагає щогла краплеподібного перерізу. Виготовити таку дуже складно, але щоглу можна зробити поворотною, тоді сходинка між нею і гротом буде меншою. А якщо використати кишеню, профіль вітрила стане зовсім плавним (рис. 3в).
а — неповоротна щогла; б — поворотна щогла; 1,2 — точки кріплення вант; 3 — лікпаз
Звісно, найпростіше змусити повертатися вільну щоглу. А як бути з розкріпленою? На перший погляд тут заважають штаг і ванти. Але якщо кріплення вант перенести в одну точку (рис. 5б), то щогла зможе повертатися ліворуч-праворуч на 15-20°, чого цілком достатньо.
Щоглу на бокових розкосах поворотною, на жаль, не зробити. І це не єдиний її недолік, тому щогли такого типу застосовуються рідко. З кишеньковим кріпленням грота теж не все просто, оскільки воно породжує цілий букет проблем. Відомо, що щогла краще чинить опір навантаженням, зокрема від стакселя, якщо її ванти й штаг кріпити не до топа, а нижче нього на відстані, що дорівнює 0,12-0,25 довжини щогли. Штаг бажано розташовувати нижче вант, у крайньому разі — на одному рівні. Кишеня ж на гроті змушує кріпити ванти і штаг тільки до топа й застосовувати тільки топовий стаксель, який максимально навантажує щоглу. Та сама кишеня не дає обладнати щоглу й ромбовантами, тому доводиться суттєво підвищувати її міцність і жорсткість, а отже й вагу.
Вибір конструкції щогли
Зчленування колін щогли залежить від способу кріплення до неї грота (рис. 6). Варіант «а» — універсальний; «б» — для вільної щогли; «в» — для розкріпленої з лікпазом. Ланки лікпаза мають правильно стикуватися, тому сусідні коліна під час складання потрібно фіксувати у строго визначеному положенні. Найпростіший спосіб — за допомогою головки гвинта або заклепки, що входить у проріз на нижньому торці верхнього коліна (рис. 6, поз. 6).
а — телескопічний (D – d = 0,2…0,5 мм); б — на зовнішній втулці (D – d = 0,15…0,2 мм); в — на внутрішній втулці з лікпазом (D – d = 0,2…0,3 мм); 1 — коліно нижнє; 2 — опорний штир знімний (заклепка); 3 — коліно верхнє; 4 — втулка зовнішня; 5 — втулка внутрішня; 6 — фіксатор (заклепка); 7 — ланки лікпаза
На міцність щогли впливає і спосіб кріплення до неї гіка. Тонкостінна щогла «не любить», щоб її «дірявили». У цьому випадку краще закріпити гік до щогли охопним хомутом, який легко фіксувати на потрібній висоті (рис. 7).
1 — п’ятка гіка, 2 — вушка, 3 — гвинти кріплення, 4 — «хрестовина» шарніра, 5 — хомут щогли
Кріпити до гіка нижню шкаторину грота можна або лікпазом, або кишенею, в якій робиться виріз для проходу відтяжки гіка. Остання необхідна для бермудського, гафельного (зокрема гуарі), шпринтового і іноді рейкового (якщо нижня шкаторина кріпиться на гіку, а не на рейці) гротів.
Набивати штаг, ванти і відтяжку гіка найкраще за допомогою м’якого талрепа — капронового кінця Ø3,5-5 мм, кілька разів пропущеного між двома кільцями. За площі вітрильності понад 10 м2 можуть застосовуватися гвинтові талрепи.
Вибір конструкції степса
Якщо щогла не повинна повертатися, як у рейкового і латинського гротів, отвори в степсах робляться прямокутними або квадратними (рис. 8а). Шпори в них можуть входити або щільно, або з зазором 3-5 мм на бік. Степси, встановлювані на поперечні або поздовжні балки надувних човнів, плотів, катамаранів або тримаранів, дають змогу за потреби укладати щоглу горизонтально в будь-якому напрямку (рис. 8в).
Технічні «тонкощі»
Для щогл зазвичай використовуються труби зі сплавів Д16 або Д16Т Ø35-70 мм із товщиною стінки 1,5-2 мм, рідше — 2,5 мм.
За площі грота менш ніж 4,5 м2 ромбованти невигідні: незначна економія ваги не виправдовує витрат праці, матеріалів і часу на їхнє складання-розбирання.
Грот кріплять кишенею насамперед в озброєнні «кэт» (щогла плюс грот) із вільною щоглою, за вітрильності до 4 м2 це дає максимальний ефект. Також має сенс застосовувати кишеню на гротах у типах озброєння з короткою щоглою: гафельному, шпринтовому, латинському та рейковому. Плюси тут помітно переважають мінуси: топовий стаксель, хоча й має максимально можливу площу, не надто навантажує корпус. Щогла при цьому найчастіше вільна, оскільки різниця у вазі з розкріпленою порівняно невелика. Її легко знімати і ставити, надягати на неї грот.
Вільну щоглу часто застосовують і в проміжному варіанті, коли основну вітрильність — озброєння «кэт» — доповнюють за слабкого вітру легким стакселем (тобто перетворюють на озброєння «шлюп»). При цьому стаксель великих навантажень не створює, і щогла виявляється відносно легкою.
а — дерев’яний і металевий (фігурний і трубчастий), для гребних дерев’яних і шпонових човнів; б — плоский металевий, для встановлення на кільсон байдарки; в — складні, для встановлення на балку багатокорпусника; 1 — шпори щогл; 2 — степси-хомути; 3 — поворотний штир; 4 — поворотний хомут; 5 — гвинти-обмежувачі
Стоячий такелаж (ванти, штаг, ромбованти) краще використовувати сталевий — він не витягується, тонкий, а отже має малу паразитну парусність. Зазвичай це тросики з оцинкованої або нержавіючої сталі Ø2-3 мм, або дріт Ø2-2,5 мм. Останній міцніший, але може раптово зламатися (зазвичай біля вушка на кінці снасті). Тросик же про руйнування «попереджає»: спочатку рвуться його окремі дротинки.
Бігучий такелаж — фали, шкоти, галси і відтяжки — виготовляються з рослинних або синтетичних тросів. Фали зазвичай роблять із плетеного репшнура, оскільки кручений трос під навантаженням тягнеться і вітрила «просідають», втрачаючи форму. Діаметр фалів — від 6 до 10 мм. Шкоти мають Ø8-12 мм. Непогані стаксель-шкоти виходять із поліпропіленового троса, він помітно легший за інші.
Площу вітрильності однокорпусного судна можна орієнтовно визначити за формулою: Smax= kLB, де Smax — допустима площа вітрильності; k — коефіцієнт остійності (для байдарок 0,6…0,7, для надувних човнів 0,7…1, для гребних 1…1,2); L і B — довжина та ширина судна по ватерлінії.
Залежно від особливостей судна отриманий результат може коригуватися. Але «роздувати» вітрильність небезпечно. Краще, поділивши її на основну й додаткову, розширити вітрильний «гардероб», застосовуючи основні вітрила в середній вітер, додаткові — у слабкий, штормові — у свіжу погоду.
Іноді замість штормового грота використовують стаксель, якщо підходить його площа і достатня міцність. Як додаткові вітрила застосовуються насамперед стакселі збільшеної площі і з легшої (ніж у основних) тканини. За площі основної вітрильності до 6 м2 можна збільшити набір вітрил за рахунок стакселів зі звичайної поліетиленової плівки.
«Моделіст-конструктор» № 6’2025, Юрій КУЖЕЛЬ