Основные особенности
Известно два основных типа конструкций надувного разборного катамарана — это плоская рама и ферма. Как показывает жизнь, одним из основных факторов, определяющих мореходность лодки, является высота надводного борта (для катамарана — вертикальный клиренс). Большая высота достигается разными способами: увеличением диаметра поплавков для катамарана с плоской рамой или высоты моста — при его ферменной конструкции. Авторы, решив сконструировать и построить разборный парусный катамаран для туристского плавания, из соображений технологичности изготовления катамарана выбрали вариант с плоской рамой. Диаметр поплавков, обеспечивающих необходимый клиренс, — 0.66 м (в цилиндрической части), длина — 6.3 м, общая ширина — 3.3 м. Изготовлены они были В. Н. Пихтаревым (за что авторы выражают ему свою особую признательность и благодарность), который достаточно хорошо разработал их конструкции на базе современных материалов для самых разных катамаранов (в основном для "Альбатросов") с использованием пластин жесткости в носу и в корме.
Основные идеи разработки принадлежат Андрею Бабушкину, некоторые из них были сформулированы в совместных обсуждениях с В. Н. Пихтаревым и В. М. Перегудовым.
Первый катамаран из планируемой серии — "Вектор" — был испытан в походе по Белому морю в 2003 г. и показал себя как очень устойчивое, достаточно скоростное и хорошо управляемое судно. Вес его — около 140 кг, в собранном виде его могут переносить три-четыре члена экипажа, грузоподъемность — около 1000 кг (пять-шесть человек и груз).
Рама, поплавки, трамплин
Практически во всех известных конструкциях катамаранов близких типоразмеров крепление баллонов к раме обеспечивается с помощью фермы, конструкция которой, как известно, довольно сложна в изготовлении, но позволяет легко получить необходимый клиренс. Давно высказывалась идея, что достаточную высоту трамплина можно обеспечить и без фермы, просто увеличив диаметр баллонов. Это и было реализовано в нашем катамаране. Диаметр в 66 см позволил вернуться к плоской раме со всеми ее технологическими преимуществами — изготовление ее на порядок проще ферменной. Подобная схема постройки морского катамарана обсуждалась давно, но одной из причин, препятствующей ее реализации, было убеждение, что баллоны таких размеров будут слишком тяжелы (а лодки в целом — недостаточно жестки. — Прим. ред.), но с появлением новых материалов эта причина естественным образом отпала. Для достижения же необходимой объемной жесткости были использованы два конструкторских решения:
- шесть поперечных балок выполнены из труб диаметром 80 мм, а две продольные балки — диаметром 65 мм, между поперечными балками установлены три короткие вставки того же диаметра. Сочленения (преимущественно Т-образные) выполнялись без деформации труб по лекальным вырезам;
- три тросовых крепления ("паук") натянуты через шпрюйт: два — по большим диагоналям рамы и одно — поперечное.
Если в конструкции рамы-фермы крепление поплавков к ней лишь до некоторой степени зависит от формы поплавков, то их крепление к плоской раме в части стрингера, идущего вдоль поплавка, естественно, определяется формой поплавка.
Мы выбрали форму баллона, состоящую из передней и задней конусных частей и средней цилиндрической части. Ватерлиния нагруженного катамарана зависит от соотношения размеров этих трех частей и определяет прежде всего обтекаемость поплавков, при этом оно должно также обеспечивать необходимый дифферент катамарана на корму для уменьшения зарывания носа при ходе сквозь волну. Тем не менее при выборе соотношения размеров цилиндрической и конической частей возможна некоторая "вольность". Мы выбрали конструкцию поплавков с достаточно большими конусными частями, стремясь улучшить обтекаемость наших больших по диаметру поплавков.
Этот выбор усложнил конструкцию стрингерной части крепления катамарана к раме, которая выполнена следующим образом: вдоль цилиндрической части баллона через карманы проложен стрингер (труба 25х2 мм), который соединен с рамой четырьмя уголковыми "шпангоутами" (по каждому борту), прикрепленными к продольным балкам. Механические испытания показали, что креплений баллона только по цилиндрической части недостаточно, поэтому вдоль носовой и кормовой цилиндрических частей баллона мы дополнительно пропустили по два коротких стрингера, не связанных с основными стрингерами. Эти дополнительные стрингеры были шарнирно трубками соединены с продольными балками. Ходовые испытания подтвердили правильность такого решения.
Большим плюсом выбранной конструкции плоской рамы, на наш взгляд, является поворот продольных элементов крепления баллонов к раме на 90° (по сравнению с традиционной схемой для плоской рамы). Такая схема крепления принципиально уменьшает отрывающие баллон напряжения, возникающие на идущих сбоку волнах, так как из-за указанного поворота крепления и использования треугольных элементов волна придавливает баллон к раме, а не подворачивает его, как в традиционной схеме. Мы даже считаем, что только при таком креплении баллонов возможна конструкция катамарана с плоской рамой нашего типоразмера.
Ни одно из соединений катамарана не подверглось ни малейшей деформации в непростом испытательном походе (250 км за семь ходовых дней), что подтвердило в частности правильность реализованного решения.
В данной конструкции надувного катамарана трамплин использовался не только для размещения экипажа, но и как конструктивный элемент — он стягивал поплавки, обеспечивая их крепление к раме, являясь элементом так называемой "набитой" конструкции. Это стало возможно благодаря описанному выше развороту на 90° элементов крепления баллонов к раме. "Набитость" увеличивается из-за участия в ней как поплавков, так и трамплина. Выявилась, на первый взгляд неожиданная связь давления в баллонах с конструкцией катамарана.
Как показали испытания, возможны два характерных давления. При первом, обычно равном принятому в практике, поплавки сохраняют свою форму и, стало быть, свои заложенные гидродинамические качества. В этом случае баллоны проминаются при сильном нажатии на глубину до 1 см. При таком давлении за серьезный ходовой день рама катамарана за счет обычного гидродинамического сопротивления, и не точечного, а распределенного крепления к раме (что само по себе "плюс"), съезжает в карманах на баллонах примерно на 1-1.5 см и начинает упираться в их края. В принципе это допустимо, просто перед следующим переходом желательно, приспустив баллоны, продернуть раму в противоположном направлении.
Но мы решили достигнуть более жесткой связи рамы с баллонами, вспомнив, что баллоны из "феррари" держат гораздо большее давление. При втором значении давления, когда перед одним из переходов баллоны были накачаны "до звона", они не проминались пальцем, после перехода сдвига рамы не произошло. Значительно лучше стала жесткость всей конструкции — исчезли поскрипывания рамы.
И все же мы сочли, что цена такой жесткости — опасность разрыва баллона, в том числе от удара об острый предмет, например, камень, что чревато тяжелыми последствиями. Поэтому мы вернулись к обычному давлению наших двухсекционных баллонов.
Проблема сдвига рамы была решена проще: обернув продольные балки в местах соприкосновения с баллонами и натягивающимися карманами материалом с высоким коэффициентом трения, например, тонкой резиной. Это было легко сделать, так как карман в нашей конструкции разрезан для натяжения с трамплином.
Парус
В испытательном походе мы использовали в качестве первого приближения грот от катамарана "Простор" (8.8 м2) и сшитый пропорционально ему стаксель (3 м2). Поход показал, что площадь паруса вполне может быть увеличена в полтора раза. Даже под крепким боковым ветром и под полным гротом судно не обнаруживало заметного крена и, естественно, не требовало откренивания. Практически весь маршрут мы прошли под полным гротом, только в начале похода и под очень крепким ветром за-рифливали его из осторожности. Высота мачты 7.4 м обеспечивала достаточно высокое расположение гика над трамплином, что значительно улучшало безопасность команды при перебрасывании гика.
Авторы выражают благодарность добровольцам, принявшим участие в испытании катамарана в походе по маршруту Пояконда — Кузема (с 27 июля по 14 августа 2003 г., 250 км за семь ходовых дней): А.Ю.Каменщиковой, А.Ф.Каменщикову, И.Л.Мартынову, М.А.Каменщикову, а также малому пуделю Тише. Путешествие действительно было достаточно серьезными, так как сопровождения на втором (хорошо испытанном и надежном) катамаране не получилось (по этой причине нет и ни одного фото судна с полной загрузкой и с полным экипажем в плавании), и весь риск приняла на себя перечисленная команда. Все продукты в испытательном походе группа в составе пяти человек и одной собаки везла с собой. Кроме продуктов, практически на каждый переход брали с собой 50—70 л пресной воды, т. е. полезная загрузка судна составляла около 900 кг.
В июле 2004 г. мы провели еще одно испытание нашего судна на Белом море, во время которого нам хотелось практически найти предел грузоподъемности. На этот раз на маршрут Кузема — Кузова — Беломорск вышла команда, состоящая из шести человек с обычным походным снаряжением у каждого, а также с трехнедельным запасом продуктов и 50 — 70 л пресной воды. Катамаран хорошо показал себя и в этом походе, но в начале пути из-за некоторого перегруза мы на острых курсах испытывали проблемы с управляемостью судна. Вывод следующий: длительное морское путешествие (с указанным запасом пресной воды) лучше совершать экипажем из пяти человек, а без такого запаса допустимо туристское плавание с шестью человеками на борту.