Однослойная безнаборная конструкция
Применяется при постройке самых малых открытых и тихоходных лодок. Термин «безнаборная» обычно употребляется в том смысле, что гладкая обшивка не имеет шпангоутов и продольного набора, а прочность корпуса обеспечивается какими-то иными конструктивными элементами.
Так, банки и ящики плавучести обеспечивают поперечную прочность корпуса; стенки их одновременно подкрепляют обшивку. В роли килевого бруса выступает гофр в ДП или просто сходящиеся под острым углом поверхности обшивки.
Безнаборная конструкция хороша лишь при значительной кривизне обшивки. Если жесткость плоских поверхностей недостаточна, применяют выформованные заодно с обшивкой гофры. Иногда плоскость разбивается высадками и выпуклостями, предусмотренными чертежом обводов корпуса (рис. 1).
С целью удешевления производства в качестве армирующего материала при массовом выпуске лодок применяются наиболее дешевые стеклохолсты и жгутовые ткани, укладываемые в количестве 25—30% и 45—50% (соответственно) от веса готового стеклопластика. Для обеспечения гладкости поверхности и ограничения фильтрации воды сквозь относительно пористые жгутовые ткани один-два наружных слоя армируются более плотными стеклохолстом или стеклосеткой (тканью).
Минимальная толщина обшивки безнаборных корпусов находится в пределах от 2 мм (1 слой стеклоткани +1 сл. стеклохолста +1 сл. жгутовой стеклоткани) для самых малых лодок до 4 мм (1 сл. стеклоткани + 5 сл. жгутовой стеклоткани) для лодок длиной около 5 м.
Однослойная конструкция с набором
На более крупных лодках и, естественно, в случае более тяжелых условий эксплуатации приходится не только увеличивать толщину обшивки, но и подкреплять ее набором. Одновременно и при этом варианте используются различные конструктивные элементы (стенки закрытых банок, переборки, ящики плавучести), разумно размещая которые и используя их в качестве промежуточных опор можно свести к минимуму число и профиль балок собственно набора.
Чисто поперечная система набора чаще встречается на парусных яхтах длиной 7—10 м. Катера обычно набирают по смешанной системе.
Простейшим подкрепляющим ребром является пучок стеклоровницы, приформованный к обшивке, но такое решение допустимо лишь для самых малых корпусов. Чаще всего ставятся ребра П-образного профиля, хотя встречаются и профили треугольного, полукруглого и трапециевидного сечения. Такие ребра формуются на выставленных на готовую, но еще не заполимеризовавшуюся обшивку оформителях — задающих форму поперечного сечения сердечниках из пенопласта, алюминиевой фольги, картона или стеклопластика (рис. 2),
Целесообразно и здесь применять гофрированные конструкции: так, например, продольные реданы на днище быстроходных глиссирующих катеров чаще всего служат одновременно и продольными балками днищевого перекрытия.
Минимальные толщины стеклопластика для наружной обшивки 4 мм, ящиков плавучести — 2 мм. Отметим, что при конструировании водоизмещающих парусных и моторных судов длиной до 10 м (для открытых водоемов) расчеты местной и общей прочности можно не выполнять, если принять толщину обшивки по табл. 1 при шпации в пределах 350—-400 мм или при таком же расстоянии между продольными ребрами, но увеличении шпации до 800 мм.
![](https://www.barque.ru/img/articles/6078.jpg)
По правилам Английского Ллойда на судах длиннее 6 м толщина обшивки не должна быть одинакова по длине и ширине корпуса. Например, обшивка 9-метрового водоизмещающего катера должна иметь следующую условную толщину (условная толщина, представленная в виде веса армирующего материала на 1 м2 и равная для днища 3,5 кг/м2, принимается за 100%; шпация 400 мм):
- обшивка борта, начиная с ватерлинии на 150 мм выше КВЛ, 95%;
- ширстрек (в средней части судна; длина 4,5 м, высота 250 мм) 115%;
- горизонтальный киль (ширина 550 мм; по всей длине судна) 150%;
- форштевень 120%.
Для определения минимальных размеров элементов набора могут быть рекомендованы принятые Английским Ллойдом соотношения (табл. 2—5).
![](https://www.barque.ru/img/articles/6079.jpg)
![](https://www.barque.ru/img/articles/6080.jpg)
![](https://www.barque.ru/img/articles/6081.jpg)
![](https://www.barque.ru/img/articles/6082.jpg)
Для быстроходных глиссирующих катеров прочные размеры связей набора определяются расчетом.
Двухслойная конструкция
Двухслойная конструкция состоит из наружной и внутренней обшивок-оболочек из стеклопластика, подкрепленных расположенным между ними набором, С точки зрения прочности каждая из оболочек должна удовлетворять требованиям, предъявляемым к однослойным конструкциям с набором. Вспенивающиеся пенопластовые заполнители, вводимые в полости, заполняют пространство между наружной и внутренней оболочками, но не являются несущими.
Трехслойная конструкция
В отличие от двухслойной конструкции, заполнитель (пенопласт, сотоблоки, бальза и др.) в данном случае является несущим элементом. Важно обеспечить как достаточную прочность самого заполнителя, так и высокую адгезию его к несущим слоям стеклопластика. Следует также учитывать, что со временем прочность трехслойной конструкции в районе привального бруса и других районах приложения сосредоточенных нагрузок обычно нарушается.
Следует уточнить и само понятие «трехслойная конструкция». Этот термин относится лишь к таким конструкциям, в которых толщина заполнителя не превышает десяти толщин любого из несущих слоев; в противном случае каждый из несущих слоев следует рассматривать как однослойную оболочку, не принимая в расчет прочность заполнителя.
Толщину наружной обшивки можно принимать по табл. 6.
Выбор того или иного типа конструкции зависит, разумеется, не только от размеров лодки, но и от многих частных условий и возможностей изготовителя. До сих пор и у нас и за рубежом подавляющее большинство малых судов строится однослойными.
Применение трехслойной конструкции обычно не дает заметной экономии ни в весе, ни в стоимости, по сравнению с однослойной, однако следует отметить одну технологическую особенность. Наличие в конструкции сплошного пенопластового слоя дает возможность начать постройку корпуса со сборки этого слоя заполнителя на простейших лекалах, а затем оклеивать жесткую скорлупу сначала наружным, а после снятия с лекал (пуансона) и внутренним несущими слоями стеклопластика. Такой вариант часто применяется при любительской постройке лодок.
![](https://www.barque.ru/img/articles/6083.jpg)
Соединение секций
В подавляющем большинстве случаев пластмассовые корпуса выполняются монолитными и единственным соединением является стык палубы с бортом. Это соединение загружено сдвигающими усилиями, для передачи которых обычно применяются двусторонние приформованные накладки из стеклопластика; толщина каждой из них принимается равной половине толщины стыкуемых секций, ширина — не менее 200 мм.
Три варианта углового соединения «встык» показаны на рис. 3. Такой узел наиболее надежен, но трудоемок и потому на самых малых судах обычно не применяется. Могут быть рекомендованы отличающиеся простотой подгонки соединения с использованием болтов или заклепок, например, показанные на рис. 4. Другая возможность упрощения сборки заключается в изготовлении обеих соединяемых секций (корпуса и палубы) с вертикальными флагами (рис. 5).
В некоторых случаях, хотя это в принципе и не рекомендуется, корпуса собирают из нескольких секций, как правило, с разъемом в ДП; на рис. 6 показаны три типа таких соединений.
Говоря о сборке пластмассовых судов из секций, отметим интересную тенденцию в организации серийного производства сравнительно крупных яхт и катеров. До последнего времени, как и при постройке судов из «традиционных» материалов — дерева или металла, работы по монтажу в корпусе всего внутреннего оборудования выполнялись поэлементно. По очереди подавались, подгонялись и крепились прочные переборки (поперечные и продольные), различные легкие выгородки, фундаменты, шкафы, рундуки, койки; монтировались изоляция, внутренняя декоративная зашивка, пайолы и т. п. Широкое применение стеклопластика и при изготовлении оборудования позволило внедрить новый способ постройки, при котором судно собирается не из двух, как обычно, а из трех отдельно формуемых секций. В секцию корпуса-оболочки грузится объемная секция «внутренней обстройки», включающая большую часть элементов оборудования и отделки, конструктивно объединенных плоскостями зашивки с бортов, поперечными переборками с носа и кормы и настилом (пайолом) со стороны днища. Связав между собой эти две секции, можно закрывать оборудованный корпус третьей секцией — палубой (этот момент и показан на приводимом фото).
Такой вариант обеспечивает некоторое общее уменьшение веса судна (около 500 кг на 15-метровой яхте), а главное — дает возможность резко сократить продолжительность его постройки. Так, цикл постройки серийной яхты «Коламбиа-50» (США) сократился со 180 до 140 дней, общая стоимость работ верфи снизилась на 30%.
Отдельные конструктивные элементы
Необходимо учитывать следующие общие рекомендации.
В местах приложения сосредоточенных нагрузок (под киповыми планками, у пяртнерса и т. п.) требуется иногда двойное увеличение толщины обшивки за счет укладки дополнительных слоев армирующего материала — обязательно между основными слоями (рис. 7).
Во всех случаях утолщается обшивка на участках перехода от транца к борту и днищу, а также в районе киля и форштевня. Например, у киля парусной яхты слои армирующего материала поочередно переходят с одного борта на другой, благодаря чему толщина обшивки о этом районе удваивается, а кроме того укладываются дополнительные слои (рис. 8).
Транец мотолодки
Толщину транца можно принимать по рекомендациям американской корпорации «ОВС», приводимым в табл. 7. Типичным подкреплением под подвесной мотор является местное утолщение транца с вклеиванием между слоями стеклопластика слоя фанеры (рис. 9); в таблице и показана суммарная толщина транца вместе с такой фанерной вставкой. Жесткость транца повышается (рис. 10, 11) приданием ему некоторой выпуклости и установкой кормовой банки, которая, как и днище моторной ниши, играет роль шельфа. Установка вертикальных книц может быть рекомендована только для катеров, имеющих внутренний киль и стрингера.
![](https://www.barque.ru/img/articles/6084.jpg)
Планширь
Это исключительно важный для беспалубного судна конструктивный элемент, обеспечивающий жесткость бортов — препятствующий поперечному перемещению их верхних кромок. Считается, что планширь должен выдерживать двойной вес лодки, поставленной на борт; такая прочность необходима, например, при столкновениях.
В простейшем случае планширь формуется заодно с обшивкой в виде фланца, отогнутого внутрь или, что лучше, наружу корпуса (рис. 12). Конструкции более сложных изготовляемых заранее и присоединяемых к корпусу планширей разнообразны; это могут быть деревянные планки, алюминиевые и пластмассовые профили или даже отдельно отформованные плоскостные секции из стеклопластика. В последнем случае планширь часто объединяют с банками в одну «палубную» секцию, соединяемую с корпусом на клею, болтах, заклепках и т. п.
Установка швертового колодца
Отметим, что с особой тщательностью следует выполнять присоединение швертового колодца к корпусу швертбота. Рекомендуется предварительно изготовленный узел колодца устанавливать на место во время формования обшивки, заформовывая фланцем внутрь нее (рис. 13, 14).
Переборки
В принципе на судах длиной меньше 15 м необходимость установки переборок никакими правилами не оговаривается, однако их обычно приходится устанавливать для обеспечения поперечной прочности корпуса и непотопляемости судна. Переборки обычно вырезают из фанеры толщиной 6—10 мм для малых яхт и катеров и 12—18 мм для крупных крейсерских яхт, а затем оклеивают стеклопластиком. Бывают переборки и трехслойной конструкции (стеклопластик и пенопласт внутри) и т. д.
Крепление переборки к обшивке (рис. 15) в большинстве случаев выполняется приформовкой «мокрыми угольниками». Часто бывает достаточно угольника из двух-трех слоев стеклоткани с расположением основы вдоль контура переборки. Верхняя полоса всегда должна быть несколько шире нижней; «угольники» ставятся обязательно с обеих сторон переборки. Таким же образом соединяются и все другие взаимно-перпендикулярные конструктивные элементы.
Толщина «полки угольника» обычно равна половине толщины присоединяемой к обшивке конструкции, а ширина «полки» равна 7—8 ее толщинам.
Элементы, воспринимающие сосредоточенные нагрузки
В корпусе любого малого судна имеются конструктивные элементы, не участвующие в обеспечении общей прочности, но играющие не менее важную роль. К числу их относятся, например, машинные фундаменты. Для установки двигателей небольшой мощности иногда бывает достаточно простого усиления существующих стрингеров. В тех случаях, когда необходимы специальные фундаментные балки коробчатого или Г-образного сечения (рис. 16), их надо протягивать от переборки до переборки (или от рамного шпангоута до рамного шпангоута) и обязательно скреплять с ними.
На яхтах особо ответственными узлами, передающими сосредоточенные усилия, являются крепления фальшкиля (или плавника с фальшкилем) и мачты. Конструкция вант-путенсов также должна предусматривать разнесение тяги от вант на возможно большую площадь обшивки; на рис. 17 показаны шесть вариантов этого узла.
Степс на небольших яхтах нет необходимости выполнять в виде солидного бруса, как это делается на многих деревянных судах; достаточно использовать легкую предварительно отформованную конструкцию (рис. 13).
Правильный подход к конструировании» основных узлов можно проиллюстрировать эскизами корпуса с трехслойной обшивкой построенной в ГДР 10-метровой крейсерской яхты с обводами шарпи. Минимальная толщина несущих слоев стеклопластика (с армированием стеклотканью) 2,5 мм, заполнителя — 20 мм.
На рис. 19 показано оформление скулы с использованием заформованного в самый угол дополнительного стеклопластикового треугольного профиля; в целом узел получается очень жестким и представляет собой как бы продольную балку набора.
Такие же решения применены и в остальных продольных соединениях, например в соединении палубы с бортом (рис. 20). Поперечный набор в чистом виде отсутствует. Вес киля (рис. 21) при помощи установленных изнутри корпуса дополнительных стрингеров — швеллеров, перевязанных стальными же поперечинами, и пластины, приваренной к плавнику, распределен на большую площадь днища. Такими же наложенными на обшивку швеллерами (рис. 22) разносятся на днище и нагрузки от шпора мачты.
Рассмотренные узлы вполне применимы и при индивидуальной постройке небольшой яхты или катера.
Болтовые соединения
К болтовым соединениям конструкций из стеклопластика предъявляются следующие требования:
- диаметр болта d обычно должен быть равен толщине соединяемого материала (не менее);
- отстояние болта от края связи не должно быть менее 3 d;
- расстояние между болтами (шаг) не должно быть менее 4 d;
- под гайку и головку болта подкладывается шайба диаметром не менее 2,5 d.
Информация об изображении ![]() Рис. 22. Поперечное сечение крейсерской яхты в районе подмачтовой переборки |