Все о конструировании, в помощь конструктору,
советы бывалых, статьи для детского и взрослого творчества
Дата создания
сайта:
24/02/2013 Дата обновления главной страницы:
10.06.2015 17:31
Лодку, катер, яхту своими руками, советы и чертежи
Мореходный катер "Кальмар"
Основные данные
Длина наибольшая - 6,50 м
по КВЛ - 6,00 м
Ширина наибольшая - 2,10 м
по скуле - 1,95 м
Высота борта на миделе - 1,10 м
Осадка по КВЛ - 0,40 м
Водоизмещение при осадке по КВЛ - 1,70 т
Создать мореходный катер, обладающий высокими ходовыми качествами при
малом габарите, невозможно. Мореходность не дается даром: надо или
жертвовать скоростью на тихой воде, или еще больше увеличивать мощность
двигателя, чтобы сохранить эту скорость.
Скорость катера "Кальмар" (рис. 256, 257) может показаться недостаточно
высокой (она ниже, чем у многих речных катеров), но это окупается его
мореходными качествами, которые позволяют при волне высотой до 1,5 м
идти на нем без снижения скорости и не особенно заботиться о курсе по
отношению к волне.
Высокая мореходность катера обеспечивается прежде всего сравнительно
острыми обводами корпуса (рис. 258, табл. 26), с отношением длины к
ширине, равным 3 :1, и коэффициентом общей полноты б = 0,355. Острые у
киля и глубоко погруженные в носу шпангоуты легко разрезают волну,
благодаря чему существенно снижается сила удара о волну при ходе на
полной скорости. Высоко поднятая у форштевня скула способствует
уменьшению брызгообразования, а развал носовых шпангоутов в надводной
части и высокий борт обеспечивают хорошую всхожесть на волну.
У транца днище имеет небольшую килеватость и параллельную ватерлинии
скулу. Здесьсравнительно плоское днище нужно
для того, чтобы вывести катер на режим глиссирования при мощности
двигателя 50-70 л. е., и для плавания на переходном режиме без
чрезмерного ходового дифферента при менее мощном двигателе.
Чтобы избавиться от рыскливости на волнении, свойственной катерам с
плоской транцевой кормой, к килю прикрепляют плавник-стабилизатор (при
мощности двигателя 50 л. с. и более стабилизатор не нужен).
Проект предусматривает установку любого двигателя мощностью от 25 до 70
л. с. В связи с этим обводы спроектированы так, чтобы на малой скорости
(20-30 км/час) сопротивление воды было меньше, чем у обычного
глиссирующего катера. Поэтому транец погружен сравнительно неглубоко под
ватерлинией, а днищу придан плавный подъем к корме.
Корпус катера может быть обшит любым материалом, кроме фанеры. На рис.
259 показан вариант катера с двигателем М-21 от автомобиля "Волга".
Вращение на гребной винт передается через коробку передач, служащую для
осуществления реверса, и через угловой редуктор. Чертежи редуктора
приведены на рис. 157, см. стр. 104.
Планировка катера рассчитана на комфортабельное путешествие экипажа из
3-4 человек. На ночь доской стола в каюте можно перекрыть пространство
между диванами, и получатся спальные места для трех человек. Еще двое
могут расположиться на ночь в кокпите, но для этого понадобится хороший
тент, надежно защищающий от дождя и ветра. Если отказаться от установки
гальюна, можно разместить третью стационарную койку в "гробу" у кокпита
на левом борту.
Рис. 257. Общее расположение катера.
1 - румпельный отсек; 2 - двигатель М-21; 3 - отсек для хранения
снаряжения; 4 - редуктор; 5 - топливная цистерна на 80 л; 6 -
дополнительный запас топлива в канистрах; 7 - инструментальный ящик; 8-
дверь в гальюн; 9 - платяной шкаф;10 - фориик;
11 - книжные полки; 12 - полки; 13 - съемный стол; 14 - диван-койка,
внизу рундук; 15 - откидной столик; 16 - газовая плита, внизу шкафчик;
17 - унитаз; 18 - отсек для аварийного имущества; 19 - аккумуляторная
батарея.
Пост рулевого размещен в открытом кокпите. Можно, конечно, и его
закрыть рубкой, но в этом случае увеличится парусность катера и
повысится его центр тяжести, что вызовет ухудшение мореходных качеств.
Достаточно удобным, легким и к тому же простым в изготовлении укрытием
будет складной тент из непромокаемой ткани и дюралевых трубок.
Моторный отсек и кокпит отделены от остальных помещений катера
водонепроницаемой переборкой; такая же переборка отгораживает форпик.
Обе они обеспечивают непотопляемость катера в случае пробоины. Форлюк на
палубе можно не делать, а заменить его люком в носовой переборке, если
отказаться от платяного шкафа в носовой части каюты.
Материалом для постройки катера могут служить доски и рейки, а для
транца, переборок, палубы и оборудования - фанера.Читайте о столярных работах
здесь.
Форштевень можно собрать на болтах из трех заготовок, вытесанных по
шаблонам из дубового бруса сечением 100 X 120 мм, но будет лучше, если
удастся склеить форштевень цельным по длине из пакета тонких досок.
Части форштевня соединяют врезкой в замок. Сопрягаемые поверхности
тщательно прострагивают и перед сборкой промазывают густым суриком.
После затягивания болтов полезно по линии сопряжения поставить так
называемые стопватеры. Для этого сверлят отверстия диаметром 10-12 мм и
в них плотно забивают (на краске) конусные стержни из твердого дерева.
Стопватеры создают дополнительное натяжение в замках и предотвращают
водотечность.
До сборки корпуса необходимо изготовить 11 шпангоутных рамок, включая
транец (рис. 260). Детали шпангоутов вырезают из сосновыхреек, кницы - из фанеры толщиной 5-6 мм или из легкого сплава.
Лучше поставить кницы с обеих сторон шпангоутов и соединить их сквозными
заклепками. Для сборки шпангоутов нужно вычертить на листе фанеры их
очертания в натуральную величину (полностью в обе стороны от ДП) с
учетом толщины обшивки.
Рис. 258. Теоретический чертеж: а - проекции
"Бок" и "Полуширота" ; б - проекция "Корпус" .
Если нет фанеры, транец и переборки собирают из двух
взаимно перпендикулярных слоев досок толщиной 6-8 мм с прокладкой между
ними прокрашенной плотной ткани. Собирать такую переборку надо по сырой
краске. Доски по пазам должны быть тщательно подогнаны, а впоследствии
прошпаклеваны. Оба слоя досок склепывают между собой часто поставленными
заклепками диаметром 3-4 мм. Транец может быть изготовлен плоским, хотя
это несколько ухудшает внешний вид катера.
Таблица 26Плазовые ординаты катера
"Кальмар", мм
Сборку корпуса катера "Кальмар" удобно вести вверх килем. Для этого к
шпангоутным рамкам заранее прикрепляют на стойках шер-гень-планки.
Скуловые стрингеры и внутренние привальные брусья можно склеить из двух
тонких реек: так их легче будет подогнать по месту. К форштевню и транцу
продольный набор крепят при помощи стальных угольников.
Обшивать катер рейками (см. стр. 50) лучше всего начать с бортов, от
палубы к скуле. Днище обшивают в направлении от киля к скулам
одновременно на оба борта. Готовая обшивка прострагивается до толщины
16-18 мм.
Фундамент под двигатель собирают из двух фанерных продольных полос (или
досок толщиной 30 мм) и стального угольника (под лапы двигателя). Если
будет применен угловой ре-версредуктор или установлен двигатель
какой-либо другой марки, надо будет вычертить другой эскиз установки
двигателя, наметив новое положение линии вала и фундаментных балок.
Последние следует заготовить с припуском 15-20 мм по нижней кромке.
Затем установить балки 8 (рис. 261) в моторном отсеке на свое место. На
месте их нижние кромки причерчивают точно по обводу днища. Причерчивать
нужно с той стороны балки, которая обращена к диаметральной плоскости,
так как для плотного прилегания балок к обшивке по нижней кромке нужно
будет снять малку. Фундамент надежно крепят к транцу и переборке на 6-м
шпангоуте.
Сборку палубы следует начать с настила бортовой опалубки из
5-миллиметровой фанеры или из реек сечением 18x60 мм. Кромки выреза под
кокпит и рубку окаймляют карленгсами, которые ставят на настил.
Обработав далее внутренние кромки карленгсов под углом 5° к вертикали, к
ним крепят на шурупах комингсы рубки и кокпита.
Рис. 260. Сечения по шпангоутам. 1-41 - см. рис.
259; 42 - накладка флора (фанера, 6 = 5-^6); 43 - нулевой шпангоут 18X60
(склеить из шести реек 10X Х24); 44 - бимсовая кница (фанера, 6 = =
5-^6, с двух сторон); 45 -бимс нулевого шпангоута 18X60; 46 -
шергень-планка 28X 75X 1300; 47 - стойка 25Х X 60; 48 - 1-й шпангоут
18X60 (вырезать из доски шириной 160); 49 - переборка, б = 6; 50 -
стойка шкафа 25X 25; 51 - заполнитель флора, 6=18; 52 - кница, 6 = 5; 53
- брусок пайола 18Х X 30; 54 - флортимберс 18X60; 55 - стойка 18X30; 56
- рейка 18X40; 57 - скуловая кница; 6=5 (с двух сторон шпангоута); 58
-топтимберс 18X60; 59 - полубимс 22 X 150 (с одной стороны шпангоута);
60 - монтажный бимс 25X Х60; 61 - переборка кокпита, 6 = 5; 62 - рейка
18X60; 63 - флор 9-го шпангоута (доска 18X140); 64 -флор транца (склеить
из двух реек 9x60); 65 - бимс транца (склеить из двух реек 9X60); 66 -
транец (фанера, 6 = 6); 67 - стойка 22X 100.
Для монтажа рубки, между 3-м и 4-м шпангоутами следует установить
временную рамку, к которой крепятся шельфы крыши рубки. Крышу набирают
из реек сечением 10x60 мм (или из фанеры толщиной 5 мм), которые
прибивают к переборке на 6-м шпангоуте и к бимсу временной рамки. Затем
устанавливают лобовую стенку рубки и стойки для крепления стекол. Всю
конструкцию следует делать по возможности легкой, так как от этого
зависит остойчивость катера. Соединительные угольники и кницы надо
изготовлять из легкого сплава.
Палубу и крышу рубки шпаклюют по пазам, покрывают слоем жидкой шпаклевки
и прочной парусной тканью. Края ткани загибают на борта и крепят на
привальном брусе с латунной полосой. У комингсов рубки ткань загибают
наверх и прижимают штапиками. Для покрытия палубы и рубки можно
использовать и стеклопластик.
Катер будет служить дольше, если его корпус оклеить стеклотканью или
миткалем на клею ВИАМ Б-3. После оклейки корпуса устанавливают на место
скуловые брызгоотбойники, внешние привальные брусья, фальшкиль и
плавник. Все эти детали желательно защитить металлическими полосами.
Запас топлива размещают в двух цистернах емкостью по 90 л, расположенных
под платформой кокпита. Между цистернами имеется достаточно места для
дополнительного запаса топлива и масла в канистрах. Выхлопная труба
выводится в транец выше ватерлинии.
Несколько слов о выборе элементов гребного винта и его числа оборотов.
При использовании автомобильной коробки передач следует работать на
второй передаче, снижающей обороты гребного вала до 1200-1900 в минуту.
Эксплуатировать двигатель на прямой передаче нецелесообразно, так как,
во-первых, гребной винт не разовьет достаточного упора, вследствие
больших оборотов, а, во-вторых, при переключении на задний ход число
оборотов винта уменьшится примерно в 3 раза и катер практически будет
лишен заднего хода. При работе на второй передаче соотношение оборотов
переднего и заднего ходов обеспечит задний ход при выбранных элементах
гребного винта. Правда, шестерни второй передачи в автомобильной коробке
не рассчитаны на длительную работу с полной нагрузкой, поэтому
желательно заменить их более широкими.
Гребной винт для установки с двигателем М-21 нужно сделать диаметром 380
мм и шагом 340 мм, тогда катер разовьет максимальную скорость около 30
км/час.
При работе на моторах МЗМА-407 и М-20В и при использовании второй
передачи (число
оборотов гребного винта с мотором МЗМА-407 1900 в минуту, а с мотором
М-20В- 1540) винт должен иметь соответственно диаметр 320 и 370 мм, а
шаг 270 и 330 мм. Скорость катера с первой установкой будет около 20
км/час, а со второй - около 24 км/час.
Гребной винт рекомендуется изготовить более расчетного по диаметру на
5-7%, для того чтобы впоследствии, постепенно срезая этот припуск на
нужную величину, добиться полного соответствия гребного винта
механической установке.
Теперь рассмотрим стальной вариант катера (рис. 262). При разработке
конструкции стального варианта "Кальмара" теоретический чертеж корпуса
оставлен без изменений. Практические (или конструктивные) шпангоуты
совпадают с теоретическими. На рис. 261 показан фундамент под двигатель
М-21 от автомобиля "Волга".
Отметим сразу же, что стальной сварной корпус будет немного тяжелее
деревянного (при том же габарите) и намного тяжелее корпуса из легких
сплавов. Поверхность подводной части корпуса даже при самом тщательном
изготовлении будет иметь неровности - остаточные деформации после
сварки, поэтому следует ожидать, что и ходовые качества у него окажутся
несколько хуже.
Основную трудность при постройке стального корпуса представляет сварка.
Чтобы уменьшить вызываемые ею деформации, применены жесткие шпангоуты из
листа с отогнутым фланцем по свободной кромке. Продольные ребра,
поставленные через 200-300 мм, повышают жесткость обшивки, препятствуют
выпучиванию ее при сварке. Детали набора к обшивке рекомендуется
приваривать прерывистым шахматным швом с минимальной длиной приварки
20-25 мм через 100-150 мм.
Чтобы избежать пережогов на обшивке, основные продольные швы выполняют
внахлестку - на скуловом угольнике и на утолщенной горизонтальной части
киля. Целесообразно применять подкладные планки при сварке стыков
обшивки, особенно если зазор между кромками стыкуемых листов превышает
допустимый (до 0,5 мм). Вообще для повышения качества сборки можно
воспользоваться газовой сваркой, дающей на тонком металле
высококачественные швы, или применить клепаные соединения для крепления
поперечных переборок и соединения листов обшивки по пазам и стыкам.
Рис. 261. Конструктивный чертеж стального
корпуса сварной конструкции. 1 - форштевень, сварной тавровый (стенка
2X60, полка 2X30); 2 - продольные ребра 4X30 (пропускаются в вырезы
шпангоутов); 3 - носовая часть киля 6 = 2 (полка 2X30); 4 - бракеты киля
2X100 (фланец или приварная полоса, ширина 30; вставляются между флорами
и привариваются к ним)' 5 - днищевой стрингер, 6 = 2; 5 - опорная планка
пайола 2Х30Х X100; 7 - киль в моторном отсеке 2X60; 8 - продольная балка
фундамента под двигатель, 6 = 2; 9 - кница фундамента, 6 = 2; 10 - ребро
3X30; И - нижняя пластина киля ("горизонтальный киль") 3X 200
(вваривается в обшивку днища).
Нельзя пользоваться и
случайными электродами. Наиболее высокое качество шва обеспечивают
электроды марок ОММ-5 и ПМ-7.
Остается добавить, что постройка стального судна доступна организованным
коллективам любителей на тех предприятиях, где имеется возможность
использования специального оборудования (гильотина, фланцегибочный
станок,
газорезательное и сварочное оборудование). Для сварки наружной
обшивки лучше пригласить дипломированного сварщика.
Постройка стального корпуса начинается, так же как и деревянного, с
разметки на плазе в натуральную величину обводов всех шпангоутов и
переборок на оба борта. На плаз следует перенести с конструктивного
чертежа очертания всех деталей шпангоутов. Пользуясь затем
изготовленными по плазовой разбивке фанерными или картонными шаблонами,
несложно сделать разметку деталей на стальных листах. Отметим, что
днищевые стрингеры лучше делать не по плазовой разбивке (она получается
слишком сложной), а позднее- по уже выставленному набору. Готовые детали
шпангоута укладывают на плаз и собирают на прихватках, а после проверки
совпадения с теоретическими линиями - сваривают.
Бортовые ветви каждого шпангоута временно соединяют между собой
жестким стальным угольником (например, 4x50x50 мм), закрепленным
болтами. Этот угольник делает шпангоутную рамку жесткой, что необходимо
для правильной ее установки на стапеле. Верхняя кромка угольников на
всех шпангоутах должна отстоять от теоретической основной линии строго
на один и тот же размер. В шпангоутах необходимо сделать вырезы для
прохода продольных ребер (из полосы), киля и скулового угольника.
Стапель для общей сборки можно сварить из стальных балок (швеллера
или двутавра высотой 140-200 мм, рис. 263). Стальной сварной корпус
удобнее собирать вниз килем. Для установки набора в соответствии с
теоретическим чертежом, на стапель наносится про-
дольная линия ДП, совпадающая с ОЛ, и размечаются места установки
конструктивных шпангоутов. Под килем на каждом шпангоуте приваривают
кильблока небольшие стальные листы с вырезом точно по обводу шпангоута.
Киль 3 состоит из пластины сечением 3X200 мм, изогнутой в поперечном
сечении по обводам шпангоутов, и вертикального киля 7, изготовленного из
отдельных полос, которые вставляются между флорами. Нижнюю килевую
пластину можно согнуть из листов длиной по 1,2-1,5 м на обрезке рельса
или- трубы, закрепленном в верстаке, с использованием нагрева.
Рис. 263. Эскиз установки набора на стапель. 1 -
стапель, состоящий из двух швеллеров № 14-20 длиной 7 м; 2 - кильблок
для установки и прихватки киля (вырезать по плазу из отходов стальных
листов толщиной 6 - 8); 3 - киль; 4 - шпангоутная рамка, установленная
на киль; 5 - временная шергень-планка (ставить при сборке рамки по
плазовому чертежу); 6 - временные продольные связи, фиксирующие
положение выставленных шпангоутных рамок; 7 - вертикальный киль.
Когда нижняя килевая пластина 3 ("горизонтальный киль") и форштевень
установлены на стапеле, выверены и прихвачены к кильблокам, можно
приступить к монтажу шпангоутных рамок. Они ставятся на киль в строго
вертикальном положении (с проверкой по отвесу и уровню) и временно
прикрепляются металлическими угольниками к стапелю таким образом, чтобы
предотвратить отклонение рамок от правильного положения при установке
листов обшивки. Детали (бракеты) вертикального киля 7 проще ставить при
монтаже поперечного набора, по очереди подгоняя и прихватывая каждую из
них до установки очередной рамки.
Правильность проделанной работы проверяется так же, как и при постройке
деревянного судна, - длинной гибкой деревянной рейкой, приложенной вдоль
корпуса и прикрепленной к шпангоутам. Рейки надо пустить по всей длине
судна по борту (у палубы и у скулы) и по днищу (тоже две рейки примерно
на равных расстояниях от киля до скулы). Любая ошибка будет обнаружена
по нарушению плавности изгиба реек или по их отставанию от шпангоутов.
В соответствующие вырезы в шпангоутах укладывают, изгибают по месту и
приваривают от миделя к оконечностям скуловые угольники с заранее
отогнутыми по плазовой разметке полками. Затем тоже по месту делают
шаблоны для изготовления днищевых стрингеров и продольных балок
фундамента под двигатель. При их разметке, на металле следует оставить
припуск по нижней кромке, обрезаемой уже после подгонки и установки на
место. Разметку осуществляют по гибкой рейке, изогнутой по шпангоутам.
Фундаментные балки сразу же надежно соединяют с набором корпуса кницами.
Когда будет достаточно жесткий каркас, на него устанавливают листы
наружной обшивки. Стыки листов желательно располагать на расстоянии
50-100 мм от шпангоутов. Для днища рекомендуется применять листы
толщиной 2 мм, для бортов - 1,5 мм. Листы такой толщины можно подгибать
прямо по набору, предварительно подогнав и прихватив нижнюю кромку к
килю с помощью ацетиленовой горелки (в случае необходимости). Листы в
носовой оконечности лучше изогнуть заранее выколоткой на песке. Листы
обшивки нужно плотно подтянуть к набору и прикрепить к нему минимальным
числом прихваток, а затем проварить по стыкам с внутренней стороны
корпуса. Прикрепляя обшивку к продольному набору, прихватки следует
располагать как можно ближе к стыку листов: в дальнейшем это позволит
уменьшить коробление листов - появление "домиков" по швам. Рекомендуется
стыковать листы на гребенках.
Монтажом палубы с комингсом рубки заканчивается сборка корпуса. Только
после этого можно приступить к сварке. Сначала приваривают обшивку к
набору, а затем сваривают листы по стыкам и пазам. Основной шов
накладывают с внутренней стороны обшивки. Затем снаружи срубают зубилом
и счищают все наплывы от сварки и аккуратно подваривают шов. Сварку
нужно вести одновременно с обоих бортов или попеременно участками в 0,7-
1,0 м.
Все
сварные швы зачищают наждаком, после чего подготовляют корпус к
испытанию на водонепроницаемость. Лучше всего проверить качество сварных
швов водой, наливая ее в корпус до высоты 0,5 м выше скулы на транце.
Места течи отмечают мелом, свищи после удаления воды из корпуса
подрубают и заваривают. Водонепроницаемость бортов и переборок можно
проверить, если поливать их струей воды из брандспойта.
Повторно проверить качество шва можно керосином. Для этого шов с внешней
стороны промазывают густым раствором мела. После высыхания мела, с
внутренней стороны на шов наносят кисточкой керосин.
Трещины и непровары в шве обнаруживаются по масляным пятнам,
выступающим на меловом покрытии.
И, наконец, последний этап .сборки корпуса - приварка опорных планок под
пайолы, планок для крепления деревянных переборок и оборудования судна.
После выполнения этих операций можно приступить к грунтовке корпуса
снаружи и изнутри свинцовым суриком.
Рубки, переборки, пайолы, оборудование каюты выполняют из досок и
фанеры. Переборки и мебель прикрепляют на болтах прямо к шпангоутам,
либо к металлическим планкам, заранее приваренным к обшивке или к набору
в нужных местах.
Кормовая переборка каюты является одной из стенок рубки, на которой
собирается ее конструкция. Для этого нужно временно установить
поперечный шаблон на палубе, на 3-м шпангоуте, после чего можно
приступить к монтажу комингсов (боковых стенок) рубки. Устанавливать их
следует на заранее загрунтованную поверхность; между стальным карленгсом
и деревянным комингсом, как и во всех других случаях контакта этих
разнородных материалов, нужно проложить парусиновую прокладку на
густотертых белилах.
Деревянные детали желательно собирать на клею или на краске и стягивать
болтами или гвоздями.
Теперь, когда уже имеется достаточно жесткое крепление стенок рубки,
следует приступить к установке лобового комингса рубки и к монтажу окон.
Бимсы рубки (их лучше всего выполнить гнутоклеенными, выклеивая по
шаблону из четырех-пяти тонких реек) врезают концами в шельфы,
находящиеся на боковых стенках рубки. Дальнейшая сборка рубки ничем не
отличается от сборки на деревянном катере.
Лобовые окна рубки можно сделать откидными, на задрайках, для лучшей
вентиляции каюты.
Основание для диванов делают из досок, поставленных на ребро. Настил
диванов или мягкие сиденья необходимо делать съемными или откидными на
петлях, чтобы удобно было использовать рундуки для хранения одежды и
провизии, а также создать лучшие условия для вентиляции корпуса при
зимнем хранении.
Камбуз располагают внутри каюты непосредственно у выхода. Можно
поместить его в кокпите под креслом пассажира (см. рис. 108).
Питьевая вода подается из цистерны, расположенной в носовой части (это
вызвано необходимостью правильно удифферентовать катер), в расходный бак
на камбузе при помощи давления воздуха, создаваемого в цистерне
автомобильным насосом.
Стальную обшивку и форпиковую переборку внутри каюты желательно покрыть
тонким слоем тепловой изоляции. Это может быть крошеная пробка либо
плиты из пенопласта, стекловойлок и т. п. Сверху изоляцию необходимо
закрыть листами декоративной фанеры.
Очень важно при оборудовании катера не допустить чрезмерного перевеса,
что отрицательно скажется на ходовых и мореходных качествах. Тем более,
что вес самого металлического корпуса неизбежно окажется несколько
больше, чем деревянного.