Погон стаксель шкота своими руками
Добавил пользователь Алексей Ф. Обновлено: 19.09.2024
Пробные испытания новой, построенной в соответствии с нашим проектом яхты показали: весьма удачным оказался не только внешний дизайн (а для многих спортсменов это немаловажный фактор), но и ходовые свойства мини-парусника. Поэтому мы смело предлагаем описание и чертежи этой модели для ее воспроизведения в кружках любой степени оснащенности. При этом мы приводим лишь один, реализованный вариант конструкции, основанный на исключительном использовании легкодоступных отечественных материалов. А на основе этих чертежей можно создать улучшенные (облегченные) модификации, применив, например, в качестве обшивки корпуса листовую бальзу. Ходовые качества модели от этого только выиграют.
Собранный каркас корпуса снимается со стапеля, и на нем монтируются усилительные элементы и носовая бобышка. После этого он аккуратно шлифуется наждачной бумагой, наклеенной на ровные деревянные бруски (одновременно малкуются стрингеры, мидельвейс и килевая рейка). Теперь можно снимать с корпуса с помощью листов ватмана шаблоны для раскраивания обшивок днища, которые, в свою очередь, изготавливаются из миллиметровой фанеры. После монтажа этой части обшивки (также на эпоксидной смоле; далее связующее не указывается, так как на этом наиболее прочном и водостойком клее собирается вся без исключения модель), которая частично заходит и на носовую бобышку, ее припуски на скуловых стрингерах срезают и переходят к изготовлению килевой пластины. Возможно несколько вариантов ее конструктивного оформления. Однако мы остановились на простейшем: из дюралюминиевого листа толщиной 1,5 мм. Заготовка тщательно раскраивается, выпиливается лобзиком и затем зачищается напильником, надфилями и наждачной бумагой по кромкам.
Неуправляемая модель яхты с парусным вооружением обмерной площадью до 0,2 м2:
Руль и его кронштейны
Корпус:
1 — бобышка носовая (липа); 2 — мидельвейс (сосновая рейка 8×3); 3— обшивка палубная; 4 — стрингер (сосновая рейка 3×3); 5 — стрингер скуловой (сосновая рейка 4×3); 6 — пластина килевая (дюралюминиевый лист s 1,5); 7 — брус килевой (сосновая рейка 8×3; перед монтажом отформовать в распаренном виде); 8 — обшивка днища; 9 — кронштейн руля (дюралюминиевый лист s0,5 — 0,7); 10 — перо руля (дюралюминиевый лист s0,7… 1); 11 — транец (фанера sЗ); 12—17 — шпангоуты промежуточные (фанера s2); 18 — шпангоут носовой (фанера sЗ); 19 — грибок резьбовой для крепления половинок обтекателя балласта; 20 — накладка верхнего стрингера (сосновая рейка 8×3); 21 — обшивка борта; 22 — галтель — скругление угла стыка (эпоксидная смола); 23 — усиление мидельвейса (сосновая рейка 3×3).
Палубная часть обшивки условно не показана
1—7 — теоретические сечения корпуса. Места по длине корпуса соответствуют положению конструктивных шпангоутов. При снятии шаблонов для изготовления шпангоутов сделать поправки на толщину обшивки корпуса.
Схема такелажа:
1 — стаксель-гик; 2 — стаксель-шгаг; 3 — грота-шгаг; 4 — мачта Л-образ-ная; 5 — ахтерштаг; 6 — грота-гик; 7 — погон гика-шкога; 8 — погон сгаксель-шкота.
Схема работы стакселя и гро га при классической мачте (А) н при стаксельной схеме с Л-образной мачтой (Б):
а, а, б — уход передней кромки парусного элемента в сторону борта относительно оси корпуса при воздействии ветровой нагрузки (величины а, и б — взаиморегулируемые).
На этом этапе, пока килевая пластина еще не вклеена в корпус, удобно оформить балластную часть киля. Она по конструкции отличается от традиционных цельнолитных, поэтому на ней остановимся подробнее. Так как в подклассе ДХ-0,2 нашей модели мачта выполнена весьма облегченной: обе ее части выструганы из сосновых реек сечением 10×6 мм с заужением к верхнему концу до 6×4 мм и имеют эллиптическое сечение, а их поверхность тщательно отлакирована. Гики стакселя и грота (также эллиптического сечения) сделаны из реек сечением 5×3 мм.
Итак, похоже, все плюсы — в пользу стаксельной схемы. Поэтому рекомендуем не только попытаться воспроизвести предложенную нами конструкцию, но и для сравнения перевооружить одну из имеющихся у вас обычных моделей. Уверены: вы будете довольны.
ОСОБЕННОСТИ НАСТРОЙКИ УЗКИХ СТАКСЕЛЕЙ
Это только кажется, что небольшой, узкий и высокий стаксель настроить проще, чем большую геную. Это совсем не так, рассказывает David Harding
Парусное вооружение с большим гротом и скромным по площади стакселем становится все более популярным в последние годы, и этому есть много причин. Лавировка на лодке с таким вооружением требует меньше работы на лебедках, а иногда вообще обходится без них, если стаксель автоматический (т.е. его галсовый угол автоматически перемещается с борта на борт по погону впереди мачты при повороте оверштаг). Далее, на таких лодках проще оставаться с хорошо сбалансированным планом парусности при усилении ветра, и хлопотной заботы по рифлению требует лишь один парус – грот. Фактически, в подавляющем большинстве погодных условий, простое потравливание грота, дающее ему возможность работать только по задней шкаторине, означает, что вам вообще нет необходимости брать рифы.
В противовес этому, большой передний парус, типа генуэзского стакселя, с усилением ветра без вариантов должен быть сменен на меньший, или, как сейчас модно на большинстве круизных яхт, зарифлен на закрутку, что с точки зрения эффективности паруса, не есть хорошо. Более того, передние паруса с большим заходом за мачту (или, как говорят – с перекроем), менее эффективны в лавировку, чем меньшие по площади и более простые в управлении стакселя.
Круизные яхты, часто не несущие спинакеров, имеет передние паруса большой площади с довольно большим перекроем грота, поскольку это единственный их шанс иметь достаточную мощность на попутных курсах в слабые ветра. Но некоторые лодки, особенно хорошие ходоки с легким водоизмещением, не нуждаются в такой излишней парусности стакселей. Они несут большой, эффективный грот и стаксель, лишь немного заходящий за мачту.
Множество более тяжелых круизных яхт также предпочитают иметь небольшой автоматический стаксель, и это приемлемо до тех пор, пока их владельцы согласны жертвовать скоростью в слабые ветра. Автоматические стакселя, однако, редко можно увидеть на гоночных яхтах, поскольку их недостаточная площадь, часто даже не заполняющая передний треугольник (площадь между мачтой и форштагом), делает их не конкурентоспособными. Такие стакселя также труднее поддаются тонкой настройке, что ведет к потере эффективности паруса.
Современный подход
Примером мощной, хорошо сбалансированной круизной лодки с большим гротом и узким, высоким стакселем с минимальным заходом за мачту может служить Hunter Mystery 35. Яхта имеет достаточно парусности для хорошего хода в слабые ветра, и в то же время, может нести полную парусность в ветра до 30 узлов, при уменьшении нагрузки на гроте при его потравливании.
Стакселя большого удлинения (с большим отношением высоты паруса к его ширине по нижней шкаторине), однако, довольно капризны в настройке, особенно, если имеют низко расположенный шкотовый угол, или шкоты которых идут на блоки кареток, расположенных на крыше рубки. В таких случаях даже небольшое перемещение каретки значительно меняет угол прихода шкота к шкотовому углу паруса, что требует весьма точного позиционирования каретки на погоне, в отличие от парусов с относительно небольшим удлинением и высоко расположенным шкотовым углом. Чтобы добиться эффективной работы высокого паруса необходимо обратиться к геометрии.
Конечно, все требования, применяемые к любым передним парусам, такие, как натяжение фала и штага, остаются в силе.
Один владелец, признающий себя новичком в настройке парусов, недавно приобрел Mystery 35. Он сразу решил сделать апгрейд стандартных парусов, и заказал комплект из более высококачественной ткани с дополнительными усилениями. Геометрия новых парусов осталась стандартной, и он хотел научиться использовать их с наибольшей пользой.
Вместе с Полом я присоединился к Джону на его тренировочном выходе, целью которого было добиться наибольшей эффективности работы переднего паруса.
П Р О Б Л Е М Ы
Каретка слишком далеко вперед
Каретка слишком далеко назад
Твист и колдунчики
Попрактиковавшись в настройках паруса и приобретя опыт, вы сможете с первого взгляда на любой парус сказать, находится ли каретка его шкота в верной позиции.
Перемещение ее вперед натягивает заднюю шкаторину и одновременно ослабляет нижнюю. Сдвигаете назад, и все наоборот – нижняя шкаторина натягивается, задняя ослабляется. Взаимодействие натяжения шкаторин отражается в величине твиста – скрутки паруса по высоте под ветер. Определенный твист должен иметь место на любом парусе.
Взгляд на этот парус снизу показывает слишком открытую заднюю шкаторину. Два верхних набора наветренных колдунчиков стремятся вверх, подтверждая неверный угол атаки паруса, чрезмерный твист и слишком широкую щель между стакселем и гротом. Черная горизонтальная полоса на парусе поможет лучше наблюдать за его формой.
Для тонкой настройки твиста используйте колдунчики на парусе. Колдунчиков должно быть три набора - на четверти, половине и трех четвертях высоты паруса у передней шкаторины. У верно настроенного паруса все колдунчики должны работать синхронно. Если при набитом шкоте верхние колдунчики на наветренной (внутренней) стороне паруса поднимаются раньше нижних, значит твист паруса слишком большой, и необходимо двигать каретку вперед. Для развития полной мощности паруса все колдунчики с обеих сторон паруса должны располагаться горизонтально.
Каретка теперь в верном положении на погоне: нижняя шкаторина натянута правильно, и шкот может быть выбран втугую, обеспечивая равномерное натяжение шкаторин. Мы видим, что твист настроен правильно, поскольку все три пары колдунчиков приподнимаются одновременно. Обратите внимание, насколько увеличилась крутизна хода.
Вид снизу ясно показывает, что задняя шкаторина также натянута соответственно, щель между гротом и задней шкаториной стакселя невелика (что хорошо ускоряет поток воздуха на подветренной стороне грота), и одинакова по всей высоте паруса. Колдунчики вытянулись горизонтально, и пузо паруса отодвинуто от передней шкаторины небольшим послаблением стаксель-фала.
Михаил Хавин, капитан яхты "ГЕЯ"
Закрутка стакселя
Теперь мелочи и проблемки, которые следует учитывать при покупке и установке.
1. Имеет смысл брать однопазовый обтекатель. У нас стоит двухпазовый и за 7 лет я так и не понял, зачем нужен второй ликпаз. Причем тут обтекатель? При том что закрутка работает в паре с ним.
Рис1. Виден дополнительный погон стаксель-шкота и соосные блоки проводки тали закрутки.
2. Обратите особое внимание на обе законцовки обтекателя и четко отмеривайте длину обтекателя в соответствии с длиной передней шкаторины. Дело в том, что по обтекателю бегает специальная бобышка стыкующая фал и фаловый угол стакселя. Её наличие необходимо т.к. фал не вращается, а фаловый угол вместе с остальным парусом обязан вращаться при закручивании. И если фал перебить сверх разумного предела, то бобышка будет срывать и разбивать верхнюю законцовку-стопор обтекателя, а последняя обычно совмещена с внутренней вставкой, центрующей обтекатель на штаге. В результате вставка будет вылетать из обтекателя и он будет тереться о сам штаг, болтаясь эксцентриком. Это повлечет необходимость замены верхней части обтекателя, а, может быть, и самого штага. То же касается нижней законцовки, которая обычно стыкует обтекатель с барабаном закрутки. Если перебитый фал не приведет в разбиванию верхней законцовки, бобышка потянет вверх весь обтекатель и может вырвать его из барабана внизу. Советуем поставить на фале метку правильной набивки фала при установке максимальной генуи и никогда за нее не переходить.
3. Продумайте и рассчитайте проводку закруточной тали в месте ее входа в барабан закрутки. Дело в том, что при неправильном угле захода, таль может выскакивать из барабана и заматываться вокруг обтекателя у галсового угла в тот момент, когда вы распускаете геную. Это особенно актуально при ветрах выше 3-4 баллов. Итог один – придется идти на бак и распутывать.
4. По этой же причине стоит предпочесть металлический барабан пластиковому – из пластикового тали проще выскочить.
5. По совету А. Калиниченко в качестве блоков проводки тали были установлены специальные блоки, у которых ось вращения совпадает с самой леерной стойкой (см. рис. 1). К сожалению, подобного промышленного решения для создания управляемого захода в барабан нами найдено не было, пришлось просто методом проб и ошибок подвигать по носовому релингу скобу, через которую проходит таль закрутки.
Дополнительный погон
Для работы со стакселями разных размеров на картере предусмотрели и установили один длинный погон. Из-за особенностей формы корпуса, установку погона нельзя считать оптимальной при хождении острыми курсами – слишком близко к ДП. В результате задняя шкаторина максимальной генуи (сейчас все ходят с максимальной, иногда даже с очень штрафной) получается слишком затянутой к ДП. А это, в свою очередь, приводит к тому что грот выбирается почти до ДП. И не тянет так, как мог бы (см. рисунки 1, 2 и 3).
Что в итоге? Либо нормальная скорость на более пологом бейдевинде, либо меньшая скорость на более крутом. Иными словами гоночный бейдевинд ниже, чем у других судов. Насколько? Настолько существенно, чтобы пойти на модернизацию.
Рис.3 Несение парусов с новым погоном. Грот работает, гоночный бейдевинд стал острее.
В результате мы перестали нести грот перебитым и гоночный бейдевинд стал острее на четыре-пять градусов. В качестве итерации второго порядка, можно подумать об установке погонов с талями – чтобы менять положение каретки плавно и на ходу, не дожидаясь смены галса.
Последняя мода на различные вариации подводных крыльев, они же фойлы, как и погоня за скоростью в идеальных условиях на нереальные бюджеты, как то отодвинуло на задний план интересы тех, кому крылья не нужны вообще, если только это не крылья мечты.
Того кто ходит далеко и надолго, в отличие от тех, кто ходит рядом и недолго, интересуют совершенно разные вопросы и не только несколько лишних узлов по гладкой воде или размер топливного бака, например такие:
Сбалансированность лодки парусами, отсюда любовь к кечам и длинным киля, хотя последние имеют мало отношения парусному балансу.
Широкий ветровой диапазон до первого рифа, даже в ущерб скорости при слабых ветрах, здесь опять же кеч или куттер в приоритете.
Удобство управления одному, отсюда различные вариации "self-tacking jibs", хотя к океанскому плаванию это имеет мало отношения, но в скандинавских шхерах вещь очень полезная.
Так или иначе, неоднократно делались попытки модернизировать стандартное парусное вооружение на парусной яхте и адаптировать его под конкретные цели и даже районы плавания. История эта старая и вариантов было немало, свое влияние оказывали и различные формулы обмера яхта, от огромных 140% генуй до больших "горбатых" гротов со сквозными латами, вероятно последние VOR-65 являются некоторым пределом в оптимизации традиционного парусного вооружения. Также стоит упомянуть и свободно стоящие мачты, вооружение джонкой, ну и конечно стаксельное вооружение, о котором и хочу поделиться соображениями в этой статье.
Основными целями всех вариантов стаксельного вооружения были улучшение аэродинамики парусов и простота их управления одним человеком.
За счет завихрений около мачты и гика на острых курсах, обычный грот имеет в среднем эффективность ниже на 10-15% ниже, чем парус установленный на штаге.
Для частичной компенсации этих потерь применяют мачты с более узким профилем или используют поворотные мачты, особенно это часто встречается на катамаранах.
Одним из первых оригинальных проектов была 45-футовая яхта "Diomedea Exulans" с необычным вооружением, которая была построена в 1964 году.
Наиболее известная яхта со стаксельным вооружением это конечно Vendredy-13 по проекту Dick Carter (мы его знаем по проекту Carter-30), это огромная стальная яхта, около 120 фт длиной, принимала участие в трансатлантической гонке одиночек OSTAR-1972 и заняла второе место. Тогда это была самая большая яхта в мире, управляемая в одиночку.
После успеха Vendredi-13, Dick Carter разработал стаксельное вооружение под названием "Luna Rig" для небольших яхт от 35 до 50 фт, две одинаковые по высоте мачты, несущие два стакселя.
Также есть старое и хорошо известное вооружение стаксельной шхуной (staysail schooner), которое использовалось на некоторых яхтах и есть много проектов с таким вооружением.
Стаксельное вооружение чаще применятся на катамаранах, так как позволяет вынести шкоты далеко на борт, это эффективно на полных курсах, на однокорпусных яхтах этого не сделать.
Есть вооружения и с одной большой генуей на наклонной мачте, это пожалуй самая простая конструкция, но тоже имеет свои ограничения, в частности на полных курсах. Характерным примером такого вооружения является катамарана HK-40, которые строятся в Таиланде.
Как вариация на тему стаксельного вооружения, есть комбинация мачты-крыла, который заменяет грот, и передних парусов на штагах. Катамаран Atlantic-47 по проекту Chris White имеет такое вооружение и стакселя на стаксельных рейках (стаксель-гик).
При стаксельном вооружении иногда используют А-мачты (Bi-pod mast), так как для несения большого переднего паруса, надо иметь сильное натяжение шкаторины и получаются большие нагрузки в такелаже. А-мачта имеет прочную конструкцию и усиленный ахтерштаг. Наиболее экстравагантным применением такого вооружения является 65фт Amoco Procyon по концепции Olaf Harken (все знают только его блоки и лебедки), вообще это была очень прогрессивная яхта для 1991 года, было применено много новых технических решений, может даже стоит о ней написать отдельно.
Еще один вариант стаксельного вооружения дизайнера Brian Eiland, так называемый "staysail ketch", так как здесь основной центральный парус это стаксель, центр парусности которого находится около ЦБС, фактически это как грот, а кормовой парус выполняет роль бизани, т.е. это позволяет регулировать площадь парусности без существенного смещения центра парусности и обеспечивать парусной баланс лодки.
Исходно это проект парусного вооружения был предназначен для катамаранов, но так и не был реализован в практике.
На схеме ниже видно, что общая площадь парусности незначительно отличается от обычного вооружения шлюпом, но центр парусности несколько ниже.
Независимо от варианта стаксельного вооружения, нюансы есть и их надо учитывать при оценке плюсов и минусов стаксельного вооружения по сравнению с обычным вооружением шлюпом, куттером или кетчем.
- площадь парусности стаксельного вооружения меньше и ЦП расположен ниже, чем на обычном вооружении. Это имеет и плюсы и минусы, меньше скорость при слабых ветрах, но и при усилении ветра рифы надо брать несколько позже, т.е. рабочий диапазон стандартных парусов шире.
- паруса на отдельных штагах более эффективны, чем грот в комплексе с мачтой и гиком, но и отдельно стоящая мачта также создает большее завихрения потока, чем работающая в паре с гротом и гиком. Поэтому эффект от стаксельного вооружения конечно есть, но он меньше чем в теории и можно его оценить в размере увеличения тяги примерно на 10% больше, чем у шлюпа.
- несение больших передних парусов, требует большого натяжения штагов и соответственно нагрузок в такелаже и мачте. В этом случае использование А-мачты в общем оправдано, но дополнительный вес высокой и мощной мачты сказывается на общей остойчивости яхты или катамарана.
- использование стаксельного вооружения на катамаранах более оправдано чем на однокорпусных яхтах, так как ширина корпусов позволят регулировать тягу шкотов в более широком диапазоне.
- основное преимущество стаксельного вооружения на катамаранах, мотосейлерах и круизных яхтах, это удобство работы с парусами на всех курсах и одним человеком, т.е рифление или уборка любого паруса занимает буквально минуты и не требует изменения курса и выхода на палубу, что безусловно удобно на любой круизной яхте.
- разбивка общей парусности на 3 паруса (staysail ketch) позволяет легко менять площадь парусности без ущерба для общего парусного баланса яхты. Использование современных "плоских" закруток с лентой, ручных, электрических или в комплекте с электрической лебедкой, существенно облегчает работу с парусами.
Есть конечно в интернете данные продувки моделей в аэродинамической трубе и расчетные данные по стаксельному вооружению, но практика, хоть и на бытовом уровне, тоже имеет значение. На одиночном переходе 150 миль с Балеарских островов, провел небольшой тест на моей яхте Soler-35 на различных курсах, с использованием генуи 110% и штормового стакселя, как имитации стаксельного вооружения.
На полных курсах, конечно был значительный твист генуи (36 м2) и катамаран тут был бы более пригоден для несения такого паруса.
Но с точки зрения скорости, потеря было очень незначительная, примерно около 0.5-0.7 узла, по сравнению с полными парусами, грот 44 м2 + генуя 36 м2 = 80 м2.
На бакштаге при TWS около 13-16 узлов, скорость была стабильно около 5.3-5.8 узла, когда при полных парусах обычно в этих условиях скорость бывает около 6-6.7 узлов.
Лаг подтормаживает, поэтому BSPD показывает 4.7 узла, но это район без течений, поэтому SOG 5.5 узлов можно считать близкой и истинной скорости. Обратите внимание, что руль фактически около 0 градусов, и автопилот работал минимально, это говорит о сбалансированности лодки парусами на этом курсе.
Думаю это можно объяснить так, что несмотря на уменьшение парусности , фактически на 55% от полной, одна генуя работала значительно эффективнее, предположим лучше на 30%, таким образом потеря тяги от уменьшения парусности составило эмпирические 25%, т.е. скорость должна быть около 5+ узлов, что и было фактически, т.е. недалеко от истины.
На острых курсах картина несколько другая, была использована генуя 36 м2 и штормовой стаксель 13 м2, т.е. общая площадь была 49 м2, это примерно 60% от полной парусности 80 м2 (грот + генуя).
При TWS около 12 узлов, скорость была около 5.5 узлов, при полных парусах 80 м2 на этом курсе обычно скорость 6-6.5 узлов.
Тут еще надо отметить несбалансированность лодки парусами, руль постоянно лежал на увал около 10 градусов, думаю что это добавило в минус еще как минимум 0.3 узла.
Таким образом в сумме, площадь парусов была уменьшена на 40%, т.е. очень грубо скорость (без высшей математики и гидродинамики) должна быть около 4 узлов в теории, а фактически мы имели около 5.5 узлов, т.е. падение скорости составило всего 20% от скорости под полными парусами.
Тут конечно надо учитывать, что лодка специфическая и небольшая, длина по ВЛ 9,9 метра, расчетная скорость корпуса по Фруду около 7.5 узлов, реально после 7 узлов лодка начинает глиссировать.
Вывод можно сделать приблизительно такой, что несмотря на существенное уменьшение парусности за счет грота (на 40%), падение скорости всего около 20% на всех курсах, можно говорить осторожно, что стаксельное вооружение более эффективное грубо на 15-20%, чем обычный шлюп, именно такую цифру и озвучивают конструктора, которые занимаются математическими расчетами парусного вооружения.
Оценив плюсы и минусы различных вариантов, при работе над концепт-проектом круизной яхты M50 RITA, решил нарисовать свою версию стаксельного вооружения для круизной яхты.
Основным рабочим парусом является центральный парус, его можно называть по разному, но фактически он выполняет роль грота, причем под одним этим парусом обеспечивается парусный баланс, т.е. в сильный ветер можно спокойно ходить под одним эти парусом, без излишне нагрузки на автопилот. Также предусмотрен и съемный штаг для штормовых условий, штормового стакселя или триселя, как больше нравится в даном случае.
Кормовой парус, условно "бизань" наиболее "тонкий" элемент в моей версии стаксельного вооружения. Для выноса бизани, пришлось использовать реек с креплением на палубе, закрутка обычная "стаксельная". Так как парус достаточно узкий, без вертикальных лат не обойтись, это несколько улучшает форму паруса и увеличивает площадь.
Примерно как у меня на генуе стоят вертикальные латы, которые реально держат форму и заднюю шкаторину на всех курсах.
Конечно близко расположенная к мачте вертикальная закрутка "бизани" создает дополнительное завихрения на парусе, но учитывая его небольшую площадь и вспомогательную функцию, этим можно пожертвовать или увеличить наклон мачты. Как вариант, можно сделать закрутку в мачту, парус небольшой, поэтому больших проблем не будет с закручиванием в мачту.
Не знаю, но может кто-то захочет реализовать такой вариант вооружения для круизной яхте, по моему это вполне удобно и практично, но время покажет, слишком консервативный мир круизных яхтсменов, это конечно не гонщики, летуны на "фойлах" !
Читайте также: