Главная>>> Проекты лодок для самостоятельной постройки>>> Мореходный армоцементный катер «Гринда»
  

Мореходный армоцементный катер «Гринда». Постройка катера из армоцемента

Мореходный армоцементный катер «Гринда». Постройка катера из армоцемента

При разработке чертежей «Гринды» ставилась задача спроектировать мореходный и комфортабельный 10-местный катер, предназначенный для плавания в прибрежной зоне морей и в крупных водохранилищах, пригодный также и для дальнего туризма по магистральным — судоходным рекам. В то же время надо было учесть многочисленные пожелания тех читателей, которые хотели бы найти чертежи катера, рассчитанного на самостоятельную постройку из армоцемента.

Основные данные катера «Гринда»
Длина наибольшая, м 9,3
Длина по КВЛ, м 8,0
Ширина наибольшая, м 3,0
Ширина по КВЛ, м 2,7
Полная высота борта, м:  
— в носу 2,0
— на миделе 1,65
— в корме 1,70
Осадка по КВЛ, м 0,80
Водоизмещение по КВЛ, т 8,60
Рекомендуемая мощность двигателя, л. с. 50-100
Скорость хода при мощности двигателя 60 л. с., км/ч 16

Общий вид катера

Общий вид катера
увеличить, 90,5 КБ
1 — флагшток, L=800 мм; 5 — ахтерлюк; 3 — поручень; 4 — сдвижной люк для входа в кормовую каюту; 5 — складной съемный тент; 6 — топовый огонь; 7 — бортовой отличительный огонь; 8 — ветровое стекло; 9 — светлый люк; 10 — носовой релинг; 11 — форлюк; 12 — носовой огонь-фара; 13 — швартовная утка; 14 — светлый люк; 15 — «форточка» — открывающаяся часть ветрового стекла; 16 — заправочная горловина топливной цистерны; 17 — съемный лист для снятия двигателя; 18 — люк в моторный отсек (вариант); 19 — сиденье-рундук.

Применение этого материала обусловило ряд особенностей проекта и в частности — выбор главных размерений и обводов катера. Известно, что даже при минимальных технологически достижимых толщинах армоцементных конструкций корпус малого судна получается слишком тяжелым. Только при длине армоцементного корпуса более 9-10 м вес его получается сравнимым с весом стального или деревянного (разумеется, при равной прочности конструкций). При длине 9,3 м доля веса корпуса в водоизмещении катера получается довольно значительной: около 40%, т. е. примерно на 6-8% больше, чем при изготовлении такого же корпуса из дерева. В данном случае это означает, что при доступных любителям-судостроителям мощностях двигателя до 100 л. с. вывести подобный катер на чистое глиссирование практически невозможно. Следует рассчитывать на водоизмещающее плавание с относительной скоростью Fr=0,4-0,6. Именно на этот диапазон скоростей и рассчитаны обводы корпуса «Гринды».

Теоретический чертеж армоцементного катера «Гринда»

Теоретический чертеж армоцементного катера «Гринда»
увеличить, 1500х1778, 222 КБ
Коэффициенты теоретического чертежа при водоизмещении 8,6 т: δ=0,5; β=0,74; α=0,78.
Положение центра величины —хс = —0,38 м.

Корпус сделан на большей части длины круглоскулым, т. е. имеет форму, наиболее подходящую для постройки из армоцемента. Выпуклые изогнутые поверхности тонкой армоцементной обшивки при внешних нагрузках работают подобно скорлупе яйца, конструкция получается жесткой даже при сравнительно небольшом количестве арматурных стержней — шпангоутов и стрингеров. Только в самой корме появляется острая скула. Плоское днище в корме с плавным подъемом от ОП необходимо для уменьшения ходового дифферента, возникающего при движении на скоростях, близких к верхнему для данного корпуса пределу. Кроме того, дополнительная площадь ватерлинии оказывается полезной и для повышения остойчивости судна.

Можно отметить, что примененная комбинация обводов — водоизмещающих на носовой половине корпуса и остроскулых глиссирующих в кормовой допускает и установку двигателя значительно большей мощности — вплоть до 250-300 л. с. При движении в режиме глиссирования расчетная скорость хода составляет 16-18 уз.

В носовой части корпуса очертания ватерлиний оптимальны для расчетных скоростей — сделаны прямыми с умеренным углом заострения при форштевне; борта в надводной части имеют здесь значительный развал, обеспечивающий хорошую всхожесть этого тяжелого корпуса на встречную волну. Линия борта выполнена с продольной седловатостью, характерной для катеров, плавающих на морской волне. Вообще в обводах «Гринды» многое подсказано опытом проектирования мореходных рейдовых катеров и катеров спасательной службы.

Корпус снабжен килем-стабилизатором, умеряющим бортовую качку и дрейф при боковом ветре, защищающим гребной вал и винт от повреждений при посадке на мель. Безусловно, будет полезно снабдить гребной винт кольцевой профилированной насадкой, которая не только улучшит защиту винта, но и повысит КПД движителя (см., например, здесь).

Невысокая скорость катера вряд ли будет расцениваться как недостаток его экипажем: большее, чем при плавании на том же «Прогрессе», время, затраченное на переход, с лихвой компенсируется высокой комфортабельностью. Капитану «Гринды» не нужно будет спешить добраться до какого-либо пункта только для того, чтобы засветло оборудовать безопасную стоянку судна и разбить лагерь на берегу: при необходимости на «Гринде» можно идти круглосуточно, организовав ночные вахты и одновременно обеспечив нормальный отдых, по крайней мере, 7 — 8 членам экипажа. В конечном счете, экономию времени даст и гораздо меньшая, чем у серийных моторок, зависимость от метеоусловий на трассе.

Проектом предусмотрена двухкаютная компоновка со средним расположением двигателя, примененная также и в проекте Д. Бича (см. здесь). Такое решение имеет ряд плюсов. Во-первых, строитель получает известную свободу в выборе механической установки: вес двигателя практически не влияет на дифферент катера; можно установить, например, конвертированный автомобильный двигатель с коробкой передач, что позволит решить непростую проблему реверс-редуктора. Оптимальным вариантом, конечно, является дизель мощностью 20—60 л. с. с прямым реверс-редуктором или применением гребного винта регулируемого шага. Во-вторых, при сколько-нибудь длительном путешествии всегда бывает удобнее иметь два жилых помещения, чем одно. В-третьих, учтено, что при переходе в хорошую погоду в кокпите собирается обычно весь экипаж; при обычном кормовом его расположении это неизбежно приводило бы к увеличению дифферента на корму и существенному повышению сопротивления воды движению катера, т. е. падению скорости. Кокпит над двигателем имеет самоотливную конструкцию: его днище расположено значительно выше ватерлинии. Кокпит достаточно просторен: его длина — 2 м. В теплые ночи здесь можно устроить спальные места, уложив надувные матрацы и поставив тент.

Общее расположение катера

Общее расположение катера
увеличить, 2329х1981, 160 КБ
Позиции 1-19 — см. чертеж общего вида катера; 20 — аварийный румпель; 21 — вентиляционный «грибок»; 22 — сиденье рулевого; 23 — пульт управления; 24 — форпик; 25 — платформа; 26 — шкаф; 27 — унитаз; 28 — закрытая полка; 29 — открытая полка для приемника; 30 — стол; 31 — диван; 32 — шкаф для одежды; 33 — цистерна для горючего; 34 — переборка топливного отсека; 35 — двигатель; 35 — выхлопная труба; 37 — койка, внизу рундук; 38 — полка; 39 — румпельный отсек; 40 — аккумуляторная батарея; 41 — расходный бак питьевой воды; 42 — мойка; 43 — полки для посуды; 44 — газовая плитка; 45 — трубчатая подвесная койка.

В днище кокпита необходимо предусмотреть съемный лист из фанеры или металла для возможности осмотра и ремонта двигателя. Текущее обслуживание двигателя будет осуществляться через лаз в носовой переборке моторного отсека. Выхлопной трубопровод выводится на левый борт на уровне ходовой ватерлинии. Чтобы двигатель не заливало водой при крене, необходимо выполнить выхлопную трубу в виде крутого колена с изгибом до уровня верхней палубы.

Кормовая каютка оборудована двумя диванами-койками; при необходимости здесь же можно закрепить еще одну подвесную койку — получится третье спальное место. Под диванами и в шкафах достаточно места для размещения личных вещей и предметов снабжения судна.

В носовой каюте рекомендуется несимметричное расположение оборудования с обеденным уголком, трансформируемым в двуспальную койку: стол опускается на один уровень с диванами, на него укладываются мягкие спинки. По борту можно расположить камбуз с газовой плиткой и мойкой, а также стационарную и подвесную (трубчатую) койки. У форпиковой переборки стоит оборудовать туалет с выносным ведром или принудительной прокачкой унитаза забортной водой. Объемистый шкаф у переборки моторного отсека предназначен для береговой одежды экипажа; непромоканцы и обувь можно хранить в рундуках под диванами. В кокпите оборудуются рундуки для спасательных жилетов, швартовных концов и кранцев.

Топливные цистерны общим объемом 250-400 л лучше всего расположить в районе мидель-шпангоута, по бортам от моторного отсека, отгородив их от двигателя легкими металлическими переборками с асбестовой изоляцией. Должна быть обеспечена надежная приточная и вытяжная вентиляция, как моторного отсека, так и топливных цистерн.

Для облегчения веса корпуса не только все переборки, но и палубу, и рубку следует делать деревянными с использованием водостойкой фанеры. Это одновременно упростит монтаж люков, иллюминаторов и другого оборудования катера.

Теперь об особенностях постройки собственно армоцементного корпуса. С армоцементом как разновидностью железобетона и использованием этого материала в любительском судостроении, а также с некоторыми осуществленными проектами малых армоцементных судов читатели сборника могли познакомиться по публикациям в ранее вышедших номерах (перечень наиболее важных из них приводится в конце статьи). При работе будут полезны книги братьев Бирюковичей «Мелкие суда из стеклоцемента и армоцемента» («Судостроение», 1965 г.) и В. Ф. Безукладова и др. «Корпуса судов из армоцемента» («Судостроение», 1968 г.).

Напомним, что армоцемент состоит из песчано-цементного бетона, армированного несколькими слоями проволочной стальной сетки с мелкой ячейкой — обычно не больше 3-12 мм. Слои сетки должны быть равномерно распределены по толщина армоцементной конструкции, чтобы обеспечивалось дисперсное армирование (т. е. «распределенное», в отличие от сосредоточенного армирования толстыми стержнями в обычном железобетоне). Для приготовления раствора используют мелкий просеянный песок с крупинками диаметром не более 2,5 мм (тогда как для железобетона величина песчинок не имеет значения; используется даже гравий) и цемент высокопрочных марок. В результате армоцементная конструкция получается и достаточно прочной, и достаточно плотной (водонепроницаемой) даже при относительно малой толщине стенок.

Обычно на армоцементных судах длиной до 15 м наружная обшивка имеет толщину 15-20 мм. Вес ее получается близким к весу стальной обшивки толщиной 3-4 мм, поэтому естественно, что строят из армоцемента, как и из стали, только такие суда, для которых вес корпуса не играет первостепенной роли — водоизмещающие катера, килевые парусные яхты.

Важной характеристикой армоцемента является насыщение его армирующей сеткой. Коэффициент удельной поверхности сетки, характеризующий количество металла (общую поверхность проволоки) в единице объема армоцемента, должен составлять 2-3 см²/см³ вес сетки, приходящийся на 1 м³ конструкции, должен быть не менее 400-500 кг. (© www.vodnyimir.ru). Чем гуще и равномернее расположены слои сетки по толщине конструкции, чем меньше ячейка и диаметр проволоки применяемой сетки, тем выше прочность и упругость армоцемента. При этом конечно, нельзя забывать и о необходимости плотного заполнения всего пространства между армирующими проволоками сетки цементно-песчаным раствором.

Следует еще добавить, что армоцемент отличается от железобетона в 5-7 раз меньшей толщиной защитного наружного слоя. Очень тонкий (2-3 мм) наружный слой при ударах работает вместе со всей толщей материала, благодаря чему предотвращается разрушение поверхности и образование трещин даже при больших нагрузках на изгиб.

Конструкция армоцементного корпуса во многом зависит от принятого способа постройки. Применяются три способа: постройка без формы (опалубки) — прямо по выставленному на стапеле набору из трубчатых или деревянных шпангоутов; формование практически безнаборного корпуса на пуансоне (болване) или в матрице. В данном случае — для постройки одного судна силами любителя рекомендуется безопалубочный метод, дающий экономию времени (не потребуется изготавливать пуансон или матрицу) и обеспечивающий высокую прочность.

Металлические шпангоуты после омоноличивания корпуса остаются в толще обшивки. Соответственно недостатком является необходимость изготовлять этот самый поперечный набор в виде замкнутых сварных рамок из трубок или арматурных стержней. Именно этот способ был избран в 1943 г. изобретателем армоцемента Пьером Луиджи Нерви для постройки первой в мире армоцементной яхты «Ирен»; в дальнейшем отработанные им технологические приемы были использованы для постройки, по крайней мере, 500 армоцементных судов различных типов и назначений.

Шпангоуты для корпуса «Гринды» могут быть согнуты из полудюймовой (1/2") водогазопроводной трубы; из такой же трубы изготавливаются форштевень и киль. Всего нужно будет изготовить 10 шпангоутов, включая рамку транца. Все рамки собираются прямо на плазовой разбивке. Для придания рамкам жесткости бортовые концы шпангоутов на уровне палубы соединяют стальными угольниками или трубами, удаляемыми уже непосредственно перед монтажем палубы. Нижние концы шпангоутов соединяют приварными временными же флорами (можно их и оставить в конструкции, но тогда придется огибать их каждым слоем укладываемой вдоль киля сетки).

Схема конструкции корпуса катера

Схема конструкции корпуса катера
1 — киль; 2 — шпангоут, труба; 3 — кница (флор), δ=2-3 мм; 4 — сетка снаружи набора, 3 слоя; 5 — стрингер, Ø6 мм; 6 — вязальная проволока; 7 — угольник 4х50х50; 8 — временная распорка, труба; 9 — сетка с внутренней стороны набора.

Корпус проще всего собирать в обычном положении — килем вниз. (Формование корпуса в положении вверх килем применяется обычно при использовании жесткого пуансона, вместе с которым и производят раскантовку корпуса.) Шпангоуты устанавливаются на стапеле в точном соответствии с теоретическим чертежом — через 800 мм. Верхние концы бортовых ветвей шпангоутов приваривают к стальному угольнику, образующему по всему периметру борта фланец для крепления деревянной палубы. Внизу — в ДП — шпангоуты приваривают к килю.

Конструкция арматуры в носовой части
Конструкция арматуры в носовой части
1 — стрингер, Ø6 мм; 2 — вязальная проволока; 3 — форштевень, труба; 4 — проволочная вязка стрингера к форштевню; 5 — металлический брештук; 6 — временная распорка; 7 — шпангоут; 8 — палубный угольник.

Поверх выставленных шпангоутов укладываются стрингера из 6-миллиметрового стального прутка. Когда эта работа будет закончена, образуется решетчатая поверхность корпуса, готовая для покрытия арматурной сеткой. Может быть использована тканая стальная сетка с ячейкой от 4 до 10 мм, изготовляемая по ГОСТ ЗВ26-47 из проволоки диаметром 0,5-1 мм (сетки с №4 по №10). Три слоя сетки укладывают снаружи набора, тщательно разравнивая ее до получения плавной и ровной наружной поверхности, и три слоя — с внутренней стороны корпуса. Сетку каждого слоя привязывают к шпангоутам и стрингерам, а затем весь пакет прошивают насквозь тонкой вязальной проволокой.

Следующий этап постройки — омоноличивание корпуса раствором, в состав которого входят: портланд-цемента марки 500 — 100 вес. ч., песка — 100-140 вес. ч., воды — 40-45 вес. ч. Для получения более пластичного раствора желательно добавить в воду для затворения пластификатор — сульфитно-спиртовую барду одной из следующих марок: КБЖ — 0,40 вес. ч.; КБТ — 0,25 вес ч. или КБП — 0,22 вес. ч. (количество воды в случае применения этих добавок может быть уменьшено до 30 вес. ч.).

Таким образом, для изготовления армоцементного корпуса «Гринды» потребуются следующие основные материалы:
— трубы стальные водогазопроводные внутренним диаметром 1/2" (или 13-19 мм) — 90 погонных метров (чистый вес — 115 кг);
— стальная проволока диаметром 6 мм — 520 пог. м, вес — 120 кг;
— тканая стальная сетка № 4-10 — 400 м², вес — 360 кг;
— проволока вязальная диаметром 2 мм — 2400 пог. м, вес — 60 кг;
— угольник 50х50х4 мм — 25 пог. м, вес — 76 кг;
— портландцемент марки 500 — 900 кг;
— речной песок — 1200 кг.

Кроме того понадобятся: немного листовой стали толщиной 2,5-3 мм, электроды для сварки арматуры, стальные угольники, трубы, деревянные бруски и рейки для раскрепления набора на стапеле.

Коротко об особенностях работ на каждом этапе постройки судна. Как и обычно, начинать нужно с разбивки на плазе — фанерном щите — обводов теоретических шпангоутов, а также очертаний форштевня. Тем, кто приступает к подобной работе впервые, можно рекомендовать ознакомиться с книгой «15 проектов судов для любительской постройки», изданной «Судостроением» в 1974 и 1975 гг.(пособие это окажется полезным при последующем изготовлении палубы и оборудовании судна).

Таблица плазовых ординат катера «Гринда»

Таблица плазовых ординат катера «Гринда»

Ординаты в таблице указаны для наружной поверхности корпуса. Это значит, что при разбивке шпангоутов необходимо учесть толщину наружной обшивки, т. е. отложить внутрь от получившихся контуров шпангоутов 15 мм равномерно вдоль всей линии. Начинать вычерчивание шпангоутов на плазе рекомендуется с самого широкого шпангоута — со шп. 5. По данным таблицы на линиях сетки — ватерлиниях и батоксах — находят положения точек, а затем в этих точках в плаз забивают гвозди, которые служат опорами для огибания гибкой рейкой при вычерчивании лекального обводе шпангоута. Линия шпангоута на плазе должна быть плавной, свободно огибаемой деревянной рейкой сечением около 6х15 мм; достаточна длина рейки около 1,5 м.

Изготовление шпангоутов лучше начать со шп. 0 — наименьшего и имеющего простую погибь, и вести работу последовательно в корму. Каждая симметричная пара труб должна быть сразу же замаркирована так, чтобы потом их нельзя было перепутать. Для гнутья труб могут быть использованы обычные инструменты, широко применяемые водопроводчиками или газовщиками. Если их достать не удастся, можно сделать простейший инструмент из тройника, рассчитанного на соединение труб на полдюйма большего диаметра, чем диаметр трубок, используемых для изготовления шпангоутов.

Приспособления для гибки трубчатых шпангоутов
Приспособления для гибки трубчатых шпангоутов
а — тройник с ручкой-рычагом; б — плита с приварными упорами. 1 — шпангоут; 2 — тройник; 3 — труба-рычаг; 4 — обрезок трубы.

Тройник наворачивается на трубу, служащую рычагом и имеющую достаточную длину (от 1 до 1,5 м). При работе лучше использовать два таких приспособления, надеваемых на изгибаемый шпангоут. Контролировать изгиб ветви шпангоута можно, прикладывая его к плазу, на который для удобства работы следует набить гвоздей по линии шпангоута. Кроме номера, на каждом шпангоуте должно быть отмечено (керном и краской) положение линии борта и ватерлинии №8, которые будут служить контрольными линиями при дальнейшей сборке корпуса.

Временные поперечины из труб или угольников прихватывают, отступя на 40-50 мм от отметки линии борта вниз. На каждой поперечине, как и на флоре внизу, отмечают положение линии ДП; наложив собранную рамку на плаз, отрезают лишние концы шпангоута, выступающие выше линии борта.

Трубчатый форштевень сваривается встык с килем. Предварительно — до сборки корпуса на стапеле — изготовляется и узел подкрепления отвода через корпус дейдвудной трубы гребного вала; естественно, до этого строитель должен разработать возможно более подробный и выполненный в большом масштабе эскиз установки двигателя на фундамент и валопроводе (неплохо даже сделать макет фундамента из фанеры, который затем пригодится для непосредственной «примерки» в корпусе катера).

Следующий этап — оборудование стапельного места. Постройка армоцементного корпуса может вестись под любым навесом или даже вообще на открытом воздухе, но важно обеспечить прочное основание и жесткую базу для контроля правильности сборки. Основанием может служить ряд уложенных на грунт поперечных брусьев (типа шпал), отрезков рельсов или крупной профильной стали (двутавров, швеллеров и т. п.). На стапеле необходимо при помощи натянутой стальной струны пробить линию ДП на всей длине судна. Важно также установить точное положение основной плоскости, от которой будет вестись отсчет всех размеров по вертикали — высот. Для этой цели удобно в носу, в корме и на миделе врыть в землю вертикальные стойки и при помощи шлангового уровня вынести на них положение ОЛ и ватерлинии 8. В дальнейшем, приложив одну из трубок шлангового уровня к нужной отметке, а вторую — к выверяемой конструкции на стапеле, можно осуществить контроль за высотами.

Первым на стапель устанавливают закладку — киль с форштевнем и кормовую часть с дейдвудной трубой. Их положение выверяется по отвесу и уровню, под киль устанавливаются прокладки необходимой высоты. Желательно заранее завести под киль полосу из трех слоев сетки, которая будет использоваться для армирования наружной части обшивки. После окончательного закрепления закладки к стапелю на киль последовательно устанавливают шпангоутные рамки, начиная с носа или кормы. Прикладывая трубки шлангового уровня к отметкам на шпангоуте и к контрольным отметкам на стойках стапеля, строитель должен убедиться в том, что левая и правая отметки находятся на одинаковой высоте, совпадающей с положением контрольной отметки. Вертикальность установки рамки проверяют по отвесу. К килю шпангоутную рамку сразу же прихватывают электросваркой, верхнюю часть фиксируют при помощи крепления временных поперечин-бимсов к временной продольной балке, простирающейся по всей длине судна, или к различного рода подпоркам или лесам. Окажутся полезными хомутики, согнутые из стальной полосы по диаметру трубы шпангоута и имеющие отверстия для болтов; при помощи таких хомутиков шпангоут легко присоединить к любой металлической или деревянной балке.

Для окончательной проверки выставленного набора потребуются три тонкие и широкие рейки; лучше всего, если они будут длиной во всю длину корпуса. Одну из них прикладывают снаружи и временно крепят к корпусу на уровне линии борта, другую — на уровне ватерлинии, третью — по днищу (примерно по линии батокса Б2 или диагонали R теоретического чертежа). Строитель должен убедиться в том, что поверхность каждой рейки плотно прилегает к каждому шпангоуту каркаса, сохраняя свой естественный, свободный изгиб. Если между рейкой и каким-либо шпангоутом появился большой зазор, это значит, что или при изготовлении шпангоута или при его установке на стапель допущена какая-то ошибка. (Еще раз проверьте расстояние между плоскостями соседних шпангоутов — оно должно быть равно величине шпации.) Если зазор превышает 6-8 мм и небольшое перемещение — наклон шпангоута не дает желаемого результата, лучше снять шпангоут со стапеля и попытаться перегнуть его либо даже заменить другим с подгонкой по месту.

При удовлетворительной плавности обводов можно ставить на место палубный угольник, прихватывая его к верхним концам шпангоутов электросваркой. В вертикальной полке угольника желательно заранее насверлить отверстия для вязальной проволоки, которой к нему будут крепиться края арматурной сетки обшивки, а в горизонтальной — отверстия под крепежные болты палубы.

Теперь настало время наложить на корпус стрингера. Желательно использовать жесткие и ровные прутки, обеспечивающие ровную поверхность корпуса. Если применяется мягкая проволока, она должна быть тщательно отрихтована. Прутки накладывают на шпангоуты с наружной стороны, начиная от форштевня. Носовой конец стрингера изгибают в виде крюка, огибая им трубу форштевня. При этом не следует гнуть пруток по очень маленькому радиусу — в нем могут появиться трещины, что впоследствии станет причиной появления трещин и в армоцементной обшивке. Минимальный радиус при гибке любых деталей арматуры должен быть не менее 6 диаметров при жестком прутке и 4 диаметров — при мягком.

Окончание статьи о постройке катера смотрите здесь.

В. И. Васильев, 1977 г.

В раздел «Проекты лодок для самостоятельной постройки»

Наш Telegram-канал: https://t.me/motolodki_katera. Присоединяйтесь!

Поделитесь этой страницей в соц. сетях или добавьте в закладки:

добавить страницу в избранное