Расчет проекта парусного катамарана: Парусные катамараны Крючков Ю.С. Лапин В.И.
Парусные катамараны Крючков Ю.С. Лапин В.И.
Каталог▲▼
Репринтное издание
В книге рассмотрены конструкции современных парусных катамаранов. Излагаются особенности проектирования и постройки катамаранов для гонок, туризма и дальних крейсерских плаваний. Специальные главы посвящены вопросам движения быстроходных парусных судов, работе их парусного вооружения.
Приводятся методика расчета прочности и мореходных качеств двухкорпусных парусных судов, а также чертежи катамаранов для любительской постройки.
Книга рассчитана на широкий круг читателей, интересующихся водным туризмом и спортом.
Оглавление
От авторов
Введение
Глава I. Основы теории парусных катамаранов
1. Гидромеханика катамаранов
Сила, действующие на катамаран
Остойчивость
Непотопляемость
Поворотливость
Устойчивость на курсе
Сопротивление воды движению катамарана
Сопротивление трения
Сопротивление формы
Волновое сопротивление
Сопротивление швертов и рулей
Несущие плоскости
2.
Аэродинамика катамаранов Основы аэродинамики паруса
Типы парусного вооружения
Г лава II. Общие вопросы проектирования парусных катамаранов
Последовательность разработки проекта
Построение теоретического чертежа
Проектирование парусного вооружения
Расчет весовой нагрузки и положения ЦТ
Расчет плавучести и дифферентовка
Проверка остойчивости
Глава III. Проектирование прогулочного катамарана
Требования, предъявляемые к прогулочным катамаранам
Материалы для постройки
Обводы корпуса
Главные размерения
Планировка корпусов и мостика
Парусное вооружение
Весовая нагрузка и плавучесть
Остойчивость и ходовой дифферент
Непотопляемость
Ходкость
Конструкция и прочность
Продольный набор корпуса
Поперечный набор корпуса
Обшивка корпуса
Мостик
Швертовое устройство
Рулевое устройство
Рангоут и такелаж
Глава IV. Проектирование гоночных катамаранов
Каким должен быть гоночный катамаран
Классификация гоночных катамаранов
Особенности проектирования
Анализ конструкций лучших гоночных катамаранов
Олимпийский катамаран
Пути развития и перспективы
Глава V.
Проектирование крейсерских катамарановОсновные требования, предъявляемые к проекту
Выбор главных размерений
Планировка корпусов и мостика
Парусное вооружение
Плавучесть и остойчивость
Непотопляемость
Ходовые качества
Прочность
Глава VI. Постройка прогулочного катамарана
1 Конструкция спортивно-прогулочного катамарана «Бумеранг-2»
Тип судна и обводы
Конструкция и прочность
Плавучесть, остойчивость и непотопляемость
Планировка корпуса
Снабжение
Результаты испытаний катамарана
2. Постройка спортивно-прогулочного катамарана
Плаз
Заготовка деталей
Предварительная узловая сборка
Колодец
Транец
Переборки и шпангоуты
Кницы колодца
Несущие балки
Закладка
Стапель
Стапельная сборка левого и правого корпусов
Сборка корпусов и мостика
Литература
Здесь Вы можете оставить свой отзыв
Чтобы оставить отзыв на товар Вам необходимо войти или зарегистрироватьсяНеобычный катамаран | статья журнала Yacht Russia
Сверхлегкие материалы, подводные крылья, полужесткие крылатые паруса – вот лишь небольшая часть тех новшеств, что пришли в парусный спорт за последние несколько лет.
Однако до поры все эти новинки находили свое применение почти исключительно на гоночных судах – в «гражданском» парусе их не было. Но времена меняются…
Текст Артура Гроховского
Здравствуйте, меня зовут Адам Каплан. Я из Австралии. Мне нужен быстроходный и простой в управлении парусный катамаран. Но такой, чтобы это было судно с изюминкой, – с этих слов начался телефонный звонок в штаб-квартиру Владислава Мурникова, конструктора знаменитой Fazisi. – Я много лет занимаюсь автомобильными гонками и высшим пилотажем на самолетах. У меня есть и большой опыт использования моторных яхт. Но я не специалист в парусных тонкостях, все эти шкоты, фалы, рифы, оттяжки меня мало беспокоят. Как и многое другое, что входит в понятие «управление парусным судном». Да, я знаю, что многие люди любят лично работать со всякими снастями, однако я ищу решение, которое позволило бы мне получить быструю и комфортабельную яхту с низким уровнем шума, малым энергопотреблением и минимумом необходимых для управления физических усилий.
Мне нравится ваша концепция SpeedDream, и в конечном счете я хотел бы построить базирующийся на этой концепции крейсерский катамаран – авангардно выглядящий, супербыстрый и максимально инновационный на сегодня! Вы можете построить мне его?
Три дня спустя Адам прибыл в офис В. Мурникова в Массачусеттсе, и, как писал Аркадий Аверченко, «все заверте…». Оказалось, что Адам – это мечта любого проектировщика яхт, идеальный клиент, который точно понимает, чего он хочет, имеет собственные весьма интересные идеи, но также ценит и чужие концепции и предложения. То есть все в точности так, как и писал Хуан Баадер в своей известной книге: «Как для судостроительной верфи, так и для конструктора является большой удачей найти заказчика, который совмещает доверие к строителю и накопленный опыт». В результате возникшего сотрудничества появился проект mxCat88 Volante, пожалуй, на сегодняшний день самый передовой в мире проект крейсерского многокорпусника.
В соответствии с требованиями клиента эта лодка будет сочетать в себе роскошный интерьер с высоким уровнем комфорта – с одной стороны, и высокую скорость (до 35 узлов!) с простотой управления – с другой.
Разумеется, главная (и та самая!) изюминка будущего судна – это его парусное вооружение. Бипланная схема уже применялась на океанских гоночных катамаранах, правда, пока что без особого успеха. (Впрочем, нельзя сказать, что именно она виновата в неудачах соответствующих проектов.) Ее главные особенности в данном случае – более низкое положение ЦП яхты и отсутствие нагрузки на мост катамарана, как это было бы в случае с единственной мачтой, расположенной в ДП яхты. Но полноценные крылатые паруса на крейсерском судне открытого моря – такого еще не было!
Сразу несколько вариантов парусного вооружения были изучены и промоделированы с помощью CFD-анализа (Computational Fluid Dynamic – компьютерные системы расчета и визуализации обтекания корпуса и судна и/или его парусного вооружения), проведенного Тайлером Дойлом, главой отдела CFD компании Doyle Sailmaker.
Заключение одного из ведущих специалистов в мире проектирования парусов звучит так: «Использование свободно стоящих (бестакелажных. – А.Г.) полужестких крыльев для крейсерского 88-футового катамарана имеет целый ряд потенциальных преимуществ перед обычными типами парусного вооружения. Помимо того что крылья обеспечивают выдающиеся ходовые качества, они имеют и еще два других серьезных достоинства: это простота и безопасность их использования. Традиционная оснастка, используемая на больших яхтах, часто является очень сложной, а под большой нагрузкой она может оказаться и опасной. Свободно же стоящее крыло не имеет развитой системы бегучего такелажа и просто поворачивается на двух подшипниках в корпусах. Настройка парусного вооружения достигается путем поворота крыльев и изменением их профиля. Операции по управлению судном похожи на управление самолетом. При необходимости вся система управления парусами может быть полностью автоматизирована».
Мы, разумеется, не могли не спросить конструктора о том, почему была выбрана именно бипланная схема.
Вот что ответил Влад Мурников: «С такой схемой кренящий момент меньше, остойчивость судна выше. Она проще и легче, чем одна большая мачта, и совсем не нагружает мост, значит, мы можем сделать его намного легче. Ну и в конце концов, она выглядит очень круто!»
При использовании крылатого парусного вооружения, однако, встает вопрос: а как же рифить эти паруса и полностью убирать их в гавани? На катамаранах Кубка «Америки», где использовались полужесткие паруса-крылья, требовалось 20 человек, чтобы вечером разоружить судно, а утром в гоночный день вновь вооружить его. Очевидно, что в случае крейсерской яхты это невозможно. Пока один из рассматриваемых способов уменьшить площадь парусности – это уборка кормовых секций крыла в носовые. Другой вариант: сделать часть паруса-крыла очень гибкой, что позволит уменьшать его площадь с помощью закруток.
Влад Мурников:
– Результаты CFD-исследований показали, что предлагаемый бипланный вариант парусного вооружения способен на яхте наших размеров выдерживать ветер скоростью до 50 узлов без рифления.
Но, понимая важность проблемы, мы работаем над собственной системой рифления подобных парусов, одновременно изучая то, что делают другие конструкторы (например, VPLP). Мы стремимся найти решение, которое оказалось бы наиболее и простым, и надежным. Полагаю, используя передовые композитные материалы, цели мы достигнем. Этим летом мы планируем испытать масштабную модель нашей системы рифления.
Вторая особенность нового судна – подводные крылья. Если проект mxCat 88 будет реализован, он окажется первым крупным крейсерским катамараном таких размерений, имеющим подводное крыло (впрочем, число меньших по размеру крылатых судов можно тоже пересчитать по пальцам одной руки). Конфигурация крыльев выбрана довольно консервативная – С-образные корпусах и Т-образные на перьях рулей. Выбраны они из тех соображений, что более совершенные крыльевые системы, способные полностью поднимать корпуса катамарана из воды, могут оказаться опасными в крейсерском плавании. Расчет сделан на то, что крылья (даже на максимальной скорости) лишь частично разгрузят судно, взяв на себя до трех четвертей его водоизмещения.
Разумеется, у нас возник вопрос к Владиславу – о больших ускорениях, возникающих при движении крылатых яхт по взволнованной поверхности, и о том, совместимы ли они с понятием «комфорт на борту». Вот что ответил конструктор: «Поскольку эти крылья будут создавать лишь частичную поддерживающую гидродинамическую силу, а корпуса яхты будут иметь большую остроту с малым сопротивлением, мы считаем, что указанная проблема не будет иметь особого значения».
Комфорт на борту, коль уж мы о нем заговорили, предполагается обеспечить на достойном уровне. Каких-то особых инноваций сама по себе планировка катамарана не несет, однако (по требованию заказчика) лодка спроектирована так, чтобы внутри было много «простора и воздуха».
Чтобы сохранить во внутренних помещениях яхты ощущение наполненности светом, конструкторы остановились на минималистической отделке интерьера. Вместо часто встречающихся попыток использования «каждого кубического сантиметра» внутреннего пространства секции корпусов отличаются большими свободными объемами, особенно в носу (что также должно улучшить всхожесть яхты на волну). Весь левый борт занят роскошной каютой (апартаментами?) владельца с роскошно оборудованным гальюном, большой душевой и просто огромной ванной.
В кормовой части правого борта расположена одна большая гостевая каюта, в носовой – две меньших по размеру каюты, которые могут быть использованы для размещения экипажа или приема гостей. Интересно расположение коек в кормовых каютах – они установлены поперек ДП судна, что нечасто встречается на парусных судах. Конструкторы полагают, что при такой планировке ночевать на ходу в открытом море будет удобнее, качка будет менее заметной.
Мост, соединяющий два корпуса, – это одна большая площадка, где расположены просторный камбуз, салон с развлекательным центром и огромный рулевой пост с капитанским креслом.
Из этого командного центра можно будет управлять всеми системами судна.
Подъемная платформа между корпусами представляет по проекту фактически небольшой частный пляж, создавая идеальное место для принятия солнечных ванн и купания.
Так выглядит в общих чертах проект нового крейсерского парусного судна, которое, будучи построенным, вне всякого сомнения, станет этапным для мирового яхтостроения. Но не останется ли оно лишь бумажным концептом? Об этом мы тоже спросили конструктора.
Влад Мурников:
– Мы уже давно вышли из стадии концептуальной разработки и сейчас приступили к созданию конструкторско-строительной документации. Заказчик обещает принять окончательное решение о постройке судна по проекту mxCat 88 этим летом. Параллельно с этим мы ведем переговоры с рядом потенциальных строителей.
Основные технические данные катамарана mxCat 88: длина макс., м — 26,8; ширина, м — 9,8; водоизмещение, т — 26; площадь парусности, м2 — 380.
Опубликовано в Yacht Russia №4 (106), 2018 г.
Правильный момент — расчет нагрузки на мачту
Этот пост является продолжением предыдущего обсуждения нагрузок и сил на поперечную балку катамарана под названием Мачты.
От: Джейсона
Кому: Теду Клементсу
Теду
Спасибо за быстрый ответ. Пожалуйста, помогите мне, дальше; что такое «начальный восстанавливающий момент для судна?» – точка невозврата при опрокидывании?
И вы указали, «оперативно стало тяжелее» в своем электронном письме. Что такое «это»? И когда вы говорите «тяжелее» , вы имеете в виду общий вес буровой установки, потому что Seldén сделал ее слишком большой?
Мы снова выходим за рамки возможного. У нас примерно 45 дней в сезоне циклонов, и мы должны быть намного севернее или южнее отсюда.
В ближайшие 10 дней, при хорошей погоде, мы отплываем примерно на неделю в Австралию. Земля изобилия, где экономика все еще горяча, а цены превышают цены Парижа, Лондона и Нью-Йорка.
Жду вашего ответа.
Джейсон, Antares s/v YOLO
От: Теда
Кому: Джейсону
Характерно, что восстанавливающий момент для всех лодок при 0 градусах крена всегда равен самому себе 0; до тех пор, пока не действует какая-то сила, толкающая лодку до некоторой степени, для восстановления равновесия не требуется усилия восстанавливающего момента. Таким образом, мое небрежное использование термина «начальный» является неправильным, но, поскольку мы имеем дело с катамаранами, наибольший восстанавливающий момент возникает при достаточно малых углах крена, поэтому расчет можно упрощенно представить в соответствии с приведенной ниже диаграммой. (Кроме того, «момент» не имеет элемента времени, поэтому сам термин вводит в заблуждение.
) Таким образом, восстанавливающий момент аппроксимируется при воображаемом крене в несколько градусов и используется для аппроксимации наихудшей нагрузки на мачту и такелаж.
Antares 44 Расчеты – Диаграмма нагрузки на мачту
На самом деле, центр плавучести будет смещаться (влево на диаграмме) по мере того, как катушка кренится (против часовой стрелки), и это улучшит длину плеча момента, но центр тяжести также в некоторой степени сместится влево, поэтому необходимы более сложные расчеты для определения фактического максимального угла крена, при котором достигается наилучший восстанавливающий момент, вероятно, примерно в точке, когда наветренная часть корпуса разделяется с морем.
Восстанавливающий или восстанавливающий момент представляет собой произведение веса судна на расстояние по горизонтали между центром тяжести и центром плавучести корпуса с подветренной стороны, поэтому значение больше, когда судно тяжелее.
При отсутствии кренящих сил (например, ветра, волн, инерции) катамаран будет восстанавливаться после крена вплоть до момента, когда центр тяжести пройдет над центром плавучести, который не может сместиться дальше чтобы компенсировать.
Это может произойти, когда лодка находится близко к вертикали, когда один корпус находится почти прямо над другим; это условие будет означать точку невозврата. Восстанавливающий момент, который пытается опрокинуть его вниз прямо вверх, уменьшался, однако, по мере того, как угол крена увеличивался по направлению к точке невозврата.
Катамаран может хорошо крениться за угол, при котором возникает его наибольший восстанавливающий момент, и все еще восстанавливаться, так как ветер может пролиться из-за наклона планера, или некоторые действия экипажа могут уменьшить силу крена. Намеренное плавание в балансе желательно для гоночной кошки, поскольку полет наветренной стороны корпуса значительно снижает сопротивление. Тем не менее, экипаж должен сохранять постоянную бдительность, чтобы справиться с переменчивыми условиями ветра и волнения, и вероятность опрокидывания является эндемичной для этого упражнения. Большинство крейсерских кошек имеют такой вес по сравнению с их планами, что они вряд ли смогут управлять корпусом, даже если бы вы этого захотели (а вы этого не хотите).
Гоночные многокорпусники довольно эффектно демонстрируют поведение при опрокидывании, и вы можете заметить, что действие никогда не бывает чисто поперечным, а скорее полувильчатым.
Точка невозврата? …. не совсем.
Механизм опрокидывания такого типа делает нашу оценку поперечного восстанавливающего момента еще более спекулятивной, поскольку реальный максимальный восстанавливающий момент будет относиться к некоторому углу крена котенка. Этот диагональный момент, по-видимому, был бы больше, чем чисто поперечный момент, из-за увеличенного расстояния между центром тяжести и центром плавучести, который смещен значительно вперед. (Не пытайтесь повторить это дома.)
Чтобы представить, как работают силы, представьте, что вы пытаетесь опрокинуть бетонную плиту патио; начальный подъем одной кромки требует больших усилий, но по мере приближения к вертикали удерживать ее становится легче, и, наконец, вы можете сбалансировать ее одним пальцем.
Наглядное пособие для тех, у кого нет воображения
Если вы сейчас поместите стойку для зонта в середину воображаемой плиты и потянете ее как рычаг, вы смоделируете себя как давление ветра, и станет очевидным, что более высокий планер означает более длинный план. плечо рычага, следовательно, большие кренящие моменты. Более широкая плита патио аналогична более широкому разносу корпуса катамарана. Если стойка вашего зонта снабжена распорками, будет очевидно, что они находятся в состоянии растяжения (натяжения), а сила внутри стойки сжимается (толкает). Тот факт, что плита внутреннего дворика не находится на плаву, делает это упрощенным упражнением, но оно подходит для представления сил крена и выравнивания катамарана. (Если вы хотите представить себе более реалистичную ситуацию опрокидывания, наклоните плиту внутреннего дворика на один угол.)
Однако эта аналогия не так применима к однокорпусным судам, которые обычно имеют относительно низкие восстанавливающие моменты при малых углах крена, которые увеличиваются по мере увеличения угла крена.
судно кренится. Это связано с формой корпуса и влиянием балластных килей, если они присутствуют. Форма корпуса может быть спроектирована таким образом, чтобы центр плавучести значительно смещался наружу по мере увеличения угла крена. Пока центр плавучести перемещается в большей степени, чем центр тяжести, лодка восстанавливается. Аналогия с креслом-качалкой может помочь с визуализацией здесь.
Изучение однокорпусного судна без балласта … низкое > высокое > отсутствие изменения восстанавливающего момента
Остойчивость, связанная исключительно с формой, типична для моторных лодок и кораблей, у которых центр тяжести обычно находится значительно выше центра плавучести. Если у них не очень широкая ширина, большинство однокорпусных парусных лодок должны дополнительно полагаться на балластный киль, который опускает центр тяжести судна до такой степени, что он находится ниже центра плавучести до угла крена 90 градусов.
Расчет угла крена, при котором однокорпусное судно имеет наибольшую тенденцию оставаться в вертикальном положении, весьма сложен.
Конструктору буровой установки необходимо знать пиковое значение этого восстанавливающего момента и угол, под которым он возникает, и соотносить это с давлением ветра, которое будет оказывать кренящийся планер. Такое условие пиковой расчетной нагрузки на мачту обычно не возникает при малых углах крена (лодка будет крениться и сбрасывать ветер), поэтому упрощенный метод оценки восстанавливающего момента, используемый для катамарана, не будет работать для проектировщика однокорпусной оснастки.
Таким образом, парусный катамаран опирается на очень большой восстанавливающий момент с малым углом, чтобы противостоять воздействию вертикального, относительно неуступчивого планера. Парусный однокорпусник опирается на восстанавливающий момент, который может достигать пика ближе к 90-градусному крену (смесь эффектов из-за формы корпуса и веса киля), но ему нужно только выдерживать воздействие парусного плана, рассыпающегося ветром.
Обычно нагрузки на оснастку катамарана, пропорциональные этим восстанавливающим моментам, примерно на 50% больше, чем у однокорпусного судна такой же длины.
Seldén или любой другой производитель мачт учитывает это при проектировании буровой установки, поэтому они хотят знать приблизительное значение восстанавливающего момента катамарана, которое является функцией веса судна. Сам вес снаряжения будет зависеть от используемых материалов и технологий, которые для крейсерского судна должны быть от «более практичный» , на мой взгляд, конец спектра. Вес в воздухе менее важен для катамаранов, так как влияние более высокого центра тяжести не так страшно при малых рабочих углах крена. Однокорпусник относительно более чувствителен к весу наверху, поскольку буровая установка обычно имеет значительный крен и обременяет усилия по подъему.
Вес может положительно сказаться на остойчивости катамарана , но он не столь желателен с точки зрения технических характеристик, так как увеличивает осадку и смачиваемую поверхность, что вызывает сопротивление, а также делает лодку менее способной реагировать на небольшие порывы ветра и волновые условия.
Я обдумывал способ устранения конструктивных недостатков катамарана, описанных в вашем первом письме. Природа этих лодок такова, что они неизбежно будут изгибаться; это означает, что некоторая прочность предпочтительнее жесткой прочности (резиновая шина, а не простое стальное колесо). Жесткость в некоторых областях, прилегающих к более гибким, может привести к концентрации напряжений и отказам в соединительных компонентах. В идеале напряжения в конструкции, испытываемые на море, равномерно противостоят и рассеиваются в конструкции, достаточно жесткой, чтобы поддерживать необходимые функции (мачта не качается из стороны в сторону). Выяснение точных сил и нагрузок, действующих в каждой точке, а также точных свойств форм и материалов, используемых для сопротивления им, является задачей достаточной величины и неопределенности в такой сложной конструкции, как 9.0004 круизный парусный катамаран , что мы вынуждены полагаться в основном на эмпирические знания. Даже когда причудливые инженерные исследования применяются к конкретным компонентам, результаты все еще зависят от результатов; «Достаточно прочно ли это для вас?»
Упрощенный пример инженерного анализа методом конечных элементов, примененный к конструкции переборки мачты катамарана Antares, выявляет зоны более высокой нагрузки из-за сжатия мачты
В поисках эффективных конструкций (легкий вес), можно даже применить философию гоночного дизайна; ‘Если он не сломается, значит он слишком прочный’ .
Очевидно, что такой подход неприменим к крейсерской парусной лодке, но абсолютно беспроблемная конструкция (каким оказался прототип катамарана Antares 44 ) действительно заставляет участвующие в проекте типы роптать между собой: «Не слишком ли он построен? ‘
Конструкция из стекловолокна позволяет эффективно использовать сложные изогнутые формы, напр. как яйцо. Это преимущество формы может быть использовано не так эффективно, как могло бы быть, если рудиментарные конструктивные особенности, относящиеся к конструкции из листового материала (дерево, металл), были перенесены в конструкцию лодки из стекловолокна. Это часто наблюдается как «плоские» , используемые, когда естественно жесткая составная изогнутая форма могла быть лучше структурно. Сужающиеся соединения большого радиуса между жесткими конструкциями также возможны с использованием стекловолокна, которое естественным образом распределяет нагрузки и гибкость.
Помимо аспектов дизайна/инженерии, существуют некоторые различия в процессе строительства и используемых материалах.
Это может привести к тому, что хорошо спроектированные структуры будут скомпрометированы, потому что запланированный процесс не был выполнен. Может быть, это то, чему поддались упомянутые поврежденные кошки?
Выносливость в море — это исторический испытательный полигон для морских сооружений, и ни один строитель не сможет выспаться, пока его лодки не будут иметь какой-либо положительный послужной список. В этом смысле проверенный дизайн, безусловно, превосходит последние тенденции дизайнерской моды.
гу гу гу гу гу!
С уважением,
Тед
Нравится:
Нравится Загрузка…
Сколько будет стоить ПОСТРОЙКА КАТАМАРАНА? — Полное руководство (MJ Sailing) — Matt & Jessica’s Sailing Страница
от Джессика
с 9 комментариев
Uncategorized
У всех на уме большой вопрос: во что нам обойдется постройка этого нового катамарана?
Мэтт провел последние несколько недель, разговаривая с дизайнерами из Schionning и Oram, а также с профессиональными и любительскими строителями, чтобы собрать как можно больше информации о затратах на постройку комплектного катамарана. Очевидно, что все может варьироваться от строителя к строителю, но, используя простой и базовый подход, мы сузили цифры того, что, по нашим оценкам, будет стоить построить Oram 45R.
Чтобы ознакомиться с полными спецификациями дизайна, загляните сюда: https://www.boboramdesign.com/45r
Чтобы быстро ознакомиться с цифрами, посетите наш веб-сайт:
https://www.
