Расположение краспиц, вант и штагов
Перед проектированием мачты необходимо установить, какое количество шкотов передних парусов будет проходить внутри и снаружи вант мачты.
| Таблица 20. Уменьшение нагрузки на стальной такелаж, применяемый для расчаливания мачты, при увеличении угла между мачтой и вантом в верхней точке крепления |
Установка шкотов зависит от длины базы и высоты переднего парусного треугольника. Чем круче стоит передняя кромка стакселей, тем дальше от борта проводят парус. Следовательно, при высоком и узком переднем парусном треугольнике необходимы короткие краспицы. При данной площади парусности или при определенном давлении ветра растягивающая нагрузка на ванты будет тем меньше, чем длиннее краспицы. При одинаковом расположении салингов с удлинением краспиц нагрузка на мачту также уменьшается. Но если краспицы слишком длинны, то провести нижнюю и заднюю шкаторины внутрь от борта так, чтобы обеспечить безупречную проводку шкотов, уже нельзя. В подобных случаях многие яхтсмены просто укорачивают краспицы, не меняя способа расчаливания мачты. Ошибка их в данном случае заключается в том, что они совершенно не учитывают получающуюся при этом потерю прочности всего такелажа; поэтому эта проблема должна решаться иным способом.
Если на морской крейсерской яхте между топом или верхними вантами и мачтой в верхней точке их крепления образуется угол 15°, то этого достаточно. У килевых яхт для внутреннего плавания эту величину можно уменьшить до 14° или даже до 13°, так как запас прочности не играет здесь слишком большой роли. Чем больше угол в точке крепления вант, тем легче должен быть материал, применяемый для мачты и вант (см. табл. 20). Для того чтобы, сохранив этот угол, дополнительно поставить балун, необходимо установить еще одну пару краспиц, а места расположения укороченных краспиц согласовать с требованиями проводки шкотов.
| Рис. 311. Сопоставление трех мачт одинаковой прочности при расчаливании их различным количеством неодинаковых по длине краспиц. Ширина яхты может быть взята за исходную величину при расположении краспиц. S — длина краспицы |
На рис. 311 показана возможность достижения одинаковой прочности такелажа при разных толщинах как мачты, так и вант, несмотря на неодинаковую длину и количество краспиц. При этом предполагается, что угол между мачтой и вантами у верхней точки крепления вант всегда одинаков (15°). Если краспицы слишком длинны и проводка шкотов затруднена (рис. 311, а), то с помощью второй пары краспиц длину S можно уменьшить на 70% (рис. 311, b), а с помощью третьей пары (рис. 311, с) — на 50%. Чем ближе к точке крепления вант на топе расположены краспицы, тем короче следует их делать, для того чтобы сообщить необходимую прочность длине расчаливаемого участка мачты М. Таким образом, угол а (15°) согласуется на этом эскизе с прочностью, которую и требуется сохранить.
| Рис. 312. Если при данной ширине яхты число краспиц уменьшать при одновременном уменьшении угла между мачтой и верхней точкой крепления ванта, то прочность такелажа необходимо увеличить, так как при неправильном расположении краспиц нагрузка значительно возрастет. В-нагрузка на такелаж |
Чем длиннее расчаливаемый участок М, тем длиннее должны быть и краспицы (S), чтобы при одинаковой толщине вант выдержать угол а и придать такелажу требуемую надежность.
Если мы примем длину краспиц равной 50% 5 (обозначим ее S1), то для надежного крепления мачты она будет достаточной только при наличии трех пар краспиц. Если же сократить количество краспиц до двух или даже до одной пары (рис. 312, а), то нагрузка (с уменьшением угла а) возрастет не только на ванты, но и на участок мачты М на 130% (рис. 312, b) или даже на 200% (рис. 312, с). В таких случаях необходимо не только изготавливать мачту более прочной, т е. увеличить ее диаметр при одном и том же материале, но и увеличить диаметр троса вант. При таком способе расчаливания мачты, когда длину краспиц оставляют одинаковой, а угол между мачтой и вантом уменьшают, равная прочность такелажа достигается за счет увеличения вант и диаметра мачты, так как наряду с дополнительным весом у топа возникает добавочное воздушное сопротивление. Если подобные соображения подтвердить расчетами, то тем лучше будут согласованы друг с другом прочность такелажа и проводка шкотов и тем надежнее учтутся все нагрузки на такелаж.
| Рис. 313. Различные способы крепления краспиц, при которых мачта не только удерживается ниже точки крепления верхнего стакселя двумя парами краспиц, но и достигается такое положение, при котором всякой тяге мачты вперед соответствует равное усилие назад |
На бермудских яхтах и даже на тендере, у которых фал переднего паруса проведен к топу мачты (рис. 313, а), в настоящее время применяют две пары краспиц, располагая их ниже точки, к которой проведен самый верхний передний парус. Если самый высокий передний парус проведен к точке, которая расположена ниже топа, то на высоте фалового угла необходимо установить дополнительную пару краспиц (рис. 313, 6). У малых и средних морских крейсеров, имеющих бакштаги, только небольшая часть мачты выступает над самой высокой точкой переднего парусного треугольника.
Роль пары краспиц в данном случае выполняют краспицы ромбо-вант. Через эти краспицы, выступающие вперед под углом 60°, проводят два ванта, которые имеют точки крепления на топе и у верхних краспиц и служат вместо топштага для придания топу мачты достаточной жесткости (рис. 313, с). Чем больше на них нагрузка, тембольше должен быть у топа угол (между вантом и мачтой) и тем длиннее должна быть каждая краспица.
Весь секрет правильного расчаливания мачты основан на простом принципе: каждой тяге на мачту вперед должна соответствовать такая же тяга назад, каждой нагрузке на один борт — противоположная нагрузка на другой борт. Чтобы оказать противодействие односторонней нагрузке на мачту, на яхте, имеющей топштаг, необходимо поставить ахтерштаг (рис. 314, а). При наличии ахтерштага без топ-штага следует провести выступающие вперед ромбо-ванты, а при тяге ромбо-вант вперед — оттянуть несколько назад основные ванты (рис. 314, b).
| Рис 314. При расчаливании мачты нагрузку в одну сторону необходимо выравнивать противодействующей нагрузкой в другую сторону: а — топштаг — ахтерштагом, b — выступающие вперед ромбо-ванты — проведенными назад средними вантами, с — стаксель-штаг — бакштагами, d — нижние ванты вперед — нижними вантами назад |
Возникшую тягу стаксельштага вперед надо выровнять бакштагами (рис. 314, с). У крупных яхт необходимо применять две пары нижних вант по одной на каждую сторону (рис. 314, d). Они должны расчаливать нижнюю часть мачты не только в стороны, но и к носу — корме. Если на небольших яхтах вместо бакштагов и верхних вант применяется предохранительное устройство, то пара краспиц должна устанавливаться под некоторым углом назад в соответствии с направлением тяги. Ванты, проведенные от топа через верхние краспицы к мачте (на высоте нижних краспиц) и служащие для выравнивания тяги от нижних вант, а также для уменьшения сжатия мачты на уровне нижних краспиц, называются топвантами (рис. 315). Сжатие мачты происходит обычно тогда, когда топванты проводятся через нижние краспицы непосредственно к палубе.
| Рис. 315. Нижние точки крепления топвант можно пли закрепить к мачте на высоте нижних краспиц, провести непосредственно к палубе, или присоединить к концам нижних краспиц для усиления нижних вант |
При первом способе проводки не только экономится несколько метров троса, но и облегчается обтягивание стакселя, а также уменьшается воздушное сопротивление такелажа. Недостатками такой проводки вант является более высокая нагрузка на салинг и недоступность натяжки вант с палубы. Для того чтобы ванты можно было натягивать с палубы, у многих яхт на мачте, на высоте нижнего салинга, укрепляются передвижные кипы, через которые проводится нижняя часть вант вниз мачты до талрепов, расположенных на высоте роста человека.
НАКЛОН МАЧТЫ
Как показал опыт, наклон мачты не оказывает особого влияния на улучшение качества паруса яхты. Наклон мачты может иметь некоторое значение только при устранении склонности крейсерской яхты приводиться или уваливаться, так как у морского крейсера нельзя переместить центр бокового сопротивления подводной части, а перестановка мачты для смещения центра парусности вперед или назад в продольном направлении связана со значительными переделками на яхте. Единственное преимущество наклона мачты — это сохранить большее натяжение фор и стаксель-штага даже при килевой качке яхты в волнение. При этом также приходится считаться с некоторым уменьшением переднего парусного треугольника, так как он полностью используется на свою обмерную величину, когда мачта стоит вертикально. Некоторое преимущество, заключающееся в том, что благодаря небольшому наклону мачты достигается незначительное удлинение передней шкаторины стакселя, уничтожается тем, что без помехи гроту практически невозможно, особенно вблизи головной части стакселя, поставить заднюю шкаторину при хорошо обтянутом шкоте. С другой стороны, вертикально стоящая мачта имеет недостаток: горизонтально висящий гик может раскачиваться относительно продольной линии яхты, словно дверь, подвешенная только на одну петлю. Из-за этого в слабый ветер трудно хорошо нести грот, ибо он, будучи изготовлен из более крепкой ткани, как показывает практика, работает в штиль, как стаксель. Если есть необходимость существенно изменить наклон мачты для улучшения качеств паруса, то для сохранения прочности расчаливания нужно не только переставить назад или вперед вант-путенсы, но и изменить точки крепления шкотов. Если то или другое по конструктивным причинам невозможно, то производить слишком большой наклон мачты не следует, ибо в этом случае страдает прочность такелажа.
ТОПОВАЯ ОКОВКА
При гафельном вооружении ванты и штаги даже и теперь еще часто крепятся на мачте с помощью заплетенных на концах огонов. При бермудском вооружении вместо огонов применяют рациональные оковки, отвечающие, в основном, трем требованиям
металл должен быть достаточно крепким и обладать несколько большей прочностью, чем проволока или тросы вант;
общий вес оковок должен быть как можно меньшим, чтобы понизить вес топа,
оковка не должна ржаветь.
При выборе оковки топа мачты наряду с перечисленными тремя основными условиями имеются и другие, которые также необходимо учитывать.
Оковки для мачт изготовляют простыми и дешевыми; они не должны мешать парусам или наносить им повреждения; от применения сварных оковок следует отказываться, так как они не обладают достаточным относительным удлинением. Оковки, изготовляемые в небольшом количестве или серией, должны быть стандартизованы на различные типовые размеры по соображениям стоимости.
| Рис 316. Английская оковка топа мачты, при изготовлении которой широко использованы стандартные стальные детали (по Хэману) | Рис. 317. Простая оковка топа мачты Лаурента Гайльса и партнеров (по Иллингворту) |
На рис. 316 показана оковка топа мачты, предложенная англичанином Бернардом Хэманом, которая делается гораздо проще, чем может показаться на первый взгляд. Она состоит из металлических поясов, изготовленных из листовой стали, нарезанной в виде полосок одинаковой ширины и толщины, и обработанных только по концам. Скобы, исходя из простого принципа, что легкая металлическая вилка и один болт при одновременной экономии в весе имеют большую прочность и надежность, чем проушина и одна скоба, используются мало. Единственной металлической деталью, обработанной на конце не таким простым способом, как крепления вант, является пластина, через которую проходит болт для установки блока спинакер-фала (правда, один болт не является вполне надежной точкой крепления). Благодаря этому давление, действующее на топштаг и стаксель-фал, распределяется равномерно на две укрепленные независимо друг от друга топовые оковки. В случае выхода из строя оковки топштага мачту спереди можно подкрепить стаксель-фалом. Если сравнить оковку, предложенную Бернардом Хэманом, с той, которая по опыту Иллингворта сконструирована Лаурентом Гайльсом и его партнерами (рис. 317), то мы заметим, что указанные принципы современного яхтостроения равным образом осуществлены и в других образцах и что там и здесь легкость в весе соединена с практичностью конструкции.
ОКОВКА КРАСПИЦ
| Рис. 318. Крепление складывающейся краспицы к мачте по-современному (по Хэману) |
На рис. 318 показана английская оковка краспиц, изготовленная по принципу взаимной разгрузки и надежности. Нижние ванты крепятся к металлическим пластинам, установленным друг над другом, прижатым и закрепленным к мачте в своей нижней части с помощью пустотелого болта. Обе внутренние металлические пластины в нижней части имеют посадочные места для болтов, которыми нижние пары вант крепятся к мачте.
Краспица связывается с мачтой не жестко, а с помощью шарнира. Это оправданное практикой крепление обладает рядом преимуществ: краспица и оковка не повреждаются, если рядом стоящие яхты трутся вантами друг о друга.
Небольшая поломка или трещина, не замеченная в гавани, при увеличенной нагрузке в море может привести к значительным повреждениям. Однако подобное крепление применяют только в том случае, если соответствующий вант крепится в палубе.
Недостаток откидной краспицы заключается в том, что с подветренной стороны она хотя и незначительно может перемещаться вперед или назад, однако, настолько, что со временем прочность оковки может пострадать. Поэтому на переднюю, верхнюю и нижнюю стороны внутренней оковки краспицы наклеивается резиновая накладка (рис. 319), которая амортизирует раскачивание краспицы. И хотя резиновую накладку следует обновлять ежегодно, однако она лучше всего устраняет недостаток складывающейся краспицы.
Принцип откидной краспицы не нов. Раньше применяли оковку, состоящую из кольца, охватывающего мачту и крепящегося к мачте четырьмя шурупами (рис 319) Тем самым отпала необходимость применять болт. Если сравнить оба вида оковок краспиц, то можно увидеть, насколько практично делать ванты съемными на болтах (см рис. 318); такое крепление дает возможность снимать ванты для зимнего хранения или осмотра повреждений.
| Рис. 319. Крепление складывающейся краспицы к мачте по-старому (по Веркмейстеру) |
На рис. 319 ванты прочно связаны с мачтой; если нужно снять вант, необходимо разорвать огон и заменить вант новым. Кроме того, подобная оковка может крепиться к мачте только четырьмя шурупами, следовательно, в дальнейшем она будет крепиться не так надежно, как показано на рис. 318. В обоих случаях верхние ванты прижимают краспицы с их оковками к мачте. Поэтому показанные на рис. 318 крепежные болты вместе с поставленными на шурупах накладками воспринимают от нижних вант только часть срезающей нагрузки, направленной вниз. Как видно из сравнения обеих оковок краспиц, правильным распределением нагрузки и противостоящих ей усилий, возникающих в конструкциях, можно выиграть в весе без ущерба прочности.
При установке краспицы (а еще лучше при ее изготовлении) необходимо обратить особое внимание на то, чтобы внешний конец ее располагался выше, чем закрепленный к мачте. Углы между краспицей и верхней и нижней частями ванта должны быть одинаковыми по величине. В результате этого исключается продольный изгиб краспицы.
Для того чтобы исключить вертикальные перемещения и возможность перетирания, внешний конец краспицы должен быть надежно связан с вантом. При проводке верхних вант до палубы (см. раздел «Расположение краспиц, вант и штагов», рис. 312, а) два ванта должны быть проведены через одну краспицу. В этом случае рекомендуется одну ноковую оковку использовать для крепления верхних вант и топвант; применив болт, оковку можно удлинить вниз под оба ванта. Вытекающие отсюда преимущества в смысле обслуживания и аэродинамики уже пояснены выше.
РЕЛЬСЫ И ПОЛЗУНКИ НА МАЧТЕ
Для подъема паруса на мачту в основном применяются металлические оковки, которые привертываются шурупами к планке, склеенной с мачтой. При использовании металлических накладок необходимо обращать внимание на то, чтобы они по своей толщине и ширине были точно изготовлены, и ползунки не заклинивались. Испытанная и достаточно простая модель ползунка показана на рис. 320, а. Смещенный в сторону или даже перекошенный ползунок такой конструкции не может заклиниться, поэтому он всегда гарантирует быструю и надежную уборку паруса. Недостаток же ползунка заключается в том, что он крепится с помощью парусных ниток, которые даже при тщательной заделке могут с течением времени перетереться или развязаться. Ползунки коробчатой формы изготавливаются из прочного металла и с максимально возможной точностью (рис. 320, b), чтобы избежать серьезной опасности заклинивания или перекашивания при неблагоприятных соотношениях ширины и длины скользящих поверхностей.
| Рис. 320. Две конструкции ползунков: а— в форме когтей: b — коробчатая форма |
На современных мачтах из дерева или легкого металла рельс вделывается в мачту (см. рис. 320). На рис. 321 показаны различные виды рельсов, которые могут быть вделаны в мачту или наложены на нее и могут применяться для различных по размеру парусов. От металлических накладок рельсы отличаются тем, что ползунки скользят не по ним, а внутри них. В различных странах алюминиевые рельсы уже изготовляются серийно.
| Рис. 321. Различные модели мачтовых рельсов и ползунков грота: а — вставляемый в мачту рельс, b — накладываемый на мачту рельс, с — нормальный ползунок для крепления к гроту с помощью скобы (g), d — ползунок для головной дощечки с креплением к гроту скобкой (g), e — нормальный ползунок для крепления круглым коушем (h), f — ползунок для головной дощечки с креплением круглым коушем |
| Рис. 322. Магазин ползунков для нанизывания их при замене грота или триселя, когда другой парус еще стоит (сравни также рис 287) |
Такой метод изготовления гарантирует достаточную точность, которая так необходима для скольжения без трения. Рельсы крепятся к мачте или одним средним рядом (рис. 321, а) или двумя внешними рядами шурупов (рис. 321, b). Паз на внутренней поверхности ползунка (рис. 321, с) служит для того, чтобы ползунок свободно проходил над головками ввернутых шурупов.
Для крепления головной дощечки, на которую действует более значительная растягивающая нагрузка, отчего она может легко перекоситься, лучше всего применить специальный длинный ползунок (рис. 321, d). Такой ползунок очень хорошо справляется с нагрузками. Если нет детали подобной конструкции, то головную дощечку можно закрепить на двух или трех небольших ползунках.
Нижнюю часть рельса мачты, до которой достает верхний ползунок (когда все ползунки нанизаны на рельс), можно сделать съемной. Эта часть получила название «магазин ползунков» (рис. 322). На него нанизывают ползунки перед постановкой паруса. Подобный магазин можно заменить «стрелкой» (см. рис. 287)