"КИРДАН"

1. ОПИСАНИЕ ПРОЕКТА.

1.1. Техническое задание.

Назначение судна: продолжительное проживание на борту семьи из 3 - 4 человек (двое взрослых, две детей от 3 до 14 лет) в условиях оборудованной стоянки и краткосрочных выходов (выходного дня) в прибрежной зоне с удалением от места стоянки не более 12 миль, и с удалением от берега не более 12 миль. Предполагается эксплуатация судна в курортных прибрежных районах Средиземного, Эгейского, Красного, Мраморного, Черного морей. Под оборудованной стоянкой понимается следующее: • получение электропитания с берега, • возможность бункеровки пресной водой, возможность откачки жидкости из фановой цистерны в канализацию непосредственно на стоянке.

Требования к размерам и форме корпуса:

Размеры по условиям стоимости стоянки не должны превышать следующих значений: Длина не более 14,0 метров (с учетом бушприта, при его наличии), Ширина (габаритная): не более 4,0 метров.

Пожеланием заказчика является форма корпуса яхта Джошуа Слокама "Спрей" [Spray] (с учетом возможных аффинных преобразований на заданные размеры).

Рис. 1.1. Общий вид яхты «Спрей». Реконструкция Льва Скрягина.

Требования к обитаемости:

С учетом назначения проекта (и с учетом максимальных размеров):

• максимально возможные условия комфорта и обитаемости, в том числе нормальная высота от нижней палубы до подволока надстройки (не менее 1800 мм, при нормальных значениях для яхт заданного размера: 1750 мм),

• суммарная емкость цистерн пресной воды - не менее 500 литров, суммарная емкость фановых цистерн - не менее 500 литров (при нормальных показателях для яхт заданного размера не более 200 литров).

Ограничения по технологическим соображениям:

Проект яхты должен быть максимально адаптирован для самостоятельной постройки на выделенной береговой площадке или в условиях яхтенного эллинга. Т.е. без использования мощностей и специализированных оборудованных построечных мест судостроительного предприятия.

Пожелания заказчика к рангоуту и парусному вооружению

 При наличии конструктивной возможности: индо-китайский тип (джонка) или тип «Спрей» (с бушпритом, с бизанью).

Пожелания заказчика к двигателю:

Поскольку двигатель предполагается использовать только для маневрирования на швартовке и в акватории гавани, не требуется обеспечение скорости более 3 узлов и не требуется продолжительный ход под двигателем желательно использование экологически чистого – электрического двигателя.

1.2. Описание проекта.

Классификация. Судно заявляется на класс 1 по требованиям «Правил классификации и техническим требованиям к прогулочным и иным судам, поднадзорным ГИМС Российской Федерации» (далее: «правила ГИМНС»). Что соответствует разрешенному плаванию в прибрежных акваториях и внутренних водных бассейнах при высоте волны до 1,8 метра и с удалением от места убежища до 12 морских миль (в бассейнах I разряда) и до 25 км (в бассейнах 2 разряда), в бассейнах 3-5 разрядов - без ограничений.

Формула класса судна: 4.1.МI.8.25.70- парусно-моторное судно, имеет водонепроницаемую палубу, морского района плавания первой категории сложности, допускает размещение на борту не более 8 человек, с ограничением по мощности главного двигателя до 25 кВт и по парусности до 70 кв. метров.

Главные размерения.

Рис.1.2. Общий вид.

Главные размерения:

Таблица 1.1.

Шпация и система набора.

Теоретическая шпация а= 400 мм. Нумерация шпангоутов: с 0 по 25 в нос от кормового перпендикуляра. Положение кормового перпендикуляра соответствует транцу. Нумерация практических шпангоутов: по номеру соответствует номеру теоретического шпангоута, на котором он располагается.

Система набора металлического корпуса – поперечная.

Архитектурно – конструктивный тип. Судно однокорпусное, закрытопалубное с гладкой верхней палубой (без седловатости) с понижением в районе юта, с подвесным двигателем, с расположением баллера руля перед гребным винтом. С длинной надстройкой (порядка 2/3 длины корпуса), со значительным возвышением надстройки над верхней палубой в сравнении с показателями аналогичных судов близких по размерениям. С размещением рулевого поста на верхней палубе с правого борта от ДП.

Отличия яхты от судна прототипа.

Основные отличия проектируемого корпуса от прототипа (кроме размеров):

• Гладкая палуба по всей длине (отказ от подъемов седловатости).

• Отсутствие брускового киля (обусловлено использованием армоцемента, а не дерева).

• Отказ от обратного уклона транца (планируется подвесной мотор).

Рис.1.3. Корпус прототипа (Яхта «Спрей»).

Рангоут и парусное вооружение.

Судно одномачтовое с расположением мачты на 16 теор. шпангоуте (соответствует 2/3 длины корпуса), с гиком. Схема парусного вооружения: бермудский тип (грот, высокий стаксель).

Пожелания заказчика по типу парусного вооружения не были выполнены по ряду соображений а именно: От предложенного типа парусного вооружения «Спрей» (рис.1.4.) решено отказаться, т.к. необходимость размещения подвесного мотора на транце и якоря в ДП исключают конструктивную возможность размещения бизани и бушприта.

Рис.1.4. Яхта «Спрей». Схема парусного вооружения.

От предложенного типа парусного вооружения «Джонка» (рис.1.5.)

решено отказаться, т.к. по конструктивным соображениям отсутствует возможность крепления мачты в кронштейне на крыше надстройки.

Рис.1.5. Схема индо-китайского типа парусного вооружения (Джонка).

Материалы.

• Корпус (наружная обшивка) и поперечные переборки: армоцемент (оклейка корпуса снаружи – стеклоткань),

• Палубы: нижняя палуба – доска 1,5 дюйма (дерево мягких пород) плотностью 500 кг/м3, верхняя палуба – слоеная конструкция: фанера толщиной 20 мм, доска 1,5 дюйма (дерево мягких пород) плотностью 500 кг/м3, прокладка между фанерой и досками гидроизолирующего материала, ют – фанера толщиной 20 мм плотностью 650 - 700 кг/м3,

• Надстройка – брус/фанера, брус сечением 50х50 мм (ель, сосна), фанера – 6 мм, с оклейкой надстройки снаружи стеклотканью,

• Легкие выгородки надстройки - фанера толщиной 20 мм плотностью 650 - 700 кг/м3, • Мачта, гик – АМГ сплав.

2. ОБЩЕЕ РАСПОЛОЖЕНИЕ.

2.1. Методика проектирования общего расположения.

Основой исходных данных для проектирования общего расположения являются 3D модели корпуса и надстройки, выполненные средствами САПР AutoCAD 2012 - 2013 версий (Autodesk’Inc). Модель корпуса в виде "3D Solid" - с точки зрения системы САПР это пространственный объект, заполненный однородным веществом (т.е. имеющий массу и плотность). Это необходимо для получения массово - геометрических характеристик (объемов, моментов инерции сечений, снятия координат центров величины при заданной осадке). Т.е. необходимо для расчетов вокруг теоретического чертежа и удифферентовки. Кроме того, получение плоских сечений (в AutoCAD возможно только по "3D Solid" (не по поверхности) дает геометрическую информацию для макетирования общего расположения. Предварительно, теоретические шпангоуты трассируются по растровому чертежу при помощи сплайнов (spline), порядок сплайна - по умолчанию (3). На основе указанных кривых создаются области (region), которые используются для протяжки поверхности корпуса.

Рис.2.1. Теоретический чертеж. (предварительный эскиз).

Области устанавливаются по месту (move) с использованием шкалы шпаций и разворачиваются в плоскость мидель - шпангоута (3drotate). На основании полученной "проволочной модели" (объемного теоретического чертежа) выполняется протяжка поверхности корпуса методом "По сечениям" (loft). Полученная поверхность должна быть преобразована в твердое тело (3D Solid), для этого выполняется ее замыкание - крайние области преобразуются в плоские поверхности (Planesurf). Полученный набор поверхностей преобразуется в гладкое тело методом "Наполнить" (SurfSculpt). Возникает проблема получения обводов плазового качества. Большинство специализированных судостроительных систем предназначенных для проектирования теоретического корпуса работает с каркасной моделью (объемный теоретический чертеж) или с поверхностной моделью, т.е. в нашем случае они не применимы.

Качество объемного твердотельного корпуса получаемого методом "по сечениям" сильно зависит от исходного качества кривых в проекции "Корпус" (шпангоутных кривых). Поскольку оригинальные чертежи "Спрея" Слокама и их прямые копии не сохранились (из доступного материала имелись только чертежи реконструкции Скрягина), которые публиковались в журналах "Моделист конструктор" и "Катера и яхты". В настоящее время они приведены на многих интернет - ресурсах. Указанные чертежи имеют ряд неточностей и не могли быть использованы напрямую.

Первое приближение тела корпуса поднималось не по шпангоутам, а по ватерлиниям. Далее производилось снятие шпангоутных сечений, выглаживание их в плоскости и повторение операции "по сечениям". Для получения тела корпуса приемлемого качества потребовалось 12 итераций.

Модель надстройки выполняется отдельно с учетом следующих требований:

• Надстройка должна иметь более значительное возвышение над верхней палубой, чем на аналогичных судах, при этом не должна закрывать обзор рулевому и мертвая зона перед форштевнем должна быть сокращена, на сколько это возможно,

• Надстройка должна быть максимально возможно широкой, но при этом обеспечивать свободный проход вдоль борта,

• Надстройка должна быть максимально длинной, но при этом площадь бака должна быть достаточной для работ по якорной постановке и швартовке, а площадь юта должна быть достаточной для управления парусами.

Путем объединения модели корпуса и надстройки получена рабочая модель для проектирования общего расположения, расчетов элементов теоретического чертежа, расчетов характеристик остойчивости и непотопляемости (рис.2.2.).

Рис.2.2. Рабочая (исходная) модель.

2.2. Общая компоновка.

Поскольку важнейшим критерием является обитаемость, общему расположению уделялось повышенное внимание, при этом расчет удифферентовки ведется, как – бы, параллельно (фиксируется масса и координаты центра массы объекта оборудования или снабжения).

Рис.2.3. Вид с носа на левый борт.

 Рис.2.4. Вид с носа на правый борт.

Предлагается деление на три отсека. 2 непроницаемые переборки – форпиковая (таранная) и ахтерпиковая. Предлагается не кокпит, а полноценная надстройка. Надстройка возвышается над палубой в самом (высоком месте) на 1 метр. При этом расстояние по высоте от нижней палубы до подволока надстройки (кроме носовой части надстройки) от 1,8 до 2,0 метра.

Рис. 2.5. Вид с кормы на верхнюю палубу.

Бак. – размещение якорно – швартовной лебедки (шпиля) с ручным или электрическим приводом (12 V), размещение люка (640х640 м) в форпик, размещение якоря в ДП в клюзе. Предполагается якорь Матросова калибром 35 кг. Средняя часть. – расстояние от стены надстройки до стоек леерного ограждения не менее 500 мм. Ют. – Пост рулевого от ДП на правый борт, по левому борту основной вход в надстройку. Рулевой привод предлагается электрический (рулевая машинка). Ручное управление (румпелем) предусмотрено, однако, в этом случае высокая надстройка закрывает рулевому обзор. Предполагается использование румпеля – в аварийном режиме (отказ или обесточивание рулевой машинки). Предполагается люки – иллюминаторы между 17 и 19 шпангоутами использовать в качестве аварийных выходов. Место расположения мачты – в ДП между 16 и 17 шпангоутами. Предполагается крепление мачты в степс на киле, т.е. мачта проходит насквозь через крышу надстройки и через нижнюю палубу.

Рис.2.6. Внутренние помещения (Надстройка не показана.).

Рис.2.7. Внутренние помещения. Жилая часть. Вид сверху с правого борта.

Носовая часть. – спальные выгородки. Средняя часть. – камбуз – салон. Кормовая часть – район выхода и выгородка гальюна.

Рис.2.8. Схема расположения и размещения оборудования в жилой части.

1. Двуспальная койка – рундук, 2. Ниша под холодильник (12V), 3. Ниша для двухкомфорочной газовой плиты, ниша для размещения газовых баллонов и сухой провизии 4. Рукомойник (насос 5л/мин. на цистерну пресной воды), ниша для хранения посуды, 5.Ниша для хранения аварийно – спасательного имущества, сверху – спасательные жилеты и аптечка, 6. Трап. 7. Зона в носовой части надстройки для размещения рабочего блока кондиционера (системы вентиляции и кондиционирования), 8. Платяной шкаф., 9. Детское спальное место, 10. Диван – рундук (хранение запасных спасательных жилетов, емкостей с питьевой водой, и т.п.)- спальное место, 11. Стол (размещение в тумбе электрического распределительного щита, под крышкой – пульт управления электроприборами), 12.,13. Ниши для хранения запасных парусов, такелажа, запасных кранцев и т.п., 14. Санузел, 15 Ниша за кормовой стенкой надстройки для хранения портативной стиральной машины, контейнера для сухого мусора и т.п., 16 Ниша для хранения навигационного штурманского инструмента, карт и т.п.

2.3. Требования эргономики.

Проектирование общего расположения велось с учетом требований эргономики. Требования к минимальным размерам выгородок, проходов, коек в данном проекте превышают минимально – требуемые. Во всех районах жилой надстройки, кроме спальных выгородок возможно нахождение человека среднего роста, в положении стоя – в полный рост. Проходы – не менее шириной не менее 600 мм, основной выход – 750 мм. Размеры выгородок, коек на рис. 2.10.

Рис. 2.9. Фактические размеры в плане проходов, коек, выгородок.

2.4. Проектные решения.

Особенностью данного проекта является существенно большая емкость цистерны бытовой воды (0,650 м3), чем на судах близкими по размерениям. Кроме того пролив гальюна за борт исключается, т.к. по техническому заданию предполагается его использование на стоянке, т.е. в акватории гавани. Принято решение о размещении фановых цистерн – той же емкости, что и цистерн бытовой воды. При этом цистерны располагаясь под нижней палубой и над твердым балластом, соединены по принципу сообщающихся сосудов (рис. 2.12, 2.13.)

Рис. 2.10. Размещение цистерн (бытовой воды и фановой).

При этом заполнение цистерны бытовой воды и откачка фановой цистерны может осуществляться при швартовке любым бортом. Расходная цистерна бытовой воды размещается на крыше надстройки над выгородкой гальюна (правый борт). Группы аккумуляторных батарей (левого и правого борта) в герметичных контейнерах располагаются на твердом балласте ниже нижней палубы в районе между 12 – 14 практическими шпангоутами. Между аккумуляторными батареями располагается льяльный колодец центрального эшелона льяльной/водоотливной системы. Топливная цистерна размещается под палубой юта за кормовой поперечной переборкой.

Рис.2.11. Размещение цистерн, топливного бака, аккумуляторных батарей. Вид на правый борт.

3. РАНГОУТ И ПАРУСНОЕ ВООРУЖЕНИЕ 

Выбран бермудский тип парусного вооружения. Высота мачты выбирается из соотношения h/L для яхт с бермудским вооружением, где h - высота мачты, L - длина наибольшая. h/L = [1,20 - 1,35]. Принята расчетная высота мачты h=12,400 (м). Длина гика (lg) принята равной: 4,400 (м) - из компоновки общего расположения. Высота гика от верхней палубы: 1,800 (м) - гик при перекладке на борт гарантировано проходит над головой рулевого. Отстояние мачты от кормового транца (из соотношения 2/3L) принята равной 6,200 (м) (на 15 теоретическом шпангоуте + 200 мм - в нос). Прочие теоретические размеры приведены на рис. 3.1. и в таблице 3.1.

Рис.3.1. Теоретические размеры рангоута (мм).

таблица 3.1.

 Смотреть текстовые материалы проекта (PDF)

Часть I Общее расположение. Остойчивость. Рангоут, парусное вооружение. (2,9Mб)

Часть II Корпус. Системы. Двигатель. (2,4Mб)

Часть III Технология постройки. Оценка себестоимости. (2,1Mб)

Смотреть чертежи проекта (PDF, 6,4Мб)

Скачать теоретическую модель корпуса (DWG для AutoCAD 2010, 1,1Мб)