От теоретического чертежа - к постройке судна

Катера и Яхты, №17, 1969 год

Мы уже познакомились с теоретическим чертежом малого судна, и с основами конструкции корпуса.

Каким же образом судостроители, заготавливая детали, а затем собирая из них корпус, добиваются того, что его форма точно соответствует теоретическому чертежу? Как определяют непроставленные на конструктивных чертежах точные размеры всех, корпусных деталей? Ведь чертежи даже самых мелких судов и то выполняются в масштабе 1 : 10 или 1 : 20, а в журналах публикуются с еще большим уменьшением. Ошибся конструктор при построении теоретического чертежа (М=1 : 20) всего на 1 мм, — при постройке лодки это уже выразится отклонением в 20 мм. А такая ошибка в обводах, например, днища глиссирующего катера, непременно роковым образом скажется на его скорости.

Получается, что без вычерчивания теоретического чертежа в натуральную величину не обойтись. Постройке любого катера или яхты на верфи всегда предшествует разбивка на плазе. Плаз представляет собой ровный, тщательно проструганный и выкрашенный светлой краской пол, либо фанерный щит по размерам лодки. По таблице ординат на плазе вычерчивают все три проекции теоретического чертежа и тщательно согласовывают их линии. Вот здесь-то обнаруживаются и. конечно, устраняются все погрешности, допущенные конструктором. Если чертеж был построен и согласован достаточно точно, величина обнаруживаемых отклонений обычно невелика, не больше 8—10 мм.

Теперь строитель имеет под рукой чертеж, на котором можно изобразить в натуральную величину любую деталь корпуса. Таких деталей немного. Это, в первую очередь, закладка — киль, форштевень, ахтерштевень, транец, а также кнопы, кницы и дейдвудные брусья, их соединяющие. Названием своим закладка обязана тому, что в собранном виде она образует как бы основание всего набора, скелета судна. Высота киля обычно указана на конструктивном чертеже в нескольких сечениях, ширину принимают с учетом полушироты по шпунту из таблицы плазовых ординат. Напомним, что шпунт — это клинообразная выемка в киле и форштевне для притыкающихся к ним досок обшивки. Поперечное сечение киля, как и всякой другой продольной связи, легко построить прямо на проекции корпус на любом теоретическом шпангоуте. Для расчета шпунта, на форштевне нужно использовать другую проекцию — полушироту, на которой в истинном виде представлены сечения форштевня по ватерлиниям.

Пользуясь разметкой на плазе, делают шаблоны, по которым легко разметить детали закладки на деревянных заготовках, а затем и обработать их в «чистый размер», точно соответствующий теоретическому чертежу. На плазе вычерчивают очертания и других деталей сложной формы, например, фундаментные брусья под двигатель (наметив сначала положение оси вала), уточняют положение продольных связей и изображают их поперечные сечения на шпангоутах (если надо сделать в поперечном наборе соответствующие вырезы — и азы для прохода стрингеров).

















Полностью разбить теоретический чертеж лодки в натуральную величину самодеятельный строитель может далеко не всегда, так как для этого необходимо иметь довольно большое свободное помещение, соответствующие инструменты (длинные гибкие рейки — правила, прижимы для фиксации положения изогнутых реек при вычерчивании кривых линий — «крысы» и т. п.), а самое главное достаточные навыки. Поэтому, если есть падежная таблица ординат, большинство любителей ограничиваются разбивкой только одной самой необходимой и небольшой по площади проекции — «корпуса», чаще всего на плотной бумаге, которую легко свернуть в рулон и убрать на время перерывов в работе. Если на таком импровизированном плазе вычертить еще обвод форштевня и угол наклона транца, этого будет достаточно для сборки корпуса.

Но обойтись разбивкой одной проекции «корпус» можно только тогда, когда на теоретическом чертеже были построены практические шпангоуты, которые входят в набор корпуса лодки. Если же шпангоуты теоретического чертежа не совпадают с практическими, приходится разбивать на плазе еще по крайней мере одну проекцию—полушироту. Разметив на полушироте положение практических шпангоутов в соответствии со шпацией, заданной конструктивным чертежом, снимают с нее ординаты этих шпангоутов по ватерлиниям и переносят их на корпус.

Изготовить детали точно по плазу— это еще не все. Нужно их правильно собрать, т. е. закрепить каждую деталь так, чтобы ее положение относительно трех базовых плоскостей — основной (по высоте), диаметральной (по ширине) и мидель-шпангоута (по длине) строго соответствовало теоретическому чертежу и плазу. Поэтому при заготовке детали на псе переносят с плаза положение контрольных линий — ДП, ватерлинии или каких-то дополнительных, параллельных им линий с указанием расстояния до них. По длине положение детали вполне определяется номером шпангоута; если этого недостаточно, указывается расстояние до детали от ближайшего шпангоута.

Итак, для сборки корпуса нужно иметь точный «адрес» всех деталей, инструменты для его проверки и, наконец, строго фиксированную базу, от которой можно отсчитывать, все размеры с точностью до миллиметра. Судостроители применяют простые, но достаточно точные проверочные инструменты: весок (отвес)—для контроля вертикальности, шланговый уровень или ватерпас — для контроля горизонтальности, метр или рулетку.

Базой для общей сборки и проверки положения корпуса служит стапель. В самом общем виде — это жесткий продольный брус с прямой и строго горизонтальной верхней плоскостью, которая чаще всего и совпадает с основной плоскостью теоретического чертежа. На стапеле отбивают по туго натянутой струне линию диаметральной плоскости, а затем размечают положение шпангоутов — все в строгом соответствии с теоретическим чертежом. Для проверки высот устанавливаемых деталей и собираемого корпуса в целом ставят по концам стапеля вертикальные стойки и выносят на них положение контрольных ватерлиний.

Теперь, когда стапель подготовлен, можно собрать и установить на него закладку. Насколько точно выполнена эта работа, можно проверить по совпадению ДП, отметок шпангоутов и контрольных ватерлиний на закладке и стапеле. Закладка образует продольный килевой контур судна. Если теперь на нее поставить лекала всех теоретических шпангоутов, то получится как бы скелетная модель теоретического чертежа, но без ватерлиний и батоксов; эти линии при постройке судна не воспроизводятся, но их всегда можно провести на поверхности обшивки. Наружный обвод лекала должен в точности совпадать с теоретической линией шпангоута (разумеется, с учетом толщины обшивки), а его конструкция — быть достаточно прочной и жесткой, чтобы по нему можно было изгибать рейки или доски обшивки (особенно, если оно будет использовано для постройки ряда однотипных судов).

Контур лекала судостроители получают очень просто: например, выкладывают на плазе гвоздики шляпками по обводу шпангоута, а сверху кладут сколоченную из досок заготовку лекала и прижимают ее к плазу. Полученные на заготовке оттиски шляпок соединяют по рейке плавной кривой. Обрезают лекало по этой кривой и проверяют его еще раз по плазу. Одновременно на лекало переносят с плаза и положение всех необходимых для его установки контрольных линий. Это — линия ДП, контрольные риски (т. е. засечки, отметки) линии борта и ватерлиний. Если судно собирается в положении вверх килем, па плазе на проекции «корпус» должна быть пробита параллельная основной плоскости шергень-линия, которая является как бы основанием для установки лекал на стапеле. В этом случае к каждому лекалу прибивается шергень-планка, тщательно простроганная кромка которой при сборке лекала совмещается с шергень-линией на плазе.

Лекала ставят на уже закрепленную на стапеле закладку точно по отметкам шпангоутов. Напомним, что лекала ставят так, чтобы толщина носовых (от миделя) располагалась в нос от теоретических линий шпангоутов, а толщина кормовых — в корму. Это делается для того, чтобы впоследствии с кромок лекал можно было снять скос — малку — для плотного прилегания досок обшивки, не нарушая заданных плазом очертаний шпангоута. Линия ДП на лекале должна быть совмещена с линией ДП на стапеле или на киле закладки, иначе сдвиг лекала на борт нарушит симметричность корпуса. Вертикальность лекал контролируют при помощи веска, а чтобы лекало не имело перекоса—крена, проверяют шланговым уровнем горизонтальность положения прочерченных на нем контрольных ватерлиний или шергень-линии. Когда все лекала поставлены и раскреплены, по верхней кромке шергень-планок в ДП натягивают стальную струну; естественно, риски ДП на всех лекалах должны лежать точно иод этой струной.

Нужно еще убедиться в том, что плоскости лекал строго параллельны. Для этого берут длинную рейку — на всю длину судна — и огибают ею лекала одного борта на уровне палубы от штевня до транца. Отмечают карандашом положение передних граней всех лекал, а затем ту же рейку прикладывают" на той же высоте, но с противоположного борта. Если карандашные риски на рейке и носовые грани лекал при этом не совпадают» лекала требуется выровнять.

Только теперь строитель ощущает настоящие размеры и видит обводы будущего судна; перед ним уже не плоский лист чертежа или даже плаз, а выставленный набор лекал, задающий пространственную форму корпуса. Можно оценить и качество проделанной работы. Любая погрешность обнаруживается при помощи той же упругой рейки: если все в порядке, то как бы ее не прикладывали вдоль корпуса на любой высоте, она будет плотно прилегать сразу ко всем лекалам. А вот если рейка не касается каких-либо лекал, значит контуры шпангоутов вычерчены ил» сняты неверно, допущена ошибка при изготовлении или установке лекал. Обычно четыре-пять таких реек (их называют рыбинами) временно крепят на обоих бортах к лекалам и форштевню и снимают по ним малку с лекал, подготавливая таким образом выставленный каркас для обшивки.

Корпус может собираться и вверх килем. Этот способ особенно часто применяется любителями, так как при этом крепление лекал к стапелю осуществляется проще — не нужны верхний брус и раскосы. Стапель в таком случае лучше сделать из двух параллельных брусьев, к которым лекала крепятся прямо шергень-планками без дополнительных боковых раскосов.

До сих пор шла речь о постройке лодок или даже яхт с дощатой либо реечной обшивкой и шпангоутами, изгибаемыми прямо по обшивке, когда она уже собрана на прочных лекалах. При постройке подобных судов с округлыми обводами плазовые, проверочные и сборочные работы сложнее, чем, например, при постройке остроскулых, почти плоскодонных лодок с фанерной обшивкой и жесткими, редко поставленными шпангоутами. Такие «угловатые» шпангоуты, естественно, не гнут, а собирают заранее по плазовой разбивке из отдельных частей, уже готовыми ставят на закладку и используют при обшивке вместо лекал. Таким способом строится большинство глиссирующих мотолодок и, в частности, катер «Саламандра», чертежи которого помещены в этом выпуске. Добавим еще, что заранее собранные шпангоуты (шпангоутные рамки) проверяют и устанавливают на стапель таким же путем, как и лекала.

Однако продолжим наше знакомство с процессом сборки корпуса круглоскулой лодки. Обшивка такого корпуса досками —наиболее трудоемкий и ответственный этап. От выполнения этой работы зависят не только скорость и прочность лодки, но и водонепроницаемость корпуса, а значит надежность и срок службы судна. Чаще всего применяют два способа обшивки продольными досками — кромка на кромку и вгладь. В обоих случаях требуется тщательная подгонка досок — поясьев—по пазам, т. е. одна к другой, и к набору. Это тем более сложно, что применить обычные доски с прямыми кромками нельзя: ведь нетрудно заметить, что длина обвода широких средних шпангоутов всегда больше, чем узких носовых и кормовых. Поэтому почти каждую доску приходится выкраивать так, чтобы она сужалась к оконечностям лодки, а число поясьев оставалось одинаковым на всех шпангоутах.

Разметку ширины обшивочных досок можно предварительно сделать на- плазе. Разметив (на проекции «корпус») ширину и количество поясьев на мидель-шпангоуте и штевнях, соединяют соответствующие точки прямыми линиями. Пересечения этих линий со всеми промежуточными шпангоутами и показывают ширину каждого пояса в данном месте. Эти размеры при помощи гибкой рейки переносят на лекала каркаса, подготовленного к установке обшивки.

Обшивать корпус начинают с ближайшего к килю шпунтового пояса, который делается несколько шире и толще остальных. Доску накладывают на лекала и причерчивают ее нижнюю кромку к шпунту в киле, а на верхнюю часть доски переносят положение верхней кромки пояса соответственно его размеченной на лекалах ширние. Обработав доску по обеим кромкам, ставят ее на место и крепят к килю намертво, а к лекалам временно, на «мухах». «Мухи» — тонкие брусочки (или куски фанеры), через которые доску пришивают гвоздями к лекалам. Расколов вспоследствии «муху», нетрудно зацепить шляпку гвоздя клещами и вытащить его.

Затем приступают к подгонке следующего пояса, который накладывается на шпунтовый и причерчивается к его верхней кромке. Так, пояс за поясом, ставится вся обшивка. Чтобы корпус не перекосило, работу ведут попеременно с обоих бортов. При большой местной кривизне обводов. например, на яхтах у скулы или в районе перехода к килю, поясья приходится подгонять по очертаниям шпангоутов — «желобить». Такие поясья делают из более толстых и узких досок.

Итак, обшивка поставлена, и корпус имеет наружную поверхность, в точности воспроизводящую теоретический чертеж. Теперь задача строителя—придать корпусу необходимую жесткость и прочность, чтобы эти обводы остались неизменными, когда лекала будут вынуты, и в дальнейшем при всех условиях эксплуатации судна. Для этого надо поставить шпангоуты, которые должны связывать отдельные поясья обшивкн в единую оболочку. Шпангоуты ставятся довольно часто, в зависимости от размеров судна — через каждые 150—350 мм. Места их установки размечают на киле и бортах внутри корпуса. Сами шпангоуты заготовляют из дубовых реек такой длины, чтобы они перекрывали борт от киля до верхней кромки борта. Заготовки распаривают, после чего их легко изогнуть по обводу корпуса и приклепать к обшивке.

Когда все шпангоуты поставлены на место, лекала вынимают из корпуса, заменяя их распорками между бортами (эти же лекала могут быть использованы для постройки следующих однотипных лодок). Окончательную жесткость верхним кромкам бортов придают внутренние привальные брусья, которые ставят поверх концов шпангоутов и надежно скрепляют с ними. Если лодка палубная, те же привальные брусья служат опорами для бимсов палубного настила, а если открытая — борт заканчивается планширем. Установкой переборок и фундамента под двигатель заканчивается постройка собственного корпуса. Итак, мы познакомились с общим порядком постройки корпуса малого деревянного судна. В принципе, и металлические суда строятся аналогично, но, как и в случае сборки корпусов с фанерной обшивкой, обычно поперечными лекалами служат сами конструктивные шпангоуты, предварительно собранные в жесткие рамы. Заранее согнутые по шаблонам или каркасам, снятым с плаза, листы металлической обшивки укладывают на шпангоуты и крепят к ним — на сварке или заклепках.

Если строятся несколько однотипных металлических судов, целесообразно изменить принципиальную схему постройки и применить специальную оснастку — стапель-кондуктор. Он состоит из устанавливаемых на прочную раму жестких поперечных лекал, которые воспроизводят наружную форму корпуса. По верхней кромке борта и еще в двух-трех местах ставят для жесткости продольные лекала, позволяющие точнее выдержать обводы корпуса. При сборке корпуса сначала внутри кондуктора укладывают и сваривают листы обшивкн, а затем уже ставят шпангоуты.



Как правило, изогнуть деталь металлического корпуса, например лист обшивки, прямо на стапеле, как говорят судостроители — «по месту», не удается, поскольку для этого необходимо приложить значительное усилие (холодная гибка под прессом или в вальцах) или нагреть деталь до требуемой пластичности (горячая гибка). Поэтому все гнутые детали и приходится заготовлять заранее по шаблонам и каркасам с плаза на соответственно оборудованных участках. При постройке металлического судна со сложными обводами, например, яхты, практически приходится сначала строить его целиком из дерева, так как каркасы (пространственные лекала) для гибки всех листов обшивкн нужно делать на оба борта.




Если лодка строится из стеклопластика или шпона, ограничиться установкой даже целой системы поперечных и продольных лекал не удастся, так как последовательно укладываемые тонкие слои материала будут провисать между лекалами, нарушая плавность обводов. Приходится сначала изготовлять прочную цельную форму корпуса — пуансон (наружная форма, болван) нли матрицу (внутренняя форма). Методы постройки и контроля обводов такой цельной формы, которая может быть, например, деревянной или гипсовой, в принципе те же, что и при постройке деревянного корпуса.