Проект катамарана из бумаги

Автор ставил перед собой задачу — создать туристскую лодку или катер под подвесной мотор «Москва» из самых доступных и дешевых материалов. В качестве конструктивного типа такого мотосудна был выбран катамаран. Этот выбор был обусловлен следующими соображениями.

Во-первых, катамаран наиболее полно удовлетворяет требованиям остойчивости и непотопляемости. Разнесенные поплавки обеспечивают надежную остойчивость при любом положении пассажиров, а закрытая конструкция поплавков гарантирует непотопляемость даже в случае пробоины в одном из поплавков (что и подтвердил опыт эксплуатации  катамарана).

Вторым соображением было то, что у катамарана в воде находятся только поплавки; следовательно, водостойкий материал потребуется только для изготовления поплавков, а гондола, поднятая над водой, может быть сделана практически из любого материала. И, наконец, если минимальная ширина гондолы лимитируется допустимым расстоянием между поплавками (не менее ширины одного поплавка, чтобы исключить взаимодействие поплавков на ходу), то увеличение ширины ходовых качеств катамарана не ухудшает, если не считать незначительного увеличения воздушного сопротивления, т. е. представляется возможным создание любой наиболее удобной внутренней планировки.

Конструкция корпуса и материалы

 

Круглые в поперечном сечении поплавки имеют длину 4300 мм. Их форма определяется девятью шпангоутами 2, выпиленными из четырехмиллиметровой фанеры. Продольный набор поплавков составляют два стрингера 5 сечением 20X20 и фанерные рейки 4 сечением 20X5. Стрингеры и 6 реек проходят по всей длине поплавков, а 8 реек — только от 2 до 8 шп. По концам рейки врезаны в выточенные из дерева наконечники длиной по 150 мм. По периметру дисков шпангоутов для прохода реек и стрингеров выбирают соответствующие пазы. Рейки соединяются со шпангоутами на клею и гвоздях с помощью накладных брусочков 3, имеющих размеры 10Х10X50. Крепление стрингеров производится с помощью угольников 6 из дюраля (d = 1 мм), приклепываемых к шпангоутам алюминиевыми заклепками  4Х10. Нижний стрингер крепят через отверстия в угольниках шурупами, а верхний — специальными шпильками от электроаппаратуры, имеющими заплечики и резьбу М6 на обоих концах. Эти шпильки в дальнейшем используются и для крепления поплавков в гондоле (см. А-А на поперечном сечении); заплечики, врезанные в бруски, препятствуют проворачиванию шпилек.

Обшивка поплавков 1 выклеивается в такой последовательности: тонкий картон 1,5—2 мм; два слоя ткани; 15—16 слоев бумаги; два слоя ткани. Можно использовать любую тонкую и редкую ткань — миткаль, ситец, марлю (два слоя марли вместо одного слоя ткани), — в том числе и бывшую в употреблении.

Вообще говоря, можно применять любой водостойкий клей; учитывая возможности приобретения, мы использовали клей К-17 (он имеется в продаже под названием «Синтетический столярный клей»). Клей К-17 представляет собой смесь мочевиноформальдегидной смолы МФ-17, наполнителя (древесной муки) и 10%-ного водного раствора щавелевой кислоты (катализатора отверждения). Клей вполне пригоден для данной цели, безопасен и работать с ним просто. Для удешевления постройки внутренние 8—10 слоев бумаги можно клеить казеиновым клеем.

На шести шпильках (см. сеч. А-А) поверх поплавка крепится алюминиевый угольник 18 сечением 30X30X3 и длиной 2400 мм. Через вертикальную полку этого угольника производится соединение поплавка с гондолой болтами М6Х45. В кормовой части, где угольник 18 проходит ниже скулового стрингера гондолы, угольник присоединяют к гондоле через коротыши 30X30X3 длиной 100 мм, установленные снизу и скрепленные со скуловым стрингером двумя болтами М6Х45. Для большей жесткости и надежности крепления каждый   поплавок   притянут   к   гондоле    двумя    бандажами 19 из алюминиевой полосы 20X1 мм, поставленными между 3 и 4 шп. и между 7 и 8 шп. Материал набора гондолы — сосна. Для обшивки гондолы может быть использована любая фанера, вплоть до так называемой «ширпотребной», т. е. фанеры с ограниченной водостойкостью. Носовая закругленная часть закрыта палубой. Транец изготовлен из столярной плиты толщиной 30 мм; для установки мотора в нем сделан вырез на 250 мм от нижней кромки.

Катамаран у берега.

От транца на 6 шпаций в нос (1800 мм) устроены бортовые ящики, крышки 17 которых служат сиденьями. В носовой части между продольными сделан поперечный ящик, также с крышкой — сиденьем. Для увеличения внутренней высоты гондолы днище в средней части опущено вниз при помощи бортовых досок 13 сечением 100X10. Скуловой стрингер гондолы 7 и привальный брус 11 изготовлены из брусков 30X30; бортовой стрингер 8 и продольные бруски ящиков 14 имеют сечение 20X20; днищевые 15 и бортовые 9 ветви шпангоутов — 20X15; планширь 12—40X8. Наружная обшивка 10 и обшивка ящиков 16 — из фанеры толщиной 4 мм, а крышки ящиков — из фанеры толщиной 6 мм. Крепление обшивки гондолы к набору выполнено  на клею К-17 и шурупах.

Материалы для постройки катамарана.
Фанера

Плита столярная 1200X500X30 — 0,60 м2
Бруски 30X30 — 12  пог.  м.
Рейки   фанерные   20X5 — 100 пог. м.
Бруски  

Доски  100X10 — 8     пог. м.
Рейка 40X8 (бук) — 6     пог. м.
Брусок   15X10  (бук) — 1,3 пог. м.
Угольник дюралевый 30X30X3 — 5,5 пог. м.
Полоса дюралевая  20X1 — 15     пог. м.
Ткань — 40 м2
Картон — 10 м2
Бумага — 300 газет
Клей — 30—35 кг

Постройка катамарана. До начала сборочных работ необходимо заготовить детали, выточить наконечники поплавков и изготовить шпангоуты. На шпангоутах проводят по восемь взаимно-перпендикулярных диаметральных линий, на пересечениях которых с  краем  вырубают  стамеской  пазы — вырезы для прохода стрингеров и реек. Под пазами для прохода реек на клею и двух гвоздях 1 Х20 крепят брусочки-коротыши, а под пазами для прохода   стрингеров — приклепывают   угольники.

Изготовление поплавков начинается с плазовой разбивки — вычерчивания продольного профиля поплавка (можно половины — до осевой) на бумаге, листах фанеры или на полу в натуральную величину. Обогнув по линии профиля вспомогательную рейку, выносят на нее точную длину поплавка и положение всех шпангоутов; полученные риски маркируют номерами шпангоутов. После этого плазовую разбивку можно уничтожить. По размеченной вспомогательной рейке обрезают в чистый размер стрингеры и по две рейки на каждый поплавок и выносят на них риски положения шпангоутов. Эти стрингеры и рейки, расположенные взаимно-перпендикулярно на шпангоутах, поставленных на свои места по длине, обеспечивают жесткость набора, и остальные 12 реек можно устанавливать прямо по месту без разметки.

Сборка поплавка производится в таком порядке. Концы нижнего стрингера врезают в носовой и кормовой наконечники и крепят к ним на клею и шурупами 0 3X40. Затем на стрингер строго по разметке, последовательно от носа к корме, устанавливают шпангоуты и крепят к нему шурупами. В верхнем стрингере по разметке предварительно высверливают отверстия  6,2 мм под шпильки и выбирают углубления под заплечики шпилек, после чего устанавливают его на место. После этого огибают по шпангоутам и крепят две рейки на перпендикулярном плоскости стрингеров диаметре (также от носа к корме). Крепление реек к наконечникам— на клею и шурупах 2X20, а к коротышам на шпангоутах — на клею и одном гвозде 1 Х20 с загибом. Остальные рейки можно ставить в любой  последовательности.

Каждый отсек между шпангоутами лучше сделать водонепроницаемым, чтобы обеспечить непотопляемость в случае пробоины. Для этого на каждом шпангоуте по его окружности приклеивают картонные полосы шириной 60—80 мм и крепят их к стрингерам и рейкам мелкими гвоздями 1 X 10—1X15 с загибом. Зазор между торцом шпангоута и картонной полосой проклеивают с обеих сторон полосками ткани в два-три слоя. После высыхания клея все внутренние поверхности набора рекомендуется окрасить один-два раза любой масляной краской или пропитать олифой. При такой подготовке внутренней полости даже в случае попадания воды в один отсек она не распространится по всему поплавку и не вызовет  порчу  набора   и  внутренней   поверхности   обшивки.

Картон — первый слой обшивки — лучше устанавливать небольшими кусками: по четыре на каждую шпацию. По проекту катамарана внутреннюю поверхность перед установкой нужно тщательно промазывать клеем; кроме того, картон прибивают мелкими гвоздями взагиб (по продольным кромкам с шагом 40—50 мм, а в середине куска картона — по два-три гвоздя в рейку). При забивании гвоздей под рейку   необходимо   ставить   поддержку,   а   последний, замыкающий ряд должен приходиться на стрингер. Образовавшиеся при установке картона вмятины и неровности заклеивают несколькими слоями бумаги или (более глубокие) заполняют ватой, пропитанной клеем.

Конструктивный чертеж катамарана

Конструктивный мидель-шпангоут катамарана

Перед наклеиванием ткани ее лучше нарезать полосами шириной 100—120 мм и свернуть, как бинт. В таком случае оклеивание поплавка производится по спирали так, чтобы каждый виток ложился вплотную к предыдущему, но без перекроя. Ленту ткани тщательно разворачивают и разравнивают на сухой поверхности, после чего промазывают ее клеем. Клей К-17 после смешивания со щавелевой кислотой может храниться около двух часов, поэтому его надо готовить небольшими дозами перед самым употреблением. Наносить клей удобнее всего щетинной кистью диаметром 30 мм с короткой щетиной (25—30 мм).

После выклейки первого слоя ткани нужно дать клею просохнуть, острым ножом срезать все неровности (бугорки, узлы, нитки) и наклеить второй слой так, чтобы его витки пересекались с витками первого слоя.

Бумагу нужно заготовить небольшими листами — из одной газеты восемь кусков. Каждый лист смазывают клеем, накладывают на поплавок с перекроем на соседние по 10—15 мм и приглаживают руками или сухой кистью от середины к краям. При этом не должно оставаться воздушных пузырей. Если все же при высыхании бумаги обнаружатся такие пузыри, их необходимо вырезать и это место заклеить заново. За один раз можно выклеивать не более трех слоев. Перед наклеиванием каждого последующего слоя нужно выравнивать впадины дополнительными слоями бумаги с тем, чтобы, наклеив последний слой бумаги, получить совершенно ровную и правильную поверхность поплавка. На концы шпилек бумагу и ткань аккуратно накалывают и тщательно обжимают, чтобы не допустить местных утолщений вокруг шпилек.

После наклеивания последнего слоя ткани поплавок просушивают и зачищают наждачной шкуркой (отдельные бугорки и т. п. срезают ножом). Для отделки можно использовать как масляные шпаклевки и краски, так и нитрокраски и нитро-шпаклевки. Делается это обычным путем и пояснений не требует.

После шпаклевки на поплавки устанавливают угольники с предварительно высверленными отверстиями под шпильки и под болты крепления к гондоле. Снаружи к нижнему стрингеру крепят алюминиевую полосу 20X1 мм—«фальшкиль» для предохранения обшивки при посадке на мель; полосу ставят на мелкие шурупы 2X18, которые предварительно окунают в  клей.

Затем производится окраска. Подводная часть поплавков, днище и внутренние поверхности гондолы нашего катамарана окрашены в зеленый цвет, надводная часть поплавков и гондола снаружи — слоновой костью, ватерлинии на поплавках и декоративная   полоса — вишневым   цветом.

Сборка гондолы является несложной работой и на этом останавливаться мы не будем. В дополнение к чертежам, отметим, что в днищевых шпангоутах необходимо прорезать вырезы — голубницы для протока воды и сделать два-три спускных отверстия 0 10 мм в кормовой части днища гондолы.

Результаты эксплуатации. К тому времени, когда готовилась эта статья, катамаран проплавал одно лето и осень 1962 г. На нем было совершено немало интересных прогулок и по озерным системам, и по рекам, и по Рижскому заливу при самых различных метеорологических условиях. Катамаран полностью оправдал свое назначение. Скорость с четырьмя человеками на борту — 22 км/час, с двумя — 25 км/час; управляемость хорошая. Катамаран выгодно отличается от катеров и моторных лодок большой остойчивостью. Даже в прибрежной полосе залива, где из-за мелководья высота волны достигает 2 м при ветре 5—6 баллов, плавание на катамаране абсолютно безопасно при любом направлении относительно волны. Меньшую опасность представляет и получение пробоины. Так, однажды при выходе в залив мы налетели на топляк и в одном поплавке образовалась пробоина 15X15 см (во второй шпации). С такой пробоиной катамаран шел около двух часов, пока его не вытащили на берег для ремонта. Пробоина была заклеена тремя слоями ткани на быстросохнущем нитроцеллюлозном клее (бутылку такого клея и несколько чистых тряпок полезно всегда иметь на катамаране). После этого на обычном месте стоянки был произведен более основательный ремонт.

Вместе с тем эксплуатация выявила и ряд недостатков конструкции катамарана. Так, на ходу вследствие малой плавучести кормовой части поплавков получается большой дифферент на корму. Чтобы избежать этого, надо удлинить поплавки примерно на 1 м и наибольшую их толщину несколько сместить к середине. Уступ днища гондолы вниз лучше не делать, так как это сокращает просвет  между  днищем и  водой,  что  при  ходе  на волнении, особенно попутном, приводит к периодическому «прилипанию» к воде и резкому уменьшению скорости.

Учитывая все это, мы наметили провести модернизацию своего катамарана. Его будущий внешний вид представлен на нашем последнем рисунке. Думается, что после переделки катамаран получит окончательные «права гражданства» и мы будем смело   рекомендовать   его  любителям.

Боковой вид катамарана после модернизации.