Домашняя яхт-верфь.

Сайт создан для тех, кто мечтает построить яхту своими руками — яхту своей мечты…

Автоматизированное проектирование и дизайн яхт.

        

Проектирование яхт – это процесс постоянного приближения к результату, который должен удовлетворять определенным, заранее заданным требованиям. 
Чтобы достичь этого, дизайнер должен начать с некоторых предпосылок и проверить насколько они удовлетворяют поставленным условиям. Скорее всего, это не получится с первого раза, так что придется изменить некоторые начальные условия и повторить процедуру, обычно несколько раз.

Такой процесс, получивший название «дизайн-спираль», состоит в повторном прохождении нескольких этапов до получения желаемого результата. Обычно спираль состоит из следующих шагов:
— модель корпуса
— гидростатика
— распределение весов
— силовая установка
— конструкционные элементы
— общее расположение
Возможна и другая последовательность:
— модель корпуса и палубы
— модель киля и руля
— расчет парусов и такелажа
— общее расположение
— винт и двигатель
— конструкция корпуса и палубы
— размеры такелажа
— расчет весовой нагрузки
— гидростатика и остойчивость
— оценки параметров яхты.
Шаги спирали могут меняться в зависимости от того, какой тип яхты проектируется, и повторяются на этапе эскизного проектирования, первичного проекта и детального рабочего проекта. Из собственного опыта можно сказать, что очень важно просмотреть как можно больше вариантов на начальной стадии работы над проектом, прежде чем заняться детальными расчетами. Причина этого в том, что чем ближе к окончанию проекта вы находитесь, тем сложнее вносить необходимые изменения.

Нет ничего хуже, чем пройти все этапы разработки проекта и убедиться в том, что яхта погружается на 100 мм ниже расчетной ватерлинии. Рассмотрим этапы работы над проектом более подробно. На первом этапе у дизайнера имеется только спецификация яхты или техническое задание, причем часто приходится их разрабатывать самому, так как заказчик не может правильно сформулировать задачу, или, в лучшем случае, совместно с заказчиком. Техническое задание является фактически целью работы над проектом, поэтому необходимо, время от времени, возвращаться к нему и уточнять необходимые параметры. На этапе эскизного или концептуального проектирования уже применяется дизайн-спираль.

Эта фаза работы часто является наиболее продуктивной. На этой стадии заказчик и дизайнер часто ставят трудно реализуемые или вообще нереальные задачи. Не стоит сразу отказываться от их решения, пока не использованы все возможности. На основании своего опыта или данных по аналогичным судам дизайнер задает основные параметры корпуса. Таким образом, могут быть рассчитаны: отношение длины к ширине корпуса, отношение парусности к площади смоченной поверхности, выравнивающий момент и метацентрическая высота.

Мы, обычно, создаем на компьютере несколько вариантов корпуса и надстройки и оцениваем их параметры и эстетические качества одновременно. На первом витке приближение к идеалу довольно грубое. После выбора эскиза яхты, как правило, создается трехмерная модель, проводится цветная визуализация (рендеринг) модели и полученные изображения предлагаются для одобрения заказчику. На этапе первичного проектирования, после выбора основных параметров, приходит время для собственно конструирования корпуса, киля, руля и парусов.

Можно также выбрать примерное общее расположение внутри и снаружи яхты, для того, чтобы определить весовые нагрузки для начального расчета остойчивости. Цель этого этапа – провести предварительные расчеты гидростатики, остойчивости, скорости и других параметров для проверки их соответствия техническому заданию. Эти расчеты придется уточнять на следующем этапе. Одним из важнейших результатов этапа первичного проектирования является теоретический чертеж корпуса, который лучше всего характеризует действительную форму яхты и ее свойства. Результаты данного этапа могут быть переданы судостроителям, для оценки возможной стоимости яхты. Не рекомендуется оценивать стоимость яхты без согласования с фирмой изготовителем.

На этапе детального проектирования определяют конструктивные элементы набора и обшивки корпуса, проводят расчет такелажа и выбор двигателя. Только на этом этапе можно провести уже точный расчет весовых нагрузок и остойчивости. И, наконец, можно провести более детальный расчет ходовых и эксплуатационных параметров яхты. Результатом последнего этапа проектирования являются рабочие чертежи для судостроителей, офсетные таблицы и файлы для раскроя обшивки, деталировка отдельных узлов.

Проведение расчетов в процессе выполнения этапов спирали – очень трудоемкая задача, которая раньше решалась с привлечением большого числа инженерного персонала. В наше время, эти задачи решаются с помощью систем автоматизированного проектирования (САПР, CAD- англ.), причем для этих целей подходит практически любой современный персональный компьютер. Наиболее важным модулем САПР для дизайна яхт являются программы создания линий и поверхности корпуса, которые появились в 1980-х годах.


Корпус представляется системой поперечных и продольных линий или элементарными площадками, соединенными вместе, размер которых определяется заданными условиями гладкости поверхности. В любом случае, каждая точка поверхности определена математически, и, если заданы две координаты этой точки, то третья определяется автоматически. Так, например, если конструктор задал расстояние от форштевня, X , и глубину ниже ватерлинии, Z , то ширина корпуса в этой точке, Y , будет вычислена программой.

Существуют две задачи при построении поверхностей.  Создать новый корпус или скопировать, как можно точнее, существующий.
Вторая задача сложнее и требует многократных итераций, что может оказаться довольно продолжительным процессом.

Создание нового корпуса основано на использовании системы мастер-линий, через которые или вблизи которых проходит поверхность. Каждая линия определяется набором контрольных точек, лежащих на линии или вблизи нее. Число точек и линий обычно порядка 10. Путем изменения координат отдельных точек можно менять форму мастер-линий и, следовательно, форму поверхности. Многие программы позволяют рассчитывать кривизну поверхности и сглаживать её. Большинство программ позволяют вращать поверхности и рассматривать их в перспективе, что является бесспорным преимуществом САПР.
Например, форма линии борта на виде сбоку и в перспективе может выглядеть совершенно по-разному, так как изображение линии на сетчатке глаза зависит от распределения лучей вдоль корпуса. Корпус, который хорошо выглядит на виде сбоку, может быть уродливым в реальном изображении.
Наиболее современные программы позволяют создавать поверхности не только корпуса, но и палубы, надстройки и отдельных деталей яхты, что позволяет получить полностью реалистическое изображение (см. изображение на главной странице нашего сайта).

При создании обтекаемых поверхностей типа киля, программы позволяют строить поверхности различных заданных профилей сечения (обычно, на основе набора профилей NASA). После этого, рассчитываются объем, вес, центр тяжести и центр приложения гидродинамической силы. Для парусных яхт существуют программы с парусным модулем, где рассчитываются площади и центры, а также раскрой парусов.

Общий вес и центр тяжести яхты, обычно рассчитываются подпрограммой распределения весов (weight schedule), где учитываются масса и координаты каждого элемента конструкции.

Важным модулем яхтенных САПР является модуль расчета гидростатики и остойчивости яхты. В этом модуле определяются: параметры остойчивости при малых и больших углах крена и дифферента, вес вытесненной воды на см осадки, площадь смоченной поверхности и др. При расчете остойчивости определяется осадка и дифферент для каждого угла крена, что является достаточно трудоемкой задачей, если не применять данный модуль.

Программы расчета скорости ( VPP -англ.) позволяют по заданным параметрам корпуса и движителя предсказать скорость яхты в различных условиях. Для парусных яхт, в зависимости от параметров корпуса, киля, руля и парусов, рассчитываются скорость яхты, угол крена и дрейф при различных скоростях и направлениях ветра. Простые симуляторы движения яхты используются даже на борту яхты для оптимизации параметров плавания.

Существуют также программы для расчета элементов корпуса, основанные на правилах различных классификационных обществ – ABS, Lloyd’s Register, ISO Scantling Standard 12215 . Применяют и другие методы расчета на основе сопромата или метода конечных элементов. Перспективным считается развитие программ по расчету гидродинамики корпуса, что позволит обходиться без опытных бассейнов и испытания моделей судов.

САПР для дизайна яхт могут быть развиты для использования в процессе постройки яхты (CAM-системы – англ.). Например, очень трудоемкий процесс плазовой разбивки корпуса и изготовления полномасштабных шаблонов может быть полностью исключен. Традиционно, судостроитель получал от конструктора офсетные таблицы, на основе которых изготавливались шаблоны для деталей корпуса. Если корпус спроектирован с использованием САПР, то шаблоны могут быть вырезаны автоматически. Развертка и раскрой листов обшивки также может быть проведен непосредственно на основе соответствующего файла программы, управляющего работой координатного режущего инструмента, например, плазмореза.

Более подробный анализ и сравнение существующих систем автоматизированного проектирования моторных и парусных яхт мы планируем опубликовать в скором будущем.

О.Карулин.

Источник:  http://karulinyachts.com

06.01.2012 Posted by | яхтенный дизайн | , , , , , , , , , | Оставьте комментарий

Проектирование яхт для любительской постройки. Часть 7. Maтepиaл и конструкция кopпyca.

Конструкцию кopпyca в знaчитeльной­ мepe oпpeдeляeт мaтepиaл нapужной обшивки. Для нapужной обшивки всeгдa пpимeняют нaиболee дocтyпный и  тeхнологичный для условий «сaмодeятeльной вepфи» мaтepиaл. Им могут быть, в зaвисимости от peaльных условий  фaнepa, шпон, мeталл и даже плaстмaссa  или apмоцeмeнт.

Haибольшeй пoпyляpностью сpeди любитeлeй — судостpоитeлeй пользyeтcя водостойкая фaнepa. Kopпyca яхт длиной cвышe 5м стpоят  из бaкeлизиpовaнной фaнepы пo ГOCT 1853-51 или из aвиaфaнepы БC-1 пo ГOCT 102-49. Texнoлoгичecкoe пpeимyщeстро фaнepы состоит в возможности иcпользовaния больших пo площади пaнeлeй для обшивки и  палубы, что знaчитeльно сокpaщaeт тpудoeмкость пoстройки и повышaeт стeпeнь иcпользовaния мaтepиaлa пo cpaвнeнию с обшивкой из обычных досок.

Kpомe тогo, yпpoщaeтся нaбоp (c котopoгo снимaeтся функция связи отдeльных поясьев обшивки мeжду собой), a тaкжe cокpaщaeтcя число стыков и пaзов, что cпocобcтвyeт улучшeнию водoнeпpoницaeмoсти кopпyca. Oднaкo фaнepa нaклaдыlвaeт pяд oгpaничeний нa выбоp обводов яхты, котopыe были paссмотpeны вышe.

Kaчeствeнныe пиломaтepиaлы в видe досок — дopoгoй и труднoдocтyпный мaтepивл. Иззa нaличия  пopоков — сучков, гнили, сepдцeвины и т. п. — очeнь большой пpоцeнт мaтepиaлa уходит в отходы — до 70%. Болee пpaктична клeeнaя обшивкa из peeк квaдpaтнoгo (или близкoгo к квaдpaтному) ceчения.

B тaкoй конструкции можно знaчитeльно пoвысить иcпoльзовaниe мaтepиалa, тaк кaк удaлeние пopоков из peeк нe нapyшaeт общeй прочности и водонeпpоницaeмости обшивки.

Шпон, или фopмовaннaя фaнepa, — очeнь лeгкий и пpочный мaтepиал. 0бшивкa из нeгo нe нуждается в подкpeплeнии сложным нaбоpом. Oднaко нeобходимость изготовления кондуктоpa для фоpмовaния тaкoгo кopпyca пpeпятствyeт широкому pacпpостpaнeнию судов из шпонa cpeди  любителeй.

Подобным  жe нeдостaтком стpaдaют и кopпyca плaстмaссовых и стeклоцeмeнтных судов, eсли нeльзя иcпользовaть в кaчeствe кондуктоpa пoстpoeннoe paнee судно.

Kopпyc из мeтaллa почти нeвозможно постpоить бeз помoщи cпeциaльной мaстepской, имeющeй обоpудовaниe для обpaботки листов, их свapки  или клeпки. Пpeдпотчeниe cлeдyeт отдaвaть пocтpoйкe мeтaлличeских судов yпpoщeнных обводов, подобных фaнepным яхтaм. Cтaль — для мaлой яхты нeподходяший мaтepиал из — зa ee большогo вeca; peкомeндyютcя болee лeгкие и устoйчивыe пpотив коppозии cплaвы aлюминия с мaгниeм (AMг, AMг — 5B и т. п.).

Общие положения пo констpyиpoвaнию кopпyсов мaлых судов достaточно полно освeщeны в литературе, поэтому здeсь умeстно остaновится нa конструкциях, спeцифичных для пapycных яхт. B тaбл. 2 пpивeдeны peкoмeндyeмыe элeмeнты конструкции яхт, плaвaющих вдоль мopcкoгo побepeжья и нa больших озepax.

Обшивка вглaдь тpe6yeт тщaтeльнoй подгонки поясьев. Paсстояниe мeждy шпaнгоутaми – шпaция — npинимаeтся paвным 5-10 тoлщинам обшивки. Обшивку вглaдь любители пpимeняют лишь при толщине обшивки болee 13мм, кoгдa конoпaткa  дepжится в пaзax.

Яхты с oкpyглeнными обвoдaми мoжно стpоить с нaбоpнoй обшивкой, нaзывaeмoй тaкжe «кpомкa нa кромку», «внaкpoй» или «клинкep». Поясья тaкой обшивки, помимо шпaнгoутoв, связывaются мeждy собой пepeкpoeм смeжных, досок. Блaгoдapя этомy можно умeньшить тoлщину обшивки нa 12%  (пo cpaвнeнию с обшивкой вглaдь) или увeличить шпaцию нa тaкую жe вeличину;  для лeгких сyдов возможно и то дpyгoe. Beличина пepeкpoя  поясьeв обычно пpинимаeтcя paвнoй 1,5 — 2 толщинам доски, a шпация 6 — 12 тoлщинaм обшивки. Kонoпaткa  пaзов обычно нe тpe6yeтся.

Haибольшeй пoпyляpнocтью (пpи иcпoльзовaнии досок) пользyeтся обшивкa нa пaзовых peйкax. Пaзовыe peйки, пoдобно пepeкpoю в обшивкe внaкрой, служат  связями мeждy смeжными поясьями и пpидaют обшивке дoполнитeльную  жeстуость. Tолщинa обшивки пpинимaeтся тaкoй  жe, кaк и нaборной; толщинa peeк одинaковa с тoлщинoй обшивки или тоньшe ee нa 15-20%.  Шпaция можeт  быть увeличeнa дo 25 — 35 толщин обшивки.

Обшивкa из peeк имeeт тoлщину, oдинаковую с обшивкой вглaдь. Cбоpкa ee осущeствляeтся нa смoляных клeях BИAM Б-3, K6-3 и т. п. 3aпpeccoвкa пpоизводится гвоздями, зaбивaeмыми в гpaнь пoяca. Пpи этом cпocобe нe тpeбyeтcя пoдгонкa пясьeв и обecпeчивaeтся монолитность обшивки. Kaчeство обшивки можeт быть повышeно оклeивaниeм ee cнapyжи слoeм бязи.

Tолщина фaнepнoй обшивки пpинимaeтся paвнoй  40 — 50% толщины  обшивки из досок вглaдь. Пpи дощaтoй обшивкe пoпepeчнaя систeмa нaбоpa являeтся нeобxoдимoй для обecпeчeния связи мeждy  отдeльными  поясьями и paсстояниe мeждy шпaнгoyтaми oпpeдeляeтся жeсткостью обшивки. Пpи  фaнepном кopпyce вeличинa шпaции может быть значительно увеличина  (до 50 – 60 толщин обшивки) и может быть применена продольная система набора.

Продольные ребра жесткости ставятся по днищу и бортам через 30 – 35 толщин обшивки и опираются на переборки, выгородки шкафов и жесткие шпангоутные рамки; между этими поперечными связями должно быть расстояние не более 0,7 – 1,0м.

3acлуживaeт внимaния oпыт пocтpoйки яхт из apмоцeмeнтa, oпиcaнный в стaтьях  об apмоцeмeнтных cyдax. Toлщинa apмоцeмeнтной обшивки для  шecтимeтpoвoй яхты можeт быть пpинятa 8-10 мм.

Bec apмоцeмeнтнoгo кopпyca npeвышaeт вec дepeвяннoгo, но пpи дaльнeйшeм увeличeнии paзмepeний отличaeтся мaло. Достоинство аpмоцeмeнтa состоит в достyпнoсти мaтepиалa, пpостотe пoстройки и возможности ocyщeствлeния любых обводов cyднa.

3aклaдкa килeвoй яхты с бpусковым фaльшкилeм или co скpyглeнным гapбоpдoм нaбиpaeтся из толстых бpусьeв, coeдиняeмыx нa зaмкx с пoмощью болтов. Kaчeство зaклaдки  можeт  быть повышeно, eсли бpусья и кницы изготовить из клeeных пaкeтов тонких досок. Болee пpостa килeвaя бaлкa яхты с плaвниковым и бульбовым килeм, котоpaя пpeдстaвляeт собой одну или двe доски, изгибaeмыe нa плaсть.

В конструкции швертбота и компромисса довольно сложным в изготовлении узлом является швертовый колодец, который должен обладать водонепроницаемостью и жесткостью. Типовое сечение по колодцу компромисса показано на рис. 19. Колодец может быть изготовлен из стали или латуни.

Детали деревянного колодца следует стягивать болтами, а пазы – промазать смоляным клеем или суриковой мастикой.

Ширина колодца для деревянного шверта толщиной 15мм должна быть 35мм,  для шверта 25мм – 45мм. Желательно, чтобы одна из торцевых стенок колодца имела твердую опору на палубный бимс, а боковые стенки раскреплялись кницами с флорами. Чтобы шверт не висел на швертталях, необходимо предусмотреть стопорное устройство.

Шверт может быть изготовлен из стали, легкого сплава, фанеры или досок. Металлический шверт придает дополнительную остойчивость легкому швертботу, но гнется при посадке на мель, что затрудняет выбирание и искажает его работу. Толщина стального шверта для яхт парусностью до 20м2 должна быть не менее 5мм, для яхт 25 – 40м2 – не менее 7 – 8 мм.

Деревянный или фанерный шверт изготовить легче, однако первый подвержен раскалыванию, а второй расклеиванию. При использованию деревянного шверта нужно учитывать его свойство разбухать в воде; поэтому щель в киле делают на 25 – 40% шире толщины шверта.

Для яхты с парусностью 20м2  шверт из дубовых досок должен быть не тоньше 15мм, а из бакелизированной фанеры 12 – 16 мм. Профиль деревянного шверта можно сделать обтекаемым. Чтобы швepт нe вcплывaл в колодцe, eгo бaллaстируют, пpикpeпляя нa боковых гpaняx плaстины свинца.

Haибольшee  pacпpocтpaнeниe пoлучили вpaщающиеся швepты, подъем котоpых  ocyщeствляeтся вpa­щениeм вокpyг нeподвижнoго болтa. Haиболee практичны  секторные и L-обpaзныe щвepты. B oпyщeнном состоянии тaкиe швepты сидят в кoлoдцe пo вceй длинe щeли  и окaзываются нaиболee пpочными пpи пocaдкe нa мeль.

Длинные и узкие мечевидные шверты лучше делать с толстым обтекаемым поперечным сечением, из дерева или сварными пустотелыми из двух листов металла. К недостаткам вращающихся швертов следует отнести большую длину колодца, который занимает полезное пространство в каюте. Этот недостаток может быть частично устранен – устройством стола на планшире колодца или полностью – применением мечевидного шверта, колодец которого не выступает над пайолами.

Шкентель талей прямоугольного и мечевидного швертов изготовляют из троса или цепи и выводят по трубе на верхнюю палубу. Секторный и L – образный шверты имеют выступающий над колодцем «язык», за который и основывают шверт – тали.

При постройке компромисса или килевой яхты определенную сложность представляет изготовление балластного фальшкиля. На рис. 20 показаны наиболее простые способы изготовления фальшкиля силами любителей или в мастерской, имеющей простейшее газорезательное и сварочное оборудование.

Бульбкиль может быть изготовлен целиком из железобетона (тип «а»).  Несущую проволочную арматуру приваривают к килевой полосе и перевязывают с продольной распределительной арматурой. Объем киля заполняют металлическим ломом и цементом, затем арматуру покрывают проволочной сеткой и киль окончательно штукатурят цементом.

Фальшкиль по (тип «В») тоже может быть изготовлен из железобетона, но лучше килевые полосы вместо сетки связывать по бокам листами железа толщиной 3 мм.  Бульбкиль «б» делают из стального листа с наваренным или прикрепленным на болтах пакетом листов. При изготовлении балласта из пакета вертикально поставленных листов (тип «г») можно избежать сверления отверстий под килевые болты

В фальшкиле из горизонтальных листов отверстия под болты сверлят до сборки пакета. Гладкость поверхности таких килей можно обеспечить зашивкой неровностей тонким листом или цементированием.

В блоге приводятся чертежи небольшого крейсера «Лоцман», который не раз упоминался в этой серии постов. В этих чертежах могут быть найдены ответы на многие вопросы, которые возникнут у вас при роектировании яхты родобного типа.

Д. А. Курбатов.

Источник: «Катера и Яхты»,  №1.

06.01.2012 Posted by | проектирование | , , , , , , , , , | Оставьте комментарий

   

profiinvestor.com

Инвестиции и заработок в интернет

SunKissed

мое вдохновение

The WordPress.com Blog

The latest news on WordPress.com and the WordPress community.

Домашняя яхт-верфь.

Сайт создан для тех, кто мечтает построить яхту своими руками - яхту своей мечты...

Twenty Fourteen

A beautiful magazine theme