Джеймс Гиллиам
Перевод mailto:boris@itam.nsc.ru">Бориса Постникова
Источник: сайт http://boatdesign.net">"boatdesign.net"

Новые методы производства:
В конце 80-х и начале 90-х проводились разработки в парусной индустрии, для того, чтобы сделать такие паруса, которые могли бы держать свою форму, были бы легче и более надежны. Результатом этой работы стали три различных метода, а именно:

• Норс сэилс 3DL (North sails 3DL)
• Собстэд Дженизис (Sobstad Genesis)
• и Тэйп-Драйв (Tape-Drive®) английских парусных мастеров.

Фирма Норс Сэилс применяет большие шаблоны, подключенные к гидравлической системе, благодаря чему они могут изменять свою форму по желанию. Затем с использованием роботов и людей, подвешенных над шаблоном, накладываются волокна и ламинирующие пленки. Нагрев и затвердевание происходят под воздействием инфракрасной лампы. Волокна накладываются с высокой точностью рукой робота, которая кладет их вдоль линий основных нагрузок. В результате парус получается очень легкий и держит свою форму намного лучше, чем парус изготовленный сшиванием слоев ткани. Недостатком такого метода являются огромные вложения денег на оборудование и технологию. В настоящее время существует только один центр по производству 3DL, расположенный в США. Есть сомнения, смогут ли Норс Сэилс удержать производство этих парусов, поскольку имеет место ожесточенный спор с Дженизис о праве обладания. Норс сэилс обвинена в нарушении авторских прав и патентного законодательства при производстве 3DL. Если Дженизис выиграет спор, то Норс Сэилс будет вынуждена остановить производство.
Метод Дженизис схож со способом Норс Сэилс. Отличие заключается в том, что они не используют большой подвижный шаблон, как при производстве 3DL. На рис.10 представлены типы доступных парусных тканей. Видно, как волокна 3DL идут вдоль направления нагрузок. Темные пересекающиеся узоры на трех тканях внизу рис.10 представляют собой окрашенные волокна, чтобы парус лучше смотрелся.

Рис.10. Дакрон, спектра, ламинированый полиэстер, кевлар, 3DL, майлар.

Последним достижением в парусной технологии стало появление кубенового (Cuben) волокна. Свое первое главное испытание кубен прошел на борту суперкатамарана "Тим Эдвентче" (Team Adventure), разработки Джайлс-Олиер (Giles-Olier), принявшего участие в кругосветной гонке "Зе Рэйс" (The Race) в 2000 году. Когда катамаран "летел" вокруг света больших проблем с парусами не было. На старте гонки были слабые ветра и можно сказать, паруса из кубенового волокна показали себя очень хорошо. У "Тим Эдвентче" скорость была выше, чем у катамаранов-близнецов, которые несли более старые испытанные и опробованные паруса. В этой же гонке суперкатамаран "Плэйстэйшен" (Playstation) нес новый "костюм" из кубенового волокна, но не так успешно как "Тим Эдвентче". Из-за соображений безопасности парус был убран. Требования по безопасности, заложенные конструкторами "Плэйстэйшн" были более серьезными, чем у "Тим Эдвентче". Не возникает сомнений в том, что кубеновое волокно будет широко использоваться для парусов в будущем. Его единственным недостатком является запредельно высокая цена. С увеличением его использования в судостроении цена упадет.

Сравнительная таблица парусных волокон:

Кубеновое волокно представляет собой комбинацию различных волокон, причем точно не было ясно каких. До того как эта информация стала общедоступной, было предположено, что это некоторый новый экзотический вид волокна, похожий на углеволокно, но это не так. Волокно производится по уникальному процессу, в котором на большие полотнища накладывается 7 различных слоев нити. Затем идет легкое приклеивание к майларовой подложке, нагрев и обжатие в автоклаве пока все слои не сливаются. Получившийся парус очень легок, водонепроницаем и имеет непревзойденные прочностные свойства и сопротивление растяжению. Получившийся ламинат оставляет ощущение толстого пластика, а это означает, что парус возможно легко отремонтировать. Могут быть изготовлены заплатки и приклеены горячим клеем с помощью пистолета.
В последнее десятилетие наблюдалось увеличение применения систем сквозных лат. Это позволяет конструктору паруса изменять окончательную форму паруса для придания ему лучшей аэродинамической формы. Последние достижения в композитной технологии дают возможность изготовлять легкие прочные латы с расчетным изгибом. Наблюдается заметное увеличение в скорости при использовании систем сквозных лат по сравнению с парусами, где латы расположены по обычной схеме.
Вектран - это волокно, разработанное ВМФ США, который нуждался в волокнах для устройств регистрации шумов подводных лодок. Требование к волокну заключалось в том, что трос из него не должен изменять свою длину и переносить неблагоприятные условия. Результатом исследований стал вектран. Это жидкокристаллический полимер, который имеет схожие начальные свойства с обычно используемом арамидом (Aramid). У него сопротивление изгибной усталости намного выше, чем у арамидных волокон, ультрафиолетовая стойкость немного ниже. Тем не менее, он значительно дороже кевлара. В настоящее время применение этого парусного материала происходит на таких продолжительных гонках как Вольво Оушен Рэйс.

PBО был разработан в конце 90-х и был объявлен как новый необычный материал. Он имеет более высокое сопротивление растяжению, чем любой другой материал, за исключением карбона, и очень высокую изначальную прочность. Он имеет один большой недостаток - плохая стойкость к видимому излучению. Исследования показали, что его волокна повреждаются при воздействии света в видимом диапазоне волн. Это привело к дальнейшим разработкам в пленочных технологиях, чтобы решить эту проблему. Сейчас материал зарезервирован для использования в высококлассных гонках вроде Кубка Америки и гран-при гонках.
Усовершенствования в парусах в следующие несколько лет будут в направлении "смешивания" тканей, которые дополняют друг друга и позволят произвести лучшие паруса.

Технологии для виндсерфинга.

Виндсерфинги:
Виндсерфинги были сконструированы в 60-х двумя южно-калифорнийскими серферами. Первый виндсерфинг был спущен на воду в 1968 и с тех пор они очень популярны. Некоторые говорят, что на Земле виндсерфингов больше, чем других парусных судов. Это произошло благодаря малой стоимости, простоте и малому размеру.

Общая конструкция виндсерфинга, также известного как парусная доска, мало изменилась после первоначального проекта. Изменения были на стороне разработки новых материалов и новых методов производства. Отличие рангоута виндсерфинга от рангоута динги или яхты заключается в шарнирном соединении мачты к доске. Это означает, что рангоут, который может быть наклонен в любом направлении, удерживается яхтсменом. Таким образом, яхтсмен может управлять парусной доской, наклоняя рангоут.
Современные виндсерфинги имеют карбон-кевларовые мачты, ламинированые паруса со сквозными латами и большой серп мачты назад. Такой рангоут используется с высоким натяжением вдоль задней шкаторины. Это дает наиболее эффективную и устойчивую форму паруса. Используя эти новые технологии, удалось установить рекорд скорости на воде под парусом в 45,34 узла.
Последнее достижение в виндсерфинговой технологии - "Динавинг" (Dynawing). В конце 90-х с помощью компьютерных исследований и конструирования был разработан высокоэффективный парус - так называемое "мягкое крыло". Он более эффективен, чем традиционный парус, так как он имеет лучшую аэродинамическую форму и фактически устраняет сопротивление, индуцированное мачтой. В результате - большая подъемная сила и уменьшенное сопротивление.
Для дальнейшего развития виндсерфинговой технологии есть очень много путей. Впрочем, будет также вестись постепенное усовершенствования в материалах и методах производства виндсерфингов. Будущие изменения в виндсерфингах могут прийти со стороны тех же сам ламинатных технологий, использованных в парусах динги и яхт.

Бегучий такелаж.

Введение в бегучий такелаж:
В начале 20 века выбор бегучего такелажа был ограничен. Пеньковый трос и другие натуральные волокна - вот и все, что было доступно. В 30-х годах был получен нейлон и другие искусственные волокна. Это привело к революции в канатной индустрии. Искусственные волокна были меньше подвержены разрушающему воздействию окружающей среды, меньше растягивались, были легче, прочнее и меньше впитывали воду. Эти волокна позволили получить такелаж, который можно было сильнее набивать, а также у него был меньшая "неподрессоренная" масса. После появления искусственных волокон в первой половине 20-го столетия технология двигалась вперед. Свойства тросов постепенно улучшались.
Современный трос - это, как правило, необычное волокно, часто кевларовое, покрывающее гибкую волоконную сердцевину. Внутреннее волокно несет нагрузку, а оболочка необходима для защиты внутренних волокон. Обычная практика на высококлассных динги (таких как 18-футовые лодки) заключается в том, чтобы убрать защитный слой с веревки и использовать только сердцевину, несущую нагрузку. Это снижает вес "неподрессоренной" проводки, уменьшая кренящий момент на мачту. Недостаток заключается в том, что такой такелаж необходимо чаще менять и более часто проверять на повреждение. Сейчас доступно огромное количество различных типов тросов. Каждый трос имеет свои характеристики, устраивающие определенных потребителей. Например, для фалов необходимы легкие малорастяжимые тросы, а для якорного каната, который всегда в воде, используется дешевый материал.

Обзор основных свойств канатных материалов:
• Нейлон:
  • Самый эластичный из всех волокон
  • Высокие прочность и растяжение
  • Малые потери в прочности при солнечном воздействии
  • Идеален при использовании в доковых и якорных канатах, где важно демпфирование растяжения
• Текнора:
  • Высокопрочное арамидное волокно
  • Очень низкая растягиваемость
  • Склонна к усталости, если циклическая нагрузка приложена по малому радиусу
  • Не вьется при нормальных нагрузках
  • Вариант Блэк имеет превосходную стойкость к УФ воздействию
  • Идеален для такелажа, где важна низкая растягиваемость, например для фалов
• Полиэстер:
  • Мало тянущееся волокно
  • Очень хорошее сопротивление истиранию (независимо от того мокрое или сухое)
  • Превосходные защитные свойства от воздействия окружающей среды
  • Витой полиэстер порист, вытянутый полиэстер гладок
  • Хороший выбор для бегучего такелажа, когда необходимы: умеренная растягиваемость, хорошая надежность; приятен в руке
  • Известен как дакрон - торговая марка фирмы Дюпон (DuPont)
• Полипропилен:
  • Легкий вес и не тянется
  • Держится на поверхности воды
  • Очень восприимчив к УФ излучению
  • Плавиться при приложении высоких фрикционных нагрузок
• Спектра:
  • Очень высокая прочность и очень низкое растяжение
  • Малый вес, не впитывает воду
  • Низкая температура плавления, при фрикционной нагрузке подвержен плавлению
  • Очень скользкий
  • Ползет, т.е. тянется при длительной нагрузке
  • Идеален для мало тянущегося бегучего такелажа с малым весом
• Вектран:
  • Жидкокристаллическое полимерное волокно
  • Очень высокая прочность
  • Очень низкая растягиваемость
  • Не ползет
  • Низкая впитываемость воды
  • Хорошая сопротивляемость изгибной усталости
  • Идеален для бегучего такелажа с низкой растягиваемостью, применяемого на гоночных лодках и супер-яхтах

Выводы.

За последнее столетие было много значительных разработок в такелажной и рангоутной технологии. Наиболее важным стал переход от натуральных материалов к искусственным. Развитие алюминиевого рангоута, полиэстеровых парусных тканей, стало наиболее важным прорывом 20 века. Это позволило наладить массовое производство рангоута и такелажа, сделав парус более доступным. Причиной, побудившей эти изменения, стало изменение в применении парусного вооружения. Использование паруса для транспортировки товаров и рыболовства достаточно быстро снизошло на нет. Начали появляться прогулочные лодки, скорость стала востребована, что привело к усовершенствованиям, рассмотренным выше.
Польза от всех нововведений, имевших место в парусной индустрии и в виндсерфинге, заключается в том, что сейчас у судовладельцев и судостроителей есть широкий выбор доступных вариантов. Решение о том, какой материал должен быть использован в данном конкретном случае парусного вооружения, основывается на стоимости, характеристиках, надежности, сроке службы и массе других факторов.
Таким образом, очевидно, что новым технологиям понадобились многие годы, чтобы широко прижиться в парусной индустрии. Новым материалам, которые разрабатываются, необходимо стать дешевле на столько, чтобы их применение стало гарантированным. Без этого существующее вооружение, которое, безусловно, наиболее популярно на динги (алюминиевая мачта с полиэстеровым парусом и витым тросом из нержавеющей стали), долго еще будет незаменимым.

Я убежден, что большинство новых разработок в технологии вооружения будут долго доходить до потребителя. Технология, которая уже была развита, имеет много возможностей для дальнейшего усовершенствования. Существует теоретический предел того, насколько эффективно вооружение в целом. Успехи в технологии за последнее столетие привели конструкторов ближе к максимальному значению этой эффективности.

Ссылки и литература:

Principles of Yacht Design - "Принципы конструирования яхт" Ларса Ларсона и Рольфа Элиассона, 2-е издание 2000 года, издательство МакГро-Хил Кампанис (McGraw-Hill Companies)
Boat Data Book - "Книга сведений по лодкам" Иана Никалсона, 4-е издание, издательство Адлард Коулс Наутикал (Adlard Coles Nautical)
Yachting World - "Яхтенный мир", Май 2001, стр. 78-82
Yachts and Yachting - "Яхты и яхтинг", апрель, 13, 2001, стр. 52-58
Sailing Today - "Под парусом сегодня", февраль, 2000, стр. 44-48

Использованные сайты:
http://www.aerorig.com/">www.aerorig.com/
http://www.uksailmakers.com/encyclopedia.html">www.uksailmakers.com/encyclopedia.html
http://www.marlowropes.com/yachting/default.htm">www.marlowropes.com/yachting/default.htm
http://www.ronstan.com/marine/index2.html">www.ronstan.com/marine/index2.html
http://www.contendersailcloth.com/products.htm">www.contendersailcloth.com/products.htm
http://www.doylesails.com/design.htm">www.doylesails.com/design.htm
http://www.neropes.com/pleasure_marine/default.htm">www.neropes.com/pleasure_marine/default.htm
http://www.jclassyachts.com/">www.jclassyachts.com/
http://www.windsurfer.com/">www.windsurfer.com/
http://www.pyacht.net/cgi-local/SoftCart.exe/online-store/scstore/h-dyform_wire.htm?E+scstore">www.pyacht.net/cgi-local/SoftCart.exe/online-store/scstore/h-dyform_wire.htm?E+scstore
http://www.northsails.co.uk/">www.northsails.co.uk/
http://www.rigshop.com/nitronic.html">www.rigshop.com/nitronic.html
http://www.vectranfiber.com/fabric_samples.html">www.vectranfiber.com/fabric_samples.html

Примечания:
[1] Взято из http://www.rondal.com/p_ni_33.htm">www.rondal.com/p_ni_33.htm
[2] Взято из http://www.pyacht.net/cgi-local/SoftCart.exe/online-store/scstore/h-dyform_wir%20">www.pyacht.net/cgi-local/SoftCart.exe/online-store/scstore/h-dyform_wir e.htm?E+scstore
[3] Результаты взяты из "Яхты и яхтинг"

01.11.2002