На главную
Как построить моторный катамаран или поиск компромиссов.
Гильфанов Ильдус Рафаэлевич (г Красноярск сентябрь 2010г)
ukkr@mail.ru

Сначала о предыдущей конструкции… Последней моей конструкцией, «сотворенной» на севере, был аэроглиссер… Про него можете прочитать здесь: Моя лодка...
и здесь: Испытание лодки 2007...
Каюсь – это ошибочная конструкция!!!

Недостатки:
1) большой вес – лодка 70 кг, винтомоторная установка 100кг
2) низкая грузоподъемность – два худосочных человека со снаряжением и всего 40 литров бензина – предел!
3) сильный шум – практически граница болевого порога, спасают только хорошие антишумовые наушники!
4) повышенная травмоопасность – винт опаснее сабли самурая – линейная скорость конца лопасти >250м/сек!!!!!
5) большие габариты пропеллера - возможность повреждения винта даже ветками нависающих деревьев!
5) плохая управляемость – воздушный руль даже с продолжением - лопастью в воде не обеспечили малый радиус циркуляции. Были случаи наезда на берег…
6) необходимость полной скорости для прохождения особо мелких участков реки, что очень опасно!
7) большая осадка при низкой скорости движения – не позволяет идти сплавом по мелким участкам!
7) трудность транспортировки – только на прицепе…
8) отсутствие непотопляемости – привело к банальному потоплению прямо у берега…

Преимуществ не много:
1) адреналин
2) риск
3) драйв

Вывод – можно использовать как экстремальное развлечение для одного – полутора ;-) человек.

А у моего друга Виктора Михайловича в многолетней эксплуатации уже 2 надувных моторных катамарана … В сегменте плав средств для наших сибирских рек надувной катамаран является самым безопасным судном.
Преимущества:
1) низкая стоимость - стоимость катамарана длиной 5 метров с комплектом рамы около 20 тыс., что почти в 2 раза меньше лодки ПВХ-ки длиной 3,3м, не говоря о 3,6 и выше…
2) малый вес – 30кг два поплавка и 16 кг рама, плюс надстройка-палуба (у меня получилось 50 кг - вы можете сделать около 30 – если постараетесь)
3) компактность и мобильность – у меня все входит в CRV со сложенными задними сидениями.
4) стоимость хранения и содержания…
5) грузоподъемность, остойчивость, непотопляемость – на самом высоком уровне. 5 метровый катамаран имеет объем двух поплавков диаметром 0,58м – 2,3- 2,5м3. Это означает - чтобы погрузить его на половину диаметра поплавков -0,29м нужно около ТОННЫ загрузки!!!
6) низкое давление воздуха в баллонах - всего 40 мБар – сравните - в ПВХ лодках необходимо поддерживать 200 – 220 мБар!!!!
7) благодаря низкому давлению высокая надежность и неуязвимость при прохождении мелких участков.
8) большая площадь палубы для размещения груза и людей…
9) ПОДЪЕМ ВОДЫ МЕЖДУ БАЛЛОНОВ ПРИ ДВИЖЕНИИ – ПОЗВОЛЯЕТ ПОДНЯТЬ МОТОР ВЫШЕ УРОВНЯ НИЗА ПОПЛАВКОВ!
10) экономичность плавания – нет необходимости устанавливать моторы большой мощности… т.к. они на водоизмещающем судне не дают существенной прибавки скорости, а достигнутую «экономичную» скорость 25 км/час обеспечивает мотор 12-15 л.с.

Что было замечено из недостатков:
1) большая боковая парусность
2) необходимость крепления вещей на палубе (если палуба плоская конечно)
3) необходимость манипулировать высотой установки мотора в зависимости от загрузки и скорости движения
4) немного большее время на сборку катамарана по сравнению с ПВХ лодкой
5) недостаточная жесткость в продольном направлении – требует равномерной загрузки, чтобы избежать прогиб рамы
5) необходимость сушки внутренних баллонов после поездки…
6) при нагреве баллонов на солнце необходимо стравливать воздух, а потом подкачивать (это актуально и для ПВХ лодок даже в большей степени)
7) трудность официальной регистрации….

Что ни говори – а все равно плюсов больше и не зря именно катамараны пользуются большой популярностью у туристов на сплавах…

НО МЫ ХОТИМ ПОДНИМАТЬСЯ ВВЕРХ И ПО МЕЛИ!!!!!

Последней каплей в принятии решения «СТРОИТЬ!!!!» были фильмы Александра Иушина – опытного катамарано –строителя и покорителя порогов Саянских рек: КАТАМАРАН 07 ПОД МОТОРОМ... и особенно вот этот: Испытания Ката...
где мне понравилась разборная конструкция люли- кокпита и складные трюмо-секции.
Не понравилось – грубый механизм подъема-опускания мотора…

Рис.1 Эскиз заказанных баллонов
Гигантизмом решил не увлекаться и заказал в «Уралэкспедиции» в Уфе баллоны для моторного варианта с обрубленной кормой длиной 5м, диаметром 0,58м вот по этому индивидуальному эскизу:

А пока катамаран изготавливали начал придумывать конструкцию…

Рис.2 Варианты регулируемого транца
Тема регулируемого транца, оказывается волнует самодельщиков давно, но реализовано все довольно грубо… Рычаги с трещоткой, тросики… блочки… лебедки... транец подвижный в направляющих или на параллелограммной подвеске…

Рис.3 Вариант транца в направляющих
А это - как делают регулируемый транец Абаканские энтузиасты. Рычаг ручного тормоза с трещеткой, тросом через два блочка поднимает - опускают мотор во время движения.
Но все это не то! Как вспомню рев мотора схватившего винтом воздух – сразу эти варианты отметаю! К винту мотора должен идти устойчивый поток воды без воздуха… Это и здоровье мотора и высокая эффективность движения.

Рис.4 Эскиз "изобретения"
ИДЕЯ ПРИШЛА ВНЕЗАПНО… Сын достал из шкафа пружинный экспандер и стал заниматься зарядкой… Уже через минуту одна из пружин была демонтирована и начались опыты с замером величины и усилия растяжения… Пружина оказалась слабоватой… Тут же сложил вдвое – получил результат 15 кг при растяжении на 200мм. Еще 2-3 эскиза и родилась идея подвижной пластины, на которой смонтирован кронштейн установки мотора таким образом, чтобы под весом мотора пружины растянулись, и винт был погружен в воду.
Получилось – 3 пружины по 15 кг. Прорисовались размеры: Длина пластины 1200мм, ширина 700мм, начальный угол при растянутых пружинах 15 градусов. Так как вес мотора и рамы с пластиной уравновешены пружинами, то для начала подъема мотора будет необходима совсем небольшая сила, а по мере подъема до верхнего -горизонтального положения сила будет возрастать до 45 кг. + 15 кг (вес конструкции + составляющая от тяги винта на максимальных оборотах).
Скоростной напор воды Р = 102*v2 / 2. Для скорости 5м/сек (18км/ч) это 1275 кгс/м2, а для 25 км/ч - уже 2500 кгс/м2. Площадь пластины 0,7 * 1,2 = 0,84 м2. Примем 80% - встречает набегающую воду S = 0,67 м2 * 2500 кгс/м2 = 1680 кг, а нам нужно всего 60кг
Тангенс угла встречи пластиной водного потока равен 60 / 1680 = 0,035. А угол = 2 градуса (3,5 см на метр длины пластины)
Вообще из литературы оптимальный "угол глиссирования" для плоской пластины и составляет 2 - 2,5 градуса.
Что ж испытания покажут правильность идеи…

Рис.5 Испытание объемно-весовой модели
Сначала была изготовлена объемно-весовая модель в масштабе 1 : 10 из легкого пенопласта. Это означает, что размеры макета-модели я уменьшил в 10 раз, а вес соответственно уменьшил в 1000 раз Прикинул вариант такой: конструкция – 100 кг, мотор + бензин еще 100 кг. 3 человека (худосочных) – 250 кг, снаряжение 50 кг. Всего водоизмещение 500 кг. Чашечными весами взвешивал разные железки – подгоняя их: вес мотора – 38 кг = 38 гр… и т.д. Когда нагрузил макет, получилось – осадка кормы 20 мм, носовой части – около 10мм.
Моделировал разные варианты. Один водитель с грузом, двое, трое, четверо… Исходя из этого выбрал высоту установки днища корпуса- лодки 300 – 320 мм от низа баллонов. Чтобы при загрузке вода не касалась днища.

Рис.6 Рабочие чертежи и эскизы
Подошел катамаран из Уфы… Все сделали аккуратно согласно эскиза-заявки. Накачал баллоны дома и сделал уточненные замеры для определения высоты расположения поперечных труб-стрингеров, и точного расстояния между корпусами А дальше было изведено много бумаги… (миллиметровка формата А3 и А4)

Рис.7 Кормовой ящик и средняя секция-"трюмо"
Исходя из габаритов багажника своей машины (Honda CRV), были выбраны размеры кормового ящика и двух складных секций «трюмо». Для изготовления была выбрана фанера толщиной 16, 8 и 6 мм, Алюминиевые уголки, шпильки на М6 метражом для изготовления стремянок, рым гайки на М6, М8 и другие материалы. Ящики не герметичны – в этом нет необходимости, т.к. они всегда выше уровня воды, а дождь и прочая вода просто стекут через вырезы для рамы в кормовом ящике и боковые щели в секциях «трюмо».

Рис.8 Несущая рама двигателя с пластиной

Рис.9 Пластина с прикрепленной мембраной
Для подвижной рамы использованы прямоугольные трубы 30х20х2мм. Подвижная пластина из фанеры 6мм прикреплена к раме болтами с полукруглой головкой (мебельные) и усилена ребрами жесткости из деревянных реек. Рама в передней части имеет шарнир из болтов М16. На пластину будет воздействовать набегающий поток воды, поднимаясь она будет регулировать положение мотора. По бокам пластины закреплена мембрана из ПВХ ткани – она не будет давать на ходу попадать воде между дном кормового ящика и этой пластиной.

Рис.10 Кормовой ящик в сборе

Рис.11 Нижнее положение регулирующей пластины

Рис.12 Мембрана сложена - верхнее положение

Рис.13 Отец помогает собирать конструкцию. Ему 82-й год ;-)

Рис.14 Схема работы "хитрой" стремянки
Для упрощения сборки были придуманы и изготовлены два вида стремянок – обычные и «хитрые» - гнутые. Убиваю сразу 2-х зайцев: 1- быстрое и надежное крепление продольных и поперечных труб рамы друг к другу; 2- притягиваю продольную трубу рамы к бортам кормового ящика и складных секций с шагом 450мм, что обеспечивает продольную жесткость собранного катамарана. Баллоны и конструкция не деформируются даже при низком давлении.

Рис.15 "Хитрая" гнутая стремянка. На рабочие участки надета термоусадочная трубка

Рис.16 Обычная стремянка. Рым гайки можно использовать для крепления снаряжения

Рис.17 Подгонка крепления секций
Последняя подгонка секций и проверка укладки комплекта в машину. Секции скрепляются между собой внахлест по днищу и по бортам с перекрытием 50мм. Вес кормового ящика получился 25 кг... Средняя секция 14 кг, носовая 11 кг. Итого 50 кг + 30 кг гондолы + 16 кг трубы. Всего меньше 100кг ;-)). Уложил все в машину... по периметру толстый поролон, чтобы не терло обивку в машине.Все поместилось, как и рассчитывал.

Рис.18 Пруд в Таскино
Испытание проходило 26 мая 2010 года на пруду в Таскино.... (33 км от Красноярска) Собирали не спеша – вертолет МЧС тренировался тушить пожары и каждые 10 -15 минут набирал по 10м3 воды. (чуть всю воду не вычерпал… ;-). На берегу наблюдатель сказал, что летать будут до 15-00. Поэтому мы успели подогнать все стремянки по месту. Для сборки использовали рым гайки на М6 и М8. Ключами гаечными не пользовались… Накачивали электрическим насосом 12в. Он развивает давление 40мБар и имеет производительность около 400л/мин. Надули очень быстро… (кстати этим же насосом и «сдуваем» баллоны). Ножным не докачивали совсем.

Рис.19 Что получилось: вид сбоку

Рис.20 Вид с носа

Рис.21 Вид с кормы

Рис.22 Вот такой получился просвет...

Рис.23 Установлен мотор - пружины растянуты
Дождались когда улетел МИ-6...
Поставили мотор. Мотор выбирал из многих вариантов. Хотел купить Тохатсу -18 л.с. Даже предоплату сделал в феврале. Но до мая мотор так и не пришел... Забрал деньги и купил новый Сузуки-15 л.с. И не жалею. Меньше вес... Красивый вид... (жене понравился ;-))). Мотор завелся как по инструкции - раз дернул с подсосом - два - без подсоса на полшнура, а потом заводился с вялым вытягиванием на треть шнура. С Ветерками и Российскими моторами лучше не сравнивать.

Рис.24 Фотографируемся на память

Рис.25 (пока мотор обкатывается на холостых)

Рис.26 Хорошо идём!
Отчалили… На первом круге кат не пошел - винт конкретно хватал воздух. (антикавитационная плита была на 2 см выше плоскости подвижной пластины...) Дали круг почета - вернулись назад и подрезали транец так, чтобы от плоскости пластины антикавитационная плита была пониже на 1 см. Подобрали оптимальный угол (как раз оказалось в средней «дырке»). Кат сразу "побежал". Нос полностью выровнялся и кат шел практически плоско и вел себя как плоскодонка...

А сейчас смотрите видео…

Видео - испытание катамарана.

У винта всегда водичка без воздуха, хоть и волны были на озере - как на хорошей шивире...(до 30 см на отдельных участках "акватории" точно!) Полный газ не давал... по тахометру следил не более 3500 об/мин. т.к. мотор новый - на обкатке. ЖПС не взял - он был у сына, но по «очучениям» – 25 км/час было железно! взяли 12 литров сожгли от силы 3 литра за час... (на малых и средних оборотах).

Еще зимой сдал экзамены и получил корочки судоводителя. Но с регистрацией катамарана начались «промблемы»… Красноярская инспекция почти насмехалась надо мной. Типа - на надувном неуправляемом корыте и по Енисею…
Отправили к эксперту… Обмеры, чертежи и 3 недели ожидания. Цена вопроса 5000р. Снова в ГИМС… Опять с ухмылкой – только 4-я категория (т.е. притоки Енисея). Обратился в Дивногорский ГИМС. Все оформил без проблем и наконец стал обладателем судового билета на свой катамаран!!! Урра!!!
Формула класса: 2U - (3) 6 /14.7 \.
А потом пришлось съездить в длительную командировку на полтора месяца.

Дальнейшее испытание проходило уже на Енисее 29 августа 2010 года.
Собирали с отцом катамаран у верхней дамбы острова отдыха (там автостоянка прямо у берега) Установили пластиковые сидения для удобства плавания. Все снаряжение согласно судового билета… Скорость мерили с помощью навигатора Garmin GPSmap 60CSx.
Пошли вверх в сторону Маны. Перед Ж/д мостом течение и волны дикие... скорость на средних оборотах 20 км/час (кстати назад на этом участке скорость была 35 км/час).
Выше моста встретились с инспекторами ГИМС. Они сразу приметили «новое» транспортное средство и повернули к нам. Проверив судовые бумаги, пожелали счастливого плавания….
Вверх шли 22 - 25 км/час. Причем увеличение оборотов до 4500 скорости добавляло всего 2 км/час... Дошли до Маны и поднялись по ней километров 10. Мель была местами около 20 см. Я в одном месте испугался и сбросил газ - сразу по камушкам постучал винтом... (нужно делать фиксатор рамы в верхнем положении - ОБЯЗАТЕЛЬНО!!!! ) чтобы при таких ситуациях мотор оставался в верхнем положении. Назад уже газ не сбрасывал... прошел все мелкие участки на скорости 27 – 30км/час. Скорость в пересчете на спокойную воду 25 - 27 км/час.(это 3500 - 3800) оборотов по тахометру. Полный газ давал кратковременно - на 5-10 сек... Еще идет обкатка... Да и смысла, как я понял, газовать нет! Пружинная подвеска на волнах работает хорошо - проходил через крупные волны не снижая скорости. Просто в движении мотор "покачивается". Воздух винт не прохватил ни разу. Пройдено всего 60 км. Израсходовано 14 литров бензина. Часовой расход - 6 литров.
Какие планы: 1) Буду проектировать фиксатор верхнего положения подвижной рамы.
2) Крепление верхнего полога палатки на дугах - для защиты от дождя...
3) Чуть не забыл... Придумана система автоматического поддержания постоянного давления в баллонах катамарана...!!!!

Человек может все... ;-)))

Формула изобретения "полезной модели":

САМОРЕГУЛИРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПТИМАЛЬНОЙ РАБОТЫ ЛОДОЧНОГО МОТОРА НА КАТАМАРАНАХ С ВОДОИЗМЕЩАЮЩИМИ ОБВОДАМИ.

Использование: для установки подвесных лодочных моторов на судах катамаранного типа морских, туристических, прогулочных. Предлагаемое устройство состоит из подвижной подпружиненной пластины расположенной в кормовой части между корпусами катамарана, к которой прикреплена рама с кронштейном для установки лодочного мотора.
Всё вышеуказанное позволило:
1. Оптимизировать глубину погружения винта лодочного мотора без внешнего вмешательства судоводителя.
2. Исключить работу винта в полупогруженном состоянии на волнении и при изменении загрузки катамарана, что предотвращает кавитацию винта и нештатные режимы мотора с превышением максимальных оборотов мотора.
3. Позволяет проходить на катамаране мелководные участки рек, т.к. винт работает в подъеме воды, который образуется между корпусами катамарана при движении.

Аналоги:. Туристами водниками было замечено, что при движении катамарана, между его баллонами образуется возле кормы горб воды... Многие пытались установить лодочные моторы так, чтобы они работали в этом подъеме воды, но при начале движения мотор необходимо было опускать вниз, чтобы винт и заборник воды были погружены... Это осуществлялось различными механическими устройствами поднятия - опускания мотора (винтовыми, тросовыми, с использованием домкратов и т.д.).
Недостатком этого метода было -
1 - отвлечение от управления судном (необходимость на ходу оперировать при этом одной или даже двумя руками).
2 - не точная установка нужной высоты
3 - прохват винтом мотора воздуха при волнении
4 - сильное брызгообразование (набегающий поток воды попадает на "сапог" двигателя выше антикавитационной плиты)
5 – «потеря» винтом мотора воды при необходимости снизить скорость, что создает аварийные ситуации на участках с быстрым течением.

Про реализованную конструкцию:
Предлагается подвижная пластина длиной около 1200 мм... (шириной исходя из расстояния между баллонами). По бокам пластина закрыта тентовой тканью - чтобы на ходу вода не попадала между пластиной и корпусом.
К пластине крепится рама – кронштейн, на который устанавливается лодочный мотор. Все конструкция прижата пружинами от экспандера 3 шт , каждая сложена вдвое. Общее усилие при растяжении на 200 мм - 45 кг (вес мотора + вес конструкции) в итоге при стоянке на месте - мотор опущен в воду (пружины растянуты) при начале движения вода давит на пластину (ее начальный угол установки около 15 градусов)... и пластина поднимает мотор тем выше, чем больше скорость... ( смотри Рис. 4 )
При движении происходит саморегулирование высоты установки мотора. При этом винт двигателя постоянно находится в воде. Прохват воздуха отсутствует т.к. горб волны, который образуется при движении, нивелируется пластиной и к винту идет направленный ламинарный поток воды, как у плоскодонных лодок. При этом еще и приподнимается корма. Нижняя точка мотора при движении становится выше уровня низа баллонов катамарана. Отсутствуют ударные нагрузки при движении на волнении. Получается «независимая» подвеска мотора.
На испытаниях проходили по мели около 20 см и не снижая скорости пересекали волны от проходящих судов высотой 30 – 40 см. Мотор вместе с пластиной "обыгрывает" волны слегка покачиваясь, что абсолютно не мешает управлению.

Заявку на изобретения "полезной модели" подавать пока не стал. Хотя в патентном бюро сказали, что все нормально с описанием. Банально – нет лишних средств (цена вопроса около 70 тыс.руб.), а тешить самолюбие красивой бумажкой просто не хочу…
Да и заинтересоваться этим могут только туристы-водники и рыбаки. (а может и зарубежные производители...;-))

Так что идею дарю «бэзвозмэздна» ;-)
А может найдется "спонсор"??? ;-)))))

На главную

к рассказам

Есть вопросы -напишите мне

Hosted by uCoz