Гоночный катер «Ленинград-1»

А.Э.Кипин, А.М.Соколов
Журнал КиЯ №7 1966г



В1964 г. нами был разработан проект гоночного катера класса К-02. Корпус его и монтаж силовой установки выполнены на Ленинградском заводе спортивного судостроения ДОСААФ; наиболее сложный узел — редуктор — изготовили своими силами.

Катер предназначается для участия в соревнованиях по водно-моторному спорту, а также может применяться для буксировки воднолыжников. К данному классу гоночных судов предъявляются следующие требования. На судне должен быть установлен серийный двигатель с рабочим объемом до 1300 см3 (допускается установка двигателя МЗМА модели «Москвич-407» и «408» с рабочим объемом 1360 см3). Двигатель должен быть установлен в закрытом, отгороженном от места размещения экипажа отсеке. Судно должно иметь, по крайней мере, один кокпит с расположенным в нем сиденьем; размеры кокпита не менее 1,0X1,1 м.

Валопровод должен иметь муфту, обеспечивающую разобщение двигателя с винтом.

Каждое судно подлежит обмеру и взвешиванию. Корпус обмеряется на плаву с экипажем, двигателем, системами (заправленными водой и маслом) и запасом топлива, равным пятикратному рабочему объему двигателя. Длина и ширина измеряются по действующей ватерлинии, длина — в ДП, ширина — в самом широком месте ватерлинии. Высота борта измеряется в середине длины как расстояние по высоте от внутренней стороны обшивки у киля до наружной кромки палубы у борта.

Минимальные размеры катеров класса К-02: длина по ватерлинии — 4,0 м; ширина по ватерлинии —1,4 м; высота борта 0,4 м; вес катера — не менее 350 кг. В вес судна включаются: вес двигателя, аккумулятора, приводов управления и систем, постоянно закрепленных на корпусе; остатки в системах воды и масла после их слива; слани и закрепленный балласт, а также вес воды, впитанной корпусом. Вес экипажа и горючего, а также предметов снабжения и съемного оборудования в вес судна не включается.

Основные элементы катера «Ленинград-1»

Длина наибольшая, м

4,2

Ширина наибольшая, м

1,42

Длина по ватерлинии, м

4,1

Ширина по ватерлинии, м

1,4

Высота борта, м

0,44

Сухой вес катера, кг

360

Скорость хода с двумя пассажирами, км/час

Более 65

Тип двигателя

«Москвич-407»

Мощность двигателя, л. с.

55

Мореходность

До 2 баллов


Катер представляет собой безреданный глиссер со стационарным двигателем в кормовой части судна. Так как катер предназначен для спортивных целей, его конструкция максимально облегчена и упрощена. Корпус имеет остроскулые обводы с увеличенной килеватостью днища в носовой части. Обводы днища выпуклые. Для уменьшения диаметра циркуляции и улучшения устойчивости на курсе на днище в районе шп. 6 установлено перо-плавник 200X250 из нержавеющей стали d = 3. Сверху корпус закрыт палубой. В кормовой части расположен моторный отсек, закрываемый капотом. Водонепроницаемых отсеков катер не имеет.

В качестве движителя использован 2-лопастной винт левого вращения диаметром 230 мм с шагом 330 мм.

В кокпите расположены: приборный щит, штурвал рулевого управления, рукоятка управления разобщительной муфты, ручка управления газом, редуктор и огнетушитель. Заднего хода катер не имеет.

Конструкция и технология постройки корпуса. Корпус набран по продольной системе, т. е. основные усилия воспринимаются через обшивку в первую очередь продольными связями: килем, скуловыми, днищевыми, бортовыми и палубными стрингерами. Весь набор изготовлен из сосны.

 


Обшивка выполнена из авиационной фанеры (днище и борта — 4 мм; палуба — 3 мм). Для соединения деталей применены водоупорный клей ВИАМ-БЗ, стальные оцинкованные шурупы и медные заклепки.




Теоретический чертеж катера.


Киль и форштевень клееные; размеры соответственно 24X80x3500 и 40X40X1000 мм. Шпангоуты оклеены 2-миллиметровой авиационной фанерой.

Под двигатель установлен специальный фундамент, закрепленный на шп. 6, 7, 8 и 9; он представляет собой два деревянных бруса, скрепленных клеем и заклепками с днищевым стрингером при помощи полосы из 5-миллиметровой фанеры; кроме того, брусья крепятся к шп. 6, 7 и В дуралюминовыми угольниками на болтах.



Конструктивный мидель-шпангоут.

1 — киль 24X80: 2 — шпангоут 15x70. с обеих сторон оклеен фанерой d =2 (общая толщина 19 мм); 3 — днищевой стрингер 22X35; 4 — скуловые стрингеры 40X25; 5 — кница (с обеих сторон), фанера d=4; 6 — фальшборт кокпита, фанера 100x5; 7 — бимс 19X50, склеен из 5 полосок; 8 - привальный брус 20x35; 9 — карленгс 30x15; 10 — бортовой стрингер 15X20; 11 —балка машинного фундамента 50x70.

Удобнее производить сборку корпуса вверх килем на специальном стапеле с вертикальными стойками, расстояния между которыми должны соответствовать шпациям теоретического чертежа.




Редуктор в сборе



Валики редуктора: верхний валик и выходной конец нижнего (остальное аналогично верхнему)


Носовые шпангоуты (начиная от миделя) смещают от теоретических линий в сторону носа, а кормовые — наоборот, в корму; при такой установке малковка шпангоутов не отразится на размерах, заданных теоретическим чертежом.

Необходимо, чтобы плоскости шпангоутов были строго вертикальны, а отметки ДП на шпангоутах лежали точно в ДП стапеля. Выверка шпангоутов по одноименным точкам на скулах производится при помощи шлангового уровня.

После закрепления шпангоутов на стапеле производится установка киля. Киль соединяется с форштевнем на шп. 4 и крепится к каждому шпангоуту на клею и шурупах, головки которых должны быть утоплены. Затем устанавливают в соответствующие вырезы шпангоутов скуловые стрингеры (также на клей и шурупы), после чего ставят остальной продольный набор. Перед установкой обшивки необходимо произвести малковку набора. Сначала обшивают борта, затем днище и в последнюю очередь палубу.

Для повышения прочности и долговечности, а также улучшения скольжения днище оклеено двумя слоями стеклоткани ССТЭ-9. Для приготовления 1 кг связующего используют смолы ПН-1—870 г, гидроперекиси изопропил-бензола — 30 г, раствора нафтената кобальта — ВО г, аэросила — 20 г. Сначала смолу хорошо перемешивают с нафтенатом и аэросилом, а в полученный состав непосредственно перед употреблением добавляют гидроперекись. На обшивку наносят слой смолы и укладывают на него раскроенные куски стеклоткани, пропитанные в этой же смоле. Оба слоя стеклоткани накладывают на корпус без перерыва, после чего проводят приторцовку стеклоткани кистью, смоченной в смоле, для удаления воздушных пузырей. Через 48 часов производят ошкуривание поверхности днища и бортов, а затем покрывают их полиэфирной или эпоксидной смолой с добавлением пигмента, после чего производится окончательное ошкуривание и полировка.

Палуба и борта окрашиваются пентафталевыми эмалями.

Механическая установка. На катере установлен форсированный двигатель автомобиля «Москвич-407». Тип двигателя— четырехтактный, бензиновый, четырехцилиндровый. Рабочий объем цилиндров 1360 см3; степень сжатия 9. Мощность наибольшая 65 л. с. Порядок работы цилиндров 1—3—4—2. Сорт топлива — бензин А-91 или А-98. Масло СУ или МС-20. Впускной коллектор специальный под карбюратор «К-105» (можно использовать коллектор от «Москвича-408» с карбюратором К-126). Запальные свечи «ВКС-30» или «ВКС-34».

Разобщительное устройство. Использован синхронизатор от автомобиля «Москвич-407», который размещен в корпусе муфты сцепления. Замена автомобильного сцепления разобщительной муфтой вызвана пробуксовыванием серийного сцепления на ходу.

Валопровод. Валопровод состоит из гребного вала (0 22, длина~1500), соединенного через редуктор и промежуточный вал с двигателем. На обоих концах трубчатого (0 40X3) промежуточного вала поставлены шарниры Гука. Гребной вал соединен с редуктором при помощи шпонок и фланцев, законтренных болтами М8.

Дейдвудная труба (035X2,5 из сплава АМг-5В) приварена к пластине 300X80X3, которая крепится к килю изнутри катера 10 шурупами 22X4. Уплотнение вала в дейдвудной трубе осуществлено при помощи дюритового шланга длиной 100 мм; шланг надевается на трубу, а в другой его конец вставляется бронзовая втулка с двумя резиновыми манжетами 0вала 22. Такое уплотнение надежно предохраняет от попадания воды в корпус.




Зубчатые косозубые колеса:

а — верхнее z1; б — нижнее z2



Корпус редуктора и крышка редуктора




Кронштейн для установки редуктора

Материал — сваривающийся алюминиевый сплав АМг-5В

В месте выхода гребного вала из корпуса поставлена втулка (028X3, длиной 50 мм из фторопласта-4) в качестве опорного подшипника. Втулка заформована в киль катера при помощи эпоксидной смолы и стеклоткани.

Кронштейн изготовлен из нержавеющей стали; угол наклона оси втулки —10°. В кронштейн запрессована втулка-подшипник из фторопласта-4. Гребной вал изготовлен из нержавеющей стали марки 1Х18Н9Т или 2X13.

Система охлаждения. Охлаждение двигателя осуществляется проточной забортной водой, которая подается от скоростного напора через специальный заборник. Количество воды регулируется при помощи крана, установленного сразу после заборника. Масло также охлаждается забортной водой при помощи змеевика, вмонтированного в поддон двигателя.

Вода, прошедшая змеевик охлаждения масла, подводится к выхлопному коллектору через кран и сливается непосредственно в патрубки коллектора. Вода, проходящая через блок двигателя, попадает и в головку, а затем через штуцер сливается в камеру расширения газов.

Топливная система. Бензобак емкостью 35 л от автомобиля «Москвич-407» установлен в средней части корпуса между шп. 5 и 4 и соединен с бензонасосом латунным бензопроводом.

Выхлопная система. Выхлопной коллектор состоит из четырех труб 38X1 (нержавеющая сталь), которые подсоединены при помощи фланцев к головке двигателя; патрубки коллектора соединены с камерой расширения дюритовыми шлангами. К верхней части патрубков подведена вода, которая охлаждает выхлопные газы и предохраняет дюритовые шланги от обгорания.

Камера расширения квадратного сечения изготовлена из листовой нержавеющей стали толщиной 0,8 мм. Она имеет объем 10 л и двумя болтами закреплена на транце. Выхлопной патрубок от камеры расширения выведен за корму ниже ватерлинии; герметичность обеспечивается резиновым уплотнением.

Контрольно - измерительные и сигнальные приборы управления двигателем. На передней панели расположен приборный щит, на котором размещены: замок зажигания, амперметр, указатели температурь! воды, давления масла и уровня бензина. Установлены также тахометр для контроля за числом оборотов, развиваемым двигателем, и манометр для измерения скорости катера. Электрооборудование. Электрооборудование катера взято от автомобиля «Москвич-407» и состоит из генератора, стартера, аккумуляторной батареи напряжением 12 в, индукционной катушки, реле-регулятора, распределителя-прерывателя и электрической проводки. Аккумулятор от автомобиля «Волга» расположен в специальном гнезде в машинном отделении. Включение стартера производится поворотом ключа зажигания вправо до отказа; в электропроводку включено реле, которое после запуска двигателя автоматически отключает стартер. Система проводки — однопроводная. Отрицательный полюс источника тока соединен с массой двигателя.


Редуктор. Применение угловой передачи позволяет уменьшить угол наклона двигателя, что благоприятно сказывается на его работе, а также повышает к. п. д. гребного винта.

Конструкция редуктора позволяет с помощью набора сменных зубчатых колес с суммарным числом зубьев zС=54 изменять передаточное число в пределах от 1 до 1,25, а также использовать его в качестве мультипликатора (для увеличения числа оборотов гребного винта). Возможность изменения передаточного числа облегчает подбор гребного винта и позволяет добиваться получения максимальной скорости катера.

Благодаря применению угловой передачи значительно упрощается компоновка катера. Двигатель размещается в кормовой части корпуса, что предохраняет его от сильных перегрузок, возникающих при ударах корпуса на волнении. Кроме того, такое расположение улучшает обзор водителя и значительно снижает шум от работающего двигателя. Угловая передача состоит из редуктора с цилиндрическими косозубыми колесами, верхний валик которого при помощи трубчатого промежуточного вала с двумя шарнирами Гука (от грузового мотороллера «Тула-200») соединен с двигателем. Второй валик соединен непосредственно с гребным валом при помощи жесткой фланцевой муфты. Крепится редуктор к килю корпуса судна на специальном сварном кронштейне.

Конструкция редуктора. В корпусе, выполненном из легкого сплава, на четырех радиально-упорных шарикоподшипниках вращаются два шлицевых валика с насаженными на них двумя косозубыми колесами. Благодаря одинаковому шлицевому соединению верхнего и нижнего валиков возможна перестановка зубчатых колес как на понижение, так и на повышение числа оборотов гребного винта.

Редуктор состоит из двух частей: корпуса и крышки. В корпусе расположены две резиновые манжеты, предотвращающие утечку масла. Сверху и внизу корпуса имеются два отверстия с заглушками для залива и спуска масла. С наружной стороны корпуса ввернуты шпильки с резьбой М8 для крепления редуктора к кронштейну. Крышка крепится к корпусу болтами М8, а для ее центровки служат две цилиндрические шпильки 09 мм. К наружной стороне крышки винтами М6 на резиновом уплотнении крепится рубашка охлаждения редуктора, в которую вварены два штуцера для прохождения воды. '

Косозубые колеса и шлицевые валики изготовлены из легированной стали с последующей цементацией и закалкой. Зубья колес желательно подвергнуть обкатке до закалки или шлифованию после закалки. Термообработку шлицевых валиков можно не проводить, т. е. оставить их сырыми.

Вес редуктора. с кронштейном 7 кг. В качестве смазки применялось масло марки МС-20.

Устройства. Рулевое устройство состоит из штурвала (от автомобиля «Мос-квич-407»), штуртросов 3,5 мм, четырех штурблоков, двух талрепов для натяжения штуртросов, румпеля и руля. Передача на штуртросы осуществляется при помощи барабана 075, закрепленного на оси штурвала. Румпель длиной 150 мм крепится к баллеру болтом М8. Баллер смещен от ДП катера на левый борт на 30 мм; он изготовлен из трубы 025X3, врезан в перо руля на 50 мм и приварен. Руль балансирный подвешен к транцу на двух кронштейнах. Перо руля вырезано из нержавеющей стали 6 — 8; его габаритные размеры ~ 250X200, причем ширина балансирной части вверху 40 мм, а внизу уменьшается до нуля.

Швартовное устройство состоит из двух бронзовых уток, расположенных в носовой части и на транце катера.