Прогресс неумолимо движется вперед. И даже в такой, казалось бы, консервативной области, как изготовление парусов, сделан прорыв. Технологии "Tape Drive" и "UK Ultra", о которых пойдет речь в предлагаемой статье, ставят технический уровень парусного дела на самые передовые позиции.
На вопрос, каким должен быть идеальный парус, может ответить любой, даже начинающий, яхтсмен. Парус должен быть прочным, легким, хорошо держать форму, заданную при раскрое. В переводе на язык современного инженера это звучит так: конструкция изделия должна быть оптимальной, т.е. размеры и положение конструктивных элементов должны соответствовать величине и распределению нагрузок. Для изготовления паруса необходимо использовать материалы с максимальным отношением прочность/вес.
Современные ламинаты с использованием высокомодульных волокон, таких как "Пентекс", "Зилон", "Дайнема", "Тварон" и др., обладают всеми необходимыми для изготовления идеальных парусов качествами. Накоплен богатый опыт их использования в гонках различного уровня. Что же касается оптимальной конструкции паруса – этот вопрос значительно сложнее.
С давних времен парусные мастера интуитивно научились определять распределение внутренних усилий в парусах и использовать эти знания при их раскрое. На первых сохранившихся до наших дней фотографиях парусов не видно ни единой складочки. Вы тоже сможете почувствовать себя древним мастером, который пытается понять, где парус натянут сильнее, где слабее. Попробуйте надавить рукой на парус с подветренной стороны. По сопротивлению ткани вы сможете составить собственное представление о распределении внутренних усилий. Современные парусные мастера используют более точные методы. Существует множество компьютерных программ, которые позволяют довольно точно рассчитать это распределение. На рисунках представлено типичное распределение, рассчитанное по программе FLEX200, разработанной автором во время работы в лаборатории гибких конструкций Николаевского кораблестроительного института (расчет выполнен В. Белоусовым). Направление линий совпадает с направлением наибольших усилий, а толщина соответствует их величине. Наложим теперь на это распределение различные виды раскроя, придуманные парусными мастерами за последние сто лет. Оценим виды раскроя с такой точки зрения: насколько расположение материала соответствует распределению внутренних усилий. Критерием оценки будет служить совпадение или несовпадение волокон с направлением усилий.
Рис 4. Поперечный, вертикальный, с центральным швом, лучевой, бирадиальный, трирадиальный.
В поперечном и вертикальном видах раскроя совпадают направления в районе задней шкаторины. В раскрое с центральным швом, лучевом и бирадиальном совпадение уже в двух местах: по задней и нижней шкаторинам. В трирадиальном раскрое совпадение почти полное – по всем трем шкаторинам. Более того, трирадиальный раскрой позволяет использовать для разных частей паруса различные материалы. Комбинируя материалы с разной прочностью и весом можно получить прекрасный парус. Тем не менее появились технологии, которые позволяют сделать паруса еще легче, прочнее, с более устойчивой формой. Эти технологии разработаны американской фирмой "UK Sailmakers" и называются "Tape Drive" и "UK Ultra".
В обеих новых технологиях использован один и тот же принцип: давление ветра воспринимает оболочка, изготовленная из ламината или обычной парусной ткани, а силовую нагрузку несет каркас из высокомодульных волокон. В технологии "Tape Drive" на готовый парус, форма которого получена обычными методами, наклеиваются ленты (tape) из кевлара, карбона или других волокон с разрывной прочностью до 800 кг, которые и образуют несущий каркас. В технологии "UK Ultra" волокна каркаса укладываются между двумя слоями пленки или ткани, которые затем ламинируются (склеиваются "на горячую" под давлением). И в том, и в другом случае расположение волокон каркаса рассчитывается предварительно на компьютере. Что это дает? Во-первых, расположение каркаса ТОЧНО совпадает с направлением главных усилий в парусе. На фото ??? показаны две однотипных яхты с парусами из ламината: одна с парусами трирадиального раскроя, другая с парусами "Tape Drive". Жирными линиями выделены положения каркасных несущих волокон. На обычном трирадиальном парусе эти линии ломаные, на другом – плавные, точно соответствующие направлению усилий. Во-вторых, на парусах "Tape Drive" в местах наибольших нагрузок (например, в углах) можно установить большее количество несущих лент, что значительно увеличивает прочность паруса при практически том же весе. Еще большие возможности для конструирования паруса предоставляет технология "UK Ultra". На фото ??? показаны карбоно-арамидные паруса яхты типа "Beneteau 40.7". Они соответствуют всем требованиям, предъявляемым к идеальному парусу: расположение материала точно соответствует распределению нагрузок, плотность материала варьируется в зависимости от концентрации усилий, ламинат содержит прочные и легкие карбоновые и кевларовые волокна.
Для изготовления парусов по этим технологиям используется широкий ряд материалов в зависимости от назначения паруса. Для лент технологии "Tape Drive" могут применяться как волокна из кевлара и зилона, так и из пентекса или полиэстера (они дешевле). Для оболочки парусов "Tape Drive" могут применяться как обычные ламинаты, используемые для радиального раскроя, так и уникальные, например, ламинаты с волокнами спектры. В технологии "UK Ultra" также используется широкий ряд материалов в зависимости от требований заказчика. Это и дорогие арамидные и карбоновые волокна, и недорогие пентекс и дакрон и даже стекловолокно. Применяются пленки различной толщины и тонкий дакрон для высококачественных круизных парусов. Для армирования используется сетка двух видов из кевлара и одна из стекловолокна.
Соединение панелей парусов осуществляется, как правило, с помощью современных клеев горячего отверждения. Такой способ соединения дает большую прочность, устойчивее к солнцу и морской воде, чем традиционное сшивание нитками. Для парусов "UK Ultra" применяют специальный клей шведской фирмы "Q-Bond" с ультразвуковой активацией отверждения. Полученное соединение обладает исключительной прочностью.
Все перечисленные новшества дают возможность изготовить паруса, обладающие не только высокими гоночными качествами, но и надежно защищенными от разрывов. Армирующая сетка ламината и волокна каркаса создают узор "Рип-стоп" (как на спинакерных тканях), предотвращающий распространение небольшого повреждения по всему парусу. Ремонт таких повреждений обычно делают с помощью клейкого дакрона.
Анатолий ШЕЛУДЯКОВ.
