22 декабря 2019

Изготовление первого шпангоута шхуны

5 ноября. Первый день мастер-класса

Начинать постройку шхуны и поддержать проект приехали морские практики из Москвы: Михаил Косарев, Олег Вдовенко, Андрей и Никита Евдокимовы. Архангельские участники: Илья Кривополенов, Семён Орест и другие зрители и помощники. Работа будет проходить под руководством Ивара Хофландсдала и Эндрю Лунда из Норвегии. Этот мастер-класс целиком посвящен изготовлению шпангоутов – основных элементов поперечного набора судна. Нам нужно отработать все этапы: плазовые работы, изготовление шаблонов, подготовка ламелей и выклейка ветви шпангоута на специальном столе, малковка ветвей шпангоута, изготовление флора и сбор ветвей шпангоутов вместе. 

Шпангоуты – одни из самых сложных элементов набора судна. На нашей шхуне их должно быть 41 штука, это криволинейные балки, сечением 175 на 175 мм, каждая своей формы. 

Работы на верфи начались две недели назад. Раньше наш ангар был станцией техобслуживания, затем — складом. Все, что мы успели, — разобрали мусор, изготовили два стола, купили и высушили 5 кубометров доски. Фанерный стол — плаз, размером 7,2 на 4.7 метра. На нем будут вычерчиваться профили шпангоутов в масштабе 1:1. Второй стол металлического уголка, размером 4,5 на 2 метра. На неё будем гнуть и клеить ветви шпангоутов.

Сегодняшний день посвящен вычерчиванию линий шпангоутов  

Это значит, мы переносим теоретический чертёж на плаз. Откуда берется такой теоретический чертёж? Вопрос принципиальный) В начале делают модель судна. Раньше ее делали натурально из дерева. Для удобства — одну боковую половинку. 

Расчерчивали её линиями секущих плоскостей и мерили. Получалась система координат. Линии секущих плоскостей называются шпангоутами, ватерлиниями, батоксами. Нас интересуют плоскости мидель-шпангоута и линии, которые получились в результате пересечения этих плоскостей с оболочками корпуса — линии шпангоутов. 

перенесение координат с модели на теоретическии чертеж.jpg

Теперь, имея систему координат, можно было обмерить модель. 

измерение модели.jpg

Таким образом получался теоретический чертёж судна. 

Форма нашей шхуны — это слепок формы классического деревянного судна "Матильда", которой больше 100 лет и которую мы встретили в Норвегии два года назад. Мортен, наш норвежский проектировщик, построил виртуальную 3д модель нашей шхуны. Поделил ее соответствующими плоскостями и получил нужные нам линии теоретического чертежа. 

rqncwhjlzjpn2lnyqka3js1ily4.png

На нашем теоретическом чертеже есть: вертикальная линия диаметральной плоскости; две параллельных ей линии, означающих ширину киля; две горизонтальных ватер-линии, диагональные линии. Эти линии переносят на плаз. 

линии теоретического чертежа.jpg
Используя линии как систему координат можно построить все шпангоуты. Для этого Мортен прислал нам табличку с данными точек каждого шпангоута.
_b5llubgglguuropgiasce-pv8y.png

Данные таблицы по очереди переносят на плаз. 

ybzksevixmswvb2q80-lo1rwwly.png

Отмечают точки пересечения шпангоута с соответствующими плоскостями. Каждую отмеченную точку подписываем номером шпангоута, чтобы не перепутать в дальнейшем. Вбивают в полученные точки гвозди...

техника черчения линии шпангоута по точкам.jpg 

Используют их как опорные для установки деревянной рейки и получают линию шпангоута.

линия шпангоута.jpg

Случается, что линии соседних шпангоутов «не бьют». Тогда их согласовывают между собой. 

согласование линии шпангоутов 3.jpg

Мы занимались этими согласованиями почти два дня. 

согласование линии шпангоутов.jpg

Почему наши линии так «плясали», наверное, мог бы ответить Мортен. Ивар сказал, что Мортен использовал для нашей шхуны чертежи «Матильды», но ему пришлось их немного двигать, чтобы вписать в форму «Матильды» все наши каюты, баню и пр. Не знаю. Впрочем согласования линий шпангоутов были совсем небольшими в приделах сантиметра. 

Всего на нашей шхуне будет 41 шпангоут. Расстояние между осями шпангоутов (шпация) равно 40 см. Учитывая, что сечение самого шпангоута 175х175 мм наша, шхуна должна быть очень крепкой. 

Сейчас нам нужно начертить 37 шпангоутов. Форму четырех крайних к носу нужно будет снимать по месту. Такие шпангоуты требуют слишком больших малок. Чтобы избежать этого, носовые шпангоуты делают поворотными, т.е. перпендикулярными к поверхности обшивки судна. Высчитать форму этих шпангоутов можно будет, когда остальные шпангоуты будут стоять в сборе на киле. Это я немного забегаю вперед.

В интернете спрашивают, зачем нам эти мучения с переносом чертежа в масштаб 1:1? Можно было бы распечатать принт и всех делов. Вопрос законный, мне в голову он тоже приходил. Эндрю ответил: "Чтобы сохранить навыки судостроения". Хоть один раз нужно сделать это руками, тогда придет понимание. Действительно, когда в море на учебных практиках мы берем пеленги и считаем свое местоположение вручную, никому не приходит в голову, что это бесполезная работа. Также и здесь.

Чуть не забыл сказать, что работать на разметочном полу нужно в чистой обуви. Отлично подходят для этого войлочные обувки с архангельского рынка, не знаю, как их правильнее назвать. Возможно, чуни.

1-sqjf5qy672weoc2-qf-cvpskm.png

6 ноября. Второй день.

Первую половину дня продолжали вносить коррективы в чертёж. Двигать линии, вносить поправки, где-то исходя из новых размеров, а чаще — продолжая полагаться на глазомер и чувство прекрасного. 

поиск линии.jpg

Пока морские практики чертят шпангоуты, у меня своя вахта. Рассказываю журналистам что такое шхуна и что такое шпангоут. Говорить приходится много. Нас посетили журналисты медиа-центра "Арктический мост"студии "В связке - Юниор" телеканал "Регион 29", "Вести Поморья" ГТРК Россия 1, "Вечерний Архангельск" Россия 24. Стараюсь использовать возможность пригласить архангелогородцев на верфь — знакомиться, приходить работать, помогать стройке и участвовать в жизни проекта. 

Во второй половине дня закончили чертёж и приступили к изготовлению шаблонов. 

Шаблоны делаются из листов фанеры. Мы купили листы размером 1.8 х 1.5 м. Нарезали их на полосы 30 сантиметровой ширины. Эти полосы укладываются внахлест, повторяя форму кромки шпангоута. Нижнюю полосу лучше сразу подрезать под прямым углом, задавая линии диаметральной и горизонтальной (киля) плоскостей основания шпангоута. Когда полосы фанеры уложены, их соединяют внахлест на клей и саморезы. 

Теперь нужно перенести линию шпангоута с плазы на заготовку шаблона. Заготовку сдвигают в сторону. На стол возвращают рейку-лекало, с помощью которой рисовали линию. Из деревянных брусков и гвоздей изготавливают специальные фиксаторы. Используя их, устанавливают рейку по линии шпангоута. Чтобы не было ошибки, стараются конец фиксатора, который держит рейку, расположить в месте, где были забиты гвозди при рисовании линии. 

6lwzmnghllt9em2m0_mcergi2gg.png

Также важно при выкладывании лекала держаться не за рейку, а за фиксатор. Когда все фиксаторы установлены и держат рейку-лекало на линии шпангоута, его можно приподнять и просунуть под неё фанерную заготовку. При поднятии рейки важно не двигать фиксатор в горизонтальной плоскости, чтобы случайно не поменять линию изгиба лекала. Теперь линию шпангоута переносят на заготовку шаблона. 

изготовление шаблона.jpg

Также на шаблон перенося обе ватер-линии. Подписывают номер шпангоута. После того, как линии перенесены, заготовку обрезают и с шагом 400-600 мм наносят значения угла малки. 

изготовление шаблонов.jpg

В процессе работы по изготовлению шпангоута нужно не забывать проверять форму шаблона на разметочном столе. Хранить шаблоны следует до завершения изготовления шпангоута… Или всегда. 

шаблон на столе

7 ноября. Третий день

Раньше деревянные суда строились на футоксном наборе. Это значит, что шпангоуты выполнялись двухслойными. Каждый слой состоял из отдельных частей — футоксов. Стыки футоксов одного слоя располагались вразгон со стыками футоксов другого слоя. Получалось, что детали одного слоя фиксировались вместе деталями другого слоя. Это старая, проверенная и очень трудоемкая технология. Мы выбрали более современный способ: выклеивание шпангоутов. Клеёные шпангоуты проще в изготовлении, прочнее и легче футоксных. Изготовление клееных деталей набора судна стало популярным во второй половине XX века с появлением современных видов клея, но совпало по времени с закатом массового судостроения деревянного промыслового флота. Тем не менее, применение технологии склеивания  способствует развитию и совершенствованию деревянного судостроения. Прочность клеёных шпангоутов больше наборных. Продолжая традиции прагматичного подхода к судостроению на Поморье, мы выбрали эту новую технологию.

Шпангоутный пакет дощатых набирают из тонких досок. Для придания пакету нужной формы выклейка происходит на специальном стенде, оборудованном упорами и устройствами запрессовки. Давление при запрессовке может создаваться разными способами, наш стенд оборудован ручными струбцинами и цепными талями. 

примерка шаблона и планки.jpg

Мы приготовили сосновую доску 200х20 мм влажностью 12%. Во время первого приезда Ивара и Эндрю в Архенгельск прошлой зимой мы много говорили о качестве леса для разных частей корпуса шхуны. Для изготовления клеёных шпангоутов подходит северная сосна обычного качества. Надо сказать, что многие сомневались в возможности согнуть и не сломать доску 20 мм толщиной.   

Клей – обычная эпоксидка с загустителем. Качеством клея мы остались недовольны, будем искать другой. 

Настроили упоры стенда по форме шаблона. Собрали пакет ламели. Лучшие доски в пакете — крайние по внешней стороне шпангоута. 

sbvchgoywtcjr0qqs3u6bqqx12y.png

Пробный загиб делается "на сухую". Основная нагрузка приходит на цепную таль. 

тренировка "на сухую".jpg

Притянув пакет к упорам талью, далее заневолили концы пакета струбцинами. Доски согнулись и не поломались. Здесь я вздохнул с облегчением. 

Разобрали сухой пакет. Начинаем клеить. На каждую доску наносят два слоя смолы. Первый слой — грунтовочный чистой смолой, второй слой — с загустителем. Когда все ламели промазаны и сложены вместе, полученный пакет просверливают в верхней части будущего шпангоута и стягивают шпилькой. Это делают, чтобы ламели в процессе заниволивания не смещались относительно друг друга. 

грунтовка.jpg
нанесение клея.jpg
заневоливание пакета.jpg
9dn_km3xtly78ydduzb8lfl0bbq.png

Время работы с клеем ограничено скоростью его отвердевания. Как уже было сказано, сегодняшний наш клей неудачен по нескольким причинам. В том числе — он слишком быстро застывает. Мы решим этот вопрос и подробно расскажем в будущем. Также нужно будет хорошо продумать действия всех участников команды. В остальном на стройке царит праздничное настроение. 

Еще одна хорошая новость на верфи: к нам приехал рейсмусный станок JET Powermatic 209HH. 

реисмус.jpg

Пробуем. Сегодня это наш самый востребованный инструмент.

реисмусовый станок.jpg

8 ноября. Четвертый день

Разневолили склеенный накануне пакет. Освобожденная заготовка несколько распрямилась. Это не страшно, у нас есть запас по высоте. 

выклееная заготовка шпангоута.jpg

Перенесли заготовку на верстак. Выстрагиваем боковые плоскости. Они должны быть ровными и параллельными. Сначала одну, затем вторую сторону. Толщина готовой заготовки должна получиться равной — 175 мм. После того, как плоскости выведены, на заготовку укладывается шаблон и  переносятся линии внешней кромки практического шпангоута, отметки ватерлиний, горизонтальную линию пятки шпангоута, линию диаметральной плоскости соединения ветвей. Также на заготовку с шагом 400-600 мм наносят значения угла малки. 

выстрагивание боковых плоскостеи.jpg

Когда боковые плоскости готовы, на них с помощью шаблона наносят линию наружной кромки. 

перенесение линии шпангоута на заготовку.jpg

Теперь важная деталь: шпангоут в сечении должен получиться не квадратным, а ромбическим (только если это не мидель-шпангоут). Потому что к носу и к корме торцы шпангоутов должны повторять направление линии борта. Собирая пакет ламелий мы должны знать величину припуска на малку и добавить ее к высоте шпангоута. Крайние поперечные шпангоуты малкуют на самый большой угол и высота пакета для склейки этого шпангоута тоже самая большая. Этот самый «ромбический» 37 шпангоут мы собираемся выклеить первым. Высота пакета для его изготовления получилась равной 225 мм. 

принцип малковки.jpg

О том, как определять угол малки, я расскажу позже, когда мы сделаем достаточное количество шпангоутов и разберемся с технологией.

Сегодня мы режем шпангоут с малковочным углом в 10 градусов. 

малкование с помощью специальной тележки1.jpg

Для этого, по совету Ивара, была сделана специальная тележка, которая позволяет задавать необходимый угол наклона пилы.

малковочная машинка.jpg

После того, как торцевая часть шпангоута обрезана пилой, её доводят рубанками. 

t9udokcxz4ipgycvckna0og46mm.png

Выводят плоскость внешнего торца шпангоута рубанком, увеличивая угол малки в местах, где, согласно данным теоретического чертежа, это необходимо. 

После того, как внешний торец шпангоута готов, начинают обрезать и малковать внутренний торец. На боковую плоскость шпангоута с помощью специального кондуктора переносят линию внутренней кромки. 

перенос внеишней линии .jpg

Обрезают и одновременно малкуют внутренний торец шпангоута. В этот раз для первого прохода пилой берут наибольший угол малки. Заканчивают обрабатывать внутренний торец вручную. Верхний конец ветви обрезают на уровне палубы под 90 градусов. Нижний конец (пятку) обрезают под углом 87 градусов, так как угол наклона киля 3 градуса.

9 ноября. Пятый день

Сегодня выклеили вторую ветвь. На этом наш мастер-класс с участием норвежских специалистов заканчивается. Ивар и Эндрю едут домой. Теперь мы должны продолжить работу и обучение на практике. Многое пока непонятно, о многом мы еще не догадываемся, но, надеемся, что мы идем в верном направлении.

посиделки 2.jpg

В записи использованы материалы из статьи Ильи Кривополенова "Клеим шпангоут для шхуны".

Фотографии Даниила Шкаруба.