Особой популярностью в нашей стране пользуется водный туризм. В частности, сплавы на катамаранах, в том числе и спортивные.
С появлением на рынке новых прочных материалов, используемых для изготовления поплавков, этот вид туризма и спорта стал развиваться особенно бурно. Фирмы и мастерские, изготавливающие катамараны, да и просто самодельщики, непрерывно совершенствуют этот вид судов. Однако, следует отметить, что совершенствование это, в большей степени, касается форм и обводов поплавков, и направлено на повышение ходовых качеств катамарана, и в меньшей степени, на совершенствование и облегчение конструкций каркасов, их скрепляющих. Конечно, есть примеры совершенствования каркасов, но достигнутые, в этом направлении, успехи, на мой взгляд, не столь впечатляющие.
Условно, можно выделить три направления, в которых движется творческая мысль туристов, придумывающих способы крепления балок каркасов между собой. Это свинчивание балок болтами через просверленные в них отверстия; соединение балок хомутами и кницами; связывание балок шнурами, в том числе и эластичными.
К достоинствам первого способа можно отнести простоту технологии изготовления каркаса. Однако такой каркас плохо противостоит силам, изгибающим его по диагональным осям, что приводит к разрушению узлов сопряжения балок. К тому же на его монтаж и демонтаж требуются значительные затраты времени. Не надо забывать и про то, что болты, гайки, шайбы, а так же инструмент, необходимый для их завинчивания, имеют свойство теряться, в траве, песке или в воде.
В сравнении с вариантом, описанным выше, скрепление балок различными хомутами и кницами более надежное, но при условии достаточной надежности самих хомутов и книц, что. в свою очередь, обеспечивается за счет увеличения их массы. Понятно, что вес такого каркаса выше, того, что свинчен болтами. К тому же от винтового крепежа, с его недостатками, перечисленными выше, в этом случае уйти так же получится не всегда. Технология изготовления хомутов и книц, зачастую, требует использования промышленного оборудования, что отрицательно сказывается на стоимости каркаса.
Связывание балок с помощью шнуров, в некоторой степени, решает перечисленные проблемы. Однако работа по изготовлению такого каркаса требует опыта и времени. К тому же, такой каркас нельзя назвать достаточно надежным, тем более, если он собран неопытным человеком.
Существуют попытки вообще отказаться от продольных балок, прикрепляя поперечные балки непосредственно к шкурам каркаса. Высокая прочность материалов, из которых изготавливаются защитные шкуры поплавков, в некоторых случаях позволяют это сделать. Но назвать такое соединение высоконадежным, по понятным причинам, нельзя. Ведь по сути, мы возлагаем на шкуру, предназначенную для защиты газодержащих баллонов от повреждений, функцию силового каркаса. Значит, для более тяжелых условий эксплуатации катамарана требуется более прочный, а значит более тяжелый материал для изготовления шкур.. Необходимо принимать меры и по упрочнению швов, скрепляющих части, из которых изготовлены шкуры.
В настоящее время появились катамараны с надувными каркасами. Не знаю, как оценят их спортсмены, но для путешественников, на мой взгляд, такой вариант подойдет не всегда. Надувной каркас еще больше увеличит и без того высокую парусность надувного судна, что может превратить поход в изнуряющую борьбу с ветром. Но, все же, я бы присмотрелся к этому каркасу внимательней. Ведь он отличается от всех каркасов, перечисленных выше, тем, что ставит под сомнение целесообразность самой концепции, заложенной в них. Он, как бы, задает вопрос – а обязательно ли каркас должен быть жестким?
Главная задача, которую конструктор решает при разработке каркаса, это обеспечение надежности узлов сопряжения балок между собой. Именно эти узлы разрушаются первыми при воздействии на каркас сил, изгибающих его по диагональным осям. Если хомуты или кницы будут достаточно прочными, чтобы оказывать сопротивление этим силам, то могут начать разрушаться балки. И разрушаться они будут в местах сопряжений между собой, так как именно в этих местах напряжения будут максимальными.
А что если вместо того, чтобы искать пути усиления узлов сопряжения балок, пойти в противоположном направлении, сделав эти узлы шарнирными? Причем, чтобы шарниры, обеспечивали вращение сопрягаемых балок вокруг общей точки. Очевидно, что тогда силы, изгибающие каркас по диагональным осям не смогут найти в этих узлах сопротивления и, соответственно, разрушить их. Остается найти в катамаране элементы, которые возьмут на себя функции по противодействию этим силам. Для противодействия силам, действующим в горизонтальном направлении, сами собой напрашиваются диагональные элементы, которые обеспечат каркасу прямоугольную форму. А что касается вертикальных сил, изгибающих каркас по диагональным осям, то тут ситуация куда как проще. В этом помогут находящиеся под избыточным давлением поплавки, которые сжимаясь, будут противодействовать нарушению параллельности балок, плотно прикрепленных к ним. Да, и выталкивающая сила воды, действующая на поплавки, поможет этому. Ведь каждый поплавок сможет теперь занимать на воде положение, которое в меньшей степени зависит от положения его соседа. Не буду утверждать, что это обстоятельство положительным образом скажется на управляемости катамарана, но на повышение его надежности окажет, несомненно.
Вниманию читателей предлагается вариант такой конструкции каркаса катамарана. Обращаю внимание на то, что это лишь один из вариантов воплощения главной идеи, которая заключается в том, что все узлы сопряжения балок каркаса могут быть шарнирными, обеспечивающими вращение вокруг общих точек, и потому не воспринимающих на себя силы, способные их разрушить.
При разработке каркаса, описываемого ниже, были поставлены следующие условия.
⦁ Изготовление каркаса не должно быть сопряжено с использованием промышленного оборудования.
⦁ Сборка и разборка каркаса в походе должна производиться без использования резьбового крепежа и, какого бы то ни было, инструмента.
⦁ В сложенном состоянии длина каркаса не должна превышать 1,5 м с тем, чтобы он мог уместиться в салоне легкового автомобиля и не доставлял бы особых неудобств при переноске на пеших участках маршрута.
⦁ Каркас должен иметь минимальный вес, сохраняя высокую надежность узлов соединения балок.
Сущность практического воплощения предложенного технического решения поясняется чертежами, на которых изображено:
на фиг. 1 – вид на разборный катамаран сверху;
на фиг. 2 – конструкция основной балки с не разбираемым узлом соединения основных балок;
на фиг. 3 – конструкция продольной вспомогательной балки с не разбираемыми узлами соединения с основными поперечными балками;
на фиг. 4 – чертеж, поясняющий порядок сборки части каркаса.
Разборный катамаран содержит два надувных поплавка 1 (Фиг. 1) и разборный каркас, в состав которого входят четыре продольные балки 2, 4, 6, 7, зафиксированные на поплавках с помощью шнуровок 8, и две поперечные балки 3, 5, а также гибкие элементы 9, пристегнутые с помощью карабинов 10 за соединительное кольцо 11. Крепление каркаса к поплавкам может быть осуществлено и другим способом. Все балки выполнены из тонкостенных дюралюминиевых труб круглого сечения. Балки 2, 3, 4, 5, образующие периметр каркаса, являются основными, а балки 6, 7 вспомогательными.
Основные балки 2, 3, 4, 5 являются составными частями четырех идентичных друг другу не разбираемых узлов, обеспечивающих соединение основных балок 2, 3, 4, 5 между собой. Конструкция не разбираемых узлов основных балок 2, 3, 4, 5 представлена на примере балки 2 (Фиг. 2). Не разбираемый узел состоит из собственно балки 2, соединительной вставки 12, на которую надето упорное кольцо 13, и шпули 14, соединенные между собой осью, образованной болтами 15, 16 и удлиненной гайкой 17. Внешний диаметр соединительной вставки 12 примерно на 1 мм меньше внутреннего диаметра балки 2. Длина соединительной вставки 12 может составлять примерно 10 % длины балки 2, если требуется каркас с минимально возможным весом, но может достигать 100 % длины балки 2, если требуется придать основным балкам 2, 3, 4, 5 дополнительную жесткость. Упорное кольцо 13, изготовлено из отрезка трубы, идентичной той, из которой изготовлена балка 2. За шпулю 14 закреплен гибкий элемент 9 с карабином 10 на конце. К карабину 10 одного из четырех не разбираемых узлов пристегнуто соединительное кольцо 11. На основаниях стержней болтов 15, 16 имеются четырехгранные участки, а отверстия под болтовые соединения в балке 2 и соединительной вставке 12, находящиеся непосредственно под головками болтов 15, 16, выполнены квадратными. Таким образом, предотвращается самопроизвольное выкручивание болтов 15, 16 в процессе эксплуатации катамарана. Вращение балки 2 и соединительной вставки 12 вокруг оси, образованной болтами 15, 16 и удлиненной гайкой 17, в достаточных при эксплуатации катамарана пределах, обеспечено за счет свободного вращения болтов 15, 16 в удлиненной гайке 17. Использование оси, состоящей из болтов 15, 16 и удлиненной гайки 17 вместо одного болта с самоконтрящейся гайкой обусловлено тем, чтобы исключить разрывы одежды и травмы туристов, а также разрушение оболочки поплавков о высоко выступающие гайки и концы стержней болтов. Мною использованы так называемые мебельные болты с низкими сферическими головками.
Каждая из двух вспомогательных балок 6, 7 состоит из двух не разбираемых узлов, идентичных по конструкции, но отличающихся размерами деталей. Конструкция не разбираемых узлов вспомогательных балок 6, 7 представлена на примере балки 6 (Фиг. 3). Конструкция первого, не разбираемого узла, входящего в состав вспомогательной балки 6, состоит из собственно балки 6 и шарнирно соединенной с нею болтом 18 втулки 19 с прикрепленным к ней заклепками П-образным основанием 20. На стержне болта 18 между балкой 6 и П-образным основанием 20 установлена шайба 21. Узел скреплен самоконтрящейся гайкой 22, навинченной на болт 18. Конструкция второго, не разбираемого узла, входящего в состав вспомогательной балки 6, идентична первому за исключением того, что вместо балки 6 в нем присутствует соединительная вставка 23 с упорным кольцом 24. Внешний диаметр соединительной вставки 23 примерно на 1 мм меньше внутреннего диаметра балки 6. Упорное кольцо 24 выполнено из отрезка трубы идентичной той, из которой изготовлена балка 6. Длина первой части вспомогательной балки 6 примерно на 5 % меньше длины основных балок 2, 3, 4, 5. Длина соединительной вставки 23 может составлять примерно 20 % длины балки 6, если требуется каркас с минимально возможным весом, а может достигать 100 % длины балки 6, если требуется придать балкам 6, 7 дополнительную жесткость. Свободный конец соединительной вставки 23 вставлен в свободный конец вспомогательной балки 6. Таким образом, вспомогательные балки 6, 7 являются телескопическими конструкциями с шарнирно установленными на концах втулками 19 с П-образными основаниями 20. Втулка 19 изготовлена из отрезка трубы, внутренний диаметр, которой примерно на 1 мм больше диаметра балок 2, 3, 4, 5.
Сборка каркаса производится в следующем порядке. Вспомогательные продольные балки 6, 7 посредством втулок 19 соединяют с основными поперечными балками 3, 5 (Фиг. 1, Фиг. 4). Затем соединительную вставку 12 балки 4 необходимо вставить в свободный конец балки 5, соединительную вставку балки 5 в свободный конец балки 2, соединительную вставку балки 2 в свободный конец балки 3, соединительную вставку балки 3 в свободный конец балки 4. Необходимо следить за тем, чтобы поперечные балки 3, 5 расположились над продольными балками 2, 4 и 6, 7. Втулки 19 вспомогательных продольных балок 6, 7 могут свободно перемещаться вдоль основных поперечных балок 3, 5, поэтому положение вспомогательных продольных балок 6, 7 в каркасе определяется местом крепления продольных балок 2, 6, и 4, 7 на поплавках 1. Далее, четыре карабина 10 застегивают на соединительном кольце 11. Гибкие элементы 9, соединенные между собой, образуют диагонали обеспечивающие каркасу квадратную форму, и препятствуют самопроизвольному разъединению балок 2, 3, 4, 5, 6, 7. Натяжения гибких элементов 9 после сборки не требуется, достаточно того, что будет сведено к минимуму их провисание, однако и наличие небольшого провисания не окажет отрицательного влияния на эксплуатационные качества каркаса.
Благодаря тому, что соединительные вставки 12 могут свободно вращаться вокруг свих осей, находясь внутри сопрягаемых с ними балок 2, 3, 4, 5, а так же вокруг осей, образованных болтами 15, 16 и удлиненными гайками 17, узлы соединения основных балок 2, 3, 4, 5 являются подвижными, обеспечивающими вращательное движение вокруг общей точки. Благодаря тому, что втулки 19 могут свободно вращаться вокруг продольных осей балок 3, 5, а также вокруг осей, образованных болтами 18 в балках 6, 7 и соединительных вставках 23, узлы соединения балок 3, 5 с балками 6, 7 так же обеспечивают вращательное движение вокруг общей точки. Таким образом, благодаря тому, что все узлы соединения балок каркаса являются подвижными, обеспечивающими вращательное движение вокруг общих точек, а также благодаря тому, что продольные вспомогательные балки 6, 7 способны изменять свою длину, узлы соединения балок не способны концентрировать в себе нагрузки, действующие на каркас. Каркас может изгибаться по диагональным осям без угрозы разрушения узлов соединения балок. Горизонтальные силы, действующие в направлении узлов соединения балок, компенсируются реакциями, возникающими в диагонально расположенных гибких элементах 9, а вертикальные силы компенсируются выталкивающей силой воды, действующей на поплавки 1, а также силой упругости, находящихся под избыточным давлением поплавков 1, которые противодействуют нарушению параллельности продольных балок 2, 6 и 4, 7, плотно прикрепленных к ним.
Для изготовления балок 2, 3, 4, 5, 6, 7 и упорных колец 13, 24 (6 шт.) использованы дюралюминиевые трубки диаметром 25 мм с толщиной стенки 1 мм. Длина балок 2, 3, 4, 5 – 1475 мм. Длина балок 6, 7 – 1400 мм. Ширина упорных колец 25 мм. Для изготовления соединительных вставок 12, 23 (6 шт.) использованы дюралюминиевые трубки диаметром 22 мм. Длина соединительных вставок 12 (4 шт.) – 150 мм. Длина соединительных вставок 23 (2 шт.) – 250 мм. Для изготовления втулок 19 (4 шт.) использованы дюралюминиевые трубки диаметром 28 мм с толщиной стенки 1,2 мм. Ширина втулки – 30 мм. П-образные основания 20 (4 шт.) изготовлены из листового дюралюминия толщиной 1,2 мм. Болты 15, 16, 18 (12 шт.), удлиненные гайки 17 (4 шт.) и самоконтрящиеся гайки 22 (4 шт.) имеют резьбу М 6. Шпули 14 (4 шт.) те, что используются в челноках швейных машин. Гибкие элементы 9 изготовлены из капроновых шнуров 3 мм. Длина гибкого элемента 9 с учетом длины карабина 10 и радиуса кольца 11 составляет 1045 мм.
Характеристики каркаса:
Габаритные размеры в рабочем состоянии, мм - 1500×1500;
Габаритные размеры связки в транспортном положении, мм - 1500×120;
Вес, г – 3000.
Описанный каркас по периметру имеет форму квадрата, но может быть выполнен и в форме прямоугольника. Кроме того, форму прямоугольника можно придать каркасу, изначально выполненному в форме квадрата. Для этого необходимо увеличить длину гибких элементов 9 и, при условии достаточной длины соединительных вставок 12, 23, поставить дополнительные дистанционные упорные втулки на соединительные вставки 12, которые вставлены в свободные концы основных продольных балок 2, 4. Как вариант, вместо дистанционных упорных втулок можно использовать металлические хомуты, которые необходимо закрепить на соединительных вставках 12, для упора в них свободных концов основных продольных балок 2, 4. Таким образом, можно изменять и длину и ширину каркаса.
С появлением на рынке новых прочных материалов, используемых для изготовления поплавков, этот вид туризма и спорта стал развиваться особенно бурно. Фирмы и мастерские, изготавливающие катамараны, да и просто самодельщики, непрерывно совершенствуют этот вид судов. Однако, следует отметить, что совершенствование это, в большей степени, касается форм и обводов поплавков, и направлено на повышение ходовых качеств катамарана, и в меньшей степени, на совершенствование и облегчение конструкций каркасов, их скрепляющих. Конечно, есть примеры совершенствования каркасов, но достигнутые, в этом направлении, успехи, на мой взгляд, не столь впечатляющие.
Условно, можно выделить три направления, в которых движется творческая мысль туристов, придумывающих способы крепления балок каркасов между собой. Это свинчивание балок болтами через просверленные в них отверстия; соединение балок хомутами и кницами; связывание балок шнурами, в том числе и эластичными.
К достоинствам первого способа можно отнести простоту технологии изготовления каркаса. Однако такой каркас плохо противостоит силам, изгибающим его по диагональным осям, что приводит к разрушению узлов сопряжения балок. К тому же на его монтаж и демонтаж требуются значительные затраты времени. Не надо забывать и про то, что болты, гайки, шайбы, а так же инструмент, необходимый для их завинчивания, имеют свойство теряться, в траве, песке или в воде.
В сравнении с вариантом, описанным выше, скрепление балок различными хомутами и кницами более надежное, но при условии достаточной надежности самих хомутов и книц, что. в свою очередь, обеспечивается за счет увеличения их массы. Понятно, что вес такого каркаса выше, того, что свинчен болтами. К тому же от винтового крепежа, с его недостатками, перечисленными выше, в этом случае уйти так же получится не всегда. Технология изготовления хомутов и книц, зачастую, требует использования промышленного оборудования, что отрицательно сказывается на стоимости каркаса.
Связывание балок с помощью шнуров, в некоторой степени, решает перечисленные проблемы. Однако работа по изготовлению такого каркаса требует опыта и времени. К тому же, такой каркас нельзя назвать достаточно надежным, тем более, если он собран неопытным человеком.
Существуют попытки вообще отказаться от продольных балок, прикрепляя поперечные балки непосредственно к шкурам каркаса. Высокая прочность материалов, из которых изготавливаются защитные шкуры поплавков, в некоторых случаях позволяют это сделать. Но назвать такое соединение высоконадежным, по понятным причинам, нельзя. Ведь по сути, мы возлагаем на шкуру, предназначенную для защиты газодержащих баллонов от повреждений, функцию силового каркаса. Значит, для более тяжелых условий эксплуатации катамарана требуется более прочный, а значит более тяжелый материал для изготовления шкур.. Необходимо принимать меры и по упрочнению швов, скрепляющих части, из которых изготовлены шкуры.
В настоящее время появились катамараны с надувными каркасами. Не знаю, как оценят их спортсмены, но для путешественников, на мой взгляд, такой вариант подойдет не всегда. Надувной каркас еще больше увеличит и без того высокую парусность надувного судна, что может превратить поход в изнуряющую борьбу с ветром. Но, все же, я бы присмотрелся к этому каркасу внимательней. Ведь он отличается от всех каркасов, перечисленных выше, тем, что ставит под сомнение целесообразность самой концепции, заложенной в них. Он, как бы, задает вопрос – а обязательно ли каркас должен быть жестким?
Главная задача, которую конструктор решает при разработке каркаса, это обеспечение надежности узлов сопряжения балок между собой. Именно эти узлы разрушаются первыми при воздействии на каркас сил, изгибающих его по диагональным осям. Если хомуты или кницы будут достаточно прочными, чтобы оказывать сопротивление этим силам, то могут начать разрушаться балки. И разрушаться они будут в местах сопряжений между собой, так как именно в этих местах напряжения будут максимальными.
А что если вместо того, чтобы искать пути усиления узлов сопряжения балок, пойти в противоположном направлении, сделав эти узлы шарнирными? Причем, чтобы шарниры, обеспечивали вращение сопрягаемых балок вокруг общей точки. Очевидно, что тогда силы, изгибающие каркас по диагональным осям не смогут найти в этих узлах сопротивления и, соответственно, разрушить их. Остается найти в катамаране элементы, которые возьмут на себя функции по противодействию этим силам. Для противодействия силам, действующим в горизонтальном направлении, сами собой напрашиваются диагональные элементы, которые обеспечат каркасу прямоугольную форму. А что касается вертикальных сил, изгибающих каркас по диагональным осям, то тут ситуация куда как проще. В этом помогут находящиеся под избыточным давлением поплавки, которые сжимаясь, будут противодействовать нарушению параллельности балок, плотно прикрепленных к ним. Да, и выталкивающая сила воды, действующая на поплавки, поможет этому. Ведь каждый поплавок сможет теперь занимать на воде положение, которое в меньшей степени зависит от положения его соседа. Не буду утверждать, что это обстоятельство положительным образом скажется на управляемости катамарана, но на повышение его надежности окажет, несомненно.
Вниманию читателей предлагается вариант такой конструкции каркаса катамарана. Обращаю внимание на то, что это лишь один из вариантов воплощения главной идеи, которая заключается в том, что все узлы сопряжения балок каркаса могут быть шарнирными, обеспечивающими вращение вокруг общих точек, и потому не воспринимающих на себя силы, способные их разрушить.
При разработке каркаса, описываемого ниже, были поставлены следующие условия.
⦁ Изготовление каркаса не должно быть сопряжено с использованием промышленного оборудования.
⦁ Сборка и разборка каркаса в походе должна производиться без использования резьбового крепежа и, какого бы то ни было, инструмента.
⦁ В сложенном состоянии длина каркаса не должна превышать 1,5 м с тем, чтобы он мог уместиться в салоне легкового автомобиля и не доставлял бы особых неудобств при переноске на пеших участках маршрута.
⦁ Каркас должен иметь минимальный вес, сохраняя высокую надежность узлов соединения балок.
Сущность практического воплощения предложенного технического решения поясняется чертежами, на которых изображено:
на фиг. 1 – вид на разборный катамаран сверху;
на фиг. 2 – конструкция основной балки с не разбираемым узлом соединения основных балок;
на фиг. 3 – конструкция продольной вспомогательной балки с не разбираемыми узлами соединения с основными поперечными балками;
на фиг. 4 – чертеж, поясняющий порядок сборки части каркаса.
Разборный катамаран содержит два надувных поплавка 1 (Фиг. 1) и разборный каркас, в состав которого входят четыре продольные балки 2, 4, 6, 7, зафиксированные на поплавках с помощью шнуровок 8, и две поперечные балки 3, 5, а также гибкие элементы 9, пристегнутые с помощью карабинов 10 за соединительное кольцо 11. Крепление каркаса к поплавкам может быть осуществлено и другим способом. Все балки выполнены из тонкостенных дюралюминиевых труб круглого сечения. Балки 2, 3, 4, 5, образующие периметр каркаса, являются основными, а балки 6, 7 вспомогательными.
Основные балки 2, 3, 4, 5 являются составными частями четырех идентичных друг другу не разбираемых узлов, обеспечивающих соединение основных балок 2, 3, 4, 5 между собой. Конструкция не разбираемых узлов основных балок 2, 3, 4, 5 представлена на примере балки 2 (Фиг. 2). Не разбираемый узел состоит из собственно балки 2, соединительной вставки 12, на которую надето упорное кольцо 13, и шпули 14, соединенные между собой осью, образованной болтами 15, 16 и удлиненной гайкой 17. Внешний диаметр соединительной вставки 12 примерно на 1 мм меньше внутреннего диаметра балки 2. Длина соединительной вставки 12 может составлять примерно 10 % длины балки 2, если требуется каркас с минимально возможным весом, но может достигать 100 % длины балки 2, если требуется придать основным балкам 2, 3, 4, 5 дополнительную жесткость. Упорное кольцо 13, изготовлено из отрезка трубы, идентичной той, из которой изготовлена балка 2. За шпулю 14 закреплен гибкий элемент 9 с карабином 10 на конце. К карабину 10 одного из четырех не разбираемых узлов пристегнуто соединительное кольцо 11. На основаниях стержней болтов 15, 16 имеются четырехгранные участки, а отверстия под болтовые соединения в балке 2 и соединительной вставке 12, находящиеся непосредственно под головками болтов 15, 16, выполнены квадратными. Таким образом, предотвращается самопроизвольное выкручивание болтов 15, 16 в процессе эксплуатации катамарана. Вращение балки 2 и соединительной вставки 12 вокруг оси, образованной болтами 15, 16 и удлиненной гайкой 17, в достаточных при эксплуатации катамарана пределах, обеспечено за счет свободного вращения болтов 15, 16 в удлиненной гайке 17. Использование оси, состоящей из болтов 15, 16 и удлиненной гайки 17 вместо одного болта с самоконтрящейся гайкой обусловлено тем, чтобы исключить разрывы одежды и травмы туристов, а также разрушение оболочки поплавков о высоко выступающие гайки и концы стержней болтов. Мною использованы так называемые мебельные болты с низкими сферическими головками.
Каждая из двух вспомогательных балок 6, 7 состоит из двух не разбираемых узлов, идентичных по конструкции, но отличающихся размерами деталей. Конструкция не разбираемых узлов вспомогательных балок 6, 7 представлена на примере балки 6 (Фиг. 3). Конструкция первого, не разбираемого узла, входящего в состав вспомогательной балки 6, состоит из собственно балки 6 и шарнирно соединенной с нею болтом 18 втулки 19 с прикрепленным к ней заклепками П-образным основанием 20. На стержне болта 18 между балкой 6 и П-образным основанием 20 установлена шайба 21. Узел скреплен самоконтрящейся гайкой 22, навинченной на болт 18. Конструкция второго, не разбираемого узла, входящего в состав вспомогательной балки 6, идентична первому за исключением того, что вместо балки 6 в нем присутствует соединительная вставка 23 с упорным кольцом 24. Внешний диаметр соединительной вставки 23 примерно на 1 мм меньше внутреннего диаметра балки 6. Упорное кольцо 24 выполнено из отрезка трубы идентичной той, из которой изготовлена балка 6. Длина первой части вспомогательной балки 6 примерно на 5 % меньше длины основных балок 2, 3, 4, 5. Длина соединительной вставки 23 может составлять примерно 20 % длины балки 6, если требуется каркас с минимально возможным весом, а может достигать 100 % длины балки 6, если требуется придать балкам 6, 7 дополнительную жесткость. Свободный конец соединительной вставки 23 вставлен в свободный конец вспомогательной балки 6. Таким образом, вспомогательные балки 6, 7 являются телескопическими конструкциями с шарнирно установленными на концах втулками 19 с П-образными основаниями 20. Втулка 19 изготовлена из отрезка трубы, внутренний диаметр, которой примерно на 1 мм больше диаметра балок 2, 3, 4, 5.
Сборка каркаса производится в следующем порядке. Вспомогательные продольные балки 6, 7 посредством втулок 19 соединяют с основными поперечными балками 3, 5 (Фиг. 1, Фиг. 4). Затем соединительную вставку 12 балки 4 необходимо вставить в свободный конец балки 5, соединительную вставку балки 5 в свободный конец балки 2, соединительную вставку балки 2 в свободный конец балки 3, соединительную вставку балки 3 в свободный конец балки 4. Необходимо следить за тем, чтобы поперечные балки 3, 5 расположились над продольными балками 2, 4 и 6, 7. Втулки 19 вспомогательных продольных балок 6, 7 могут свободно перемещаться вдоль основных поперечных балок 3, 5, поэтому положение вспомогательных продольных балок 6, 7 в каркасе определяется местом крепления продольных балок 2, 6, и 4, 7 на поплавках 1. Далее, четыре карабина 10 застегивают на соединительном кольце 11. Гибкие элементы 9, соединенные между собой, образуют диагонали обеспечивающие каркасу квадратную форму, и препятствуют самопроизвольному разъединению балок 2, 3, 4, 5, 6, 7. Натяжения гибких элементов 9 после сборки не требуется, достаточно того, что будет сведено к минимуму их провисание, однако и наличие небольшого провисания не окажет отрицательного влияния на эксплуатационные качества каркаса.
Благодаря тому, что соединительные вставки 12 могут свободно вращаться вокруг свих осей, находясь внутри сопрягаемых с ними балок 2, 3, 4, 5, а так же вокруг осей, образованных болтами 15, 16 и удлиненными гайками 17, узлы соединения основных балок 2, 3, 4, 5 являются подвижными, обеспечивающими вращательное движение вокруг общей точки. Благодаря тому, что втулки 19 могут свободно вращаться вокруг продольных осей балок 3, 5, а также вокруг осей, образованных болтами 18 в балках 6, 7 и соединительных вставках 23, узлы соединения балок 3, 5 с балками 6, 7 так же обеспечивают вращательное движение вокруг общей точки. Таким образом, благодаря тому, что все узлы соединения балок каркаса являются подвижными, обеспечивающими вращательное движение вокруг общих точек, а также благодаря тому, что продольные вспомогательные балки 6, 7 способны изменять свою длину, узлы соединения балок не способны концентрировать в себе нагрузки, действующие на каркас. Каркас может изгибаться по диагональным осям без угрозы разрушения узлов соединения балок. Горизонтальные силы, действующие в направлении узлов соединения балок, компенсируются реакциями, возникающими в диагонально расположенных гибких элементах 9, а вертикальные силы компенсируются выталкивающей силой воды, действующей на поплавки 1, а также силой упругости, находящихся под избыточным давлением поплавков 1, которые противодействуют нарушению параллельности продольных балок 2, 6 и 4, 7, плотно прикрепленных к ним.
Для изготовления балок 2, 3, 4, 5, 6, 7 и упорных колец 13, 24 (6 шт.) использованы дюралюминиевые трубки диаметром 25 мм с толщиной стенки 1 мм. Длина балок 2, 3, 4, 5 – 1475 мм. Длина балок 6, 7 – 1400 мм. Ширина упорных колец 25 мм. Для изготовления соединительных вставок 12, 23 (6 шт.) использованы дюралюминиевые трубки диаметром 22 мм. Длина соединительных вставок 12 (4 шт.) – 150 мм. Длина соединительных вставок 23 (2 шт.) – 250 мм. Для изготовления втулок 19 (4 шт.) использованы дюралюминиевые трубки диаметром 28 мм с толщиной стенки 1,2 мм. Ширина втулки – 30 мм. П-образные основания 20 (4 шт.) изготовлены из листового дюралюминия толщиной 1,2 мм. Болты 15, 16, 18 (12 шт.), удлиненные гайки 17 (4 шт.) и самоконтрящиеся гайки 22 (4 шт.) имеют резьбу М 6. Шпули 14 (4 шт.) те, что используются в челноках швейных машин. Гибкие элементы 9 изготовлены из капроновых шнуров 3 мм. Длина гибкого элемента 9 с учетом длины карабина 10 и радиуса кольца 11 составляет 1045 мм.
Характеристики каркаса:
Габаритные размеры в рабочем состоянии, мм - 1500×1500;
Габаритные размеры связки в транспортном положении, мм - 1500×120;
Вес, г – 3000.
Описанный каркас по периметру имеет форму квадрата, но может быть выполнен и в форме прямоугольника. Кроме того, форму прямоугольника можно придать каркасу, изначально выполненному в форме квадрата. Для этого необходимо увеличить длину гибких элементов 9 и, при условии достаточной длины соединительных вставок 12, 23, поставить дополнительные дистанционные упорные втулки на соединительные вставки 12, которые вставлены в свободные концы основных продольных балок 2, 4. Как вариант, вместо дистанционных упорных втулок можно использовать металлические хомуты, которые необходимо закрепить на соединительных вставках 12, для упора в них свободных концов основных продольных балок 2, 4. Таким образом, можно изменять и длину и ширину каркаса.
Комментариев нет:
Отправить комментарий