«Математика — это наука, которая измеряет счастье в килограммах и метрах.»
Игорь Карпов
Начало темы здесь.
А так как счастье для нас — это мореплавание, то переводом его сути в метрические единицы мы сейчас и займемся. Переходя от сферической лодки в вакууме к конкретной конструкции, нам не обойтись без определения целей и задач. Другими словами, составим Техническое Задание.
Предварительный эскиз
Пусть это будет самая простая, «минимальная» гребная лодка:
- Условия эксплуатации: тихие водоемы, без сильного ветра и с волной не более 20 см. Сейм или Тускарь в тихую погоду вдали от моторок и гидроциклов вполне подойдет.
- Габариты и масса: один человек должен переносить лодку и грузить ее на крышу машины. Килограмм 40 максимум.
- Вместимость: один человек без багажа. Скажем, 100 кг (это будет большой человек).
- Движитель: распашные весла. Почему распашные? Потому что при маленькой длине лодку придется делать широкой, и байдарочным веслом грести будет неудобно.
Длину лодки выберем в районе 2 м, ширину — 1 м. Такие пропорции сделают лодку жестче, чем узкую и длинную. К тому-же в одиночку ее будет проще носить. Осадка получится большой — сантиметров 25-30, поэтому высоту борта примем не меньше полуметра. Все размеры показаны на рисунке выше. Это предварительные размеры, в первом приближении.
При водоизмещении 140 кг (40 кг конструкция и 100 кг экипаж) и объеме описанной призмы при осадке 25 см 2 х 1 х 0,25 = 0,5 куб.м = 500 кг, получаем коэффициент общей полноты 140/500 = 0,28, что вполне достижимо. Для повышения жесткости корпуса, выбираем 2 скулы, для увеличения остойчивости — сажаем гребца как можно ниже.
Подсчитаем в первом приближении массу лодки, и впишемся ли мы в желаемые 40 кг.
1) Для простоты представим лодку ящиком 2х1х0,5 м. Площадь поверхности обшивки составит: 2*1+0,5*2*(2+1) = 5 кв.м.
2) В центре добавим банку (сиденье) «из того-же материала», П-образный профиль высотой и шириной 30 см, длина банки равна ширине лодки, то есть 1 м. Пусть внутри будут какие-нибудь ребра жесткости, поэтому удвоим площадь материала: 1*(0,3*2+0,3)*2 = 1,8 кв.м.
3) Пустим по длине лодки вдоль всех скул галтель двойной толщины, шириной 10 см, также вдоль киля. Так как борт изогнутый, удлиним его в 1,5 раза. Всего 4 скулы + 1 киль: 2*1,5*(4+1)*0,1*2 = 3 кв.м.
4) По всему периметру пусть будет привальный брус шириной 5 см в 4 толщины материала. На лодке нос будет острый, считаем что материал уйдет на форштевень: (2+1)*2*0,05*4 = 1,2 кв.м.
5) Галтель на транце и две на банке, длиной 1 м, шириной 10 см в 2 слоя: (1+2)*1*0,1*2 = 0,6 кв.м.
6) Просуммируем полученные в пп. 1) — 5) величины и добавим 10% на кницы и прочие неучтенные вещи: (5+1,8+3+1,2+1,6)*1,1 = 12,76 кв.м, округлим до 13 кв.м.
Экспериментальный лист, склеенный из 50 слоев газеты имеет размеры 340*285 мм и весит 258 г, находим поверхностную плотность: 0,258/(0,340*0,285) = 2,66 кг/кв.м.
Наш корпус будет весить 13*2,66 = 34,5 кг.
На банке с яхтным лаком читаем: масса 0,68 кг, объем 0,75 л, расход на 1 слой 16 кв.м/л. То есть 1 кв.м в 3 слоя будет весить 3*(1/16)*(0,68/0,75) = 0,17 кг/кв.м.
Нам надо покрасить корпус и банку с двух сторон: (5+1,8)*2*0,17 = 2,4 кг.
Покрашенная лодка весит 34,5+2,4 = 37 кг.
Остается 3 кг на весла и предметы снабжения, чего может не хватить. Наша масса на пределе допустимого. Но в реальности масса будет меньше, так как лодка будет более обтекаема, нежели наш «приведенный ящик». Позже в процессе конструирования скорректируем массу, а точную узнаем, взвесив готовую лодку. Конечно 40 кг тяжеловато, но, как видим, мы все брали с запасом и округляли в большую сторону.
P.S. В прошлом сообщении по теме я писал об экспериментальной тарелке с водой. Так вот, спустя почти 30 дней — тарелка не протекает. Я только периодически подливаю испарившуюся воду. Яхтный лак на ошупь не такой твердый, как в сухой, надводной части, и на поверхности воды плавают небольшие хлопья.
Экспериментальная тарелка
К сожалению нет возможности выставить тарелку под прямые солнечные лучи, устойчивость лака к ультрафиолету проверить не можем. Да и стоячая вода в тарелке не совсем точно моделирует трение бегущей воды с различными абразивными частицами. Но меня не покидает уверенность, что на 12 часов с последующей просушкой, такого покрытия должно хватать. А эксперимент будем продолжать.
Продолжение следует.