Расчет массы корпуса парусной яхты

Расчет осложнен следующими ограничениями:

• осадку корпусом необходимо выдерживать соответственно чертежу;
• штатная вместимость должна составлять 4 человека + полный перечень предметов обязательного снабжения и запасов;
• должна быть обеспечена гарантированная положительная остойчивость;
• необходимо обеспечить запас прочности элементов конструкции.

Расчет массы корпуса яхты производится методом последовательных приближений и увязкой изложенных требований. Удельные массы некоторых применяемых материалов и изделий:

1) Лист стальной: 1 м²

t = 1 мм — m = 7,8 кг/м²
t = 1,5 — m = 11,7
t = 2 — m = 15,6
t = 3 — m = 23,4
t = 4 — m = 31,2
t = 5 — m = 39,0
t = 6 — m = 46,8
t = 8 — m = 62,4
t = 10 — m = 78,0
t = 15 — m = 117
t = 20 — m = 156
t = 25 — m = 195
t = 30 — m = 234

2) Фанера: 1 м²

t = 4 мм — 2,5 кг/м²
t = 10 мм — 6,0 кг/м²

3) Ковролин 1 м2 — 3 кг/м²

4) Органическое стекло 1 м²

t = 10 мм — 12 кг/м²

5) Парус 1 м² — 0,3 кг/м²

6) Труба Ø150 × 1,5 мм           1 пм — 5,5 кг

7) Труба Ø18 × 1,5 мм             1 пм — 0,6 кг

8) Труба Ø25 × 2 мм                1 пм — 1,13 кг

9) Труба  60 × 40 × 2 мм        1 пм — 3,12 кг

10) Труба 50 × 25 × 1,5 мм   1 пм — 1,76 кг

11) Труба 30 × 30 × 1,5 мм   1 пм — 1,4 кг

12) Трос стальной Ø6 мм         1 пм — 0,9 кг

13) Масса:

• 1 кнехта — 3 кг
• 1 лебедки — 4 кг
• 1 блока — 0,6 кг
• якорь — 12 кг
• кормовой якорь — 6 кг
• мотор — 50 кг
• газ. баллон — 60 кг
• горючее — 50 кг
• запасы провизии — 30 кг
• прочее снабжение — 70 кг

14) Швеллер:

№10 1 пм — 7,8 кг

15) Гидроцилиндр управления швертом — 50 кг.

Площади, массы, весовой коэффициент от ЦВ при положении: яхта на боку, т. е. при угле крена Θ = 90°

Элемент конструкции	Площадь S, м2	Толщина t, мм	Масса m, кг	Весовой КФТ, у. е.
1. Форшпигель	1,5 × 2,0 : 2 = 1,5	4	31	0
2. Переборки: №1 №3 №5 №7,5 №10	1,5 × 1,2 : 2 = 0,9 2 × 1,6 — 1,2 = 2,0 3 × 2 — 1,6 + 1,5 = 3,6 2,5 × 3,5 × 0,7 = 6 1,1 × 1,2 + 0,15 = 2,4	3 3 3 3 6	21,06 31,2 84,24 140 100	+5 +7 +10 0 +7
3. Обшивка: днище уч. №2 уч. №1 уч. №3 Скула (2 шт.) Борт (2 шт.) Палуба Кокпит	1,6 × 2,8 = 4,5 1,6 × 3,6 = 5,7 1,6 × 3,6 : 2 = 2,9 0,8 × 10 × 2 = 16 0,8 × 10 × 2 = 16 3,5 × 10 × 0,8 = 29,4 1,2 × 2,8 = 3,4	25 15 15 6 4 2 3	870 674 339 750 500 460 80	+55 +50 +52 +48 +5 -25 +15
4. Вертикальные боковые конструкции	10 × 2 = 20	1,5	60	+20
5. Крышки диванов, мебель (фанера)	6 × 1,5 = 9 ≈ 11	10 10	54 66	+10 +10
6. Зашивка внутренних поверхностей	9,5 × 0,7 × 2 + 2 × 5 = 23,3	4	58	0
7. Ковровые покрытия (ковролин)	6 × 2,5 = 15	-	45	+45
8. Диванные подушки	6 in	-	25	+10
9. Якоря: - 12 кг - 6 кг	- -	- -	12 6	-30 +15
10. Мотор	-	-	50	+12
11. Горючее	-	-	50	0
12. Вода	-	-	50	-15
13. Дельные вещи: - кнехты - лебедки - блоки	4 шт. 5 шт. 20 шт.	3 кг 4 кг 0,6 кг	12 20 12	-30 -30 -30
14. Камбузное оборудование: - плита и посуда - газ. баллон	- -	- -	10 60	+15 +15
15. Провизия	-	-	30	+30
16. Прочее снабжение	-	-	70	+30
17. Экипаж	4 чел.	75	300	0
18. Мачта	Ø150	12 м	66	-350
19. Стоячий такелаж	Ø6, 8 шт.	10 м	72	-300
20. Гик	Ø150	4,5 м	25	-95
21. Паруса	53,7 м2	-	16	-260
22. Шв. колодец	0,6 × 0,8 × 2 ≈ 1 м2	10 мм	78	+45
23. Шверт	2,3 × 0,8 = 1,8	40 мм	560	+70
24. Гальюн	-	-	30	+30

Итого: масса (m) 5900 кг (I вер).

Таким образом, истинная ватерлиния, против конструктивной будет лежать выше на величину ∆T от теоретического чертежа.

Определим ∆T:

∆V = 5900 — 4700 = 1200 кг = 1200 дм³.

Площадь КВЛ: 2,4 × 9,2 × 0,8 = 17,7 м² = 1770 дм²

∆т = ∆V/ SКВЛ = 1200 : 1770 = 0,68 дм выше КВЛ.