Разборный каяк - RU2283258C2
Код документа: RU2283258C2
Чертежи
Описание
Область техники, к которой относится изобретение
Разборные маломерные суда, используемые для отдыха на воде, занятия спортом и как средства транспорта.
Уровень техники
Известна разборная байдарка, содержащая корпус из гибкой тонкостенной оболочки двоякой кривизны (авторское свидетельство СССР №821284). Противоположные края оболочки соединены друг с другом в носовой и кормовой частях деки байдарки внахлест, образуя два продольных шва. В средней части эти края расходятся, образуя кокпит. Отверстия относительно небольшого диаметра, оставшиеся в носовом и кормовом торцах оболочки, плотно закрыты пробками обтекаемой формы. Такая конструкция позволяет создать корпус обтекаемой формы не имеющий разрезов и стыков ниже ватерлинии, что повышает надежность конструкции. После разборки байдарки оболочка сворачивается в рулон. Деформация при этом ограничивается равномерно распределенным, плавным (без образования складок) изгибом. Растяжение или сжатие участков оболочки отсутствует. Это позволяет использовать для изготовления оболочки однородный, без гибких вставок, упругий материал, что упрощает конструкцию и повышает прочность и жесткость корпуса.
Однако у известной конструкции имеется и ряд недостатков. Так как вблизи оконечностей оболочка имеет конусообразную форму, радиус кривизны ее поперечного сечения с приближением к носу или корме уменьшается. Из-за наличия участков с малым радиусом кривизны возрастают деформации и усилия при сворачивании оболочки в рулон. Простое увеличение радиуса оболочки у ее носового или кормового среза нежелательно, так как при этом возрастает расстояние от деки до самого нижнего края оболочки, которое в данном случае примерно равно удвоенному радиусу кривизну. При характерной для байдарок малой высоте бортов увеличение радиуса опустит край оболочки ниже ватерлинии, что усилит требования к герметичности стыков и снизит надежность конструкции.
Для фиксации продольного стыка в конструкции использовано несколько отдельных застежек и рым-болты с накладками, что замедляет сборку и разборку и не обеспечивает герметичности шва. Надувной фальшборт вокруг кокпита недостаточно жестко фиксирует край оболочки, что снижает общую прочность корпуса.
Сущность изобретения
Прототипом изобретения является описанная выше разборная байдарка. Основной целью изобретения является уменьшение деформации и усилия при сворачивании корпуса каяка в рулон, а кроме того, повышение надежности при эксплуатации, ускорение сборки и разборки и увеличение прочности каяка в собранном виде.
Так же как и у прототипа, корпус каяка, включающий в себя днище, борта и деку, выполнен в виде гибкой тонкостенной оболочки двоякой кривизны. Для достижения основной цели изобретения вблизи носовой и кормовой оконечностей корпуса в деке и верхней части бортов выполнены вырезы, закрываемые при сборке каяка каким-либо способом (например, как у прототипа, с помощью пробок). При этом уменьшается площадь участков оболочки с большой кривизной без уменьшения минимальной высоты ее края над ватерлинией. Это позволяет снизить деформацию и усилие при сворачивании корпуса в рулон.
Кроме того, наличие таких вырезов позволяет участкам оболочки, расположенным ниже этих вырезов и образующим выступы, направленные от центра в сторону носа или кормы, придать такую форму, что при движении от основания выступа к вершине кривизна оболочки заметно не увеличивается, а высота края не уменьшается.
Таким образом, за счет удаления деки и верхней части бортов вблизи оконечностей каяка, а также за счет увеличения минимального радиуса кривизны оболочки, удается снизить деформацию и усилие при сворачивании корпуса в рулон, сохранив при этом достаточную высоту края оболочки над ватерлинией, что исключает возможность просачивания воды внутрь каяка и тем самым обеспечивает его надежность.
Как указано выше, у прототипа расстояние от деки до самого нижнего края оболочки примерно равно ее удвоенному минимальному радиусу кривизны. Предлагаемые изменения позволяют снизить это отношение в два раза. То есть расстояние от деки до края оболочки не превышает ее минимального радиуса кривизны. Таким образом, при фиксированной высоте края оболочки над ватерлинией, можно уменьшить максимальную кривизну оболочки в два раза, что позволит значительно снизить деформацию и усилие при сворачивании ее в рулон.
Для того чтобы улучшить герметичность корпуса, предлагается закрыть носовой и/или кормовой вырез, используя узлы, состоящие из плотно стянутых между собой наружного кожуха и внутренней пробки. Пробка и кожух стягиваются одной винтовой стяжкой, зажимая при этом между собой края оболочки. Дополнительный прижим обеспечивают пазы в пробке и входящие в них при сборке выступы на внутренней поверхности кожуха.
Так как корпус каяка в носу и в корме имеет округлые обводы, для улучшения его гидродинамического качества кожухи имеют выступы, отходящие вниз и образующие форштевень (ахтерштевень).
Для скрепления и герметизации продольных стыков оболочки, проходящих по центру деки, использованы трехщелевые зажимы следующей конструкции. Каждый зажим состоит из корпуса, длина которого равна длине стыка, и двух расширителей. В корпусе зажима выполнено три продольных паза: в два боковых вставляются края оболочки, снабженные буртиками, а в центральном пазу находятся расширители. Расширители имеют такую форму, что при их смещении в центральном пазу он расширяется за счет упругой деформации корпуса зажима. При этом два рабочих паза сужаются, зажимая края оболочки. Таким образом обеспечивается герметичность стыка по всей длине. Кроме того, зажимы, благодаря своей жесткости и длине, увеличивают общую прочность каяка.
Для ускорения сборки предусмотрено, что смещение расширителей для уплотнения стыка происходит автоматически при соединении зажима со смежными деталями каяка. Так, в частности, упомянутая выше винтовая стяжка проходит от кожуха сквозь отверстие в пробке и соединяется с расширителем. Поэтому при стягивании кожуха и пробки одновременно происходит смещение расширителя и уплотнение продольного стыка оболочки.
Так как буртик на краях оболочки вдоль продольного стыка может затруднять ее сворачивание в рулон, возможно выполнение буртика с периодическим профилем, например, переменной высоты или с гофрами.
Комингс каяка выполнен разборным с быстроразъемными соединениями его частей между собой, с оболочкой и с трехщелевыми зажимами. При соединении комингса с зажимами также одновременно происходит автоматическое смещение их расширителей и уплотнение продольных швов.
Для укрепления днища в середине каяка применен жесткий пайол, состоящий из центральной части и выдвижных носовой и кормовой частей. К центральной части пайола шарнирно прикреплены две откидные боковины. Каждая боковина состоит из двух изогнутых стоек и двух перемычек между ними. В раздвинутом состоянии стойки образуют бортовые ветви шпангоутов и своими верхними концами соединяются с комингсом. Нижняя перемычка расширяет пайол, а верхняя выполняет функцию стрингера, укрепляя изнутри борт. Соединенные вместе, пайол, боковины и комингс образуют пространственный каркас, обеспечивающий прочность и жесткость каяка в наиболее нагруженной центральной части.
После разборки каяка носовая и кормовая части пайола вдвигаются в центральную часть, на нее укладывается свернутый в рулон корпус и фиксируется сложенными боковинами. Кожухи, пробки и детали разобранного комингса размещаются внутри рулона.
Все крупногабаритные детали каяка (в частности, корпус) могут быть изготовлены из термопластичных полимерных материалов известными высокопроизводительными методами.
С целью уменьшения веса и создания аварийного запаса плавучести объемные детали каяка (например, пробки) могут быть выполнены тонкостенными с пористым наполнителем.
Перечень чертежей
Фиг.1. Каяк в собранном виде.
Фиг.2. Оболочка в форме корпуса каяка.
Фиг.3. Оболочка в свободном (недеформированном) состоянии.
Фиг.4. Оболочка, свернутая в рулон.
Фиг.5. Носовая оконечность корпуса (вид сбоку).
Фиг.6. Носовая оконечность корпуса (вид спереди).
Фиг.7. Носовая оконечность каяка (вид сбоку, сечение по диаметральной плоскости).
Фиг.8. Носовая пробка (перевернута).
Фиг.9. Носовой кожух (перевернут).
Фиг.10. Трехщелевой зажим (продольное сечение по оси расширителя).
Фиг.11. Трехщелевой зажим (вид сбоку).
Фиг.12. Трехщелевой зажим (поперечное сечение).
Фиг.13. Буртики у краев продольного стыка оболочки (вариант с гофрами).
Фиг.14. Комингс.
Фиг.15. Фрагмент комингса (увеличено).
Фиг.16. Пайол с боковинами в рабочем состоянии.
Фиг.17. Пайол с боковинами и свернутый в рулон корпус в сложенном состоянии.
Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения
На фиг.1 показан собранный каяк. Основная его деталь - гибкая тонкостенная оболочка двоякой кривизны (1). В составе каяка эта оболочка зафиксирована в изогнутом состоянии (фиг.2) и образует его корпус, включающий днище, борта и деку. Свободная форма недеформированной оболочки, первоначально приданная ей при изготовлении, показана на фиг.3. Из этого исходного состояния оболочка может также сворачиваться в рулон (фиг.4).
По середине деки корпуса проходит разрез, края которого снабжены буртиками. Так как сплошной буртик на краях продольного стыка оболочки при повышенной жесткости материала может затруднять сворачивание в рулон, возможно выполнение буртика с периодическим профилем, например, переменной высоты или с гофрами (фиг.13).
Вблизи оконечностей верхняя часть оболочки срезана (фиг.2), что облегчает сворачивание корпуса в рулон за счет уменьшения площади участков с большой кривизной. Кроме того, наличие таких вырезов позволяет участкам оболочки, расположенным ниже этих вырезов, придать форму, показанную на фиг.5, 6 с помощью сечений А...G. Как видно из чертежа, при приближении к носу (или корме для кормовой оконечности), начиная с сечения В, проходящего через ближайшую к середине каяка точку на линии среза, кривизна нижней части оболочки остается примерно одинаковой. Самая низкая точка края оболочки находится вблизи начала выреза (сечение С). Расстояние от верха деки до края оболочки в этом месте примерно равно ее радиусу кривизны, который из-за постоянства кривизны во всех сечениях оконечности является и минимальным радиусом кривизны. Таким образом, расстояние от деки до края оболочки не превышает ее минимального радиуса кривизны.
Для того чтобы закрыть вырезы в оконечностях использованы узлы, состоящие из наружного кожуха (2) и внутренней пробки (9) (фиг.7). На кожухе расположен стяжной винт (7) с головкой увеличенного диаметра с крупными захватами для удобного закручивания руками без применения какого-либо инструмента. Проходя через отверстие в пробке (9), винт (7) своей резьбовой частью навернут на выступающий конец расширителя (8) трехщелевого зажима (3). На внутренней поверхности кожуха расположены выступы (11) (фиг.9), входящие при сборке в пазы (10) на пробке (фиг.8), а также выступ (17) на трехщелевом зажиме, входящий в паз (12) на кожухе.
Так как корпус каяка в носу и в корме имеет округлые обводы, для улучшения его гидродинамического качества кожух имеет выступ (13), отходящий вниз и образующий форштевень (ахтерштевень).
Для скрепления и герметизации продольных стыков оболочки, проходящих по центру деки, использованы трехщелевые зажимы (фиг.10-12). Каждый зажим имеет корпус (3) с тремя продольными пазами - центральным и двумя боковыми. Размеры боковых пазов позволяют свободно вставлять в них края оболочки, снабженные буртиками. Крайнее положение буртиков в пазах определяет ограничитель (18). В центральном пазу находятся два расширителя (8 и 15). На боковых поверхностях расширителей имеются клинообразные выступы, расположенные периодически по всей их длине (фиг.10). Расширители могут перемешаться вдоль оси зажима на расстояние, ограниченное крайними положениями штифтов (14 и 16) в коротких боковых прорезях. Под воздействием имеющихся пружин расширители в исходном состоянии находятся в положении максимально близком к середине зажима. При этом выступы расширителей входят в соответствующие впадины в корпусе зажима, и корпус находится в недеформированном состоянии.
Комингс каяка (фиг.14) состоит из четырех частей: носовой, двух боковых и кормовой, скрепляемых между собой фиксаторами (21). Кроме собственно комингса узел образует также и часть поверхности деки каяка. Это позволяет, во-первых, усилить ее центральную часть и, во-вторых, уменьшить ширину рулона, в который сворачивается корпус после разборки. По периметру комингса проходит паз (23), в который при сборке входит край корпуса. Боковые части комингса скрепляются с корпусом кнопочными фиксаторами (20), входящими в отверстия на нем. Носовая и кормовая части комингса снабжены защелками с зацепами (22) (фиг.15) для соединения с трехщелевыми зажимами. На нижней поверхности боковых частей комингса расположены кронштейны (19) для фиксации верхних концов откидных боковин.
Для укрепления днища в середине каяка применен жесткий пайол, состоящий из центральной части (25) и выдвижных носовой (24) и кормовой (26) частей. К центральной части шарнирно прикреплены две откидные боковины (27). Каждая боковина состоит из двух изогнутых стоек и двух перемычек между ними. В раздвинутом состоянии стойки образуют бортовые ветви шпангоутов и своими верхними концами соединяются с кронштейнами (19) комингса. Нижняя перемычка расширяет пайол, а верхняя выполняет функцию стрингера, укрепляя изнутри борт. Соединенные вместе, пайол, боковины и комингс образуют пространственный каркас, обеспечивающий прочность и жесткость каяка в наиболее нагруженной центральной части.
Порядок сборки каяка
В середину оболочки, находящейся в свободном недеформированном состоянии (фиг.3), кладется пайол (25) с выдвинутыми частями (24 и 26) и боковинами (27), сложенными к центру. Также внутрь оболочки вблизи носовой и кормовой оконечностей укладываются пробки (9).
Далее оболочка изгибается таким образом, чтобы сблизить края одного из двух продольных стыков (носового или кормового). На ближайшие к центру концы буртиков надевается трехщелевой зажим и продвигается далее вдоль стыка. Так как боковые пазы зажима в исходном его состоянии максимально расширены, продвижение это осуществляется свободно вплоть до упора торцов буртиков в ограничитель (18). Непосредственно перед этим пробка (9) устанавливается в такое положение, чтобы выступающий резьбовой конец расширителя (8) попал в ее сквозное отверстие.
Затем на оконечность корпуса надевается кожух (2) с винтом (7). Винт (7) при этом проходит через отверстие в оболочке, отверстие в пробке и накручивается на резьбовой конец расширителя (8). При дальнейшем закручивании винта (7) кожух прижимается к пробке и одновременно смещается расширитель (8). При смещении расширителя его выступы выходит из впадин на корпусе, центральный паз расширяется, а боковые сужаются, зажимая края оболочки с буртиками. Таким образом, одновременно герметично уплотняется вырез в оконечности и прилегающая к нему половина продольного шва. Дополнительный прижим кожуха к корпусу обеспечивают выступы (11) (фиг.9), входящие в пазы (10) на пробке (фиг.8), а также выступ (17) на трехщелевом зажиме, входящий в паз (12) на кожухе.
Аналогичным образом закрепляются трехщелевой зажим, пробка и кожух на противоположной половине каяка.
Далее крепятся боковые части комингса. Пазом (23) они надеваются на край оболочки и фиксируются кнопочными фиксаторами (20). Между боковыми частями вставляются носовая и кормовая части и закрепляются фиксаторами (21). Затем защелками с зацепами (22) комингс соединяется с трехщелевыми зажимами. Зацеп цепляется за выступающие концы штифта (16) и смещает расширитель (15). При этом, как описано выше, происходит также уплотнение продольного шва.
Затем пайол скрепляется с комингсом. Для этого его боковины раздвигаются в стороны и своими верхними концами соединяются с кронштейнами (19).
Разборка каяка происходит в обратном порядке. После разборки носовая и кормовая части пайола вдвигаются в центральную часть, на нее укладывается свернутый в рулон корпус и фиксируется сложенными боковинами (фиг.17). Кожухи, пробки и детали разобранного комингса размещаются внутри рулона.
Реферат
Разборный каяк для отдыха и спорта выполнен с корпусом из гибкой оболочки двоякой кривизны, образующей днище, борта и деку и сворачиваемой после разборки в рулон. В носовой и кормовой оконечностях оболочки в деке и верхней части бортов выполнены вырезы. Вырезы закрыты скрепленными между собой наружными кожухами и внутренними пробками. Продольный стык корпуса на деке герметизирован трехщелевыми зажимами. Каяк оборудован жестким разборным комингсом. Центральная часть каяка усилена складным пайолом с откидными боковинами, образующими шпангоуты и стрингеры и скрепляющими пайол и комингс. Технический результат заключается в уменьшении деформации и усилия при сворачивании оболочки каяка, повышении его надежности и водонепроницаемости. 10 з.п. ф-лы, 17 ил.
