РАЗБОРНЫЙ КАТАМАРАН

Заявленное техническое решение относится к плавсредствам для туризма, водного слалома и спортивного сплава по горным рекам, в частности к разборным туристским катамаранам.
Известен катамаран конструкции Б. Орлова (http://okafish.ru/turist/93_98.htm). Катамаран содержит два поплавка и разборный каркас, соединяющий их и включающий в себя четыре продольные балки, попарно установленные сверху вдоль поплавков и соединенные с ними посредством карманов и застежек, а также попарно размещенные поперечные балки, соединенные своими концами с наружными по отношению к диаметральной плоскости катамарана продольными балками, а в промежутках между своими концами с внутренними по отношению к диаметральной плоскости продольными балками. Соединения продольных и поперечных балок выполнены с помощью болтов. В этом катамаране узлы соединений указанных поперечных балок с внутренними продольными балками дополнительно связаны между собой диагональными стяжками с талрепами.
Недостатками катамарана являются применение резьбового крепежа, увеличивающее продолжительность сборки катамарана и требующее использования инструмента для затяжки, а так же необходимость использования достаточно прочных материалов для изготовления балок с тем, чтобы предотвратить их разрушение в местах соединения при воздействии на каркас сил, изгибающих его по диагональным осям. Перечисленные недостатки требуют повышения массы катамарана с целью обеспечения его надежности, что снижает его возможности по применению в смешанных - пеше-водных походах.
Наиболее близким к заявленному техническому решению является разборный катамаран конструкции Паршина Д.А. (Патент РФ 2032584. Публикация 10.04.1995). Разборный катамаран, содержит два поплавка и разборный каркас, соединяющий их и включающий в себя четыре продольные балки, попарно установленные сверху вдоль поплавков и соединенные с ними посредством карманов и/или застежек, а также попарно размещенные поперечные балки, соединенные своими концами с наружными по отношению к диаметральной плоскости катамарана продольными балками, причем узлы соединений указанных поперечных балок с внутренними по отношению к диаметральной плоскости катамарана продольными балками связаны между собой сцепными диагональными стяжками с талрепами, отличающийся тем, что поперечные балки прижаты своими торцами встык к наружным по отношению к диаметральной плоскости катамарана продольным балкам, при этом в узлах соединений концов поперечных балок с указанными наружными продольными балками выполнены Т-образные муфты-тройники, имеющие сквозные гнезда, охватывающие продольные балки, и глухие гнезда, охватывающие концы поперечных балок. Катамаран отличается тем, что выполнен с рычажными распорками, установленными между поперечными балками для противодействия их сближению.
Недостатками катамарана являются: необходимость применения сложных в изготовлении Т-образных муфт; возможность концентрации в Т-образных муфтах напряжений, при действии на каркас сил, изгибающих его по диагональным осям; необходимость применения более прочных конструктивных элементов каркаса и оболочки поплавков в виду того, что каркас удерживается в собранном состоянии за счет воздействия на балки и оболочку каркаса силовой нагрузки от диагональных стяжек. Перечисленные недостатки требуют повышения массы катамарана с целью обеспечения его надежности, что снижает его возможности по применению в смешанных - пеше-водных походах.
Задачами, на решение которых направлено заявляемое техническое решение являются снижение массы каркаса катамарана без снижения его надежности, исключение использования при сборке и разборке каркаса катамарана какого бы то ни было инструмента, простота сборки и разборки каркаса катамарана, снижающая затраты времени, упрощение технологии изготовления каркаса катамарана.
Данная задача решается за счет того, что заявленное техническое решение разборного катамарана содержит два поплавка и соединяющий их с помощью шнуровки или другим способом разборный каркас, включающий в себя четыре продольные балки, попарно закрепленные на поплавках сверху, и соединенные с ними две поперечные балки, причем узлы соединений поперечных балок с внешними по отношению к диаметральной плоскости катамарана продольными балками связаны между собой гибкими диагональными элементами. Разборный катамаран может иметь все узлы соединения продольных и поперечных балок подвижные, обеспечивающие вращение сопрягаемых балок вокруг общей точки, а внутренние по отношению к диаметральной плоскости катамарана продольные балки телескопические, Разборный катамаран может иметь разъемные узлы соединения балок, разъединению которых в собранном и готовом к эксплуатации каркасе, препятствуют не натянутые гибкие диагональные элементы.
Техническим результатом, обеспечиваемым приведенной совокупностью признаков, является возможность использования разборного катамарана в смешанных - пеше-водных походах за счет снижения массы каркаса благодаря применению для его изготовления более легких и, как следствие, менее прочных конструктивных элементов, что стало возможным благодаря применению в каркасе узлов соединения балок, обеспечивающих вращение вокруг общей точки, которые не принимают на себя нагрузку вне зависимости от направления приложения силы, а также за счет применения разборного каркаса, удерживаемого в собранном и готовом к эксплуатации состоянии не натянутыми гибкими диагональными элементами, соединяемыми карабинами, что позволило существенно упростить порядок и сократить продолжительность сборки и разборки каркаса и катамарана в целом.
Сущность технического решения поясняется чертежами, на которых изображено:
На фиг. 1 - разборный катамаран, вид 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 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. 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. Гибкие элементы 9 изготовлены из прочных капроновых шнуров. Длина гибкого элемента 9 с учетом длины карабина 10 составляет примерно 70% длины балки 2. 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. В опытном образце использованы так называемые мебельные болты с низкими полукруглыми 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. 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 внешнего 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. 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 карабины 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 заявляемые эксплуатационные качества каркаса. Таким образом, ни один из элементов каркаса катамарана без пассажиров и груза не испытывает на себе действия нагрузок.
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  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 https://ru.wikipedia.org/wik вокруг общей точки. Таким образом, благодаря тому, что все узлы соединения балок каркаса являются подвижными, обеспечивающими https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%92%D1%80%D0%B0%D1%89%D0%B0%D1%82%D0%B5%D0%BB%D1%8C%D0%BD%D0%BE%D0%B5_%D0%B4%D0%B2%D0%B8%D0%B6%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D0%B5" \o "Вращательное движение вокруг общей точки, а также благодаря тому, что продольные вспомогательные балки 6, 7 способны изменять свою длину, узлы соединения каркаса 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.
Опытный образец каркаса 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.
Изготовлен, и успешно эксплуатируется опытный образец разборного катамарана, выполненного в соответствии с полезной моделью.