Круизные ламинатные паруса: советы по выбору и покупке

[Craus]

Круизные ламинатные паруса: советы по выбору и покупке

Их развитие настолько увлекательно, как и захватывающе, в первую очередь для яхтсменов-гонщиков: паруса из так называемых круизных ламинатов, которые придают крылья современным яхтам. Мы расскажем о современном состоянии этой технологии и постараемся дать советы по выбору и покупке круизных ламинатных парусов.

Идеальная погода для морской прогулки: почти безоблачное небо, свежий бриз около 6 узлов и спокойное море. Яхта идет с небольшим креном в бейдевинд, команда расслабленно сидит в кокпите, а шкипер только что поднялся с пивом, как вдруг застывает на секунду. Сразу же после этого он засовывает бутылку в карман ручки для лебедки, бросает оценивающий взгляд назад на корму и немного раздраженно бормочет: «Убери­-ка свои ноги с погона гика­шкота ­ и полотенце тоже!».

Команда сразу понимает, что происходит: регата – соперник на похожей по размеру яхте приближается сзади. Он быстро вырастает, несмотря на усилия шкипера на погоне гика­шкота и шкотах. И апогей: он подтягивается, как бы насмехаясь (назло), к подветренному борту, и вскоре после этого показывается его корма.

И тут шкипер снова вспоминает: когда в начале года он забирал паруса из ремонта (как обычно, надо было подшить некоторые латкарманы и отремонтировать истертую заднюю шкаторину), парусный мастер указал на надрывы в районе задней шкаторины грота, сместившуюся назад глубину профиля. Как итог: в скором времени будет необходимо задуматься о новом парусе. Только эти аргументы шкипер не мог или не хотел принять, так как за исключением нескольких пятен от плесени парус все еще выглядел безупречно – а парусные мастера, в конечном счете, только и хотят, что впарить свои паруса.



Bavaria Vision с парусами трирадиального покроя из круизного ламината. Четко видна: более тонкая ткань в районе передней шкаторины

Время, когда необходимо задуматься о покупке нового паруса, зависит от многих факторов, но, прежде всего, от отношения гонщика-­яхтсмена к своему любимому делу. Если ему доставляет удовольствие четкий тримминг парусов, то есть использовать и выжимать по полной заложенный в корпусе, рангоуте и такелаже потенциал мореходных качеств, он непременно должен изучить технологию производства парусных тканей и создания парусов. И чем лучше он освоит эти знания, тем вероятнее, что по ходу гонки будет принято правильное решение.

«Классический» парус состоит из полиэстерной ткани (дакрона), которую ткут на модернизированных бесчелночных станках с шириной рулона  до 1,39 м по технологии метода поперечных и продольных нитей.



Проходящая вдоль длинная нить называется «долевой нитью» или «основой», проходящая под и над ней нить – «поперечная нить» или «уток». Продольные нити обвивают поперечные нити и создают соединение для ткани. После каждого прохождения поперечные нити крепко крепятся к предшественнику, так что получается плотная ткань с мелкими отверстиями. После этого парусная ткань предается другим обработкам, во время которых она в огромных машинах подвергается термообработке и усаживается, укатывается (каландрируется) многотонным прессом и, в конце концов, запечатывается (уплотняется) смолой.

Все эти процедуры имеют конечную цель ­ сделать тканый материал как можно менее растяжимым и гарантировать идеальную плоскость. И чтобы парусный мастер мог без ошибок обработать его, рулон ткани должен лежать на столе равномерно гладким и без складок, как лист бумаги.

Проблемой этого типа парусных тканей является то, что они ­ тканые. Так как  продольная нить обвивается вокруг поперечной по небольшой дуге, она более растягивается, чем проходящие относительно прямо поперечные нити. Еще большим недостатком является неспособность материала достаточно эффективно противостоять диагональным нагрузкам. В отличие от основы и утка, чье растяжение может регулироваться с использованием более толстых нитей, для диагонали остается только сжатие, которое делает ткань практически воздухонепроницаемой, как и смола, которая склеивает нити.

Пока парус новый, этот метод отлично функционирует. Но со временем ­ а точнее, после двух, максимум трех сезонов ­ смола от нагрузок, вызывающих изгиб, ультрафиолета или ударов становится хрупкой и крошится. Крепкое соединение ослабляется и прочность в диагональном направлении, соответственно, уменьшается. Итог: созданный парусным мастером профиль теряет свою идеальную форму. Одинаково малое растяжение в каждом направлении лишь кратковременно возможно у тканых парусных материалов и, поэтому, потеря продуктивно работающего профиля паруса тоже является вопросом времени. Так как почти ровно проходящие вдоль поперечные нити имеют минимальное растяжение, парусные полотнища из тканых материалов сшивают параллельно друг к другу, то есть под углом в 90 градусов к сильно нагружаемой задней шкаторине.



Выходящие от шкотовых углов глубокие диагональные складки сигнализируют об усталости ткани — несмотря на крупноразмерные усиления

Этот тип покроя ­ параллельный покрой, или «сrosscut» ­ имеет недостаток: парусный мастер может использовать лишь ткань одной прочности. В парусе же, возникающие под давлением ветра силы, распределяются очень по­разному: у грота эти силы воздействуют в максимальной степени в районе задней шкаторины, так как нагрузка на переднюю и заднюю шкаторины более­-менее снижается за счет их закрепления за мачту и гик. К тому же, задняя шкаторина дополнительно сильно нагружается от движения шкотов и оттяжки гика. Чтобы не делать парус слишком тяжелым, остается только укреплять область задней шкаторины накладными листами большой площади ­ боутами. Это действует и как для области топа мачты, галсового и шкотового углов,  так и вокруг люверсов передней и задней шкаторины. Все эти мероприятия хотя и гарантируют долговечность парусной ткани и, следовательно, самого паруса, но никак не влияют на сравнительно непродолжительный срок эксплуатации профиля паруса.



В течение последних 20 лет, однако, были разработаны материалы, которые вызвали революцию в процессе пошива и производства парусов. Это так называемые высоко-модульные волокна из арамида (кевлар, тварон, технора), модифицированного полиэстера (вектран или пентекс) или полиэтилена (дайнима, спектра) и карбона. По сравнению с высококачественными волокнами полиэстера (дакрон, тревира, диолен) они в 20 раз менее растяжимы и в три раза прочнее на разрыв. Ко всему этому можно добавить еще одно новаторское решение: майларовая пленка. Она состоит из тончайшей полиэстерной пленки, которая не только очень прочна, но и почти не растягивается по направлениям действия нагрузок. Одновременно движется вперед и развитие техник склейки, так что при помощи всех этих материалов открылись новые возможности для парусных мастеров.

Материал определяет покрой

Теперь парусную ткань можно было сделать прочнее, наклеив майларовую пленку между двумя слоями из полиэстерного холста (дакрон), как сэндвич. Таким образом, она, в принципе, принимала на себя роль связующего соединения между холстами как наносимая на наружный слой смола, но одновременно с этим приводила к повышенной прочности и пониженной растяжимости, в первую очередь, в диагональном направлении парусного полотнища.

Вследствие этого ламинатные паруса менее восприимчивы к ударам, мягче в управлении и удобнее в обслуживании при ручной уборке. Такие круизные ламинаты не позволяют экономить в весе, но гарантируют сохранение идеальной формы профиля, по крайней мере, в два раза дольше.

Изначально придуманная только для относительно кратковременного участия в регатах, ламинатная техника продолжила развиваться: между двух майларовых пленок были расположены неплотно друг к другу нити из кевлара в продольном и поперечном направлении, и при этом основа укреплялась более толстыми нитями. Благодаря всему этому, впервые была получена минимальная растяжимость, соединенная с соответственно высокой прочностью и идеальной формой профиля. И с этих пор, эти холсты стали применять по неограниченной длине в продольном направлении, так появились так называемые радиальные покрои.

Швы покроя с их экстремально мало-растяжимыми и прочными кевларовыми нитями теперь могут протекать лучевидно из трех углов паруса (трирадиальный покрой) к поперечному стыковому шву в середине и проходят, благодаря этому, эффективнее по направлениям приложения сил, по сравнению с параллельным покроем. В сильно нагруженной области задней шкаторины в радиальном покрое панели ткани также применяются вертикально в их прочном продольном направлении и за счет этого располагаются выгоднее в направлении главной нагрузки ­ то есть, менее диагонально к ней.

И, в конце концов, благодаря этому  «лоскутному методу» становится возможным использовать более легкую ткань для участков, менее подверженных нагрузкам ­ парус остается действенным и при слабом ветре, его общий вес уменьшается, и управление становится легче с применением меньших усилий.



Тем временем, в распоряжении парусных мастеров на сегодня имеется огромный выбор ламинатов. Так, например, крупнейший производитель парусной ткани, немецкая фирма Dimension-­Polyant, предлагает более 300 видов продукции. Благодаря этому парусная мастерская может исполнить пожелание, как владельца Оптимиста, так и супер-яхты. Возможны как особо легкие паруса со сравнительно долговечным профилем для спортивного плавания, так и грубые, из особо прочных тканей для круизного плавания с внешними защитными материалами.

Яхтсменов палитра выбора ламинатов, на первый взгляд, может сбивать с толку и казаться им непонятной. В принципе, почти все ламинаты имеют сходное строение. Ведь цели и качественные характеристики, которые необходимо достичь, одинаковы: произвести максимально долговечные и легкие паруса, профиль которых также долго сохранял бы свою форму, и которые были бы легки в управлении для небольшого экипажа.

Все эти качества, однако, не могут встречаться в одном парусе в одинаково высокой степени. Так, устойчивый к грубой эксплуатации ламинатный парус с внешним слоем защиты из таффеты для яхт длиной до 40 футов вряд ли будет легче, чем соизмеримый парус из тканого материала. Но степень сохранения формы профиля будет в разы больше.

С другой стороны, тканые материалы имеют куда большую долговечность по сравнению с ламинатами – конечно, в зависимости от того, насколько бережно обращаются с парусом того или иного вида. При выборе ткани для нового паруса должны быть найдены компромиссы ­ как и при выборе новой яхты. Для тех, кто любит спортивный яхтинг и находит ценность в хороших ходовых качествах при хождении под парусом, остается только один выбор: паруса из ламината с долго сохраняющим форму профилем и соответственно удовольствием от яхтинга.

Почему действенный профиль имеет такое влияние на ходовые качества яхты?

В идеале наибольшая глубина профиля находится в передней трети паруса, в то время как по направлению к задней шкаторине его форма становится максимально плоской. Благодаря этому, тяговые компоненты направлены в значительной мере вперед ­ в идеале под углом между 38 и 42 градусами. Лодка может идти максимально круто к ветру и одновременно развивать максимальный ход относительно воды. И благодаря направленной вперед тяге, яхта идет уравновешенно с правильным креном, давление на перо руля и его положение остаются в зеленой зоне.

Хорошие ходовые качества обеспечивают не только максимально комфортное плавание, но и безопасность, например, чтобы отлавировать от опасной ситуации, в которой возникает риск быть прибитым к подветренному берегу, или привести яхту до темноты в порт, курс на который тяжело взять.

Если парусная ткань теряет свою прочность на разрыв, максимальная глубина профиля не может удерживаться на первоначально отведенном ей месте; она переносится со временем постепенно назад. Из­-за этого изменяется и направление тяги: она становится направленной более-­менее поперек диаметральной плоскости. Вследствие этого крен, угол и давление на перо руля усиливаются, а ход относительно воды, наоборот, уменьшается. Из­-за изменения профиля область задней шкаторины становится все закругленнее, воздушный поток сильно изменяет направление, и одновременно зазор между стакселем и гротом становится уже.

Курсовой угол увеличивается ­ паруса приходится рифить слишком рано. С такими парусами яхта не может идти достаточно круто, шкипер должен соответственно уваливаться под ветер. Иначе яхта станет слишком медленной, отклонение от курса большим, и  яхта будет зарываться носом на волне.

Как в парусах из ламината достигается превосходная стабильность формы по сравнению с парусами из тканых материалов?

Как мы уже упоминали  ­ действие сил в ламинатной ткани в основном амортизируется благодаря так называемому холсту «scrim» (нетканый сформованный лист из высоко-модульных волокон, склеенных с пленкой). С каждым годом используемые для холста «scrim» нити улучшаются. В первую очередь, арамиды под собственными названиями кевлар, тварон или технора стали в высшей степени нечувствительными к ультрафиолету и нагрузкам, вызывающим изгиб, и, тем самым, более долговечными, что интересно и для круизного яхтинга.

В ламинатах кроме всего прочего, используются аналогично мало-растяжимые и прочные на разрыв волокна из модифицированного полиэстера с собственными названиями вектран и пентекс. Еще лучшие качества имеют волокна или холсты из модифицированного полиэтилена под собственными именами дайнима или спектра. Этот материал наиболее нечувствителен к ультрафиолету и изломам, и, к тому же, он легче и не впитывает воду. Лучшие характеристики с высшим модулем упругости (см. «Качества материалов, используемых в ламинатах») имеют филаментные нити из карбона.

Недостаток очень дорогого материала: волокна слишком чувствительно реагируют на боковые неравномерные нагрузки, например, когда парус ударяется о ванты. Это может привести к надлому волокон и, тем самым, к потере действенного профиля.

Некоторые примеры по созданию круизных ламинатов при радиальном покрое:

У серии ламинатов Dimension-­Polyant «DC» ориентированный по основе, то есть укрепленный  в продольном направлении холст «scrim», с двух сторон покрывается майларовой пленкой, что гарантирует крепкое соединение. Для защиты от грубого обращения внешняя поверхность состоит из таффеты, которая кроме всего прочего снабжается покрытием, стойким к ультрафиолету и образованию грибка. Прочность этой ткани на разрыв также улучшается благодаря технологии рипстоп («ripstop»), при которой в структуру ткани крест-­накрест вводятся с интервалом в 5 мм равноотстоящие друг от друга нити усиления.

Этот способ ткачества используется по умолчанию в парусных тканях для спинакеров, так как он препятствуют дальнейшему увеличению надрывов в парусе. Кроме того, таффета (тонкая дакроновая ткань) защищает пленки и волокна от резких изломов и отвечает за лучшую мягкость в руках и легкое управление парусом.

Особенные качества Dimension­-Polyant предлагает в модели «DYS»: основа этого ламината состоит из плотной ткани из дайнимы с особо укрепленными волокнами в направлении основы для радиального покроя. Экстремально малорастяжимая и стойкая к разрыву ткань с обеих сторон покрыта майларовой пленкой и снаружи защищена рипстоп­таффетой с усиленными в направлении основы нитями из дайнимы. Эта прочная, долгоживущая, но очень дорогая ткань рекомендуется производителем особенно для круизных парусов, которые долго противостоят высоким нагрузкам и грубому управлению.

Британская фирма Bainbridge, еще один из ведущих мировых производителей парусных тканей, также предлагает широкую линейку специальных круизных ламинатов, которые создаются по похожему принципу. Самый простой и дешевый ламинат «CL­P» состоит из высокопрочного полиэстерного холста «scrim», склеенного в майларе, с наружной поверхностью из таффеты, защищающей от ультрафиолета. Паруса из таких тканей производитель рекомендует для яхт до 45 футов, а с листом «scrim» из менее растяжимого пентекса ­ для яхт длиной от 60 футов.

Лучшая ткань от Bainbridge для радиальных покроев с маркировкой «CL­CFG» имеет более комплексный «scrim»: направление утка состоит вперемежку из тонкой нити техноры и толстой карбоновой нити, основа ­ из толстой карбоновой нити и проложенных крест-­накрест друг на друга в диагональном направлении тканей из дайнимы. Слои соединены друг с другом с помощью майларовой пленки и снаружи защищены таффетой или тканью из дайнимы. Этот очень дорогой ламинат рекомендуется производителем для перфоманс-­круизеров длиной до 100 футов.

Другие крупные производители парусов как North Sails, Elvstrоm Sails, Doyle или UK для своих нужд производят собственные ткани, которые, однако, собираются по аналогичному принципу.

Современный уровень развития мембранной техники

Как уже говорилось, в радиальных покроях стараются разложить полосы ламината так, чтобы они в значительной мере проходили по направлению основных линий нагрузки. Чем лучше это удается, тем легче может быть выбрана ткань. Но даже со сложнейшими и дорогими покроями этого можно достичь лишь относительно, так как основные силы в значительной степени проходят от угла к углу вдоль очень по-­разному изогнутых кривых. К тому же, необходимые поперечные стыковые швы вызывают разрывы в распределении нагрузок, этим образуя зоны напряжения и намного сокращая долговечность профиля.

Это действует в особенности для риф­бантов, люверсы которых в области передней и задней шкаторин, а также в галсовом и шкотовом углах должны быть усилены, ведь и на зарифленные паруса действуют те же силы. Ведь если яхта после рифления попадает в условия как до рифления, зарифленный парус нагружается так же, а то и сильнее.

Если удается разложить высоко-модульные волокна точно по направлению распределения нагрузок, то есть там, где они необходимы, паруса могут быть сконструированы намного легче с соответствующей долговечностью профиля по сравнению со сложным лоскутным методом создания радиальных парусов. Пленки лишь в незначительной мере способствуют стабильности ткани. Их основная функция состоит в том, чтобы фиксировать волокна в сэндвиче, то есть склеивать друг с другом, в то время как тканная таффета делает парусную ткань удобной при ручной уборке и защищает эту связь от ультрафиолета и жесткого обращения.

Эта так называемая «мембранная техника» была разработана еще в середине 80-­х американским яхтсменом, участником Кубка Америки, Питером Конрадом. Ему первому пришла идея наклеивать волокна в направлении рассчитанных с помощью компьютера линий нагрузок на пленке для определенного паруса. Так были созданы первые, вручную обработанные и очень недолговечные тестовые экземпляры парусов, которые, однако, выполнили и даже перевыполнили поставленные ожидания.

После этого Конрад разработал в своей фирме Sobstad необходимое для пошива парусов оборудование и запатентовал процесс как «Sobstad-­Airframe». Когда его сподвижник Том Видден, тактик у Денниса Коннера, перешел в North Sails, он разработал там 3DL­-метод, при котором он раскладывал полотнища парусных тканей по форме, которая соответствовала профилю паруса, и склеивал их. Но, несмотря на это, по решению суда North Sails должна была оплатить патент Конрада. Позже Elvstrоm Sails также купила более развитый метод «Genesis» и производила до 2007 г. так называемые мембранные паруса «Genesis», пока их не заменила собственная разработка под грифом «Elvstrоm Membrane Technik», EMT.

Мембранные паруса «3DL», используемые изначально только для яхт­-участниц Кубка Америки и чисто гоночных яхт, North Sails в течение нескольких лет оптимизировал и для круизного яхтинга: паруса стали долговечнее и проще в настройке – и, прежде всего, общедоступными. Тем временем, к ним подтянулись другие парусные мастера и производители парусной ткани со своими разработками по производству мембранных парусов, как, например, Dimension-­Polyant с серией «D4» и уже упомянутая фирма Elvstrоm Sails с EMT, если называть только лидеров рынка.



Fingulf 36 с парусом из «NorLam», удобного в обращении круизного ламината, упрочненного для радиального покроя в направлении основы

ПЭТ Полиэстер (собственные названия: дакрон, терилен, тревира): Очень прочный на разрыв и мало-растяжимый материал, который особенно подходит для парусных тканей. Он имеет высокую стойкость к ультрафиолету, прекрасно сопротивляется изломам и является относительно дешевым.

Пентекс: Является модифицированным полиэстером, обладающим меньшим на 30% растяжением по сравнению с полиэстером при одинаковой прочности на разрыв. Волокна могут сплетаться и часто используются в нетканом сформованном листе прядей. Пентекс — самая дешевая альтернатива другим высоко-модульным волокнам, но намного менее продуктивная.

Вектран: Светло-коричневый материал также является модифицированным полиэстером, обладает большим модулем упругости, практически нулевым остаточным удлинением, стойкостью к изломам, прочностью на разрыв и стойкостью к стиранию. По сравнению с полиэстером вектран менее стоек к изломам и ультрафиолету. Однако он прочнее на разрыв, устойчивее к изломам и дороже, чем арамид

Арамид (собственные названия: кевлар, технора): Кеврал был изобретен компанией «Dupont»  в 1965 г. для изготовления парусов и с тех пор постоянно улучшался, в основном по части стойкости к изломам и ультрафиолету. Золотисто-желтый кевлар по удельным характеристикам крепче стали, и следовательно, в пять раз прочнее полиэтилена и в два раза — пентекса, но более чувствителен к изломам и стиранию по сравнению с полиэстером. Арамидные волокна, к тому же, менее устойчивы к ультрафиолету и, поэтому, как и вектран должны быть защищены с помощью фильтров ультрафиолета, которые содержит таффета и смола. Из кевлара производятся плотные, узкие тканые материалы, на которые могут быть наклеены майларовые пленки.

Тварон: Является арамидом, обладающим схожими с кевларом модулем упругости, однако более прочный на разрыв и стойкий к ультрафиолету. Нити также желтого цвета. Приблизительно на 20 % дороже кевлара.

Технора: Этот арамид чуть менее прочен на разрыв по сравнению с кевларом, однако более устойчив к изломам. Нити волокна выкрашены в черный цвет и благодаря этому получают высокий уровень стойкости к ультрафиолету. Технора черного цвета часто используется в ламинатах для усиления в диагональном направлении перед слоем продольных и поперечных нитей. Немного дороже тварона.

Модифицированный полиэтилен (собственные названия: дайнима, спектра): Волокна из этого материала обладают высочайшей прочностью на разрыв и модулем упругости по сравнению со всеми до этого упомянутыми волокнами. Они обладают самой высокой стойкостью к ультрафиолету после карбона, очень стойкие к стиранию, легкие (плавучие), как и нечувствительны к изломам.

Недостатки этих очень дорогих волокон: если их равномерно перегружать на протяжении долгого отрезка времени, образуется так называемый крип («crip») — волокна не выдерживают нагрузок, удлиняются и в итоге ломаются. Этот недостаток проявляется только тогда, когда выбирается очень легкая ткань для парусов. Нити дайнимы/спектры, как и кевлар, могут перерабатываться в экстремально прочные на разрыв и малорастяжимые тканые материалы («Hydra Net» от Dimension-Polyant), однако являются самыми дорогими после карбона.

Карбон: Производимые из углеродного волокна комплексные нити имеют еще более низкий показатель растяжения по сравнению с волокнами дайнимы/спектры, но чуть с меньшей стойкостью к разрывам. Они почти не чувствительны к ультрафиолету и некоторые модификации этих волокон достигают высокой стойкости от изломов. Недостаток углеволокна: боковые сильные удары по нити, например, когда парус бьется о ванты, могут привести к слому. По причине большого спроса во всем мире карбон, по крайне мере, на треть дороже дайнимы.

Стекловолокно: Как и волокна карбона, волокна стекловолокна состоят из многих тысяч комплексных нитей, которые и после переработки в ламинат остаются свободно соединенными друг с другом. Благодаря этому они достаточно гибкие, чтобы противостоять нагрузкам, вызывающим изгиб. Стекловолокно, как и карбон, почти не чувствительно к ультрафиолету, в высшей степени малорастяжимое, стойкое к разрыву и процентов на 20 дешевле. Однако показатель растяжения в 4 раза превышает аналогичный карбона, и стекловолокно значительно тяжелее. Поэтому многие производители парусов советуют использовать более легкий карбон для яхт от 45 футов в длину.

Источник