Velier - constructie hibrida

[Vali]

Salutare tuturor si la multi ani pe 2020.

Cu ani in urma m-am informat mult despre barcile cu vele construite din otel, datorita avantajelor lor: soliditate extrema, simplitate a constructiei, comportament nautic foarte bun datorat inertiei, accesibilitate in regim de amator.

Am aflat si care sunt dezavantajele, destul de importante si acestea: deplasament cel putin dublu la aceleasi dimensiuni fata de o barca normala de fibra sau aluminiu, si implicit suprafata velica dubla, motorizare dubla, arborada foarte solida -> scumpa etc. Daca adaugam comportamentul mediocru la vant slab si dificultatea obtinerii unei bune izolatii termice, ni se cam dezumfla entuziasmul.

Acum ceva timp am gasit un articol din Katera i Iahti despre un iaht cu vele construit in sistem hibrid - corpul din otel si suprastructura + interiorul din lemn (placaj). La acel moment nu i-am acordat prea mult credit, fiindca aceasta tehnica nu e deloc raspandita la nivel mondial, iar eu sunt adeptul lucrurilor verificate in practica. Am intalnit aceasta metoda doar la unele planuri mai vechi de la Glen-l, dar fara sa ajung sa vad macar pe net vreo barca functionala de acest tip.

De curand am revenit asupra articolului rusului, constatand unele avantaje surprinzatoare, pe care le voi descrie in continuare. Barca e aceasta:



Pagina web cu prezentarea e aici, merge dat o traducere cu google: http://www.barque.ru/projects/2002/composite_housing_small_yacht

Nu voi povesti de design (nici nu conteaza designul din poza, putem oricand alege altceva), ci strict de tehnica de constructie, care ne ofera niste avantaje nebanuite:

1. Deplasamentul rezultat e similar cu cel al unei barci de aluminiu sau fibra de aceeasi dimensiune. Asta inseamna barca fasneata, cu velatura si motorizare moderate, dar cu soliditatea extrema a unui corp din otel.

2. Manopera mai usoara si la corp, si la suprastructura, si la interior, din cauza ca se sudeaza corpul separat, apoi se monteaza bulkhead-urile din placaj si ulterior amenajarile si puntea, din placaj simplu protejat cu epoxy.

3. Izolatia termica necesara e mult mai usor de realizat, partea de otel fiind de suprafata relativ mica, iar puntea + cabina din placaj fiind usor de izolat.

4. Probabil cel mai important avantaj este obtinerea unui centru de greutate foarte coborat, direct din modul de constructie, care determina un necesar foarte mic de lest. De aici rezulta urmatorul avantaj extrem de important:

5. Pescajul se poate reduce mult, pana la pescajul propriu al corpului, daca se lesteaza la interior si se adopta doar un apendice antideriva mobil - derivor briceag sau ghilotina, care se retrag total in corp.
Prin urmare, arealul de folosire al unei asemenea barci devine extrem de extins, se poate intra pe ape foarte mici, in ancoraje altfel inaccesibile, se poate trage barca pe plaja oriunde e permis etc. In plus, se poate folosi tehnica de "a fugi cu furtuna" folosita de proprietarii de Ovni, care ridica derivorul si aluneca odata cu vantul.

6. Soliditatea corpului de otel ne ofera "peace of mind" vizavi de abordaje, esuaj, manevre gresite etc etc, iar orice montam in barca putem fixa mult mai solid decat la o barca din fibra sau lemn - motor inboard, put de derivor ghilotina, carma cu ax sau skeg etc.


Despre dezavantaje, momentan nu prea vad decat eventual vulnerabilitatea imbinarii dintre corp si suprastructura, care poate "lucra" in timp din cauza dilatarii otelului sau a imbibarii cu apa a lemnului din zona.
Rusul recomanda un mastic cat se poate de calitativ si longeviv pentru imbinare, care imbinare se face pe o copastie-miez din lemn pe toata laterala barcii.


Asa ca un corp de otel la dimensiunea dorita, in multigurna, origami sau radius chine se poate ingemana cu o suprastructura din placaj cu epoxy, rezultand ceva si estetic, si functional, si ieftin, si extrem de solid.

Putem alege hidrodinamica optima, iar daca alegem un derivor briceag ne putem echilibra barca sub vele din unghiul de coborare al derivorului.

Putem elimina total rezistenta de apendice a derivorului in anumite conditii (la vant portant sau la motor), avem doar pescajul carenei nude, nu avem fortele de forfecare care se intalnesc la imbinarea chilei cu barca etc.


Din toate aceste motive, doresc si parerea voastra despre acest concept, existand poate lucruri care mie mi-au scapat. Realizarea corpului din otel e la indemana oricarui amator sau meserias cu macar o mana dreapta, partea de placaj e simpla si ieftina de realizat, ramanand ca de obicei arborada si velatura ca si cheltuieli unde nu se poate face rabat.

Astept deci pareri, mistouri, injuraturi etc . E o chestie care mi se pare foarte promitatoare, iar cine e interesat de detalii poate citi in amanunt pagina rusului mentionata mai sus, fiindca rusul povesteste mult mai detaliat decat rezumatul facut de mine aici.

[syRebekah]

Aş face nişte calcule de dilataţie pt metal. În Limanu e o barcă de oţel abandonată în braţele marinei. Ei au vrut să îi dea un aspect mai prietenos şi au îmbrăcat-o în ceva placaj. Vara metalul s-a dilatat şi a rupt placajul în destule locuri.
Aşa că puntea şi îmbinarea trebuiesc calculate astfel încât să preia modificările carenei date de dilataţie (-15*C...50*C) şi este posibil să influenţeze şi bulkheadurile. Ca o anecdotă, la Concorde existau variaţii de 10cm din cauza temperaturilor, iar la barca din Limanu vorbim cam de 1 cm (greu de zis exact, doar ochiometric).

[Vali]

Asta ma ingrijoreaza si pe mine, din momentul cand am vazut prima oara planurile de la Glen-l. Nu e de joaca vizavi de eforturile date de dilatarea otelului.

Nici nu imi imaginez deocamdata cum s-ar putea compensa diferentele dimensionale dintre cele 2 materiale in conditii de variatii termice mari, atat de comune cel putin la noi in tara.

Am sa mai sap si vad ce solutii gasesc. Banuiesc totusi ca daca barca nu e prea mare (in K & I barca are 7,4 metri), dilatatia nu e atat de pronuntata ca la o barca mai mare.

[syRebekah]

La cea din Limanu a rupt placajul pe acoperişul cabinei, cred că până în 1.5 metri. Iar forţele sunt mari, placajul nu a fost rupt pe liniile de îmbinare, ci prin el şi de-a lungul lui, adică unde te-ai fi aşteptat mai puţin, în multe locuri. Păcat că n-am pozat.

Subiectul mă interesează deoarece visez (subliniez că visez) ca să îmi construiesc o barjă fluvială exact în acest mod, carena de metal second-hand şi restul (interior, punte etc) din lemn, cu fibră la exterior.

[Vali]

Conform https://www.engineeringtoolbox.com/linear-expansion-coefficients-d_95.html , coeficientul de dilatare la otel e intre 10,8 - 12,5 microni / metru x grad Celsius, iar la lemn e intre 3 si 5, cu o valoare mare (30) pentru dilatarea perpendicular pe fibra. Tot aici gasim si formula de calcul pentru dilatatie sau contractie: https://www.engineeringtoolbox.com/linear-thermal-expansion-d_1379.html

Placajul fiind facut din straturi perpendiculare, poate fi considerat anizotropic, pe cand otelul e curat izotrop. Cel mai bine lasam totusi teoria si facem o proba, acum cand e frig si putem face o diferenta de macar 20-30 de grade. Asta ar insemna sa prindem un placaj in suruburi de o teava rectangulara, la lungime cat mai mare, sa vedem daca se chinuie sau nu.

Mai am cateva idei despre prinderea respectiva, eventual gauri putin mai mari, in care rostul dimprejurul suruburilor sa fie preluat de mastic. Am de sapat, sa vedem ce mai gasim. Solutia e foarte buna la orice ambarcatiune din metal, nu doar la veliere sau barje, tocmai din cauza ca se obtine o hidrostatica de exceptie. Raman asadar de rezolvat problemele tehnice ale imbinarii lemn - otel.

[syRebekah]

Eu mă gândesc la prindere chiar mai loose, în care puntea de lemn să intre într-un locaş gen U. Adică marginea de sus a carenei ar arăta ca litera F, puntea intrând între cele două =.În felul acesta nu vor fi forţe pe lemn din cauza dilatărilor.

[Vali]

Modul de imbinare al rusului este prezentat in desenul de pe pagina din K & I:



De ieri pana azi am sapat continuu despre subiect, e destul de dezbatut, si pe forumuri, si de catre designeri. Bineinteles ca are detractorii uzuali de profesie, dar sunt si multi care au aplicat in practica si-si povestesc experientele. Am sa revin cu concluziile cand mai adun informatii.

Mie la rus mi se pare interesanta dpdv hidrostatic imbinarea lemn-otel cam la jumatatea inaltimii bordajului lateral. In acest mod, lestarea barcii este asigurata aproape exclusiv prin greutatea proprie a corpului din otel. Problema e ca imbinarea in acel loc e cam aproape de apa, si poate crea probleme, mai ales la aluri care bandeaza barca.

Mai citim si mai sapam . Interesanta ideea ta cu barja, poate ne auzim odata la un telefon sa povestim mai in detaiiu.

[blue marlin]

Corp din otel cu suprastructura usoara se practica si la scara mai mare.
S-au facut la noi cateva remorchere cu suprastructura lipita.

O sa incerc sa caut mai multe detalii...

[blue marlin]

In atas e una dintre "retetele profesioniste".

Conexiunea consta dintr-o banda din spuma poliuretanica cu celula inchisa (Resilient Support, SYLODYN), lipita de corp si suprastructura cu un adeziv epoxidic bicomponent (Spabond SP540LV R/Slow, 2 pack Epoxy+ harderner), plus un sigilant marin permanent elastic.

In cazul asta e montaj rezilient metal cu metal, cu alt scop decat preluarea diferentelor  de dilatare.
Dar sunt sigur ca poate fi folosit si pentru legaturi otel-placaj, in special folosind variantele mai moi de Sylodin (roz-galben). Exista nave din otel cu suprstructura din compozit.


Cred ca ar merge o carena cu gurne ascutite multiple, cu imbinarea otel-placaj cat mai jos posibil, chiar deasupra liniei de plutire cu barca bandata "normal" (bandarile extreme sunt exceptii pentru scurte perioade).
Eu as face-o ca in pozele 2 si 3.

Avantajele - au fost mentionate.

Dezavantajul principal pe care il vad eu:  otelul e mai greu de prelucrat in regim de amator, la fel si protectia lui (mai greu dar nu imposibil, in special daca nu exagerezi cu dimensiunile).
Costurile probabil vor fi mai mari decat pt o barca din placaj.

[blue marlin]

PS: "solutia profesionista" prevede doar lipirea ca sistem de fixare (exista si cateva bolturi pt siguranta, dar aceste nu contribuie la fixare, avand in bucse un joc de 10mm).
Asta in conditiile in care remorcherele, in exploatare, au vibratii ce pot sa iti faca cucuie sanatoase, daca stai cu capul lipit structura sau de geamurile din timonerie.

[Vali]

Multumim Vali pentru lamuriri. Ma gandesc totusi ca materialele astea sunt mai greu de gasit la nivel de amator, dar cine stie, poate se rezolva.

Nu stiu cat de "safe" m-as simti intr-o barca avand imbinarea otel-placaj langa linia de plutire. Posibil ca solutia sa fie buna, dar as sta cam cu stres pana sa fiu convins de asta.

Ce am mai gasit pana acum este la George Buehler, are cateva detalii de imbinare corp-punte: http://georgebuehler.com/Wood%20Decks%20on%20Steel%20Hulls.html

La Glen-l solutia e constructia corpului dintr-o bucata cu puntea, lasandu-se cate o flansa verticala la deschiderile pentru roof si cockpit. Peste aceste flanse se construieste apoi restul - cabine, tambuchiuri, cockpit etc.

Inca o idee buna a avut Anton Luft, care a creat planuri de barci metalice multigurna frameless, fara gabarit metalic initial, ci asamblarea desfasuratelor facuta direct pe o osatura provizorie de lemn.
Ulterior se intoarce coca si se monteaza la interior bulkhead-uri din placaj, iar in final se asambleaza puntea, la fel cu deschideri cu flansa pentru suprastructuri de lemn.

Cel mai important castig la o asemenea barca ar trebui sa fie pescajul minim, asociat eventual cu un deplasament mai mic decat al unei barci complet metalice.

Ma gandesc la o forma cu 2 gurne si V in plan diametral, cu o chila scunda si lunga care sa contina si lestul, din care sa coboare un derivor briceag profilat usor (din tabla). In felul asta pescajul as fi suficient de mic, stabilitatea de drum ar fi buna datorita chilei scunde si lungi (inclusiv deriva foarte mica la aluri de travers, din cauza gurnelor), iar derivorul briceag ar avertiza in caz de pericol de esuaj.

Cele mai mare avantaje ar fi pescajul redus si corpul extrem de solid, iar dezavantajele ar fi mentenanta corpului de otel, izolatia termica pretentios de pus in opera, si necesarul mai mare de velatura si putere la motor.

Mai sapam si mai adaugam idei . Poate ne gasim si povestim si fata in fata, mai am ceva idei, dar e mult de povestit.

[einstein1984]

Bruce roberts descrie prin cartea lui solutia de coca de otel (stand prin olanda a devenit mare fan) cu suprastructura usoara (fibra cu miez de spuma sau cold molded), cred ca da si detalii despre cum se imbina. Insa coca de otel la barci  de mai putin de 10m e rareori cel mai bun compromis.
Iar majoritatea barcilor de otel unicat au interioare de lemn totusi, macar capitonajul cabinei epste spuma de izolare si nu se rup.

[Vali]

Insa coca de otel la barci  de mai putin de 10m e rareori cel mai bun compromis.

Mie mi-au placut intotdeauna barcile Tom Thumb (cele mici) de la Bruce Roberts.
Prima din gama si cea mai mica, Tom Thumb 24 (7,26 m), proiectata de Graham Shannon, a fost un hit, dovedind ca si barcile mai mici din otel sunt viabile si suficient de seaworthy pentru voiaje oceanice.

Un constructor profesionist sud-african de veliere metalice, Wynand Nortje (in prezent pensionat) are undeva un site despre constructia metalica de veliere in regie proprie. Este cel mai pertinent material pe specific pe care l-am gasit pana in prezent pe tot netul.

Omul a construit veliere mari dupa planuri Dudley Dix, Van de Stadt, Angelo Lavranos, iar barca lui construita pentru uzul propriu a fost, ce altceva decat Tom Thumb 24 .

Pe de alta parte, Tom Thumb 26 (7,92 m) e un "upgrade", care pastreaza avantajul dimensiunii mici de la 24, adaugand un spor de performanta (lungime mai mare la plutire), plus un deplasament si spatiu interior superioare.

Aceasta barca a fost dezvoltata de Bruce Roberts insusi, pe baza lui TT 24, dorindu-se o varianta imbunatatita, dar tot de dimensiune mica. O asemenea barca e mult mai accesibila, usor de manevrat, cu capacitate buna de incarcare si comportament nautic bun in conditii de navigatie oceanica.

Si celelalte variante de Tom Thumb (28, 305 si 330) sunt barci bune, dar nu prezinta acelasi interes ca 24 sau 26, care se disting tocmai prin dimensiunea mica si deplasamentul indestulator pentru orice intreprindere nautica oceanica.

[einstein1984]

Ma gandeam la problema de diferenta de dilatatie intre otel si placaj. Exista nave cu coca de otel si suprastructura de alumniu, cu "fusion strip " la imbinare. SI nu se rup, desi aluminiul se dilata mult mai mult ca otelul.
   Cum Bruce roberts zice ca placajul sau scandura sa fie lipita de punte/coca cu epoxy, as zice ca acolo e calcaiul lui Ahile, daca prinzi cu suruburi acelea rup placajul, daca e lipit pe toata suprafata ar trebui sa tina.
   In definitv sunt destule barci de otel cu punte de tec lipita peste si nu crapa /

[syRebekah]

În Limanu este un velier complet metalic pe care l-au îmbrăcat în placaj, ca să arate mai "clasic". Vara placajul s-a rupt în toate direcţiile. Apoi l-au refăcut, acum pare ok. Nu m-am uitat cum au lăsat loc pentru dilataţii, dar suprafeţele nu sunt mari.