Круїзні ламінатні вітрила: поради щодо вибору та покупки

Круїзні ламінатні вітрила: поради щодо вибору та покупки

Ідеальна погода для морської прогулянки: майже безхмарне небо, свіжий бриз близько 6 вузлів та спокійне море. Яхта йде з невеликим креном у бейдевінд, команда розслаблено сидить у кокпіті, а шкіпер щойно піднявся з пивом, як раптом застигає на секунду. Відразу ж після цього він засовує пляшку в кишеню ручки для лебідки, кидає оцінюючий погляд назад на корму і трохи роздратовано бурмоче: «Прибери свої ноги з погону гікашкота і рушник теж!».

Команда одразу розуміє, що відбувається: регата - суперник на схожій за розміром яхті наближається ззаду. Він швидко зростає, незважаючи на зусилля шкіпера на погоні гікашкоту та шкітах. І апогей: він підтягується, ніби насміхаючись (на зло), до підвітреного борту, і незабаром після цього показується його корма.

І тут шкіпер знову згадує: коли на початку року він забирав вітрила з ремонту (як зазвичай, треба було підшити деякі латкармани і відремонтувати стерту задню шкаторину), вітрильний майстер вказав на надриви в районі задньої шкаторини грота, що зрушила назад глибину профілю. Як результат: незабаром буде необхідно задуматися про новий вітрило. Тільки ці аргументи шкіпер не міг або не хотів прийняти, тому що за винятком кількох плям від цвілі вітрило все ще виглядало бездоганно - а вітрильники, зрештою, тільки й хочуть, що впарити свої вітрила.

Bavaria Vision з вітрилами трірадіального крою з круїзного ламінату. Чітко видно: тонша тканина в районі передньої шкаторини

Час, коли необхідно задуматися про покупку нового вітрила, залежить від багатьох факторів, але, насамперед, від ставлення гонщика-яхтсмена до своєї улюбленої справи. Якщо йому приносить задоволення чіткий тримінг вітрил, тобто використовувати і вичавлювати по повній закладений у корпусі, рангоуті та такелажі потенціал мореплавних якостей, він неодмінно повинен вивчити технологію виробництва вітрильних тканин та створення вітрил. І чим краще він освоїть ці знання, тим вірогідніше, що під час перегонів буде прийнято правильне рішення.

«Класичний» вітрило складається з поліестерної тканини (дакрону), яку тчуть на модернізованих безчовникових верстатах із шириною рулону до 1,39 м за технологією методу поперечних та поздовжніх ниток.

Довга нитка, що проходить вздовж, називається «частковою ниткою» або «основою», що проходить під і над нею нитка – «поперечна нитка» або «качок». Поздовжні нитки обвивають поперечні нитки та створюють з'єднання для тканини. Після кожного проходження поперечні нитки міцно кріпляться до попередника, тому виходить щільна тканина з дрібними отворами. Після цього вітрильна тканина віддається іншим обробкам, під час яких вона у величезних машинах піддається термообробці і сідає, укочується (каландрується) багатотонним пресом і, нарешті, запечатується (ущільнюється) смолою.

Всі ці процедури мають кінцеву мету зробити тканий матеріал якнайменш розтяжним і гарантувати ідеальну площину. І щоб вітрильник міг без помилок обробити його, рулон тканини повинен лежати на столі рівномірно гладким і без складок, як аркуш паперу.

Проблемою цього типу вітрильних тканин є те, що вони ткані. Так як поздовжня нитка обвивається навколо поперечної по невеликій дузі, вона більш розтягується, ніж проходять відносно прямо поперечні нитки. Ще більшим недоліком є нездатність матеріалу досить ефективно протистояти діагональним навантаженням. На відміну від основи та качка, чиє розтягнення може регулюватися з використанням товстіших ниток, для діагоналі залишається тільки стиск, який робить тканину практично повітронепроникною, як і смола, яка склеює нитки.

Поки вітрило нове, цей метод відмінно функціонує. Але з часом, а точніше, після двох, максимум трьох сезонів смола від навантажень, що викликають вигин, ультрафіолету або ударів стає крихкою і кришиться. Міцне з'єднання послаблюється і міцність у діагональному напрямку відповідно зменшується. Підсумок: створений вітрильним майстром профіль втрачає свою ідеальну форму. Однаково мале розтягнення у кожному напрямі лише короткочасно можливе у тканих вітрильних матеріалів і тому, втрата продуктивно працюючого профілю вітрила теж є питанням часу. Так як майже рівно проходять уздовж поперечні нитки мають мінімальне розтягування, вітрильні полотнища з тканих матеріалів зшивають паралельно один до одного, тобто під кутом в 90 градусів до задньої шкаторині, що сильно навантажується.

Глибокі діагональні складки, що виходять від шкотових кутів, сигналізують про втому тканини — незважаючи на великорозмірні посилення.

Цей тип крою паралельний крій, або сrosscut має недолік: вітрильний майстер може використовувати лише тканину однієї міцності. У вітрилі ж, що виникають під тиском вітру сили, розподіляються дуже по-різному: у грота ці сили впливають максимально в районі задньої шкаторини, оскільки навантаження на передню і задню шкаторини більш-менш знижується за рахунок їх закріплення за щоглу і гік. До того ж, задня шкаторина додатково сильно навантажується від руху шкотів та відтяжки гіка. Щоб не робити вітрило надто важким, залишається лише зміцнювати область задньої шкаторини накладними листами великої площі боутами. Це діє як для області топу щогли, галсового та шкотового кутів, так і навколо люверсів передньої та задньої шкаторини. Всі ці заходи хоч і гарантують довговічність вітрильної тканини і, отже, самого вітрила, але ніяк не впливають на нетривалий термін експлуатації профілю вітрила.

Протягом останніх 20 років, однак, були розроблені матеріали, які викликали революцію у процесі пошиття та виробництва вітрил. Це так звані високо-модульні волокна з араміду (Кевлар, тварон, технора), модифікованого поліестеру (вектран або пентекс) або поліетилену (дайніму, спектру) та карбону. Порівняно з високоякісними волокнами поліестеру (дакрон, тревіру, діолен) вони у 20 разів менш розтяжні та втричі міцніші на розрив. До цього можна додати ще одне новаторське рішення: майларова плівка. Вона складається з найтоншої поліестерної плівки, яка не тільки дуже міцна, але й майже не розтягується за напрямками навантаження. Одночасно рухається вперед і розвиток техніки склеювання, так що за допомогою всіх цих матеріалів відкрилися нові можливості для вітрильних майстрів.

Матеріал визначає крій

Тепер вітрильну тканину можна було зробити міцніше, наклеївши плівку майларову між двома шарами з поліестерного полотна (дакрон), як сендвіч. Таким чином, вона, в принципі, брала на себе роль сполучного з'єднання між полотнами як наноситься на зовнішній шар смола, але одночасно з цим призводила до підвищеної міцності та зниженої розтяжності, насамперед у діагональному напрямку вітрильного полотнища.

Внаслідок цього ламінатні вітрила менш сприйнятливі до ударів, м'якше в управлінні та зручніше в обслуговуванні при ручному прибиранні. Такі круїзні ламінати не дозволяють економити у вазі, але гарантують збереження ідеальної форми профілю, принаймні вдвічі довше.

Спочатку придумана тільки для короткочасної участі в регатах, ламінатна техніка продовжила розвиватися: між двома майларовими плівками були розташовані нещільно одна до одної нитки з кевлару в поздовжньому та поперечному напрямку, і при цьому основа зміцнювалася більш товстими нитками. Завдяки всьому цьому, вперше була отримана мінімальна розтяжність, поєднана з відповідно високою міцністю та ідеальною формою профілю. І з цих пір ці полотна стали застосовувати по необмеженій довжині в поздовжньому напрямку, так з'явилися так звані радіальні покрої.

Шви крою з їх екстремально мало-розтяжними та міцними кевларовими нитками тепер можуть протікати променеподібно з трьох кутів вітрила (трирадіальний крій) до поперечного стикового шва в середині і проходять, завдяки цьому, ефективніше за напрямками докладання сил порівняно з паралельним кроєм. У сильно навантаженій області задньої шкаторини в радіальному покрої панелі тканини також застосовуються вертикально в їхньому міцному поздовжньому напрямку і за рахунок цього розташовуються вигідніше в напрямку головного навантаження тобто менш діагонально до неї.

І, зрештою, завдяки цьому  «клаптевому методу» стає можливим використовувати легшу тканину для ділянок, менш схильних до навантажень вітрило залишається дієвим і при слабкому вітрі, його загальна вага зменшується, і управління стає легшим із застосуванням менших зусиль.

Тим часом, у розпорядженні вітрильних майстрів сьогодні є величезний вибір ламінатів. Так, наприклад, найбільший виробник парусної тканини, німецька фірма Dimension-Polyantпропонує більше 300 видів продукції. Завдяки цьому вітрильна майстерня може виконати побажання як власника Оптиміста, так і супер-яхти. Можливі як особливо легкі вітрила з порівняно довговічним профілем для спортивного плавання, так і грубі з особливо міцних тканин для круїзного плавання із зовнішніми захисними матеріалами.

Яхтсменов палітра вибору ламінатів, на перший погляд, може збивати з пантелику і здаватися їм незрозумілою. В принципі, багато ламінатів мають подібну будову. Адже цілі та якісні характеристики, які необхідно досягти, однакові: зробити максимально довговічні та легкі вітрила, профіль яких також довго зберігав би свою форму, та які були б легкі в управлінні для невеликого екіпажу.

Всі ці якості, однак, не можуть зустрічатися в одному вітрилі однаково високою мірою. Так, стійке до грубої експлуатації ламінатне вітрило із зовнішнім шаром захисту з тафети для яхт довжиною до 40 футів навряд чи буде легшим, ніж порівнянне вітрило з тканого матеріалу. Але ступінь збереження форми профілю буде в рази більшим.

З іншого боку, ткані матеріали мають значно більшу довговічність у порівнянні з ламінатами – звичайно, залежно від того, наскільки дбайливо поводяться з вітрилом того чи іншого виду. При виборі тканини для нового вітрила мають бути знайдені компроміси, як і при виборі нової яхти. Для тих, хто любить спортивний яхтинг і знаходить цінність в хороших ходових якостях при ходінні під вітрилом, залишається тільки один вибір: вітрила з ламінату з профілем, що довго зберігає форму, і відповідно задоволенням від яхтингу.

Чому дієвий профіль має такий вплив на ходові якості яхти?

В ідеалі найбільша глибина профілю знаходиться в передній третині вітрила, тоді як у напрямку задньої шкаторини його форма стає максимально плоскою. Завдяки цьому тягові компоненти спрямовані значною мірою вперед в ідеалі під кутом між 38 і 42 градусами. Човен може йти максимально круто до вітру та одночасно розвивати максимальний хід щодо води. І завдяки спрямованій вперед тязі, яхта йде врівноважено з правильним креном, тиск на перо керма і його положення залишаються в зеленій зоні.

Хороші ходові якості забезпечують не тільки максимально комфортне плавання, але й безпеку, наприклад, щоб відлавувати від небезпечної ситуації, в якій виникає ризик бути прибитим до підвітреного берега, або привести яхту до темряви в порт, який важко взяти.

Якщо вітрильна тканина втрачає свою міцність на розрив, максимальна глибина профілю не може утримуватися спочатку відведеному їй місці; вона переноситься згодом поступово тому. Через це змінюється і напрямок тяги: вона стає спрямованою більш-менш упоперек діаметральної площини. Внаслідок цього крен, кут і тиск на перо керма посилюються, а хід щодо води, навпаки, зменшується. Через зміну профілю область задньої шкаторини стає все закругленіша, повітряний потік сильно змінює напрямок, і одночасно зазор між стакселем і гротом стає вже.

Курсовий кут збільшується вітрила доводиться рифити надто рано. З такими вітрилами яхта не може йти досить круто, шкіпер повинен відповідно увалюватись під вітер. Інакше яхта стане надто повільною, відхилення від курсу великим, і яхта зариватиметься носом на хвилі.

Як у вітрилах із ламінату досягається чудова стабільність форми порівняно з вітрилами із тканих матеріалів?

Як ми вже згадували дію сил у ламінатній тканині в основному амортизується завдяки так званому полотну "scrim" (Нетканий сформований лист із високо-модульних волокон, склеєних з плівкою). З кожним роком нитки, що використовуються для полотна «scrim», покращуються. Насамперед, араміди під власними назвами кевлар, тварон або технора стали надзвичайно нечутливими до ультрафіолету та навантажень, що викликають вигин, і тим самим більш довговічними, що цікаво і для круїзного яхтингу.

У ламінатах також використовуються аналогічно мало-розтяжні і міцні на розрив волокна з модифікованого поліестеру з власними назвами вектран і пентекс. Ще кращі якості мають волокна або полотна із модифікованого поліетилену під власними іменами дайніму чи спектру. Цей матеріал найбільш нечутливий до ультрафіолету та зламів, і, до того ж, він легший і не вбирає воду. Найкращі характеристики з найвищим модулем пружності (див. «Якості матеріалів, що використовуються в ламінатах») мають філаментні нитки з карбону.

Недолік дуже дорогого матеріалу: волокна дуже чутливо реагують на бічні нерівномірні навантаження, наприклад, коли вітрило ударяється об ванти. Це може призвести до надлому волокон і, тим самим, втрати ефективного профілю.

Деякі приклади створення круїзних ламінатів при радіальному крої:

У серії ламінатів Dimension-Polyant "DC" орієнтоване по основі, тобто укріплене в поздовжньому напрямку полотно "scrim", з двох сторін покривається плівкою майларовою, що гарантує міцне з'єднання. Для захисту від грубого звернення зовнішня поверхня складається з тафети, яка також забезпечується покриттям, стійким до ультрафіолету і утворення грибка. Міцність цієї тканини на розрив також покращується завдяки технології ріпстоп («ripstop»), при якій в структуру тканини хрест-навхрест вводяться з інтервалом в 5 мм нитки посилення, що відстоюють один від одного.

Цей спосіб ткацтва використовується за замовчуванням у вітрильних тканинах для спинакерів, оскільки він перешкоджає подальшому збільшенню надривів у вітрилі. Крім того, тафета (тонка дакронова тканина) захищає плівки та волокна від різких зламів та відповідає за кращу м'якість у руках та легке управління вітрилом.

Особливі якості Dimension-Polyant пропонує в моделі "DYS": основа цього ламінату складається з щільної тканини з дайніми з особливо укріпленими волокнами у напрямку основи для радіального крою. Екстремально малорозтяжна та стійка до розриву тканина з обох боків покрита майларовою плівкою і зовні захищена ріпстоптаффетою з посиленими в напрямку основи нитками з дайніми. Ця міцна, довгоживуча, але дуже дорога тканина рекомендується виробником особливо для круїзних вітрил, які довго протистоять високим навантаженням та грубому управлінню.

Британська фірма BainbridgeЩе один з провідних світових виробників вітрильних тканин також пропонує широку лінійку спеціальних круїзних ламінатів, які створюються за схожим принципом. Найпростіший і найдешевший ламінат "CLP" складається з високоміцного поліестерного полотна "scrim", склеєного в майларі, із зовнішньою поверхнею з тафети, що захищає від ультрафіолету. Вітрила з таких тканин виробник рекомендує для яхт до 45 футів, а з листом "scrim" з менш розтяжного пентексу для яхт довжиною від 60 футів.

Найкраща тканина від Bainbridge для радіальних кроїв з маркуванням "CLCFG" має більш комплексний "scrim": напрямок качка складається упереміж з тонкої нитки технори та товстої карбонової нитки, основа з товстої карбонової нитки та прокладених хрест-навхрест один на одного в діагональному напрямку тканин з дайніми. Шари з'єднані один з одним за допомогою майларової плівки та зовні захищені таффетою або тканиною з дайніми. Цей дорогий ламінат рекомендується виробником для перфоманс-круїзерів довжиною до 100 футів.

Інші великі виробники вітрил як North Sails, Elvstrom Sails, Doyle або UK для своїх потреб виробляють власні тканини, які збираються за аналогічним принципом.

Сучасний рівень розвитку мембранної техніки

Як мовилося раніше, у радіальних покроях намагаються розкласти смуги ламінату те щоб вони значною мірою проходили за напрямом основних ліній навантаження. Що краще це вдається, то легше може бути обрана тканина. Але навіть із найскладнішими і дорогими покроями цього можна досягти лише відносно, оскільки основні сили значною мірою проходять від кута до кута вздовж по-різному зігнутих кривих. До того ж необхідні поперечні стикові шви викликають розриви в розподілі навантажень, цим утворюючи зони напруги і набагато скорочуючи довговічність профілю.

Це діє особливо для рифбантів, люверси яких в області передньої та задньої шкаторин, а також у галсовому та шкотовому кутах повинні бути посилені, адже і на зарифлені вітрила діють ті самі сили. Адже якщо яхта після рифлення потрапляє в умови як до рифлення, зарифлене вітрило навантажується так само, а то й сильніше.

Якщо вдається розкласти високомодульні волокна точно за напрямом розподілу навантажень, тобто там, де вони необхідні, вітрила можуть бути сконструйовані набагато легше з відповідною довговічністю профілю порівняно зі складним клаптем методом створення радіальних вітрил. Плівки лише незначною мірою сприяють стабільності тканини. Їхня основна функція полягає в тому, щоб фіксувати волокна в сендвічі, тобто склеювати один з одним, у той час як тканинна тафета робить вітрильну тканину зручною при ручному прибиранні та захищає цей зв'язок від ультрафіолету та жорсткого поводження.

Ця так звана «мембранна техніка» була розроблена ще в середині 80-х американським яхтсменом, учасником Кубка Америки, Пітером Конрадом. Йому першому прийшла ідея наклеювати волокна у напрямку розрахованих за допомогою комп'ютера ліній навантажень на плівці для певного вітрила. Так було створено перші, вручну оброблені та дуже недовговічні тестові екземпляри вітрил, які, однак, виконали і навіть перевиконали поставлені очікування.

Після цього Конрад розробив у своїй фірмі Sobstad необхідне для пошиття вітрил обладнання та запатентував процес як "Sobstad-Airframe". Коли його сподвижник Том Відден, тактик у Денніса Коннера, перейшов у North Sails, він розробив там 3DL-метод, у якому він розкладав полотнища вітрильних тканин формою, яка відповідала профілю вітрила, і склеював їх. Але, незважаючи на це, за рішенням суду North Sails мала сплатити патент Конрада. Пізніше Elvstrom Sails також купила більш розвинений метод "Genesis" та виробляла до 2007 р. так звані мембранні вітрила "Genesis", поки їх не замінила власна технологія під грифом "Elvstrom Membrane Technik", EMT.

Мембранні вітрила "3DL", що використовуються спочатку тільки для яхт-учасниць Кубка Америки і чисто гоночних яхт, North Sails протягом кількох років оптимізував і для круїзного яхтингу: вітрила стали довговічнішими і простішими в налаштуванні - і, насамперед, загальнодоступними. Тим часом, до них підтягнулися інші вітрильні майстри та виробники вітрильної тканини зі своїми розробками з виробництва мембранних вітрил, як, наприклад, Dimension-Polyant із серією «D4» і вже згадана фірма Elvstrоm Sails з EMT, якщо називати лише лідерів ринку.

Fingulf 36 з вітрилом з «NorLam», зручного у користуванні круїзного ламінату, зміцненого для радіального крою в напрямку основи

ПЕТ Поліестер (власні назви: дакрон, терілен, тревіра): Дуже міцний на розрив та мало-розтяжний матеріал, який особливо підходить для вітрильних тканин. Він має високу стійкість до ультрафіолету, чудово пручається зламам і є відносно дешевим.

Пентекс: Є модифікованим поліестером, що має менший на 30% розтягнення порівняно з поліестером при однаковій міцності на розрив. Волокна можуть сплітатися і часто використовуються в сформованому нетканому листі пасм. Пентекс — найдешевша альтернатива іншим високомодульним волокнам, але набагато менш продуктивна.

Вектран: Світло-коричневий матеріал також є модифікованим поліестером, має великий модуль пружності, практично нульовим залишковим подовженням, стійкістю до зламів, міцністю на розрив і стійкістю до стирання. Порівняно з поліестером вектран менш стійкий до зламів та ультрафіолету. Однак він міцніший на розрив, стійкіший до зламів і дорожчий, ніж арамід

Арамід (власні назви: кевлар, технора): Кеврал був винайдений компанією «Dupont» в 1965 р. для виготовлення вітрил і з тих пір постійно покращувався, в основному щодо стійкості до зламів і ультрафіолету. Золотисто-жовтий кевлар за питомими характеристиками міцнішою стали, і отже, вп'ятеро міцніше поліетилену і вдвічі — пентексу, але чутливіший до зламів та стирання порівняно з поліестером. Арамідні волокна, до того ж, менш стійкі до ультрафіолету і тому, як і вектран повинні бути захищені за допомогою фільтрів ультрафіолету, які містить таффета і смола. З кевлару виготовляються щільні, вузькі тканинні матеріали, на які можуть бути наклеєні майларові плівки.

Животний: Є арамідом, що має схожі з кевларом модулі пружності, проте більш міцний на розрив і стійкий до ультрафіолету. Нитки також жовтого кольору. Приблизно на 20 % дорожчий за кевлар.

Технору: Цей арамід трохи менш міцний на розрив порівняно з кевларом, проте стійкіший до зламів. Нитки волокна пофарбовані в чорний колір і завдяки цьому набувають високого рівня стійкості до ультрафіолету. Технора чорного кольору часто використовується в ламінатах для посилення діагональному напрямку перед шаром поздовжніх і поперечних ниток. Трохи дорожче за тварон.

Модифікований поліетилен (власні назви: дайніма, спектра): Волокна з цього матеріалу мають високу міцність на розрив і модулем пружності в порівнянні з усіма раніше згаданими волокнами. Вони мають найвищу стійкість до ультрафіолету після карбону, дуже стійкі до стирання, легкі (плавучі), як і нечутливі до зламів.

Недоліки цих дуже дорогих волокон: якщо їх рівномірно перевантажувати протягом тривалого часу, утворюється так званий крип («crip») — волокна не витримують навантажень, подовжуються і в результаті ламаються. Цей недолік виявляється лише тоді, коли вибирається дуже легка тканина для вітрил. Нитки дайніми/спектри, як і кевлар, можуть перероблятися в екстремально міцні на розрив і малоткані тканини («Hydra Net» від Dimension-Polyant), однак є найдорожчими після карбону.

Карбон: Вироблені з вуглецевого волокна комплексні нитки мають ще нижчий показник розтягування порівняно з волокнами дайніми/спектри, але з меншою стійкістю до розривів. Вони майже не чутливі до ультрафіолету, і деякі модифікації цих волокон досягають високої стійкості від зламів. Нестача вуглеволокна: бічні сильні удари по нитці, наприклад, коли вітрило б'ється об ванти, можуть призвести до зламу. Через великий попит у всьому світі карбон, принаймні, на третину дорожчий за дайніми.

Скловолокно: Як і волокна карбону, волокна скловолокна складаються з тисяч комплексних ниток, які і після переробки в ламінат залишаються вільно з'єднаними один з одним. Завдяки цьому вони досить гнучкі, щоб протистояти навантаженням, що спричиняють вигин. Скловолокно, як і карбон, майже не чутливе до ультрафіолету, дуже малорозтяжне, стійке до розриву і відсотків на 20 дешевше. Однак показник розтягування в 4 рази перевищує аналогічний карбону, і скловолокно значно важче. Тому багато виробників вітрил радять використовувати легший карбон для яхт від 45 футів у довжину.

Текст: Міхаель Боманн

05.04.2012