Строим скампавею

Перелопатив несколько "первоисточников" (и "компиляций" с них) удалось установить некоторые ТТХ скампавей образца 1713-14 годов. Основная масса (50 из более чем 60) построенных на Галерном дворе в Петербурге скампавей была 16-баночной, около десятка были 18- и 19-баночные. Также было построено 6-8 20-баночных полугалер, отличавшихся от скампавей только размерами. Около 30 скампавей и полугалер было построено в разные годы (самая старая флагманская полугалера "Святая Наталья" постройки 1708 года) на Выборгской верфи, среди них более половины 15-баночные (они присутствуют на гравюрах о Гангутском сражении). Размеры скампавей (длина-ширина-глубина интрюма в метрах):

16-баночная - 30.48 х 5.33 х 1.35
18-баночная - 31.75 х 5.33 х 1.40
19-баночная - 33.53 х 5.64 х 1.45

Если судить по размерам, 16- и 18-баночные скампавеи были практически одинаковыми, последняя только несколько длиннее. Это нам значительно облегчит работу при "постройке" 18-баночной скампавеи - к 16-баночной просто надо будет добавить несколько шпангоутов (ну и пару банок, конечно). Корпус, надстройки и мачты 19-баночной получаются из 18-баночной простым масштабированием, останется только заменить 18 банок на 19 (ну и, есно, поменять элементы декора, чтобы придать каждой скампавее некоторую "индивидуальность" ).


Как ни крути, но без чертежей скампавею нам не построить, особенно если раньше строительством кораблей или хотя бы лодок вы не занимались (как я, например ). Пошарив по сети, мне удалось найти более-менее приличные чертежи нескольких галер: мальтийской, балтийской (непонятно, чья именно, скорее всего шведская), русской (условно называемой "Двиной") и больше всего материала по французской галере La Reale. Есть еще несколько десятков картинок, позволяющих судить о конструкции галер. Так что, вооружившись этими сведениями, попробуем сделать чертеж корпуса нашей скампавеи.

Собсно, особых различий в обводах корпуса галер разных "школ" не наблюдается, лично мне глянулась "балтийская" галера, ее я и взял "за основу".

Сначала в "Фотошопе" из чертежей сделал три проекции корпуса, картинки видов спереди и сбоку делал квадратными, все три вида без левого и правого полей (обрезаны по краям чертежа). Это сделано для того, чтобы легче потом было в программе 3D-моделирования подгонять картинки по масштабу. На видах сбоку и сверху пришлось добавить длины (просто разрезал чертеж пополам и сдвинул половинки), так как "балтийская" галера оказалась значительно короче скампавеи (длина последней 30.48 метра против 22-23 у галеры), получились такие картинки:

http://russkoestereo.ru/Files/Pictures/Gangut/BaltGalega_Korpus.jpg [not image]

http://russkoestereo.ru/Files/Pictures/Gangut/BaltGalera_SideView.jpg [not image]

http://russkoestereo.ru/Files/Pictures/Gangut/BaltGalera_TopView.jpg [not image]


Теперь переходим в вашу любимую программу 3D-моделирования (я предпочитаю моделить в MAYA, но принципиальных отличий между разными программами нету), все последующие "операции" мы будем производить в ней.

Сначала создаем 3 взаимно перпендикулярные плоскости и "натягиваем" на них картинки проекций (чтобы в MAYA не париться с масштабированием и пропорциями, я сделал картинки квадратными, а плоскости создавал тоже квадратными со сторонами, равными размерностям скампавеи, т.е. 30.48 и 5.33 метра, вид сверху - прямоугольный 30.48х5.33 метра):

http://russkoestereo.ru/Files/.../Gangut/Skampaveya16_Projections.jpg [not image]

Важный вопрос, который необходимо решить при постройке корпуса (впрочем, "неважных" вопросов практически и нету ) - размеры и количество шпангоутов и их конструкция. Опять же из "первоисточников" удалось выяснить, что в голландских и английских наставлениях по корабельному делу тех лет настоятельно рекомендовалось для кораблей водоизмещением менее 400 тонн (наши скампавеи со своими 150-200 тоннами как раз попадают в эту категорию) ширину шпангоутов брать 8 дюймов при шпации (расстоянии между ними) 2 дюйма. На изображениях, кои удалось отыскать, шпангоут галер состоял из флортимберса и двух футоксов, причем двойным шпангоут был только в месте их "нахлеста", что-то вроде этого:

http://russkoestereo.ru/Files/Pictures/Gangut/Skampaveya16_01.jpg [not image]


Не будем отступать от этих "рекомендаций" и примем за ширину двойного шпангоута 8 дюймов (примерно 20 см), т.е. ширина одной детали будет примерно 10 см, толщину для надежности возьмем 12 см, а шпацию - 5 см (те самые 2 дюйма). Размер "нахлеста" должен быть не меньше фута (30.5 см), мы для верности возьмем полтора.

Переключаемся в 3D-программе на вид спереди и тупо обводим линии шпангоутов любым "инструментом" для построения кривых (предпочтительней, конечно, делать это сплайнами):

http://russkoestereo.ru/Files/Pictures/Gangut/Skampaveya16_Splines.jpg [not image]


Затем "растаскиваем" полученные кривые вдоль вида сбоку (хотя на чертеж лучше не полагаться, он у нас всего лишь шаблон, гораздо правильней задавать координаты линий шпангоутов в явном виде, в нашем случае расстояние между кривыми равно 1.49 метра):

http://russkoestereo.ru/Files/.../Gangut/Skampaveya16_Splines02.jpg [not image]


Собсно, сами кривые нам нужны для построения поверхности корпуса, что мы и делаем командой Loft:

http://russkoestereo.ru/Files/.../Gangut/Skampaveya16_Splines03.jpg [not image]


При необходимости поверхность можно "подрихтовать" (передвигая контрольные точки кривых), устранив всяческие "косяки" (все-таки исходный чертежик был так себе ).

Теперь займемся "изготовлением" собственно шпангоутов.

Расстояние между штевнями у нас 24.79 метра, при расстоянии между шпангоутами 10 дюймов (примерно 25 см) нам потребуется 99 шпангоутов. Каждый шпангоут состоит из флортимберса и футоксов шириной по 10 см, плюс шпация 5 см, т.е. для построения этих деталей нам понадобится "разрезать" построенную поверхность корпуса на вертикальные "полоски" шириной около 5 см: по две полосы пойдут на "изготовление" деталей шпангоута, одна останется "незадействованной", изображая из себя шпацию . Чтобы при построениях не накапливались погрешности, лучше сначала разделить поверхность на 99 частей (т.е. получить линии наших шпангоутов), при необходимости их подредактировать, а затем для построения деталей шпангоута каждую такую "секцию" уже разделить на 5 "полос" по 5 см:

http://russkoestereo.ru/Files/.../Gangut/Skampaveya16_Splines04.jpg [not image]

http://russkoestereo.ru/Files/.../Gangut/Skampaveya16_Splines05.jpg [not image]


Для построения деталей шпангоута нам потребуется выбрать на поверхности три вертикальные изопармы, вот эти:

http://russkoestereo.ru/Files/.../Gangut/Skampaveya16_Splines06.jpg [not image]


Дальше дело техники: смещаем командой Curve Offset выбранные кривые на 12 см (толщина деталей), последовательно выбираем из 6 кривых 4 и командой Loft получаем поверхность флортимберса или футокса:

http://russkoestereo.ru/Files/.../Gangut/Skampaveya16_Splines07.jpg [not image]


Обрезаем детали в нужных местах, наводим "красивости" типа фасок, пазов и т.п., зеркально отображаем полученную геометрию и voila! - шпангоут готов:

http://russkoestereo.ru/Files/.../Gangut/Skampaveya16_Splines08.jpg [not image]


Мастерить подобным способом шпангоуты работенка, конечно, не очень творческая (зато непыльная и результат практически идеальный ), при желании ее можно автоматизировать, написАв несложный скриптец на встроенном языке 3D-программы, но это уже отдельная тема, к нашей отношения почти не имеющая (ведь мы реконструируем РУЧНОЕ изготовление скампавеи по тогдашним технологиям, только вместо топора в руках у нас... нет, не угадали, не мышь, а перо графического планшета Wacom)).

Yurab> Мастерить подобным способом шпангоуты работенка, конечно, не очень творческая (зато непыльная и результат практически идеальный ), при желании ее можно автоматизировать, написАв несложный скриптец на встроенном языке 3D-программы, но это уже отдельная тема, к нашей отношения почти не имеющая (ведь мы реконструируем РУЧНОЕ изготовление скампавеи по тогдашним технологиям, только вместо топора в руках у нас... нет, не угадали, не мышь, а перо графического планшета Wacom

Работа,действительно сложная и интересная. Спасибо,мы друг друга правильно поняли! Удачи!

Не вдаваясь в детали скажу, что специалисты, пользующиеся планшетами с перьями, неизменно демонстрируют гораздо лучшие "производственные результаты", чем люди, предпочитающие мышь (к тому же есть множество работ, которые просто невозможно выполнить качественно и в установленные сроки, пользуясь мышью, да хоть то же моделирование, например). В качестве аналогии здесь можно привести, например, устройство памяти с последовательным (типа магнитной ленты) и прямым (диск) доступом: для поиска нужного сектора ленту приходится перематывать, головка же диска сразу адресуется в нужное место; то же самое и у планшета - вы адресуетесь к нужной точке экрана НАПРЯМУЮ, в то время как мышью приходится наматывать буквально километры (мало того, что совершенно бесполезные, так к тому же такие "прогулки" еще отрицательно влияют на суставы и мышцы кисти руки, вызывая их заболевания).

По поводу же "недоступности" планшета для большинства пользователей - неплохой планшет стОит сейчас около 1000 рублей, гораздо дешевле некоторых "навороченных" мышей (и чуть дороже "простой" мыши). Если вы проводите за компом по нескольку часов в день, а не от случая к случаю, то продолжать пользоваться мышью - это себя не уважать. Попробуйте несколько дней попользоваться планшетом - максимум через неделю вы забудете о мыши как о страшном сне, а ваши "производственные показатели" резко пойдут вверх .

Еще по поводу "интерфейса" 3D-программ (да и любых других, редакторов текста, например): поскольку при моделировании тех же десятков шпангоутов приходится очень часто выполнять однотипные последовательности команд, то команды (или целые последовательности команд) удобнее (и главное - гораздо эффективней) выбирать не из меню (часто многоуровневых), а назначить им "горячие клавиши" (у меня, к примеру, команда Loft вызывается нажатием клавиши L, CurveOffset - O, CreatePoligon - P, и т.д.), ваша производительность на "рутинных операциях" возрастет многократно, оставив больше времени на операции "творческие" .

Yurab> По поводу же "недоступности" планшета для большинства пользователей - неплохой планшет стОит сейчас около 1000 рублей, гораздо дешевле некоторых "навороченных" мышей (и чуть дороже "простой" мыши). Если вы проводите за компом по нескольку часов в день, а не от случая к случаю, то продолжать пользоваться мышью - это себя не уважать. Попробуйте несколько дней попользоваться планшетом - максимум через неделю вы забудете о мыши как о страшном сне, а ваши "производственные показатели" резко пойдут вверх .

Я думал,мы поняли друг друга,ну да ладно! Я сам инженер-электронщик,поэтому изложенное Вами полностью поддерживаю,но знаете ли Вы что на переферии и 1000 рублей,особенно сейчас,серьезные деньги? Например у нас,совсем недавно стали появляться графические планшеты в 11-13 дюймов,по цене от 1800 рублей.Я приобрел, пользуюсь,мне очень нравится. Но я писал,совсем не желая Вас "зацепить",просто не все наши коллеги смогут приобретать в ближайшее время,планшеты,а у некоторых и с оргтехникой серьезный "напряг",но ведь они же в этом не виноваты,верно? И моделистами все равно остаются! Поэтому, с высоты Ваших и своих возможностей и умений,я предлагаю "лишние" выражения оставлять за рамками мониторов и форума.Согласны?

Заметано .

Yurab> Заметано .

Отлично! Рад приобрести еще одного друга! Можно и по бокалу за взаимопонимание!
(загляни в свою репутацию!)

Не, у меня диета (по поводу камешка в желчном пузыре), с "гастрономическими излишествами" я завязал, но за других порадуюсь (если, конечно, напитки не "паленые" ).

Yurab> Не, у меня диета (по поводу камешка в желчном пузыре), с "гастрономическими излишествами" я завязал, но за других порадуюсь (если, конечно, напитки не "паленые" ).

Я уже один камешек "родил",дело известное! А паленку не употребляем-с !

Собсно, по поводу 3D-моделирования: ясно, что заниматься такими "художествами" не каждый захочет или сможет, так что по завершении этого этапа моих "изысканий" планирую состряпать что-то вроде альбомчика (в электронном виде, есно, с картинками (в том числе стереоскопическими) и текстами, что-то вроде Anatomy of the Ship, но на отечественную тематику) для судомоделистов. Так что высказывайте ваши пожелания по содержанию будущего альбома . Заодно (чтобы мне не терять зря время на поиски) покопайтесь в своих архивах на предмет картинок с устройством такелажа и рангоута галер. Инфу мыльте на yurabrusskoestereo.ru.

Yurab> Не вдаваясь в детали скажу, что специалисты, пользующиеся планшетами с перьями, неизменно демонстрируют гораздо лучшие "производственные результаты", чем люди, предпочитающие мышь
Все таки вы вдайтесь в детали - о каких планшетах речь?
Помнится в начале 90-х юзали планшеты в КБ, но потом они вымерли, как динозавры.

Yurab> (к тому же есть множество работ, которые просто невозможно выполнить качественно и в установленные сроки, пользуясь мышью, да хоть то же моделирование, например).
Очень спорное утверждение

В справочнике Чернышева упоминался еще один вид галер времен Петра первого - конные, приспособленные для перевозки 15-40 лошадей. к сожаление, нигде не встречал их изображений и внутренней планировки. В частности ,не понятно, как содержали коней - открыто, на коновязи, или в специальной надстройке- конюшне. имелось ли коней специальна сходня, как был организован проход между баковыми пушками.

Я тоже задавался этим вопросом, но ответа пока не нашел. Скорее всего лошади были особым образом дрессированные (чтобы поместиться в трюме высотой 1.4 метра, хотя их могли держать и на палубе ) или это были пони .

Самое время заняться другим важным элементом набора корпуса - бимсами. Это поперечные балки, связывающие бортовые элементы шпангоута и придающие корпусу поперечную прочность, а кроме того, на бимсы приходится нагрузка от всего того, что находится на палубе (да и сама палуба стелится на бимсы).

Форма бимсов не то, чтобы сильно изощренная, но это и не просто шпала: бимсы слегка выгнуты вверх, говоря "по-морскому", "имеют погибь", величина которой ("стрелка погиби"), строго говоря, штука далеко нетривиальная. Но поскольку в начале XVIII века (по сюжету "кина", для которого, собсно, и делаются модели, именно в это время происходят описываемые здесь события ) математический аппарат кораблестроения был еще в зачаточном состоянии, то мы тоже не будем сильно углубляться в теорию, а возьмем в качестве этой самой "стрелки" стандартную в то время величину - 1/50 ширины палубы, лежащей на этом самом бимсе.

Для построения изогнутого бимса есть несколько способов, но поскольку эта "изогнутость" есть не что иное, как кривая третьего порядка (B-сплайн), проведенная через 3 точки, то нам остается только найти эти 3 точки, а остальное сделает программа 3D-моделирования. 2 точки уже есть , они лежат на верхних концах футоксов (боковых деталях шпангоутов), 3-я точка находится на плоскости симметрии корпуса (по-морскому на "диаметральной плоскости" или ДП) и "приподнята" над первыми двумя точками на величину "стрелки погиби":

http://russkoestereo.ru/Files/Pictures/Gangut/BimsCurves_01.jpg [not image]

http://russkoestereo.ru/Files/Pictures/Gangut/BimsCurves_02.jpg [not image]


Теперь надо определиться с размерами бимсов. На картинках с галерами (и другими кораблями) бимсы изображены по-разному: на одних они имеют ширину футоксов и лежат прямо на них (причем на каждом), на других шире футоксов в 1.5-2 раза и соединяются не со всеми футоксами, а с каждым вторым или даже третьим, и т.д. У нас ширина футоксов 10 см, шпация 5 см, так что 15 см видится вполне подходящей шириной бимсов, один бимс будет приходиться на два футокса и располагаться между ними. Да, толщина бимсов такая же, как у деталей шпангоутов - 12 см.

Одна из "технологий" построения бимсов аналогична использованной нами при построении шпангоутов: между двумя соседними кривыми бимсов "натягиваем" командой Loft поверхность, состоящую на этот раз не из 5, а из 10 "полос", выбираем на этой поверхности 1-ю и 3-ю изопармы (между ними аккурат 15 см - ширина бимса), дублируем их со смещением вниз на толщину бимса (12 см) и на получившиеся 4 кривые опять-таки командой Loft "натягиваем" поверхность нашего бимса:

http://russkoestereo.ru/Files/Pictures/Gangut/BimsCurves_03.jpg [not image]


Эти манипуляции проделываем для каждого бимса. Работенка, конечно, муторная (бимсов 48 штук), но есть и "утешительные" моменты: это в два раза меньше, чем количество шпангоутов (которые, к тому же, состояли из трех - фактически двух, третья получалась "зеркалированием" - деталей ), ну и, опять же, елозить мышью (или пером ;), что, впрочем, гораздо сподручней) это не то же самое, что махать топором (представить сложно, а ведь все эти корабельные деталюшки плотники месяцами вырубали из толстенных брусьев, чаще всего дубовых, пользуясь весьма незамысловатым инструментом).

http://russkoestereo.ru/Files/Pictures/Gangut/BimsCurves_04.jpg [not image]

Yurab> http://russkoestereo.ru/Files/Pictures/Gangut/BimsCurves_04.jpg

Серьезная работа,зато результат впечатляет! Продолжай,Юра,ждем!

Не менее важным, чем изготовление деталей набора корпуса, вопросом является вопрос, а как же эти детали между собой соединить. Во многих книжках этот вопрос попросту обходится или дается ответ типа "как-как, болтами, конечно". Единственный источник, дающий более-менее внятную инфу - книга Peter Goodwin'а, за что ему нижайший поклон.

При слове "болт" у большинства людей сразу возникает ассоциация с крепежной деталью в виде цилиндра, один конец которого имеет расширение в виде шестигранника, на другом нарезана резьба. Для "функционирования" болта еще нужна гайка и прочая "мелочь" типа шайбы.

Что же называли болтом в кораблестроении XVIII века (да и в более ранние века тоже)? Цилиндрическая (иногда в сечении квадратная) деталь с расширением (без всяких граней, просто сплющенная неправильная полусфера) на одном конце, никакой нарезки (хотя болты с резьбой изобрели в XV веке, но технология нарезки резьбы была очень трудоемкой, по сути тогдашний high-tech, так что широко применяться нарезные болты стали несколькими веками позднее), что-то вроде этого:

http://russkoestereo.ru/Files/Pictures/Gangut/CopperBolts.jpg [not image]


Болт вставлялся в заранее просверленное отверстие, на выступающий из соединяемой детали конец надевалась шайба и после этого выступающая часть расплющивалась молотком. То есть по сути это была заклепка. Делали такие болты-заклепки из меди, которая достаточно пластична (довольно легко расплющивается "вхолодную"), к тому же медленно корродирует в морской воде.

При строительстве небольших судов медные болты вполне себя оправдывали, но при постоянно возрастающем тоннаже строящихся кораблей медным болтам стало банально не хватать прочности, поэтому медные болты стали вытесняться болтами из кованного железа. У последних с прочностью все было нормально, но кованное железо очень трудно расплющить в холодном состоянии. Поэтому вместо расплющивания применяли другой способ: в болте при его изготовлении делалось прямоугольное отверстие в виде клина, при соединении таким болтом деталей тоже надевалась шайба, а после в отверстие вставлялся этот самый клин (шплинт), который при забивании стягивал соединяемые детали:

http://russkoestereo.ru/Files/Pictures/Gangut/IronBolts.jpg [not image]


Недостатком железного болта была необходимость более-менее точно выдерживать длину, погрешность компенсировали надеванием дополнительных шайб. Ну и железо в морской воде корродирует гораздо быстрее меди, поэтому головки железных болтов, контактирующие с водой, заглубляли с помощью просверливаемых в дереве отверстий с диаметром головки болта и отверстие это "герметизировали" - законопачивали. (Впрочем, так иногда поступали и с медными болтами).

Собсно, самой слабой частью конструкции корпуса все-равно были не болты, а деревянные детали: древесина (особенно плохо просушенная, что при интенсивном строительсте русских кораблей в начале XVIII века встречалось сплошь и рядом; те же галеры служили в среднем 5-7 лет, линейные корабли несколько дольше, сделанная же из хорошо просушенной древесины "Полтава" была рекордсменкой - прослужила 20 лет, правда, перенесла несколько капремонтов ) разрушалась в воде гораздо быстрее железных болтов.

Опять же в 1714 году Россия всего несколько лет, как перестала закупать многие металлы (в первую очередь медь) за границей, свои месторождения только-только начинали осваиваться, так что медь была стратегическим сырьем и ее применение в кораблестроении не очень приветствовалось, где только возможно, медь заменяли железом. А больше всего меди шло на изготовление пушек - здесь медь была гораздо технологичней чугуна и медные пушки после отливки почти не требовали трудоемкой обработки, в отличие от чугунных.