Тяжелый катер даже на минимальном ходу несет в себе энергию, достаточную для повреждения обшивки. Проблема не в скорости, а в том, что вся эта энергия сходится в небольшом месте контакта. Борт из стеклопластика или алюминия рассчитан на распределенное давление воды, а не на точечный удар в районе ватерлинии. Без упругой прокладки между стенкой и бортом тонкий лист получает вмятину, трещину или пролом. Таким демпфером служит кранец.
Физика удара
Смысл кранца простой: он удлиняет путь торможения. Судно упирается не в жесткий бетон или металл, а в упругое тело. Чем длиннее путь остановки, тем меньше пиковая сила, действующая на обшивку. Без кранца путь торможения сокращается до миллиметров прогиба самого листа – и нагрузка на него возрастает многократно.
Обшивка мнется обычно не потому, что контакт «продавил» металл. Тонкий лист между набором прогибается локально, гелькоут растрескивается от изгиба. Конкретный порог повреждения зависит от толщины листа, расстояния между шпангоутами и состояния сплава. Кранец швартовый как раз и нужен, чтобы снизить пиковое усилие до уровня, который обшивка держит без остаточной деформации.
Вы ошибаетесь, если думаете, что только чуть-чуть касаетесь причала бортом во время швартовки. Трехтонный катер даже на скорости менее пол-узла несет энергию, достаточную для вмятины, если контакт приходится на малую площадь без упругой прослойки. Надувной буфер или резиновый профиль принимают удар на себя и гасят его за счет собственного сжатия и внутреннего трения в материале.
Формы кранцев
Причальный кранец работает на кромке стенки, где борт судна скользит вдоль нее при швартовке. Продольные профили укладывают вдоль кордона причала. Они распределяют нагрузку по линии и не дают борту «нырнуть» под кромку. Кранец причальный угловой закрывает внешние и внутренние углы пирса, где вектор удара приходит под 45-90° к плоскости стенки. Без него угол бетонного или стального корпуса пирса концентрирует всю энергию навала в одной точке.
Судовой кранец вешают на борт, и здесь форма определяет характер контакта. Цилиндр работает, когда судно прижимается к стенке плашмя: линия контакта длинная, нагрузка распределена по образующей. Стандартные размеры цилиндрических кранцев: 60-100 см в длину, 15-30 см в ширину. Шар принимает точечный удар в любом направлении и удобен на носу, где геометрия борта сложная и криволинейная. Как правило шарообразные кранцы для малых и средних судов изготавливают 20-70 см в диаметре. Кранцы для гидроцикла чаще всего делают в форме полукруга или крюка, чтобы удобно крепить их за борт. Масса гидроцикла невелика, а борт имеет двойную кривизну, которую цилиндр отрабатывает хуже.
Материалы
Причальные кранцы и судовые буферы производят из одного набора полимеров и эластомеров, но требования к толщине стенки и твердости различаются. Литая резина средней твердости широко используется для причальных профилей; их стойкость к повторным ударам зависит от состава смеси и конструкции профиля, а не только от числа по Шору. Надувные ПВХ-буферы мягче и подходят для судов; рабочее давление задает производитель, и превышать его не стоит. ЭВА-пена с закрытыми порами не боится проколов: даже при повреждении оболочки она сохраняет плавучесть и упругость.
Виниловые оболочки с нейлоновым кордом при защите от прямого ультрафиолета служат несколько сезонов без заметной потери эластичности; на открытом солнце срок сокращается. Полиуретан, как правило, устойчивее резины к истиранию, но конкретное соотношение зависит от состава и условий эксплуатации.
Отдельная группа – деревянные привальные брусья. Их крепят вдоль кордона легких причалов как сплошной отбойник. Дерево гасит удар за счет смятия волокон. Для тяжелого навала брус не эквивалент рассчитанному резиновому профилю, а без регулярного осмотра подвержен растрескиванию и гнили. Стоит учитывать, что шероховатая поверхность или щепа на брусе может поцарапать гелькоут при скольжении борта.
Ошибки
Если кранец висит выше или ниже реальной точки контакта, борт при падении уровня воды или загрузке смещается, и удар приходится мимо защиты. Другая типичная ситуация: один буфер на борту длиной 8 м, тогда как точек контакта несколько. Нагрузка концентрируется, и кранец продавливается до стенки.
Слишком мягкий буфер для тяжелого катера проседает до полного сжатия, и дальше судно движется уже без упругой прослойки. Затертый до дыр ПВХ-кранец теряет давление и перестает пружинить – борт бьет в стенку через сдувшуюся оболочку.
Кранец швартовый на судне – это не украшение борта. Закрепленный на рейлинге, он может сместиться при рывке швартова и уйти из зоны удара, хотя надежность зависит от точки крепления. Привязывать буфер лучше к прочным элементам корпуса: утке, рыму, основаниям леерных стоек. Отдельная проблема: кранец, зажатый между двумя бортами на волне. При качке он работает как абразив, стирая гелькоут с обеих сторон, а при резком крене может лопнуть.
Выбор кранцев
Считать нужно от судна и стенки. Кранец причальный подбирают под массу и высоту борта самого крупного судна, которое швартуется к этому месту. Судовой кранец – под конкретную геометрию борта и тип стенки: жесткий бетон, стальной шпунт или плавучий понтон. На открытой акватории волновая нагрузка и число циклов обычно выше, чем в закрытой марине, но эта разница зависит от места.
При подборе ориентируются на несколько параметров:
- масса судна и типичная скорость подхода к стенке;
- высота свободного борта от ватерлинии до привального бруса;
- тип причальной стенки и наличие на ней собственных отбойных элементов;
- сезонная волна и колебания уровня воды;
- число точек контакта по длине борта – ориентировочно один кранец на каждые 2,5-3 м, хотя точное количество зависит от формы корпуса и условий стоянки.
Причальные кранцы и судовые буферы не всегда работают в фиксированной паре с заранее заданными ролями. Нагрузка распределяется между элементами в зависимости от их жесткости, деформации и геометрии контакта. Если на кордоне есть отбойный профиль, часть энергии заберет он; если кромка голая, основная нагрузка ляжет на судовой буфер.
Кранец – самая дешевая деталь в паре «борт – стенка». Ремонт обшивки, замена гелькоута или правка листа обходятся заметно дороже, особенно если повреждение затронуло силовой набор. Поэтому каждый подход к причалу начинается с простого вопроса: на месте ли буфер и туда ли он привязан.
