Det förefaller mig som att spridarna hålls fixerade i sidled av vajrarna. Kan
det t.o.m. vara så att spridarna borde vara _ledade_ vid masten så att det
förbandet inte utsätts för några onödiga krafter?
Erik
-----------== Posted via Deja News, The Discussion Network ==----------
http://www.dejanews.com/ Search, Read, Discuss, or Start Your Own
Grunderna i hållfasthetslära kanske inte hör hit men eftersom
frågan ställts om både master och spridare kan det kanske vara
vara på sin plats med en liten utredning.
Man skiljer mellan olika så kallade lastfall. Böjning tex.
eller drag eller tryck men också något som kallas knäckning.
Knäckning är det fenomen som uppstår när en lång slank kropp
(tex. en mast eller spridare) belastas med tryckkrafter i sin
längsriktning. Om profilen är tillräckligt slank (man pratar
faktiskt inom hållfen om det så kallade slankhetstalet) och
man belastar den tillräckligt hårt så kommer den plötsligt
att knäckas, dvs. böjas och gå av även om den från början
var helt rak och inga krafter verkade i någon annan riktning
än dess längsriktning. Det finns enkla formler för att beräkna
den kraft som behövs för att en profil med visst slankhetstal
skall knäckas. Vilken tryckkraft som konstruktionen klarar utan
att knäckas beror också på hur den sitter fast i ändarna. Om den
är inspänd på ett sätt som motverkar böjning klarar den högre
knäcklast men om den är "momentfritt inspänd" klarar den mindre.
En mast eller en spridare är huvudsakligen utsatt för tryckkrafter
så det man dimensionerar mot är i första hand knäckning. Ju styvare
båt, ju mer segel, ju större tryckkrafter blir det i masten när
båten kränger och ju grövre mast behövs för att den inte skall
knäckas. Är man inte ingenjör tror man kanske att det är böjning
som är problemet men så är det alltså inte. Det är tryckkrafterna
från vant och stag som knäcker masten.
Om nu masten står på däck finns det inget som hindrar varken nedre
eller övre ändan av masten att böjas. Båda är vad man kallar
"momentfritt
inspända". Om man har engenomgående mast och för tillfället gör
tankeexperimentet att bortse från den del av masten som är under
däck utan istället jämför bara den del av masten som är över däck
med en mast som står helt på däck blir den viktiga skillnaden att den
genomgående masten inte kan böjas i sin nedre ända (där den går
genom däcket). Den undre delen av masten (som är under däck)
håller så att säga emot. Detta är en fördelaktigare inspänning
av mastens "nedre" ända och gör att den klarar högre trycklast
utan att knäckas. Man får alltså tänka sig den genomgående masten
som 2 bitar. Delen under däck som är så kort att den inte kan knäckas
och delen över däck som sitter fast i den undre delen på ett sätt
som är fördelaktigare än om hela masten står på däck. Förutsättningen
för att detta skall funka är förstås att masten sitter fast i sidled
där den går genom däcket. Gör den inte det faller hela resonemanget
och man får istället en ännu längre och slankare mast som tål ännu
mindre tryckkraft.
Vad som sagts ovan gäller också bara under förutsättning att riggen
är av typen masthead med raka spridare. Har man en partialrigg, eller
en rigg med bakåtsvepta spridare försämras situationen eftersom
man då får in böjning i masten samtidigt som dom stora
trycklasterna. Störst säkerhet mot knäckning har man i en
(rak) mast. Minns diskussionen tidigare i vinter om att segla med
endast ett försegel på en partialrigg utan backstag. Detta är inte
bra eftersom förstaget då bidrar till att böja masten och därmed
sänker säkerheten mot knäckning.
Tänk på att masten är hela tiden utsatt för en enorm tryckkraft
från vant och stag som vill få den att knäckas. Så länge den
är rak klarar den ganska mycket. Böjer man på den ökar risken
för knäckning mycket snabbt. Det är därför jag förordar masthead
och ordentligt med undervant på en långfärdsbåt.
I praktiken innebär allt detta att om man har en viss mastprofil och
masten på däck kan man i allmännhet gå ned till närmast mindre
mastprofil om man istället låter masten gå genom däcket. Man sparar
alltså vikt och luftmotstånd. Ett liknande resonemang kan man
använda på spridare. Det är fördelaktigt för spridaren
att vara "fast inspänd" i masten eftersom den då tål högre
tryckkraft utan att knäckas.
Med reservation för vissa förenklingar och överseenden,
Hälsningar,
--
Johan Kjellander, Microform AB
http://www.varkon.com (VARKON/English)
http://www.microform.se/toan (Sailing/Swedish)
<klipp>
> I praktiken innebär allt detta att om man har en viss mastprofil och
> masten på däck kan man i allmännhet gå ned till närmast mindre
> mastprofil om man istället låter masten gå genom däcket. Man sparar
> alltså vikt och luftmotstånd. Ett liknande resonemang kan man
> använda på spridare. Det är fördelaktigt för spridaren
> att vara "fast inspänd" i masten eftersom den då tål högre
> tryckkraft utan att knäckas.
Kan man av detta dra slutsatsen att så länge spridaren i sig är tillräckligt
stark (tillräckligt grov) så behöver man inte oroa sig för spridarens
infästning vid masten annat än att den inte ska kunna skjuvas av där? Kan man
alltså strunta i om det går att vicka på spridaren?
På våran båt kan man vicka på spridarna en del. Jag har sett att många båtar
har betydligt mer ambitiösa spridarfästen. Vi har därför funderat på att
förstärka våra - därav frågan.
Vi har dock inte märkt några tendenser på att nuvarande konstruktion inte
skulle fungera. Det verkar vara ett "stabilt" system men jag kan inte riktigt
inse hur det hela fungerar, rent mekaniskt. Varför viker sig t.ex. inte
spridarna? (Jag antar att svaret är att de inte kan det rent geometriskt pga
vajrarna.)
In article <36E2F404...@microform.se>,
Johan Kjellander <jo...@microform.se> wrote:
<klipp>
> I praktiken innebär allt detta att om man har en viss mastprofil och
> masten på däck kan man i allmännhet gå ned till närmast mindre
> mastprofil om man istället låter masten gå genom däcket. Man sparar
> alltså vikt och luftmotstånd. Ett liknande resonemang kan man
> använda på spridare. Det är fördelaktigt för spridaren
> att vara "fast inspänd" i masten eftersom den då tål högre
> tryckkraft utan att knäckas.
Kan man av detta dra slutsatsen att så länge spridaren är tillräckligt stark i
sig (tillräckligt grov) så spelar den ingen roll om det går att vicka på
spridarna, så länge de inte kan skjuvas av vid fästet?
På vår båt kan man vicka på spridarna en del. Jag har sett att andra båtar
ofta har mycket mera ambitiösa spridarfästen. Vi har därför funderat på att
förstärka spridarfästena - därav frågan.
Kan det t.o.m. vara så att det är bra att spridarna kan röra sig en del så att
fästet inte belastas i onödan?
Moment/påfrestning vid spridarfästena kan, som jag tidigare framhållit,
bli stor vid pumpande mast och bakåtsvepta spridare. Erfarenhetsmässigt
verkar dock problemet inte vara stort om infästningen är vettig. Ledad
infästning verkar intressant, men jag har aldrig hört talas om någon,
som försökt med detta (kanske blir det dyrt). Ymnig användning av
backstag för att minska pumpning förbättrar troligen situationen för dem
som orkar med sådana...
Generellt är det viktigt att inse att de värsta påfrestningarna på en
rigg inte är statiska utan dynamiska (grov sjö och hård vind) och därför
ofta svårberäkneliga.
Leif Jonson
Erik wrote:
>
> Gör böjstyvhet i sidled (uppåt, neråt, frammåt, bakåt) någon nytta på
> spridare. Kan det inte vara så att det egenteligen främst är spridarnas
> hållfasthet i deras längdriktningen som är av intresse. Kanske det enda
> viktiga!!??
>
> Det förefaller mig som att spridarna hålls fixerade i sidled av vajrarna. Kan
> det t.o.m. vara så att spridarna borde vara _ledade_ vid masten så att det
> förbandet inte utsätts för några onödiga krafter?
>
Jag skulle tro att om spridaren kan vicka i sitt fäste så är den helt
säkert
dimensionerad för att tåla det också.
> Vi har dock inte märkt några tendenser på att nuvarande konstruktion inte
> skulle fungera. Det verkar vara ett "stabilt" system men jag kan inte riktigt
> inse hur det hela fungerar, rent mekaniskt. Varför viker sig t.ex. inte
> spridarna? (Jag antar att svaret är att de inte kan det rent geometriskt pga
> vajrarna.)
Ja. En korrekt justerad spridare är vinklad lite lätt uppåt så att
toppvantet
bildar samma vinkel mot spridaren på dess undersida som dess översida.
Därmed
är den så att säga låst i sitt läge av vantets geometri (stabil
jämvikt).
Vissa spridare är så gjorda att dom har en fästanordning längst ut med
en
skruv så att man dessutom kan låsa spridaren i sitt läge. Har man inte
det
kan det hjälpa att ta lite tejp och fixera spridaren på vantet så att
den
inte rubbas under själva påmastningen eller om vantet skulle slacka när
båten kränger (lävantet alltså). Att kunna låsa spridaren på vantet har
dessutom den fördelan att man kan kliva på spridaren om man behöver
klättra
up i riggen för att fixa nåt.
Det händer att man ser båtar med kraftigt feljusterade spridarvinklar
och
detta är naturligtvis inte bra. Trots det funkar det nog för det mesta
eftersom friktionskrafterna mellan vantet och spridaren ökar ju hårdare
belastad spridaren är. Skulle spridaren ge sig iväg uppåt eller neråt
är det förstås katastrof !
PS: Det du kallar stark (eller grov) ovan är egentligen profilens
yttröghetsmoment, I. Knäcklasten för en lång slank kropp utsatt för
tryck är : Fk = Pi*Pi*E*I/(L*L) där Pi=3.141..., E=Materialkonstant
(Aluminium c:a 7.0E10 N/m2), I=yttröghetsmomentet och L=den fria
längden.
Detta under förutsättning att den är fritt inspänd i båda ändarna, tex.
en masthead på däck UTAN spridare. MED spridare förkortas den fria
längden
till hälften och dessutom förändras ändvillkoret vid spridaren. Om
profilen
är fritt inspänd i ena änden men fast inspänd i andra änden ökar
knäcklasten
med c:a 100%. Så är alltså fallet för övre resp undre halvan av en
masthead på
däck med enkla spridare. Byter man till mast genom däck blir nedre
masthalvan
fast inspänd i båda ändarna (både vid däcket och vid spridaren) och då
ökar
knäcklasten för denna del ytterligare c:a 100%. Mest nytta gör det
alltså
om man kan korta den fria längden (L i kvadrat i nämnaren) och det gör
man
med spridare. Ju fler ju bättre.
Yttröghetsmomentet I är en formfaktor som beror av mastprofilens
ytterdiameter
och väggtjocklek. Ganska komplicerat at beräkna för verkliga profiler. I
vissa
masttillverkares kataloger kan man hitta tabeller som visar vilket värde
I
har för olika profiler. För en helt cirkelformad profil är I lika i alla
riktningar men för en typisk mastprofil är I större i båtens
längsriktning
än i tvärsriktningen eftersom profilen vanligen är "ellips-formad".
Därför
brukar man redovisa 2 värden på I. Ett maxvärde (i längsriktningen) och
ett
minvärde (tvärsriktningen). Här har du också förklaringen till att
mastprofiler
inte är cirkelrunda. Spridarna kortar fria knäcklängden bara för
knäckning i
sidled. I båtens längsriktning har masten dubbelt så lång fri knäcklängd
och
behöver därför betydligt större styvhet i den riktningen.
Slutligen: Aluminium är en ganska mjuk metall som tål mycket stora
deformationer utan att gå sönder. Om masten vore ostagad skulle
den kunna böjas åtskilligt utan att gå av. I en stagad rigg
är det tryckkrafterna från stag och vant som gör att även en mycket
liten
böjning av masten leder till ett hastigt haveri. Det är detta som är så
läskigt med knäckning. Ur ren hållf-synpunkt vore det bättre med en
ostagad
mast. Det insåg tex. Olle Ljungström redan i början av seklet. Vad tror
du vi skulle ha för riggar om IMS bestämde sig för att minska antalet
rigghaverier och förbjöd master utsatta för tryck ?
Deta är dock idealfallet - spridare som lossnar eller glider är inte ovanligt.
Det är naturligtvis bättre om spridaren hålls fast i sin korrekta position ärn
att den kan vicka upp eller ner.
Anders
Erik skrev:
> In article <36E2F404...@microform.se>,
> Johan Kjellander <jo...@microform.se> wrote:
>
> <klipp>
>
> > I praktiken innebär allt detta att om man har en viss mastprofil och
> > masten på däck kan man i allmännhet gå ned till närmast mindre
> > mastprofil om man istället låter masten gå genom däcket. Man sparar
> > alltså vikt och luftmotstånd. Ett liknande resonemang kan man
> > använda på spridare. Det är fördelaktigt för spridaren
> > att vara "fast inspänd" i masten eftersom den då tål högre
> > tryckkraft utan att knäckas.
>
> Kan man av detta dra slutsatsen att så länge spridaren i sig är tillräckligt
> stark (tillräckligt grov) så behöver man inte oroa sig för spridarens
> infästning vid masten annat än att den inte ska kunna skjuvas av där? Kan man
> alltså strunta i om det går att vicka på spridaren?
>
> På våran båt kan man vicka på spridarna en del. Jag har sett att många båtar
> har betydligt mer ambitiösa spridarfästen. Vi har därför funderat på att
> förstärka våra - därav frågan.
>
> Vi har dock inte märkt några tendenser på att nuvarande konstruktion inte
> skulle fungera. Det verkar vara ett "stabilt" system men jag kan inte riktigt
> inse hur det hela fungerar, rent mekaniskt. Varför viker sig t.ex. inte
> spridarna? (Jag antar att svaret är att de inte kan det rent geometriskt pga
> vajrarna.)
>
> Erik
>
> -----------== Posted via Deja News, The Discussion Network ==----------
> http://www.dejanews.com/ Search, Read, Discuss, or Start Your Own
--
-----------------------------------------------------------
Anders Svensson
Anders.-.Ei...@swipnet.se
-----------------------------------------------------------
> L=E5g b=F6jstyvhet i f=F6rening med pumpningsr=F6relser i grov sj=F6 kan =
> m=F6jligen
> inbjuda till kn=E4ckning av spridaren.
>
> Moment/p=E5frestning vid spridarf=E4stena kan, som jag tidigare framh=E5=
> llit,
> bli stor vid pumpande mast och bak=E5tsvepta spridare. Erfarenhetsm=E4ssi=
> gt
> verkar dock problemet inte vara stort om inf=E4stningen =E4r vettig. Leda=
> d
> inf=E4stning verkar intressant, men jag har aldrig h=F6rt talas om n=E5go=
> n,
> som f=F6rs=F6kt med detta (kanske blir det dyrt).
<klipp>
På vår båt har vi "ledade" infästningar av spridarna just därför att det var
billigast och enklast att fixa. Spridarna är helt enkelt en bit aluminium rör
som träs på en gängstång som går genom masten. Eftersom det finns ett visst
glapp så blir konstruktionen automatiskt "ledad". Jag vet inte precis om jag
kan rekomendera just våran lösning men genom att ha en inte totalt stum
infästning så borde man kunna undvika den typ av skador du fick på din
svetsade mast.
<klipp>
> En korrekt justerad spridare är vinklad lite lätt uppåt så att
> toppvantet bildar samma vinkel mot spridaren på dess undersida som dess
> översida.
Vi har funderat en del på hur spridarna ska vara vinklade. Vår intuition har
sagt oss att de ska vara vinklade lite snett uppåt ("glada" spridare som
Anders säger) så att vinklarna till vanten blir lika stora. Vi har dock sett
att många andra båtar har spridarna mer eller mindre horisontella. Då börjar
man fundera på hur det egenteligen ska vara...
Om spridarna bildar bissektrisen till den vinkel de skapar så fördelas lasten
jämnt. Står de annorlunda så kommer de att pressas uppåt eller nedåt av den då
ossymetriska inåtpressen som wiren applicerar.
Den allra vanligaste anledningen till masthaverier är spridare som lossnar eller
glider (sägs det).
Anders
Erik skrev:
> In article <36E389BF...@microform.se>,
> Johan Kjellander <jo...@microform.se> wrote:
>
> <klipp>
>
> > En korrekt justerad spridare är vinklad lite lätt uppåt så att
> > toppvantet bildar samma vinkel mot spridaren på dess undersida som dess
> > översida.
>
> Vi har funderat en del på hur spridarna ska vara vinklade. Vår intuition har
> sagt oss att de ska vara vinklade lite snett uppåt ("glada" spridare som
> Anders säger) så att vinklarna till vanten blir lika stora. Vi har dock sett
> att många andra båtar har spridarna mer eller mindre horisontella. Då börjar
> man fundera på hur det egenteligen ska vara...
>
> Erik
>
> -----------== Posted via Deja News, The Discussion Network ==----------
> http://www.dejanews.com/ Search, Read, Discuss, or Start Your Own
--
/A
Helt rätt. Buckling är rena katastrofen. Jämför Tjörnbron där
ett fartyg lyckades buckla röret som bron vilade på. De stora
trycklasterna i röret fick den omedelbart att knäckas. Ett bra
spridarfäste har stor anläggningsyta mot masten och går gärna
hela vägen runt framkanten på masten så att så lite tryck som
möjligt hamnar mitt på sidan av masten.
Att spridarna skulle orsaka de flesta mastbrotten är jag lite
tvivlande inför? Nog borde ev vantfel eller defekt röstjärn vara
vanligare? Finns en del rapporterade masthaverier pga felaktiga
rullfocks system också!
Mvh/ AB
Men har man en "trimbar" mast (det lär förekomma mastheadägare som drar i
någon sorts babystay emellanåt) så är detta helt rätt och och riktigt.
Jag tycker personligen att det känns bra att skruva åt spridartoppens
wirehållare så att spridartoppen hålls fast mot wiren. Det finns också en
lösning med två stag mitt på spridaren - mot masten, ett upp, ett ner -
som dels håller den i rätt vinkel, dels hjälper (i alla fall teoretiskt)
mot knäckning.
Vad som orsakar de "flesta" mastbrotten vet jag inte - någon form av fel
i hantering är säkert det värsta - men det är inte lätt att veta. Det
enda mastbrott jag hört talas om berodde på en bortglömd saxpinne i ett
förstag - det blev enligt uppgift "durt".
Tack och lov tappar man ju inte masten så många gånger under karriären.
A Björlingh skrev:
--
Jag har faktiskt sett två stycken mastbrott på nära håll! Båda på
IF-båtar och båda i kappsegling. Den första i samband med en SM-start
på Mysingen innanför Utö, då fastnade två båtar ihop när det blåste ca
15 m/s. Men det var rätt klantigt också;-)) Den andra gången var när
en IF och en Maxi 95 närmade sig mål efter en (LYS) tävling med
spinnakrar satta och maxins gaj lossnar och lindar sig runt IF:ens
övervant och drar ner hela skiten!!!!! Det senare då det blåste
moderata 7 -8 m/s. OBS! det var inte min dåvarande IF!
Vad det gäller spridarna igen så håller jag helto fullt med om att
spridarna ska sitta fast i vertikal position, inte alls fel att
kontrollera detta då o då under säsongen.
Mvh/ AB
(snip)
>
>Vad det gäller spridarna igen så håller jag helto fullt med om att
>spridarna ska sitta fast i vertikal position, inte alls fel att
>kontrollera detta då o då under säsongen.
>
>Mvh/ AB
>
>
Jag hoppas för din båts skull att du menar att de ska apteras, som några
redan påpekat, med spridarna utgörande bisektrisen i vinkeln mellan övre och
undre delen av vantet. Jag är inte så bra på att läsa bruxanvisningar, men
Seldéns instruktioner för påmastning går inte att missförstå på den punkten.
Det är sedan viktigt att ytteränden på vantspridaren sitter tajt mot vajern
så att den inte glider ur läge.
Har sedan vantfästet i masten tillräckligt stor yta mot masten, glapp eller
inte, är allt frid och fröjd.
Jag har dessutom svaga minnen av äldre master till t ex Vega där spridarna
satt ledade mot masten, så att man efter avmastningen bara kunde vika upp
democh lägga upp i mastgården, om man var lat.
Inte för att jag vet vad du menar med apteras, får associationer till
något annat!;-) Jag har inte heller haft möjligheten att läsa Seldens
instruktionsbok. Men de spridare jag har haft har inte suttit fast
eller tajt mot vajern/vantet. Jag har inte sett någon möjlighet att få
den att sitta tajt som du skriver. Det finns ett hål i spridaren för
vajern så den kan i alla fall inte hoppa ur. Vad jag menade var att
man kan se spridare på vissa båtar som är glada på ena sidan för att
var nåt annat på den andra. Jag tipsade bara om att då kan man dra
till dom (spridarna) så att dom hamnar i rätt läge. En rätt enkel
åtgärd som man kan fixa till snabbt själv.
>Har sedan vantfästet i masten tillräckligt stor yta mot masten, glapp
eller
>inte, är allt frid och fröjd.
>
>Jag har dessutom svaga minnen av äldre master till t ex Vega där
spridarna
>satt ledade mot masten, så att man efter avmastningen bara kunde vika
upp
>democh lägga upp i mastgården, om man var lat.
Stämmer bra, men jag har för mej att det gick att låsa dom i utfällt
läge?
En annan sak som kan hända med spridare är att vajern/vantet kan äta
sig in i spridaren och på så vis försvaga stagningen, men det tillhör
ovanligheterna får vi hoppas.
Mvh/ AB