satutteko tietämään veneenne maston metripainon?

Otetaan tämä ketju osittain huumorimielellä. Otin oman veneeni maston metripainon selville ja se on 8kg. Masto on 14m huipputakila. Eikö ole melkonen jööti?
Ilmianna
Jaa

67 Vastausta



Onko kyseessä alumiiniprofiilin paino vai koko takilan paino. Jos on koko takilan paino niin sehän on kevyt, ehkä hiilikuitua?.
Kommentoi
Ilmianna
Jaa
4 VASTAUSTA:
Ei 14 metrinen hiiliriki paina noin paljoa ellet laske purjeitakin painoon mukaan.
Eikä ison puomikaan kuulu mukaan metripainosta puhuttaessa. Rikivaijerit, saalingit, antennit, valot ja nostimen tilpehöörit ei lisää putken painoa kuin kymmeniä prosentteja, eikä suinkaan satoja. Pelkkä hiiliputki tuossa kokoluokassa ei yleensä paina kuin 2,5 ... 3,5 kg/metri, ellei kyseessä ole täysin alirikatun ja todella ison ja painavan veneen masto. Puolitonnarin kokoluokkaahan tuollaiset kannen läpi menevät mastot ovat, kannella seisova voi olla kymmen metrisessäkin veneessä.
Kommentoi
Ilmianna
Jaa
pelkkä.riki kirjoitti:
Ei 14 metrinen hiiliriki paina noin paljoa ellet laske purjeitakin painoon mukaan.
Eikä ison puomikaan kuulu mukaan metripainosta puhuttaessa. Rikivaijerit, saalingit, antennit, valot ja nostimen tilpehöörit ei lisää putken painoa kuin kymmeniä prosentteja, eikä suinkaan satoja. Pelkkä hiiliputki tuossa kokoluokassa ei yleensä paina kuin 2,5 ... 3,5 kg/metri, ellei kyseessä ole täysin alirikatun ja todella ison ja painavan veneen masto. Puolitonnarin kokoluokkaahan tuollaiset kannen läpi menevät mastot ovat, kannella seisova voi olla kymmen metrisessäkin veneessä.
Pelkän mastoprofiilin painosta on kysymys. Paino laskettiin punnitsemalla pätkä joka oli joskus ko.mastosta lyhennetty. Veneeni on 10 metrinen melko raskas ns.onlyone vene. Masto on joskus jo vuosia sitte hankittu ja on seisonut 80-luvulla balticissa tai swanissa. Nykyveneissä ilmeiseti ei enää alumiiniä tuhlata noin paljon. Joskin seoksetkin voi olla vastaavasti nykyään lujempia.
Kommentoi
Ilmianna
Jaa
pelkkä.riki kirjoitti:
Ei 14 metrinen hiiliriki paina noin paljoa ellet laske purjeitakin painoon mukaan.
Eikä ison puomikaan kuulu mukaan metripainosta puhuttaessa. Rikivaijerit, saalingit, antennit, valot ja nostimen tilpehöörit ei lisää putken painoa kuin kymmeniä prosentteja, eikä suinkaan satoja. Pelkkä hiiliputki tuossa kokoluokassa ei yleensä paina kuin 2,5 ... 3,5 kg/metri, ellei kyseessä ole täysin alirikatun ja todella ison ja painavan veneen masto. Puolitonnarin kokoluokkaahan tuollaiset kannen läpi menevät mastot ovat, kannella seisova voi olla kymmen metrisessäkin veneessä.
Veneeni mastoputki on tasan 17 m pitkä. Punnittu paino on 172 kg sisältäen vantit, staagit, saalingit sekä rullaprofiilin, mutta ei puomia, kikiä, falleja jne. Eli 10 kg/m. Profiilin paino on Seldenin luettelon mukaan 5,34 kg/m eli kaikkine roippeineen paino on tuplaantunut. Seldeniltä voisi valita ehkä n. 3 kg/m mastoprofiilin. Samalla varmaankin saalingit keventyisivät, ehkä myös osa maston heloituksesta.

Tyypillinen hiilikuitumasto vastaavissa veneissä painaa samalla tavalla mitattuna 110-140 kg eli kokonaispaino enemmän kuin tuplaantuu profiilipainoon verrattuna.
Kommentoi
Ilmianna
Jaa
Joakim1 kirjoitti:
Veneeni mastoputki on tasan 17 m pitkä. Punnittu paino on 172 kg sisältäen vantit, staagit, saalingit sekä rullaprofiilin, mutta ei puomia, kikiä, falleja jne. Eli 10 kg/m. Profiilin paino on Seldenin luettelon mukaan 5,34 kg/m eli kaikkine roippeineen paino on tuplaantunut. Seldeniltä voisi valita ehkä n. 3 kg/m mastoprofiilin. Samalla varmaankin saalingit keventyisivät, ehkä myös osa maston heloituksesta.

Tyypillinen hiilikuitumasto vastaavissa veneissä painaa samalla tavalla mitattuna 110-140 kg eli kokonaispaino enemmän kuin tuplaantuu profiilipainoon verrattuna.
Siis tuo 3kg/m oli hiilikuitumastoprofiili.
Kommentoi
Ilmianna
Jaa
+Lisää kommentti

Tästä on poistettu viesti sääntöjen vastaisena.

Ilmianna
Jaa
Onhan toi omaan tolppaan verrattuna jöötimpää. Mulla metripaino on 5,9 kg/m, 17 m pitkä osariki. Metripainohan ei yksinään kerro mitään, isommassa veneessä on järeämpi profiili. Tosin 14 m toppiriki kuulunee kertaluokalleen saman kertaluokan veneeseen kuin 17 m 7/8-riki.
Ilmianna
Jaa
Minulla 16.7m osatakilainen hiilimaston putki painaa 5,4kg/m. Varustettuna paino tuplaantuu kun seisova takila ei ole rodia tai tekstiiliä. Tosin mitoitus on yläkanttiin valtameripurjehduksen vuoksi.
Aloittajan esimerkin kokoinenb35ft veneen alumiininen huippurikinen mastoni staageineen, vantteineen, furlereineen, falleineen painaa enemmän kuin 8kg/m. Tarkka arvo on valitettavasti punnitsematta.
Ilmianna
Jaa
Minulla on nautorin 90-luvun ehkä n. 22 metrinen toppirriki. Paino ilman puomia falleineen,rodeilla ja rulalla noin 450kg.
Hiilikuitumaston kanssa pitää sitten hankkia kaikki muukin, vantit, fallit helat, plokit, purjeet ym ultrakevyttä high techiä, tulee hintaa, mutta onhan tuo 450 kiloa painoa niin väärässä paikassa venettä kuin olla voi. Edestä katsottuna vesilinja nousee 10 senttiä ilman mastoa.
Hiilikuidulla, kevlarilla,dyneemalla yms on joku arvioinut pakettini painoksi 1/3 eli 300 kiloa vähempi. Hinta ylittäisi veneen nykyarvon. Tosin puomista en muista, että oli puhetta.
Kommentoi
Ilmianna
Jaa
34 VASTAUSTA:
Lohduttaudu comfort factoreilla. 450 kg mastossa rauhoittaa veneen liikkeitä.
Kommentoi
Ilmianna
Jaa
Ei 450 kg rikistä millään saa 150 kg rikiä ellei alkuperäisen mitoitus ole pahasti pielessä. 250-300 kg vaatii jo erittäin kalliin hiilikuiturikin (siis useimmat hiilikuiturikit ovat paljon painavampia). Esimerkiksi Swan 45:n 21 m hiilikuituriki painaa 290 kg.

Tässä esimerkki siitä kun veneeseen suunniteltua 21 m hiilikuiturikiä ei raaskita ostaa, vaan tilalle tulee 165 kg painavampi alumiiniriki: http://minbaad.dk/nyhed/archive/2014/23/june/article/pi-14-vaeltede-meget-majestaetisk-under-testsejlads/?cHash=e9ff69a62603e4444229cc0d04c88df6

AIka hurja riki muuten tuo 22 m, erityisesti toppirikinä. Ilmeisesti yli 50-jalkainen vene?
Kommentoi
Ilmianna
Jaa
seppomartti kirjoitti:
Lohduttaudu comfort factoreilla. 450 kg mastossa rauhoittaa veneen liikkeitä.
Oletko seppomartti tai muutkaan palstalaiset ajelleet veneellänne ilman takilaa? Itse olen syksyisin käynyt pienen lenkin koneella ja ainakin omassa purressani takilan vaikutus vakauteen on melkoinen. Tarkoitan siis ajo ilman takilaa vs takila paikoillaan mutta ei purjeet vedossa.
En ole sentään kovaan keliin lähtenyt, mutta ehkä 5ms tuulessa.
Kommentoi
Ilmianna
Jaa
Joakim1 kirjoitti:
Ei 450 kg rikistä millään saa 150 kg rikiä ellei alkuperäisen mitoitus ole pahasti pielessä. 250-300 kg vaatii jo erittäin kalliin hiilikuiturikin (siis useimmat hiilikuiturikit ovat paljon painavampia). Esimerkiksi Swan 45:n 21 m hiilikuituriki painaa 290 kg.

Tässä esimerkki siitä kun veneeseen suunniteltua 21 m hiilikuiturikiä ei raaskita ostaa, vaan tilalle tulee 165 kg painavampi alumiiniriki: http://minbaad.dk/nyhed/archive/2014/23/june/article/pi-14-vaeltede-meget-majestaetisk-under-testsejlads/?cHash=e9ff69a62603e4444229cc0d04c88df6

AIka hurja riki muuten tuo 22 m, erityisesti toppirikinä. Ilmeisesti yli 50-jalkainen vene?
Ton kokoisen masto hinta hiilikuitusena mahtaa olla aika juhlava. Otin taannoin 14m toppirikistä tarjouksen ja hinta olisi kolmella purjeella ollut 23000€. Em.hinta siis ihan alumiiniprofiililla.
Kommentoi
Ilmianna
Jaa
TuuriTuuli kirjoitti:
Oletko seppomartti tai muutkaan palstalaiset ajelleet veneellänne ilman takilaa? Itse olen syksyisin käynyt pienen lenkin koneella ja ainakin omassa purressani takilan vaikutus vakauteen on melkoinen. Tarkoitan siis ajo ilman takilaa vs takila paikoillaan mutta ei purjeet vedossa.
En ole sentään kovaan keliin lähtenyt, mutta ehkä 5ms tuulessa.
Ajoin joka vuosi 10v ajan keväisin ja syksyisin mastokraanalle Helsingissä ilman mastoa muutaman mailin. Hitausmomentin muutos oli iso 60- luvun puolitonnarissakin, vaikka maston paino oli mitätön.
Kommentoi
Ilmianna
Jaa
Joakim1 kirjoitti:
Ei 450 kg rikistä millään saa 150 kg rikiä ellei alkuperäisen mitoitus ole pahasti pielessä. 250-300 kg vaatii jo erittäin kalliin hiilikuiturikin (siis useimmat hiilikuiturikit ovat paljon painavampia). Esimerkiksi Swan 45:n 21 m hiilikuituriki painaa 290 kg.

Tässä esimerkki siitä kun veneeseen suunniteltua 21 m hiilikuiturikiä ei raaskita ostaa, vaan tilalle tulee 165 kg painavampi alumiiniriki: http://minbaad.dk/nyhed/archive/2014/23/june/article/pi-14-vaeltede-meget-majestaetisk-under-testsejlads/?cHash=e9ff69a62603e4444229cc0d04c88df6

AIka hurja riki muuten tuo 22 m, erityisesti toppirikinä. Ilmeisesti yli 50-jalkainen vene?
Hiiliputken paino 22m on alle 150kg. Muutama kymmen kiloa tekstiilitakilaan?. Ei se arvaus ihan kaukana ole jos metallistaagit jää pois ja rahaa on rajattomasti. Toki esim hiilikuitusaalingit normaalisti kiinnitetään raskaisiin metalliheloihin mutta nekin varmaan voi tehdä komposiitista. Ekstreemeissä raasereissa staagitkaan (TBO?) eivät ole metalliheloissa kiinni.
Kommentoi
Ilmianna
Jaa
TuuriTuuli kirjoitti:
Oletko seppomartti tai muutkaan palstalaiset ajelleet veneellänne ilman takilaa? Itse olen syksyisin käynyt pienen lenkin koneella ja ainakin omassa purressani takilan vaikutus vakauteen on melkoinen. Tarkoitan siis ajo ilman takilaa vs takila paikoillaan mutta ei purjeet vedossa.
En ole sentään kovaan keliin lähtenyt, mutta ehkä 5ms tuulessa.
Jo varustelutöiden tekeminen laiturissa ilman mastoa on huomattavan epämiellyttävää, kun ohi ajavien aallot rynkyttävät. Liika vakaus on pahasta.
Kommentoi
Ilmianna
Jaa
>>Edestä katsottuna vesilinja nousee 10 senttiä ilman mastoa.
Tämä on nyt niin täyttä potaskaa että 450 kg arviolta 50 jalan veneessä nostaisi vesilinjaa 10 cm. Taidat kusettaa koko jutun tai sitten olet mitannut ihan pieleen.
Kommentoi
Ilmianna
Jaa
Joakim1 kirjoitti:
Ei 450 kg rikistä millään saa 150 kg rikiä ellei alkuperäisen mitoitus ole pahasti pielessä. 250-300 kg vaatii jo erittäin kalliin hiilikuiturikin (siis useimmat hiilikuiturikit ovat paljon painavampia). Esimerkiksi Swan 45:n 21 m hiilikuituriki painaa 290 kg.

Tässä esimerkki siitä kun veneeseen suunniteltua 21 m hiilikuiturikiä ei raaskita ostaa, vaan tilalle tulee 165 kg painavampi alumiiniriki: http://minbaad.dk/nyhed/archive/2014/23/june/article/pi-14-vaeltede-meget-majestaetisk-under-testsejlads/?cHash=e9ff69a62603e4444229cc0d04c88df6

AIka hurja riki muuten tuo 22 m, erityisesti toppirikinä. Ilmeisesti yli 50-jalkainen vene?
Tuo linkin Pi14 on nyt niin äärimmäinen vene ettei siitä ole oikein esimerkiksi
http://www.piboat.com/

Onnettomuuden jälkeen kölin torpeedoon on lisätty 500 kg, mutta silti RM-lukemat ovat hyvin pienet (Facts-sivulta). Tosin niistäkään ei oikein tiedä mitä ne ovat kun yksikkö on pieleen ilmoitettu kg.

Ja luottaisitko firmaan, joka käyttää automaatti kääntäjää nettisivuillaan -minä en...

"Hyvä vieras, tervetuloa Pi Vene n verkkosivuilla prototyyppi Pi 14
Se on vene, jossa voit päättää nopeutta ja mukavuutta. Roller purjeet, jopa silloituksen puomin ja sähkömoottori on myös helppo purjehtia. Katso kalenteritapahtumia, valikko lokikirjaan."

Edes englannikielistä versiota ei ole osattu/viitsitty kirjoittaa kunnolla, kas kun purjemitat ovat
P (settlement mainsail) 17.50
E (strange mainsail) 5.20
Kommentoi
Ilmianna
Jaa
Joakim1 kirjoitti:
Ei 450 kg rikistä millään saa 150 kg rikiä ellei alkuperäisen mitoitus ole pahasti pielessä. 250-300 kg vaatii jo erittäin kalliin hiilikuiturikin (siis useimmat hiilikuiturikit ovat paljon painavampia). Esimerkiksi Swan 45:n 21 m hiilikuituriki painaa 290 kg.

Tässä esimerkki siitä kun veneeseen suunniteltua 21 m hiilikuiturikiä ei raaskita ostaa, vaan tilalle tulee 165 kg painavampi alumiiniriki: http://minbaad.dk/nyhed/archive/2014/23/june/article/pi-14-vaeltede-meget-majestaetisk-under-testsejlads/?cHash=e9ff69a62603e4444229cc0d04c88df6

AIka hurja riki muuten tuo 22 m, erityisesti toppirikinä. Ilmeisesti yli 50-jalkainen vene?
Miksei saisi, jos raha ei olisi este?
Tässä hiilikuitu UD-laminaattien ominaisuuksia kun 60% tilavuudesta kuitua, ja 40% muovia:
alumiini 6082T6, IM10, HM63, K63712, K13C2U
puristus lujuus MPa: 310, 1790, 1310, 440, 380
Kimmomoduli puristuksessa GPa: 70, 164, 221, 330, 560
Vetolujuus MPa: 300, 3310, 2410, 1500, 2200
Kimmomoduli puristuksess GPa: 70, 190, 255, 370, 560
Tiheys kg/m^3 : 2710, 1500, 1500, 1800, 1800

Ensimmäinen on euroopassa yleisin alumiiniseos, jenkkien 6061T6 on ominaisuuksiltaan käytännössä sama. 2 Seuraavaa ovat Hexcelin PAN-raaka-aineisia hiili epoxi pregrejä, ja 2 viimeistä Mitsubishi Rayonin PITCH-raaka-aineisia hiili epoxi pregrejä.

http://www.hexcel.com/Products/Carbon-Fiber/HexTow-Continuous-Carbon-Fiber
josta klikkaamalla oikean reunan sinisestä boxista saa linkkejä kuhunkin tuotteeseen tai valintaopaaseen pdf:nä.

https://www.mrc.co.jp/dialead/english/dialead.html

Mastoissa ratkaisevaa on yleensä jäykkyys, eikä taivutus- tai puristus- lujuus, mutta toki noi kaikkein jäykimmät UHM-hiilikuidut kannattaa tarkistaa taivutuslujuudenkin suhteen, että ovat riittäviä. Puristuksen kestoa niissä kyllä riittää, niin kauan kuin mikään kohta ei mene putken pinnasta ei mene taivutuksen takia vedolle. Toki samaan mastoputkeen voi käyttää useampaa eri kuitua, esim taka- ja etureunaan IM10, ja sivuissa K13C2U 0 asteen suunnassa, ja vanttien kiinnikkeiden kohdalle reilusti lisää että kestää.
8-kertainen kimmomoduli puristuksessa 33% pienemmällä tiheydellä alumiiniin verrattuna sallii kuitenkin todella suuria painonsäästöjä, jos vaan huolehditaan myös pinnan lommahtamisen estämisestä esim hunajakennolla. Vaihtoehtoisesti pienennetään profiilin kokoa, jolloin jäyhyysmomentin lasku vie suuren osan hyödystä, mutta 80% painonsäästö putkessa ei siltikään ole mitenkään mahdoton.

Vetolujuutta taas pitäisi verrata teräsvaijeriin, jolloin tiheys on 80% vähemmän, ja silti lujuutta reilusti enemmän. Joten vanteissa saadaan suhteessa suurempikin painon säästö kuin mastoputkessa käyttämällä IM10. Saalingeissa nurjahdus ei liene suurempi ongelma, valitaan vaan tarvittava profiilin koko oikein hiilikuidulle, siis IM10 myös sinne.
Rullaprofiilin voi jättää kokonaan pois jos haluaa kevyen kilpamaston. Muovinen profiili köysiliikille ilman rullaa on paljon kevyempi kuin alumiinin rullalaitteen profiili. Taatusti saadaan enemmän kuin 67% pois alumiiniseen perustakilaan verrattuna mainitussa kokoluokassa, jossa nomexin liimaaminen ei tuota liian suurta lisäpainoa ja mahdollistaa siten UHM-hiilen käytön. Pikkuveneessä näin ei tietystikään olisi, ytimen liiman painohan on suoraan verrannollinen pinta-alaan, sillä sen kerroksen paksuus ei muutu maston koon mukana.
Kommentoi
Ilmianna
Jaa
Rahalla.saa.keveyttä kirjoitti:
Miksei saisi, jos raha ei olisi este?
Tässä hiilikuitu UD-laminaattien ominaisuuksia kun 60% tilavuudesta kuitua, ja 40% muovia:
alumiini 6082T6, IM10, HM63, K63712, K13C2U
puristus lujuus MPa: 310, 1790, 1310, 440, 380
Kimmomoduli puristuksessa GPa: 70, 164, 221, 330, 560
Vetolujuus MPa: 300, 3310, 2410, 1500, 2200
Kimmomoduli puristuksess GPa: 70, 190, 255, 370, 560
Tiheys kg/m^3 : 2710, 1500, 1500, 1800, 1800

Ensimmäinen on euroopassa yleisin alumiiniseos, jenkkien 6061T6 on ominaisuuksiltaan käytännössä sama. 2 Seuraavaa ovat Hexcelin PAN-raaka-aineisia hiili epoxi pregrejä, ja 2 viimeistä Mitsubishi Rayonin PITCH-raaka-aineisia hiili epoxi pregrejä.

http://www.hexcel.com/Products/Carbon-Fiber/HexTow-Continuous-Carbon-Fiber
josta klikkaamalla oikean reunan sinisestä boxista saa linkkejä kuhunkin tuotteeseen tai valintaopaaseen pdf:nä.

https://www.mrc.co.jp/dialead/english/dialead.html

Mastoissa ratkaisevaa on yleensä jäykkyys, eikä taivutus- tai puristus- lujuus, mutta toki noi kaikkein jäykimmät UHM-hiilikuidut kannattaa tarkistaa taivutuslujuudenkin suhteen, että ovat riittäviä. Puristuksen kestoa niissä kyllä riittää, niin kauan kuin mikään kohta ei mene putken pinnasta ei mene taivutuksen takia vedolle. Toki samaan mastoputkeen voi käyttää useampaa eri kuitua, esim taka- ja etureunaan IM10, ja sivuissa K13C2U 0 asteen suunnassa, ja vanttien kiinnikkeiden kohdalle reilusti lisää että kestää.
8-kertainen kimmomoduli puristuksessa 33% pienemmällä tiheydellä alumiiniin verrattuna sallii kuitenkin todella suuria painonsäästöjä, jos vaan huolehditaan myös pinnan lommahtamisen estämisestä esim hunajakennolla. Vaihtoehtoisesti pienennetään profiilin kokoa, jolloin jäyhyysmomentin lasku vie suuren osan hyödystä, mutta 80% painonsäästö putkessa ei siltikään ole mitenkään mahdoton.

Vetolujuutta taas pitäisi verrata teräsvaijeriin, jolloin tiheys on 80% vähemmän, ja silti lujuutta reilusti enemmän. Joten vanteissa saadaan suhteessa suurempikin painon säästö kuin mastoputkessa käyttämällä IM10. Saalingeissa nurjahdus ei liene suurempi ongelma, valitaan vaan tarvittava profiilin koko oikein hiilikuidulle, siis IM10 myös sinne.
Rullaprofiilin voi jättää kokonaan pois jos haluaa kevyen kilpamaston. Muovinen profiili köysiliikille ilman rullaa on paljon kevyempi kuin alumiinin rullalaitteen profiili. Taatusti saadaan enemmän kuin 67% pois alumiiniseen perustakilaan verrattuna mainitussa kokoluokassa, jossa nomexin liimaaminen ei tuota liian suurta lisäpainoa ja mahdollistaa siten UHM-hiilen käytön. Pikkuveneessä näin ei tietystikään olisi, ytimen liiman painohan on suoraan verrannollinen pinta-alaan, sillä sen kerroksen paksuus ei muutu maston koon mukana.
Lisätäänpä vielä laskelmaan arvioitu alaraja painolle:
0 asteen suunnatun UD:n poikkipinta 600 neliömilliä kerrottuna 380MPa puristuslujuudella antaa tulokseksi reilut 23 tonnia, riittänee 22m mastolle, mikäli taivutusta ei olisi ollenkaan.
6e-4 m^2 * 22m * 1800kg/m^3 = 23,76 kg.
Siihen päälle +-45 ja 90 asteen laminaatit niin vielä jää alle 50 kg:n.
48 kg/m^3 tiheys riittänee mastoon nomexille 10mm vahvuisena, ehkäpä ohuempanakin, sen sisäpintaan 30% 90 suunnatusta, ja 1-ohuin mahdollinen kerros +-45 asteen suuntauksella. Loput ulkopuolelle, josta 5% 90 suunnatusta heti nomexin ulkopintaan, estämään muun laminaatin lommahdusta hunajakennon solujen seinien väliseltä tukemattomalta alueelta (6...10 mm). 65% 90 suuntauksesta siis koko profiilin ulkopintaan. +-45 kerrokset ja 0 asteen UD vuorotellen mahdollisimman tasaisin välein, siis siellä missä UD:ta ylipäätään on.

Riittäisiköhän profiiliksi 375x150 mm kääntyvänä mastona.
Ympärysmitta naca 0040 profiililla suunnilleen (en laskenut) 0,9 m. Painoa ytimelle kertyy siis 22m * 0,9m * 0,01 m * 48kg/m^3 = 0,864 kg, joka tapauksessa alle kilon jää. Siihen päälle saalingit ja hiilivantit IM10, niin jää kyllä alle 75 kg:n.

Todellisuudessa painoksi kertyy putken taivutuslujuuden sekä paikallisten vahvikkeiden takia 100 kg. Eli 25 kg lisää laminaattia varaa laittaa, vahvikkeisiin ei mene edes 5 kg osuutta vanteille, joten 1 kg/m suunnilleen lisää taivutuslujuuden takia IM10 etu ja takareunoihin 0 asteen suuntauksella. Siis yhteensä 0 asteen suuntauksella saadaankin 1100 neliömilliä koko putken pituudelle jaettuna, teoreettinen keskeisen suoran puristuskuorman kesto kasvaa siis yli 42 tonnin.
600 neliömilliä sivuihin K13C2U kuidusta profiilin leveimmälle kohdalle keskimäärin 3mm paksuisena kerroksena, siis 100 mm leveydeltä kummallekin puolelle, 200 neliömilliä takareunaan, ja 100 etureunaan, loput tasaisesti jaettuna koko muulle profiilin osalle.
100 kg riitti jopa täysin ylimitoitettuun mastoon näillä superkalliilla kuiduilla toteutettuna.
Kommentoi
Ilmianna
Jaa
epävakautta kirjoitti:
Jo varustelutöiden tekeminen laiturissa ilman mastoa on huomattavan epämiellyttävää, kun ohi ajavien aallot rynkyttävät. Liika vakaus on pahasta.
Vaihda kattiin niin ei rynkytä enää ohi ajavien aalloissa, olipa masto ylhäällä tai ei.
Kommentoi
Ilmianna
Jaa
Rahalla.saa.keveyttä kirjoitti:
Miksei saisi, jos raha ei olisi este?
Tässä hiilikuitu UD-laminaattien ominaisuuksia kun 60% tilavuudesta kuitua, ja 40% muovia:
alumiini 6082T6, IM10, HM63, K63712, K13C2U
puristus lujuus MPa: 310, 1790, 1310, 440, 380
Kimmomoduli puristuksessa GPa: 70, 164, 221, 330, 560
Vetolujuus MPa: 300, 3310, 2410, 1500, 2200
Kimmomoduli puristuksess GPa: 70, 190, 255, 370, 560
Tiheys kg/m^3 : 2710, 1500, 1500, 1800, 1800

Ensimmäinen on euroopassa yleisin alumiiniseos, jenkkien 6061T6 on ominaisuuksiltaan käytännössä sama. 2 Seuraavaa ovat Hexcelin PAN-raaka-aineisia hiili epoxi pregrejä, ja 2 viimeistä Mitsubishi Rayonin PITCH-raaka-aineisia hiili epoxi pregrejä.

http://www.hexcel.com/Products/Carbon-Fiber/HexTow-Continuous-Carbon-Fiber
josta klikkaamalla oikean reunan sinisestä boxista saa linkkejä kuhunkin tuotteeseen tai valintaopaaseen pdf:nä.

https://www.mrc.co.jp/dialead/english/dialead.html

Mastoissa ratkaisevaa on yleensä jäykkyys, eikä taivutus- tai puristus- lujuus, mutta toki noi kaikkein jäykimmät UHM-hiilikuidut kannattaa tarkistaa taivutuslujuudenkin suhteen, että ovat riittäviä. Puristuksen kestoa niissä kyllä riittää, niin kauan kuin mikään kohta ei mene putken pinnasta ei mene taivutuksen takia vedolle. Toki samaan mastoputkeen voi käyttää useampaa eri kuitua, esim taka- ja etureunaan IM10, ja sivuissa K13C2U 0 asteen suunnassa, ja vanttien kiinnikkeiden kohdalle reilusti lisää että kestää.
8-kertainen kimmomoduli puristuksessa 33% pienemmällä tiheydellä alumiiniin verrattuna sallii kuitenkin todella suuria painonsäästöjä, jos vaan huolehditaan myös pinnan lommahtamisen estämisestä esim hunajakennolla. Vaihtoehtoisesti pienennetään profiilin kokoa, jolloin jäyhyysmomentin lasku vie suuren osan hyödystä, mutta 80% painonsäästö putkessa ei siltikään ole mitenkään mahdoton.

Vetolujuutta taas pitäisi verrata teräsvaijeriin, jolloin tiheys on 80% vähemmän, ja silti lujuutta reilusti enemmän. Joten vanteissa saadaan suhteessa suurempikin painon säästö kuin mastoputkessa käyttämällä IM10. Saalingeissa nurjahdus ei liene suurempi ongelma, valitaan vaan tarvittava profiilin koko oikein hiilikuidulle, siis IM10 myös sinne.
Rullaprofiilin voi jättää kokonaan pois jos haluaa kevyen kilpamaston. Muovinen profiili köysiliikille ilman rullaa on paljon kevyempi kuin alumiinin rullalaitteen profiili. Taatusti saadaan enemmän kuin 67% pois alumiiniseen perustakilaan verrattuna mainitussa kokoluokassa, jossa nomexin liimaaminen ei tuota liian suurta lisäpainoa ja mahdollistaa siten UHM-hiilen käytön. Pikkuveneessä näin ei tietystikään olisi, ytimen liiman painohan on suoraan verrannollinen pinta-alaan, sillä sen kerroksen paksuus ei muutu maston koon mukana.
Yhteensä +-45 ja 90 kuitusuunnille riittää 1mm paksuus joka paikassa, kun lisäksi on 10 mm nomex ydin välissä.
22m * 0,9 m * 0,001 m * 1800 kg/m^3 = 35,64 kg.
1100 neliömilliä 0 asteen UD:ta => 22m * 0,0011 m^2 * 1800 kg/m^3 = 43,56 kg
Yhteensä peruslaminaattia siis 79,2 kg ja nomexia 0,9 kg= 80,1 kg.

Siihen päälle paikallisia vahvikkeita 4,9 kg ja saalingit sekä vantit ja staagit.
Niiden tiheys 1500 kg/m^3
Jos vanttien halkaisja on 10 mm, on niiden poikkipinta-ala 78,54 neliömilliä ja murtolujuus 260 kN, eli reilut 26 tonnia. 22 m pituus sellaista painaa 2,6 kg.
Siis yhteensä 15 kg vantteja keula ja peräharukset mukaan lukien, kun huomioidaan että osa on hieman keveämpää.
Noilla arvoilla siis 100 kg + saalingit, mutta tuossa lienee varmuusvaraa jo liikaakin lujuuksien ja jäykkyyksien suhteen. Ja saattaa hartsi olla tiheydeltään alempaakin, kuin laskelmassa käytetty 1215 kg/m^3, mikä alentaa laminaattien tiheyksiä.
Saadaan siis haluttaessa 100 kg:n painoon jäämäämän saalinkien kanssakin, vaikka tuosta tietysti puuttuu vielä nostimet ja niiden heloitus, antennit, tuulimittarit ja LED-mastovalot. Ne ei muuten tarvi kuparijohtimia lisäämään painoa, sillä Pitch-hiilikuidun ominaisvastus on vain 2 micro-ohmi-metriä, jos ne on paapuurin ja styyrpuurin puollella eristyksissä toisistaan 450 neliömilliä kummallekin + ja -johtimena, on koko45 m lenkin vastus vain 0,2 ohmia.

Joten kyllä nykytekniikalla pystytään vaikka miten keveisiin rikeihin, jos vaan jollain on sellaisesta halua ja kykyä maksaa.
Kommentoi
Ilmianna
Jaa
Rahalla.saa.keveyttä kirjoitti:
Lisätäänpä vielä laskelmaan arvioitu alaraja painolle:
0 asteen suunnatun UD:n poikkipinta 600 neliömilliä kerrottuna 380MPa puristuslujuudella antaa tulokseksi reilut 23 tonnia, riittänee 22m mastolle, mikäli taivutusta ei olisi ollenkaan.
6e-4 m^2 * 22m * 1800kg/m^3 = 23,76 kg.
Siihen päälle +-45 ja 90 asteen laminaatit niin vielä jää alle 50 kg:n.
48 kg/m^3 tiheys riittänee mastoon nomexille 10mm vahvuisena, ehkäpä ohuempanakin, sen sisäpintaan 30% 90 suunnatusta, ja 1-ohuin mahdollinen kerros +-45 asteen suuntauksella. Loput ulkopuolelle, josta 5% 90 suunnatusta heti nomexin ulkopintaan, estämään muun laminaatin lommahdusta hunajakennon solujen seinien väliseltä tukemattomalta alueelta (6...10 mm). 65% 90 suuntauksesta siis koko profiilin ulkopintaan. +-45 kerrokset ja 0 asteen UD vuorotellen mahdollisimman tasaisin välein, siis siellä missä UD:ta ylipäätään on.

Riittäisiköhän profiiliksi 375x150 mm kääntyvänä mastona.
Ympärysmitta naca 0040 profiililla suunnilleen (en laskenut) 0,9 m. Painoa ytimelle kertyy siis 22m * 0,9m * 0,01 m * 48kg/m^3 = 0,864 kg, joka tapauksessa alle kilon jää. Siihen päälle saalingit ja hiilivantit IM10, niin jää kyllä alle 75 kg:n.

Todellisuudessa painoksi kertyy putken taivutuslujuuden sekä paikallisten vahvikkeiden takia 100 kg. Eli 25 kg lisää laminaattia varaa laittaa, vahvikkeisiin ei mene edes 5 kg osuutta vanteille, joten 1 kg/m suunnilleen lisää taivutuslujuuden takia IM10 etu ja takareunoihin 0 asteen suuntauksella. Siis yhteensä 0 asteen suuntauksella saadaankin 1100 neliömilliä koko putken pituudelle jaettuna, teoreettinen keskeisen suoran puristuskuorman kesto kasvaa siis yli 42 tonnin.
600 neliömilliä sivuihin K13C2U kuidusta profiilin leveimmälle kohdalle keskimäärin 3mm paksuisena kerroksena, siis 100 mm leveydeltä kummallekin puolelle, 200 neliömilliä takareunaan, ja 100 etureunaan, loput tasaisesti jaettuna koko muulle profiilin osalle.
100 kg riitti jopa täysin ylimitoitettuun mastoon näillä superkalliilla kuiduilla toteutettuna.
"600 neliömilliä sivuihin K13C2U kuidusta profiilin leveimmälle kohdalle keskimäärin 3mm paksuisena kerroksena, siis 100 mm leveydeltä kummallekin puolelle"

Tuottaa NACA 0040 profiilille 375*150 346 cm^4 jäyhyysmomentin ja 46,13 cm^3 taivutusvastuksen poikittais suunnassa. Pelkässä taivutuksessa murtuisi siis 17530 Nm taivutus rasituksesta.
1100 neliömillin versio siis kestäisi yli 2 tonni-metriä taivutusta poikittain.
Ja pitkittäin enemmänkin, siinähän voidaan käyttää selvästi lujempia kuituja jäykkyydestä tinkimällä.
Kommentoi
Ilmianna
Jaa
AlluAlumiini kirjoitti:
Ton kokoisen masto hinta hiilikuitusena mahtaa olla aika juhlava. Otin taannoin 14m toppirikistä tarjouksen ja hinta olisi kolmella purjeella ollut 23000€. Em.hinta siis ihan alumiiniprofiililla.
Sen 14 metrisen olis 10v sitten saanut 11 tonnilla € hiilikuituisena perusversiona ja ilman puomia.
Kommentoi
Ilmianna
Jaa
seppomartti kirjoitti:
Hiiliputken paino 22m on alle 150kg. Muutama kymmen kiloa tekstiilitakilaan?. Ei se arvaus ihan kaukana ole jos metallistaagit jää pois ja rahaa on rajattomasti. Toki esim hiilikuitusaalingit normaalisti kiinnitetään raskaisiin metalliheloihin mutta nekin varmaan voi tehdä komposiitista. Ekstreemeissä raasereissa staagitkaan (TBO?) eivät ole metalliheloissa kiinni.
22 m masto on varsin pitkä ja vene, jossa tuollainen on on varsin tukeva. Tuosta seuraa, että profiilin pitää olla varsin tukevaa. Esimerkiksi Swan 45 hiukan lyhyempi hiilikuitumasto on profiilimitoiltaan 272x133 ja hiukan pidempiä mastoja on vaikkapa TP52:ssa profiilimitoiltaan 300x150 luokkaa. Molempien punnitut painot ovat 300 kg molemmin puolin. Kummassakin on oikaiseva momentit ovat reilusti alhaisemmat kuin toppitakilaisten Swanien 22 m mastolla eli niiden riki ei ole riittävän tukeva.

Seldenin katalogissa tuon kokoiset hiilikuituprofiilit painavat 5-7 kg/m eli pelkän tyhjän putken paino olisi 110-150 kg 22 m pituisena. Siihen päälle kaikki vahvikkeet, helat, saalingit, vantit, staagit ja keulastaagiprofiili niin varmasti ollaan yli 200 kg, vaikka vantit ja staagit olisivat kuitua.
Kommentoi
Ilmianna
Jaa
fedcba kirjoitti:
>>Edestä katsottuna vesilinja nousee 10 senttiä ilman mastoa.
Tämä on nyt niin täyttä potaskaa että 450 kg arviolta 50 jalan veneessä nostaisi vesilinjaa 10 cm. Taidat kusettaa koko jutun tai sitten olet mitannut ihan pieleen.
Itse luin sen huolimattomasti 10 mm, mikä olisi ollut ihan oikeaa suuruusluokkaa.
Olikohan vaan näppäilyvirhe?
Kommentoi
Ilmianna
Jaa
kokemusta.on kirjoitti:
Vaihda kattiin niin ei rynkytä enää ohi ajavien aalloissa, olipa masto ylhäällä tai ei.
Liika vakaus on kattien huonoin ominaisuus.
Kommentoi
Ilmianna
Jaa
Rahalla.saa.keveyttä kirjoitti:
Yhteensä +-45 ja 90 kuitusuunnille riittää 1mm paksuus joka paikassa, kun lisäksi on 10 mm nomex ydin välissä.
22m * 0,9 m * 0,001 m * 1800 kg/m^3 = 35,64 kg.
1100 neliömilliä 0 asteen UD:ta => 22m * 0,0011 m^2 * 1800 kg/m^3 = 43,56 kg
Yhteensä peruslaminaattia siis 79,2 kg ja nomexia 0,9 kg= 80,1 kg.

Siihen päälle paikallisia vahvikkeita 4,9 kg ja saalingit sekä vantit ja staagit.
Niiden tiheys 1500 kg/m^3
Jos vanttien halkaisja on 10 mm, on niiden poikkipinta-ala 78,54 neliömilliä ja murtolujuus 260 kN, eli reilut 26 tonnia. 22 m pituus sellaista painaa 2,6 kg.
Siis yhteensä 15 kg vantteja keula ja peräharukset mukaan lukien, kun huomioidaan että osa on hieman keveämpää.
Noilla arvoilla siis 100 kg + saalingit, mutta tuossa lienee varmuusvaraa jo liikaakin lujuuksien ja jäykkyyksien suhteen. Ja saattaa hartsi olla tiheydeltään alempaakin, kuin laskelmassa käytetty 1215 kg/m^3, mikä alentaa laminaattien tiheyksiä.
Saadaan siis haluttaessa 100 kg:n painoon jäämäämän saalinkien kanssakin, vaikka tuosta tietysti puuttuu vielä nostimet ja niiden heloitus, antennit, tuulimittarit ja LED-mastovalot. Ne ei muuten tarvi kuparijohtimia lisäämään painoa, sillä Pitch-hiilikuidun ominaisvastus on vain 2 micro-ohmi-metriä, jos ne on paapuurin ja styyrpuurin puollella eristyksissä toisistaan 450 neliömilliä kummallekin + ja -johtimena, on koko45 m lenkin vastus vain 0,2 ohmia.

Joten kyllä nykytekniikalla pystytään vaikka miten keveisiin rikeihin, jos vaan jollain on sellaisesta halua ja kykyä maksaa.
Mistäs tuollaisia vantteja saa? Jos kyse olisi vaikkapa Swan 51:stä, jossa on tuon kokoluokan masto, on RM 430 kgm/deg. Arvataan rustien olevan 1,5 m mastolta. 30 asteen kallistuksella tulee rusteihin ~400*30/1,5 = 8 tonnin veto. Päävantin voisi mitoittaa vähintään 2x tuo eli 16 tonnin murtolujuus. Rodina vähintään -40, jonka halkaisija 12,7 mm ja painoa 1 kg/m.

Sitten katsotaan vastaava hiilikuituvantti Navtecilta. Sama murtolujuus olisi -40 TFC:llä, jonka halkaisija 16,2 mm ja paino 0,21 kg/m. Oikeampi tapa on kuitenkin ottaa venymältään vastaava, jolloin pitää valita -48, jonka murtolujuus 22 tonnia, halkaisija 17,5 mm ja painoa 0,27 kg/m. PBO:na voisi päästä vähän kevyempänä, halkaisija 16,8 mm, murtolujuus 27 tonnia ja paina 0,22 kg/m.
http://www.navtecriggingsolutions.com/rigging.html

Yksi 22 m pitkä kuituvantti siis painaisi 22 kg sijaan n. 5 kg, mutta tuo on pelkkä kuitu. Yleensä tuollaiset ovat epäjatkuvia, joten pääteheloja tulee päävantteihin vähintään 6 kpl (V1, V2 ja D3). Ne painavat tyypistä riippuen 0,5-1 kg kappale eli 3-6 kg yhteensä tuossa koossa. Sitten pitää olla vielä vanttiruuvi, joka painaa 5,5 kg. Yhteensä siis yksi 22 m päävantti painaa n. 15 kg. Tosin V2 ja D3 voivat olla pykälää kevyempiä kuin V1, jolla voi säästää kilon pari.

Sitten vanteissa on esijännitystä 20% murtolujuudesta (rod). Pää- ja alavantteja 4 kpl eli esijännitystä 14 tonnia + muutama tonni etu- ja takastaagista. Ei riitä alkuunkaan 23 tonnin puristuslujuus riittävään varmuuskertoimeen, varsinkaan huomioidessa taivutuksesta tuleva puristus. Tuollaisen veneen alumiinimaston pursituslujuus on 100 tonnin suuruusluokkaa, tosin varmasti nurjahtaa ennen tuota.
Kommentoi
Ilmianna
Jaa
Joakim1 kirjoitti:
Mistäs tuollaisia vantteja saa? Jos kyse olisi vaikkapa Swan 51:stä, jossa on tuon kokoluokan masto, on RM 430 kgm/deg. Arvataan rustien olevan 1,5 m mastolta. 30 asteen kallistuksella tulee rusteihin ~400*30/1,5 = 8 tonnin veto. Päävantin voisi mitoittaa vähintään 2x tuo eli 16 tonnin murtolujuus. Rodina vähintään -40, jonka halkaisija 12,7 mm ja painoa 1 kg/m.

Sitten katsotaan vastaava hiilikuituvantti Navtecilta. Sama murtolujuus olisi -40 TFC:llä, jonka halkaisija 16,2 mm ja paino 0,21 kg/m. Oikeampi tapa on kuitenkin ottaa venymältään vastaava, jolloin pitää valita -48, jonka murtolujuus 22 tonnia, halkaisija 17,5 mm ja painoa 0,27 kg/m. PBO:na voisi päästä vähän kevyempänä, halkaisija 16,8 mm, murtolujuus 27 tonnia ja paina 0,22 kg/m.
http://www.navtecriggingsolutions.com/rigging.html

Yksi 22 m pitkä kuituvantti siis painaisi 22 kg sijaan n. 5 kg, mutta tuo on pelkkä kuitu. Yleensä tuollaiset ovat epäjatkuvia, joten pääteheloja tulee päävantteihin vähintään 6 kpl (V1, V2 ja D3). Ne painavat tyypistä riippuen 0,5-1 kg kappale eli 3-6 kg yhteensä tuossa koossa. Sitten pitää olla vielä vanttiruuvi, joka painaa 5,5 kg. Yhteensä siis yksi 22 m päävantti painaa n. 15 kg. Tosin V2 ja D3 voivat olla pykälää kevyempiä kuin V1, jolla voi säästää kilon pari.

Sitten vanteissa on esijännitystä 20% murtolujuudesta (rod). Pää- ja alavantteja 4 kpl eli esijännitystä 14 tonnia + muutama tonni etu- ja takastaagista. Ei riitä alkuunkaan 23 tonnin puristuslujuus riittävään varmuuskertoimeen, varsinkaan huomioidessa taivutuksesta tuleva puristus. Tuollaisen veneen alumiinimaston pursituslujuus on 100 tonnin suuruusluokkaa, tosin varmasti nurjahtaa ennen tuota.
En tiedä mistä sellaisia vantteja saa, tuskin valmiina mistään, vaan ne joutuu teettämään.
materiaalia valmistamiseen löytyy täältä:
http://www.hexcel.com/user_area/content_media/raw/HexTowSelectorGuide2015.pdf
Siitä valkkaat sen lujimman IM10, johon laskelma perustui. Siellä lukee että: tensile strength 6964 Mpa for IM10 fiber.
Vantissa ei tarvita hartsia koko matkalla juuri lainkaan, vaan pelkästään päädyissä jos oikeasti halutaan painoa optimoida mistään muusta välittämättä. Yleensähän näin ei ole vaan hinta ja elinikä ovat hyvinkin kiinnostavia.

Lisäksi laskelma ei ollut millekään tietylle veneelle, sitähän ei kerrottu joten optimointia ei voitu näin tehdä. Kevyin masto mainitsemallesi Swan 51 veneelle varmasti edellyttää samanlaista rikiä, kuin Imoca60 luokan kääntyvissä mastoissa on, eli deck spreadersien käyttöä. Niiden painoa ei tietenkään lasketa maston painon osaksi, jota nyt oltiin painon osalta optimoimassa. Niiden avulla ne rustit ovatkin yli 4 m mastolta, eikä 1,5 m, mikä pienentää niitä kuormia huomattavasti.

Jos sulla on jotain muuta dataa maston mitoitukseen puristuskuorman ja taivutusjäykkyyden lisäksi, niin kerro vaan, esim minkä verran taivutusta isosta tulee matkalle, kun huomioidaan myös mahdollinen reivatun ison käyttö?
Optimoinnissahan pitää ottaa huomioon erikseen sekä jäykkyys että lujuus, ja vieläpä kaikissa suunnissa. Nyt se ei tietenkään onnistu kun vaatimuksia kuormien suhteen ei ole tiedossa.

On kuitenkin selvää etteivät esim mainitsemasi seldenin tuotteet ole lähelläkään paino-optimoitua. Jäykinkin heidän vakiovalikoimissaan oleva kuitu on vaan M40J, mikä on ominaisuuksiltaan paljon lähempänä alumiinia kuin jäykintä hiilikuitua (lineaarisella eikä logaritmisella asteikolla) ja häviää puristuslujuudessakin 29% IM10:lle. Lisäksi Selden näkyy käyttävän tolkuttoman paljon metalliheloja lisäämässä painoa, vakiona niin saalingit, mastokisko kuin niiden kiinnityskin, samoin kaikki vantit ja harukset. Ainoastaan topin hela on vakiona hiilikuitua. Ja samaten kuitusuuntaus on optimoitu, muttei suinkaan lopputuotteen kannalta lujuuden tai jäykkyyden suhteen, vaan valmistusprosessin kannalta. Ei siellä muuten mitään 15...23 asteen kuitusuuntia käytettäisi. 90 asteen kuitusuuntien käyttö viimeisessä kerroksessa vaan ei onnistu, koska consolidation prosessissa kuitu joutuisi puristukselle ennen hartsin kovettumista, mikä ei tietenkään onnistu käytännössä, eli kuitu menisi kinkkiin joka puolelta, eikä sitä siksi käytetä. Optimoitu paino taas edellyttäisi pinnassa olevan ulkopuolella 90 asteen kuitu esijännitettynä vedolle, ja sisäpinnassa saman suuntainen esijännitettynä puristuspuoelelle. Sellaisen valmistaminen vaan ei ole todellakaan helppoa millään prosessilla, kun samalla pitää huolehtia sekä hyvästä kuitu hartsisuhteesta, että kaasukuplien puuttumisesta tai muistakin käsitteen void piiriin kuuluvita seikoista. Lisäksi optimointi on tehty olettaen mastossa olevan vain yhtä ja samaa kuitua käytössä, eli eri puolilla ja eri suunnilla ei optimoida kuidun valinnalla lujuus/jäykkyys suhdetta erikseen. Ei taatusti ole sama optimi kaikille suunnille, vaan joissain suunnissa pitäisi käyttää jäykempää kuitua ja jossain toisessa taas lujempaa ja joustavampaa.
Kommentoi
Ilmianna
Jaa
Rahalla.saa.keveyttä kirjoitti:
En tiedä mistä sellaisia vantteja saa, tuskin valmiina mistään, vaan ne joutuu teettämään.
materiaalia valmistamiseen löytyy täältä:
http://www.hexcel.com/user_area/content_media/raw/HexTowSelectorGuide2015.pdf
Siitä valkkaat sen lujimman IM10, johon laskelma perustui. Siellä lukee että: tensile strength 6964 Mpa for IM10 fiber.
Vantissa ei tarvita hartsia koko matkalla juuri lainkaan, vaan pelkästään päädyissä jos oikeasti halutaan painoa optimoida mistään muusta välittämättä. Yleensähän näin ei ole vaan hinta ja elinikä ovat hyvinkin kiinnostavia.

Lisäksi laskelma ei ollut millekään tietylle veneelle, sitähän ei kerrottu joten optimointia ei voitu näin tehdä. Kevyin masto mainitsemallesi Swan 51 veneelle varmasti edellyttää samanlaista rikiä, kuin Imoca60 luokan kääntyvissä mastoissa on, eli deck spreadersien käyttöä. Niiden painoa ei tietenkään lasketa maston painon osaksi, jota nyt oltiin painon osalta optimoimassa. Niiden avulla ne rustit ovatkin yli 4 m mastolta, eikä 1,5 m, mikä pienentää niitä kuormia huomattavasti.

Jos sulla on jotain muuta dataa maston mitoitukseen puristuskuorman ja taivutusjäykkyyden lisäksi, niin kerro vaan, esim minkä verran taivutusta isosta tulee matkalle, kun huomioidaan myös mahdollinen reivatun ison käyttö?
Optimoinnissahan pitää ottaa huomioon erikseen sekä jäykkyys että lujuus, ja vieläpä kaikissa suunnissa. Nyt se ei tietenkään onnistu kun vaatimuksia kuormien suhteen ei ole tiedossa.

On kuitenkin selvää etteivät esim mainitsemasi seldenin tuotteet ole lähelläkään paino-optimoitua. Jäykinkin heidän vakiovalikoimissaan oleva kuitu on vaan M40J, mikä on ominaisuuksiltaan paljon lähempänä alumiinia kuin jäykintä hiilikuitua (lineaarisella eikä logaritmisella asteikolla) ja häviää puristuslujuudessakin 29% IM10:lle. Lisäksi Selden näkyy käyttävän tolkuttoman paljon metalliheloja lisäämässä painoa, vakiona niin saalingit, mastokisko kuin niiden kiinnityskin, samoin kaikki vantit ja harukset. Ainoastaan topin hela on vakiona hiilikuitua. Ja samaten kuitusuuntaus on optimoitu, muttei suinkaan lopputuotteen kannalta lujuuden tai jäykkyyden suhteen, vaan valmistusprosessin kannalta. Ei siellä muuten mitään 15...23 asteen kuitusuuntia käytettäisi. 90 asteen kuitusuuntien käyttö viimeisessä kerroksessa vaan ei onnistu, koska consolidation prosessissa kuitu joutuisi puristukselle ennen hartsin kovettumista, mikä ei tietenkään onnistu käytännössä, eli kuitu menisi kinkkiin joka puolelta, eikä sitä siksi käytetä. Optimoitu paino taas edellyttäisi pinnassa olevan ulkopuolella 90 asteen kuitu esijännitettynä vedolle, ja sisäpinnassa saman suuntainen esijännitettynä puristuspuoelelle. Sellaisen valmistaminen vaan ei ole todellakaan helppoa millään prosessilla, kun samalla pitää huolehtia sekä hyvästä kuitu hartsisuhteesta, että kaasukuplien puuttumisesta tai muistakin käsitteen void piiriin kuuluvita seikoista. Lisäksi optimointi on tehty olettaen mastossa olevan vain yhtä ja samaa kuitua käytössä, eli eri puolilla ja eri suunnilla ei optimoida kuidun valinnalla lujuus/jäykkyys suhdetta erikseen. Ei taatusti ole sama optimi kaikille suunnille, vaan joissain suunnissa pitäisi käyttää jäykempää kuitua ja jossain toisessa taas lujempaa ja joustavampaa.
Luulisi jonkun mainostavan tuollaisia vantteja, jos niitä olisi mielekästä tai edes mahdollista valmistaa. Jostain syystä kuitenkin Navtecin speksit hiilikuituvanteille ovat huomattavasti huonommat kuin sinun käyttämät.

Jos nyt verrataan alumiini- ja hiilikuiturikin painoja, pitää tietysti verrata jotenkin vastaavia rikejä eikä niin että toinen on normaaleilla rusteilla ja toisessa on kannesta 2 m sivulle törröttävät ulokkeet. Samalla jää veneestä genua pois ja satamissa homma menee aika vaikeaksi.

Nyt puhuttiin 22 m toppirikisestä 90-luvun Nautorin veneestä, joka voisi olla vaikkapa Swan 51 ja jossa hyvin todennäköisesti halutaan pitää genua.
Kommentoi
Ilmianna
Jaa
Joakim1 kirjoitti:
Luulisi jonkun mainostavan tuollaisia vantteja, jos niitä olisi mielekästä tai edes mahdollista valmistaa. Jostain syystä kuitenkin Navtecin speksit hiilikuituvanteille ovat huomattavasti huonommat kuin sinun käyttämät.

Jos nyt verrataan alumiini- ja hiilikuiturikin painoja, pitää tietysti verrata jotenkin vastaavia rikejä eikä niin että toinen on normaaleilla rusteilla ja toisessa on kannesta 2 m sivulle törröttävät ulokkeet. Samalla jää veneestä genua pois ja satamissa homma menee aika vaikeaksi.

Nyt puhuttiin 22 m toppirikisestä 90-luvun Nautorin veneestä, joka voisi olla vaikkapa Swan 51 ja jossa hyvin todennäköisesti halutaan pitää genua.
Ei kaikki mikä on mahdollista ole mielekästä. Hiilikuitulaminaatin tyypilliset ominaisuudet ovat kuitenkin täysin kuituvalmistajan tiedossa ja vastaavat valmistajan markkinointimateriaalissaan ilmoittamia. Samoin pelkän kuidun mekaaniset lujuus ja jäykkyys ominaisuudet.
Tuotteen, kuten vanttien, valmistajan kannalta on mielekästä käyttää sen verran varmuuskertoimia, ettei mene maine julkistettujen reklamaatioiden takia. Ja hintakin kannattaa olla sellainen että tuotteela on kysyntää, siksi kaikkein kalleimman kuidun käyttö tuskin tulee vantin valmistajalle ensimmäisenä mieleen, ellei asiakas nimenomaan sitä itse vaadi uskottavan tilauksen ehtona.

"Nyt puhuttiin 22 m toppirikisestä 90-luvun Nautorin veneestä, ..."
Mistä sen tiedät?

Minä luin vain tämän: "Minulla on nautorin 90-luvun ehkä n. 22 metrinen toppirriki.", jossa ei kerrota veneestä mitään, vaan pelkästä rikin valmistajasta. Kyseessähän voi olla vaikka itse kyhätty ferrobetoni vene jossa ko riki on. Esim ostettuna käytettynä joltain joka on vaihtanut Swaniinsa hiilirikin alkuperäisen ehjän alurikin tilalle.
Kommentoi
Ilmianna
Jaa
Rahalla.saa.keveyttä kirjoitti:
Ei kaikki mikä on mahdollista ole mielekästä. Hiilikuitulaminaatin tyypilliset ominaisuudet ovat kuitenkin täysin kuituvalmistajan tiedossa ja vastaavat valmistajan markkinointimateriaalissaan ilmoittamia. Samoin pelkän kuidun mekaaniset lujuus ja jäykkyys ominaisuudet.
Tuotteen, kuten vanttien, valmistajan kannalta on mielekästä käyttää sen verran varmuuskertoimia, ettei mene maine julkistettujen reklamaatioiden takia. Ja hintakin kannattaa olla sellainen että tuotteela on kysyntää, siksi kaikkein kalleimman kuidun käyttö tuskin tulee vantin valmistajalle ensimmäisenä mieleen, ellei asiakas nimenomaan sitä itse vaadi uskottavan tilauksen ehtona.

"Nyt puhuttiin 22 m toppirikisestä 90-luvun Nautorin veneestä, ..."
Mistä sen tiedät?

Minä luin vain tämän: "Minulla on nautorin 90-luvun ehkä n. 22 metrinen toppirriki.", jossa ei kerrota veneestä mitään, vaan pelkästä rikin valmistajasta. Kyseessähän voi olla vaikka itse kyhätty ferrobetoni vene jossa ko riki on. Esim ostettuna käytettynä joltain joka on vaihtanut Swaniinsa hiilirikin alkuperäisen ehjän alurikin tilalle.
Varmuuskertoimet tulevat sitten erikseen. Ei niitä yleensä käytetä ilmoitettaessa lujuuksia ja venymiä.

Siis sinä kirjoitit aiemmin, että hiilikuituvantti voisi kestää 26 tonnia 10 mm halkaisijalla ja 22 m painaa 2,6 kg eli 0,12 kg/m. Navtecin katalogissa 10 mm halkaisijainen on murtolujuudeltaan vain vajaat 6 tonnia eli eroa on lähes 5-kertaisesti. Tosin sen painokin on vain 0,08 kg/m.

Varmasti parempiakin löytyy kuin tuo Navtecin. Millaisia käytetään vaikkapa niissä IMOCA 60:ssä? AC ja vastaavat ovat sitten oma juttunsa, kun ei tarvitse kestää kymmeniä tuhansia maileja.

Tässä on hieman käyty läpi mikä on mahdollista nyt ja tulevaisuudessa sekä millaisia haasteita tuossa on: http://hiswasymposium.com/assets/files/pdf/2012/Carbon Fiber Rigging.pdf

Voihan se tosiaan olla, että kyse oli Nautorin tekemästä rikistä jossain muussa veneessä.
Kommentoi
Ilmianna
Jaa
fedcba kirjoitti:
>>Edestä katsottuna vesilinja nousee 10 senttiä ilman mastoa.
Tämä on nyt niin täyttä potaskaa että 450 kg arviolta 50 jalan veneessä nostaisi vesilinjaa 10 cm. Taidat kusettaa koko jutun tai sitten olet mitannut ihan pieleen.
En kuseta, vene on vähän, mutta kuitenkin, alle 50 jalkaa. Maston pituus on kyllä tarkemmin ajatellen yläkanttiin, paino ei. Mastojalka kölin edessä ja kölissä bulbi. Edestä päin veneen painopiste muuttuu ilman mastoa niin, että vesilinja nousee kymmenisen senttiä, peräpäässä tuskin nimeksi.
Kommentoi
Ilmianna
Jaa
Joakim1 kirjoitti:
Varmuuskertoimet tulevat sitten erikseen. Ei niitä yleensä käytetä ilmoitettaessa lujuuksia ja venymiä.

Siis sinä kirjoitit aiemmin, että hiilikuituvantti voisi kestää 26 tonnia 10 mm halkaisijalla ja 22 m painaa 2,6 kg eli 0,12 kg/m. Navtecin katalogissa 10 mm halkaisijainen on murtolujuudeltaan vain vajaat 6 tonnia eli eroa on lähes 5-kertaisesti. Tosin sen painokin on vain 0,08 kg/m.

Varmasti parempiakin löytyy kuin tuo Navtecin. Millaisia käytetään vaikkapa niissä IMOCA 60:ssä? AC ja vastaavat ovat sitten oma juttunsa, kun ei tarvitse kestää kymmeniä tuhansia maileja.

Tässä on hieman käyty läpi mikä on mahdollista nyt ja tulevaisuudessa sekä millaisia haasteita tuossa on: http://hiswasymposium.com/assets/files/pdf/2012/Carbon Fiber Rigging.pdf

Voihan se tosiaan olla, että kyse oli Nautorin tekemästä rikistä jossain muussa veneessä.
Joo, niin kirjoitin, mutta se oli sille linkin mukaiselle IM10 kuituun perustuvalle UD-laminaatille annetun vetolujuus arvon perusteella: 0゜Tensile Strength 3310 Mpa
siis pii*(5 mm)^* 3310 N/mm^2 / 9,81 m/s^2 = 26500 kgf minkä pyöristin alaspäin 26 tonniin.
Kuidun vastaava arvohan on valmistajan ilmoituksen mukaan: tensile strength 6964 Mpa, sille vastaava laskelma tuottaa tulokseksi 55754 khf, eli reilut 55 tonnia, mutta eihän ympyrän muotoiset kuidut pakkaudu ilman mitään välejä toisiinsa, olipa välissä muoviksi kovettunutta hartsia tai ei. Paino sillä on kuitenkin kevyempi kuin laminaatilla.
Nämä siis murtolujuusarvojen perusteella, eikä siis sisällä lainkaan väsymisen huomioimista. Vaikka hiilikuitu onkin materiaalina yksi parhaista väsymisen suhteen, toki se arvoja silti niistä alentaa. Mutta onhan siihen varaakin 55 tonnista 26 tonniin, sillä ei pakkautuvuus sentään alle 50% ole.
Tässä: http://www.offshorespars.com/rigging/composite-rigging/
on muuten kuva ihan siivilikäyttöön tarkoitetusta vantin ja maston liitoksesta ilman painavia metalliheloja, siis sillä dyneemalla.

Parhaiten suuret lujuusarvot pääsee varmasti hyödyntämään monirunkoisten vanteissa, joissa venymät ei leveästä rustivälistä johtuen ole niin kriittisiä. Kapealla staagauksella voi olla niinkin, että jokin hieman korkeamman modulin kuitu pienemmällä venymällä olisi parempi,mutta niissä tulee sitten taas väsymisraja vastaan jolloin varmuuskerrointa lujuuden suhteen jää vähemmän. Siksi tuo lujin IM 10 vaikuttaa vanteiksi parhaalta valinnalta jollei hinta ei asiaan vaikuttaisi.

En muuten usko että suurimmalla osalla suomalaisten veneistä kertyy myöskään kymmeniä tuhansia maileja ja jos jollain olisi oikeasti sekä halua että kykyä maksaa kaikkein keveimmistä hiilivanteista ja rikistä, on sitten varmaankin varaa myös uusia niitä vantteja väsymisen edellyttämällä tavalla.

Ps, ketju aloitettiin lauseella:"Otetaan tämä ketju osittain huumorimielellä."
ja speksit vastaa tietysti juuri sitä mitä siinä kehotettiinkin. Eli ilman varmuuskertoimia, ja ilman väsymistä, jollei muuta sanota.
Kommentoi
Ilmianna
Jaa
Joakim1 kirjoitti:
Varmuuskertoimet tulevat sitten erikseen. Ei niitä yleensä käytetä ilmoitettaessa lujuuksia ja venymiä.

Siis sinä kirjoitit aiemmin, että hiilikuituvantti voisi kestää 26 tonnia 10 mm halkaisijalla ja 22 m painaa 2,6 kg eli 0,12 kg/m. Navtecin katalogissa 10 mm halkaisijainen on murtolujuudeltaan vain vajaat 6 tonnia eli eroa on lähes 5-kertaisesti. Tosin sen painokin on vain 0,08 kg/m.

Varmasti parempiakin löytyy kuin tuo Navtecin. Millaisia käytetään vaikkapa niissä IMOCA 60:ssä? AC ja vastaavat ovat sitten oma juttunsa, kun ei tarvitse kestää kymmeniä tuhansia maileja.

Tässä on hieman käyty läpi mikä on mahdollista nyt ja tulevaisuudessa sekä millaisia haasteita tuossa on: http://hiswasymposium.com/assets/files/pdf/2012/Carbon Fiber Rigging.pdf

Voihan se tosiaan olla, että kyse oli Nautorin tekemästä rikistä jossain muussa veneessä.
"Navtecin katalogissa 10 mm halkaisijainen on murtolujuudeltaan vain vajaat 6 tonnia eli eroa on lähes 5-kertaisesti. Tosin sen painokin on vain 0,08 kg/m"

Tuosta ei tiheydeksi tule kuin 1018,59 kg/ kuutiometri, joten siinä on virhe.
PAN hiilikuitujen tiheydet ovat 1800+-10 kg/m3, ja Pitch 2200 +-10 kg/kuutiometri.
Pelkät epoksitkin ovat tiheämpiä kuin tuon laskelman lopputulos.
Kommentoi
Ilmianna
Jaa
Rahalla.saa.keveyttä kirjoitti:
"Navtecin katalogissa 10 mm halkaisijainen on murtolujuudeltaan vain vajaat 6 tonnia eli eroa on lähes 5-kertaisesti. Tosin sen painokin on vain 0,08 kg/m"

Tuosta ei tiheydeksi tule kuin 1018,59 kg/ kuutiometri, joten siinä on virhe.
PAN hiilikuitujen tiheydet ovat 1800+-10 kg/m3, ja Pitch 2200 +-10 kg/kuutiometri.
Pelkät epoksitkin ovat tiheämpiä kuin tuon laskelman lopputulos.
En usko, että tuossa on virhettä, vaan materiaali ei ole tavallinen hiilikuituepoksilaminaatti. Esitteessä mainitaaan noiden olevan taipuisia ja että ne voidaan koilata 3-5 jalan kiepiksi (halkaisijat 7-33 mm). Saisiko edes 7 mm normaalia laminaattia noin pieneen halkaisijaan koilattua?

Millaisia sitten ovat nuo IMOCA 60 vastaavien vantit? Käytetäänkö joissain täysin jäykkää tankoa? Hiilikuitulaminaatin murtovenymät ovat varsin pieniä eli jäykän tangon saa taivuttamalla aika helposti rikki. Mitä tapahtuu jäykälle tangolle sen joutuessa puristukseen (leen vantti löysänä)? Ohut tanko nurjahtaa helposti, mikä voi olla jo liikaa.
Kommentoi
Ilmianna
Jaa
Joakim1 kirjoitti:
En usko, että tuossa on virhettä, vaan materiaali ei ole tavallinen hiilikuituepoksilaminaatti. Esitteessä mainitaaan noiden olevan taipuisia ja että ne voidaan koilata 3-5 jalan kiepiksi (halkaisijat 7-33 mm). Saisiko edes 7 mm normaalia laminaattia noin pieneen halkaisijaan koilattua?

Millaisia sitten ovat nuo IMOCA 60 vastaavien vantit? Käytetäänkö joissain täysin jäykkää tankoa? Hiilikuitulaminaatin murtovenymät ovat varsin pieniä eli jäykän tangon saa taivuttamalla aika helposti rikki. Mitä tapahtuu jäykälle tangolle sen joutuessa puristukseen (leen vantti löysänä)? Ohut tanko nurjahtaa helposti, mikä voi olla jo liikaa.
Tuossa alla jo laskin ne halkaisjat 11.2.2017 22:04 päivätyssä viestissä.

Sen vantin laskennallinen tiheys on pienempi kuin raaka-aineena käytetyn hiilikuidun tiheyden ja pakkautuvuuden tulo ilman hartseja. Tuo on mahdollista vain jos kuitujen välissä on joka kohdassa ilmaa, eli kuidut eivät mistään kohtaa edes kosketa toisiaan. Toki ilman tilalla voi käyttää jotain hyvin alhaisen tiheyden aerogeeliä tai kenties jopa vaahtoa. Mutta mitä järkeä kuituja on pitää kaukana toisistaan, sehän vain lisää ilmanvastusta kun koko kasvaa?
Oliskohan järkevämpää tehdä ensin hiilestä ja epoxista saman paksuista lankaa kuin vastaavassa hyvin monisäikeisesä teräs vaijerissa. Voisi käyttää hyvin korkeaa kuitu/hartsi suhdetta, paljon suurempaa kuin laminaatissa yleensä. Ja sitten koota ne hiililaminaati langat yhteen ilman hartsia, kuten vaijerissakin. Lankojen ei tarvitsis olla ympyröitä, vaan voitaisiin käyttää paremmin pakkautuvaa muotoa, esim kuusikulmiota pyöristetyillä nurkilla. Paljon vähemmän ilmanvastusta ja suurempi tiheys samalla kuitumäärällä, ja hieman parempi lujuuskin kun kuidut pystyvät edelleen hieman jakamaan tarvittaessa kuormaa keskenään, vaikka hartsia olisikin siihen tarkoitukseen aivan liian vähän. Lankojen välissä voi edelleenkin käyttää jotain liukuvaa ja kevyttä estämään kulumista hankautumalla. Ja tuloksena "vaijerin" saa kiepille päätyjä lukuunottamatta helpommin kuin saman lujuusluokan 1x19 teräsvaijerin, koska niitä lankoja voi olla huomattavasti enemmän kuin 19 kpl.

Ehkäpä se syy on taas kerran valmistus -kustannukset sekä -tekniikka. Jotta lujuus on riittävä tulee kuitujen kiertää yhtenäisenä päästä päähän useamman kierroksen, eikä liimaamalla vantin pituisia lankoja vierekkäin yhteen. Silti päätyyn vaaditaan enemmän lankoja alueelle jossa kuidut eivät päädyssä ole suorassa ja sen verran suoralle osuudelle että liima pystyy kuorman lisäkuituihin siirtämään. Kaikki hartsi pitää siis lujuuden optimoinnin kannalta kovettaa samaan aikaan, eli lankoja ei voi ajallisesti tehdä etukäteen. Ja silti lankojen pitää pysyä erossa toisistaan suuren osan matkaa jottei tuloksena ole yksi jäykkä tanko, ja päädyissä taas kiinni toisissaan, jotta hartsi kovetuttuaan siirtää kuormia. Ihan selvä valmistustekninen haastehan tuossa on, mutten usko sitä ollenkaan mahdottomaksi ratkaista. Ainakaan suuremmassa mittakaavassa, aivan pieniin veneisiin voi olla jo turhan vaikeaa, mutta onko edes tarpeen.
Kommentoi
Ilmianna
Jaa
Rahalla.saa.keveyttä kirjoitti:
"Navtecin katalogissa 10 mm halkaisijainen on murtolujuudeltaan vain vajaat 6 tonnia eli eroa on lähes 5-kertaisesti. Tosin sen painokin on vain 0,08 kg/m"

Tuosta ei tiheydeksi tule kuin 1018,59 kg/ kuutiometri, joten siinä on virhe.
PAN hiilikuitujen tiheydet ovat 1800+-10 kg/m3, ja Pitch 2200 +-10 kg/kuutiometri.
Pelkät epoksitkin ovat tiheämpiä kuin tuon laskelman lopputulos.
"Navtecin katalogissa 10 mm halkaisijainen on murtolujuudeltaan vain vajaat 6 tonnia eli eroa on lähes 5-kertaisesti. Tosin sen painokin on vain 0,08 kg/m"

Lähdetään jonkin halvan hiilikuidun lujuusarvosta:
http://www.hexcel.com/resources/datasheets/carbon-fiber-data-sheets/as4.pdf
58000 N / 4413 MPa = 13,143 mm^2 AS4 hiilikuitua tiheys 1790 kg/m^3.
13,143 mm^2 * 1790 kg/m^3 = 0,023526 kg/m hiilen osalta.

Jotain muuta on siis 0,08 kg/m - 0,023526 kg/m = 0,056474 kg/m ja sen osalta poikkipinta-ala on: Pii*(5 mm)^2 - 13,143 mm^2 =65,397 mm^2.
0,056474 kg/m / 65,397 mm^2 = 864 kg / m^3.
Tuotteessa olisi siis tilavuudesta 16,7% hiilikuitua ja loput 83,3% materiaalia jonka tiheys on 864 kg/m^3 ilman lujuutta, esim kuituun tarttumattoman muovin ja vaahtomuovin seosta.

Jos tuo on oikein on ainoa järkevä kysymys miksi kuitua on noin käsittämättömän vähän suhteessa koko tuotteeseen?
Jolloin ilmanvastus on tarpeettoman suuri aivan turhaan.
Vaihtoehtoisesti mukana on niitä varmuuskertoimia, eli vantin lujuudet ovat ilmoitettu väsyminen ja mahdollinen kuluminen huomioituna, toisin kuin pelkän hiilikuidun osalta tehdään, jolloin kuitua on tuotteessa siten huomattavasti yllä olevaa laskelmaa enemmän ja se muu on jotain huomattavasti kevyempää materiaalia, esim vaahtoa. Minusta jälkimmäinen on se järkevä oletus. Tai sitten niissä Navtecin luvuissa on virhe kuten alunperin oletin.
Kommentoi
Ilmianna
Jaa
Joakim1 kirjoitti:
En usko, että tuossa on virhettä, vaan materiaali ei ole tavallinen hiilikuituepoksilaminaatti. Esitteessä mainitaaan noiden olevan taipuisia ja että ne voidaan koilata 3-5 jalan kiepiksi (halkaisijat 7-33 mm). Saisiko edes 7 mm normaalia laminaattia noin pieneen halkaisijaan koilattua?

Millaisia sitten ovat nuo IMOCA 60 vastaavien vantit? Käytetäänkö joissain täysin jäykkää tankoa? Hiilikuitulaminaatin murtovenymät ovat varsin pieniä eli jäykän tangon saa taivuttamalla aika helposti rikki. Mitä tapahtuu jäykälle tangolle sen joutuessa puristukseen (leen vantti löysänä)? Ohut tanko nurjahtaa helposti, mikä voi olla jo liikaa.
"Millaisia sitten ovat nuo IMOCA 60 vastaavien vantit?"
En tiedä.
" Käytetäänkö joissain täysin jäykkää tankoa? Hiilikuitulaminaatin murtovenymät ovat varsin pieniä eli jäykän tangon saa taivuttamalla aika helposti rikki. Mitä tapahtuu jäykälle tangolle sen joutuessa puristukseen (leen vantti löysänä)? Ohut tanko nurjahtaa helposti, mikä voi olla jo liikaa."
Hiililaminaatti venyy parhaimmillaan yli 2% murtumatta, vaurioita toki syntyy jo aiemmin, eli väsymistä esiintyy. Jos minä olisin ne suunnitellut, olisivat vantit kiinni dyneemalla, jolloin leen vantti ei ole puristuksella, vaan se dyneema löystyy ja "nurjahtaa", mikä ei köydelle ole minkäänlainen ongelma. Se hiilivantti on enintään oman painonsa verran puristuksella, jos dyneema ei yläpäästä tue enää lainkaan. Sen verran pitää kestoa vähintään olla ettei siitä johtuvasta taipumasta johtuen murru. Siihen riittää jo alle 1% murtovenymä, jolloin 5 mm säteinen tanko saadaan teoriassa taipumaan ideaaliselle 500mm eli 50 cm säteelle, ja tuplapaksuinen metrin säteelle. Tämä toki edellyttäisi että puristuspuolella olisi itseisarvoltaan saman suuruinen venymä, ja tilanne symmetrinen, eli sama moduli vedossa ja puristuksessa. Todellisuus ei tietenkään ole noin, mutta 5m säde ei varmasti enää tuota ongelmia 10mm säteiselle UD-hiilikuitulaminaatille, ja niin suurta muodonmuutosta ei leen puolen vanttiin saa millään niin kauan kuin vene, masto ja luun vantit ovat ehjät. Dyneema kiinnityksillä kaarevuussäde pysyy varmasti yli vantin pituuden, jopa moninkertaisesti.
Tuollaisen jäykän tankovantin ongelma on kyllä ihan vaan sen rikaamisessa, miten sen saa nostettu vaakatasosta pystyyn hajottamatta sitä?
Onnistunee tarvittaessa jos se on mastossa kiinni sen suuntaisesti maston noston aikana. Sama onnistunee metalliselle rod vantille, jos eivät ole liian pitkiä, kuten usein voi olla. Niillä on kuitenkin pienempi venymä myötärajaan saakka kuin lujan hiilikuidun murtovenymä. Ja rodin plastisesta venymästä ei kyllä ole mitään hyötyä, vantti on joka tapauksessa entinen, jos sille alueelle joutuu. Onko niillä jokin ongelma leen puolen nurjahduksen suhteen?
Mikäli ei, niin ei ole hiilelläkään, ellei erehdy jonkin korkean kimmomodulin käyttöön.
Kommentoi
Ilmianna
Jaa
Rahalla.saa.keveyttä kirjoitti:
"Navtecin katalogissa 10 mm halkaisijainen on murtolujuudeltaan vain vajaat 6 tonnia eli eroa on lähes 5-kertaisesti. Tosin sen painokin on vain 0,08 kg/m"

Lähdetään jonkin halvan hiilikuidun lujuusarvosta:
http://www.hexcel.com/resources/datasheets/carbon-fiber-data-sheets/as4.pdf
58000 N / 4413 MPa = 13,143 mm^2 AS4 hiilikuitua tiheys 1790 kg/m^3.
13,143 mm^2 * 1790 kg/m^3 = 0,023526 kg/m hiilen osalta.

Jotain muuta on siis 0,08 kg/m - 0,023526 kg/m = 0,056474 kg/m ja sen osalta poikkipinta-ala on: Pii*(5 mm)^2 - 13,143 mm^2 =65,397 mm^2.
0,056474 kg/m / 65,397 mm^2 = 864 kg / m^3.
Tuotteessa olisi siis tilavuudesta 16,7% hiilikuitua ja loput 83,3% materiaalia jonka tiheys on 864 kg/m^3 ilman lujuutta, esim kuituun tarttumattoman muovin ja vaahtomuovin seosta.

Jos tuo on oikein on ainoa järkevä kysymys miksi kuitua on noin käsittämättömän vähän suhteessa koko tuotteeseen?
Jolloin ilmanvastus on tarpeettoman suuri aivan turhaan.
Vaihtoehtoisesti mukana on niitä varmuuskertoimia, eli vantin lujuudet ovat ilmoitettu väsyminen ja mahdollinen kuluminen huomioituna, toisin kuin pelkän hiilikuidun osalta tehdään, jolloin kuitua on tuotteessa siten huomattavasti yllä olevaa laskelmaa enemmän ja se muu on jotain huomattavasti kevyempää materiaalia, esim vaahtoa. Minusta jälkimmäinen on se järkevä oletus. Tai sitten niissä Navtecin luvuissa on virhe kuten alunperin oletin.
Tuon AS4:n kimmomoduli on vain 140 GPa 60% kuitupitoisessa epoksilaminaatissa ja lujuuskin on datasheetin mukaan selvästi alempi kuin kuidun arvo *0,6. Vastaavaan venymään siis tuollla pitää olla 20% suurempi halkaisija kuin rodilla, jolloin murtolujuus pitäisi toki olla selvästi suurempi tuolle jäykälle tangolle.

Edes sen IM10:n valmiin laminaatin kimmomoduli ei ole kuin 190 GPa eli halkaisija pitää olla sama kuin rodilla.

Toisin sanoen edes optimitapauksessa ei voida ohentaa vantteja, jos mitoittavana tekijänä on venymä, mikä on aika tavallista rod-rikeissä eli venymää ei haluta enempää kuin siinä.

Tuskin kuidun hinta on kovinkaan oleellinen tekijä hiillikuituvanteissa. Niillä on kuitenkin niin järjetön kilohinta, että kuidun kilohinta lienee olematon siihen verrattuna.

Navtecin katalogissa 10 mm hiilikuituvantille ilmoitetaan 5669 kg vetolujuus eli vain 700 MPa. Se on tosiaan varsin vähän hiilikuidulle. Ehkä siinä huomioidaan jo kuitujen katkeilua tms.? Toisaalta sitten EA on 7 MN eli tuosta taas saa kimmomoduliksi 90 GPa, mikä on jo lähes normaali arvo.

Huomaa, että Navtec ilmoittaa halkaisijan "NOMINAL with Braid (0.06")". Ilmeisesti siis päällä on 0,06" eli 1,5 mm paksu suojapunos, joka tuskin osallistuu lainkaan kuorman kantamiseen. Eli siis tuosta 10 mm vantista vain 7 mm on hiilikuitua. Sillä laskien murtolujuus 1,4 GPa ja kimmomoduli 180 GPa. Nyt ollaan jo lähellä Hexcelina arvoja, tosin murtolujuus on aika vaatimaton.

Tuo 10 mm olisi suora korvike -12 rodille, jonka halkaisija on 7,1 mm. Sama murtolujuus ja melkein sama venyvyys. Paino 0,08 kg/m vs. 0,31 kg/m, mutta heloituksen jälkeen painoero pienempi. Painossa voittaa, mutta tuulenvastus kasvaa. Sama juttu tuntuu olevan kaikissa kaupallisissa kuituvanteissa.

Dyneemalla pääsee suunnilleen samoihin painoihin tai oikeastaan kevyemmäksi, jos jättää vanttiruuvit jne. pois, mutta halkaisijaa pitää kasvattaa varsin reilusti, jotta pääsee eroon liiallisesta venymästä ja varsinkin virumasta. Mitoitus on helposti 10x varmuuskertoimella murtolujuudelle noista syistä

Ei kai rodi ole pilalla, jos siihen tulee loiva taipuma. Jos vantti on yhtenäinen ja kääntyy vertikaalista diagonaaliksi, tulee tuohon kohtaan kohtuu jyrkkäkin taipuma. Jäykkä hiilikuituvantti taas on varmasti pilalla, jos sitä taivuttaa yli myötörajan.
Kommentoi
Ilmianna
Jaa
Joakim1 kirjoitti:
Tuon AS4:n kimmomoduli on vain 140 GPa 60% kuitupitoisessa epoksilaminaatissa ja lujuuskin on datasheetin mukaan selvästi alempi kuin kuidun arvo *0,6. Vastaavaan venymään siis tuollla pitää olla 20% suurempi halkaisija kuin rodilla, jolloin murtolujuus pitäisi toki olla selvästi suurempi tuolle jäykälle tangolle.

Edes sen IM10:n valmiin laminaatin kimmomoduli ei ole kuin 190 GPa eli halkaisija pitää olla sama kuin rodilla.

Toisin sanoen edes optimitapauksessa ei voida ohentaa vantteja, jos mitoittavana tekijänä on venymä, mikä on aika tavallista rod-rikeissä eli venymää ei haluta enempää kuin siinä.

Tuskin kuidun hinta on kovinkaan oleellinen tekijä hiillikuituvanteissa. Niillä on kuitenkin niin järjetön kilohinta, että kuidun kilohinta lienee olematon siihen verrattuna.

Navtecin katalogissa 10 mm hiilikuituvantille ilmoitetaan 5669 kg vetolujuus eli vain 700 MPa. Se on tosiaan varsin vähän hiilikuidulle. Ehkä siinä huomioidaan jo kuitujen katkeilua tms.? Toisaalta sitten EA on 7 MN eli tuosta taas saa kimmomoduliksi 90 GPa, mikä on jo lähes normaali arvo.

Huomaa, että Navtec ilmoittaa halkaisijan "NOMINAL with Braid (0.06")". Ilmeisesti siis päällä on 0,06" eli 1,5 mm paksu suojapunos, joka tuskin osallistuu lainkaan kuorman kantamiseen. Eli siis tuosta 10 mm vantista vain 7 mm on hiilikuitua. Sillä laskien murtolujuus 1,4 GPa ja kimmomoduli 180 GPa. Nyt ollaan jo lähellä Hexcelina arvoja, tosin murtolujuus on aika vaatimaton.

Tuo 10 mm olisi suora korvike -12 rodille, jonka halkaisija on 7,1 mm. Sama murtolujuus ja melkein sama venyvyys. Paino 0,08 kg/m vs. 0,31 kg/m, mutta heloituksen jälkeen painoero pienempi. Painossa voittaa, mutta tuulenvastus kasvaa. Sama juttu tuntuu olevan kaikissa kaupallisissa kuituvanteissa.

Dyneemalla pääsee suunnilleen samoihin painoihin tai oikeastaan kevyemmäksi, jos jättää vanttiruuvit jne. pois, mutta halkaisijaa pitää kasvattaa varsin reilusti, jotta pääsee eroon liiallisesta venymästä ja varsinkin virumasta. Mitoitus on helposti 10x varmuuskertoimella murtolujuudelle noista syistä

Ei kai rodi ole pilalla, jos siihen tulee loiva taipuma. Jos vantti on yhtenäinen ja kääntyy vertikaalista diagonaaliksi, tulee tuohon kohtaan kohtuu jyrkkäkin taipuma. Jäykkä hiilikuituvantti taas on varmasti pilalla, jos sitä taivuttaa yli myötörajan.
"Toisin sanoen edes optimitapauksessa ei voida ohentaa vantteja, jos mitoittavana tekijänä on venymä, mikä on aika tavallista rod-rikeissä eli venymää ei haluta enempää kuin siinä. "
Tottakai voidaan, jos lujuusarvojen ei tarvitse saavuttaa samaa kuin rodilla.
K13C2U:n käytöllä moduli on laminaatille 560 GPa, ja kuidulla 880 GPa. Saat melkein 39% halkaisijasta pois samalla jäykkyydellä, mutta lujuus ei ole lähelläkään rodin vastaavaa edes suorassa vedossa, ja taivutuksessa suorastaan katastrofaalisen alhainen, eli kiepille et sellaista laita.
HM63 kuidulla saat sekä lujuuden että jäykkyyden rodia paremmaksi, vaikka halkaisija on hieman rodia pienempi, vaikka olisi yhtä laminaatista tehtyä tankoa koko vantti. Käsiteltävyys jää varmasti silloin rodia alemmas, siksi kannattaa käyttää monisäikeistä myös hiilivanttien tapauksessa, ellei kyse ole äärimmäiseen keveyteen vaadittava kilpakäyttö, jossa talvi ym käsittelyä osataan hoitaa oikein.
Kommentoi
Ilmianna
Jaa
Joakim1 kirjoitti:
Tuon AS4:n kimmomoduli on vain 140 GPa 60% kuitupitoisessa epoksilaminaatissa ja lujuuskin on datasheetin mukaan selvästi alempi kuin kuidun arvo *0,6. Vastaavaan venymään siis tuollla pitää olla 20% suurempi halkaisija kuin rodilla, jolloin murtolujuus pitäisi toki olla selvästi suurempi tuolle jäykälle tangolle.

Edes sen IM10:n valmiin laminaatin kimmomoduli ei ole kuin 190 GPa eli halkaisija pitää olla sama kuin rodilla.

Toisin sanoen edes optimitapauksessa ei voida ohentaa vantteja, jos mitoittavana tekijänä on venymä, mikä on aika tavallista rod-rikeissä eli venymää ei haluta enempää kuin siinä.

Tuskin kuidun hinta on kovinkaan oleellinen tekijä hiillikuituvanteissa. Niillä on kuitenkin niin järjetön kilohinta, että kuidun kilohinta lienee olematon siihen verrattuna.

Navtecin katalogissa 10 mm hiilikuituvantille ilmoitetaan 5669 kg vetolujuus eli vain 700 MPa. Se on tosiaan varsin vähän hiilikuidulle. Ehkä siinä huomioidaan jo kuitujen katkeilua tms.? Toisaalta sitten EA on 7 MN eli tuosta taas saa kimmomoduliksi 90 GPa, mikä on jo lähes normaali arvo.

Huomaa, että Navtec ilmoittaa halkaisijan "NOMINAL with Braid (0.06")". Ilmeisesti siis päällä on 0,06" eli 1,5 mm paksu suojapunos, joka tuskin osallistuu lainkaan kuorman kantamiseen. Eli siis tuosta 10 mm vantista vain 7 mm on hiilikuitua. Sillä laskien murtolujuus 1,4 GPa ja kimmomoduli 180 GPa. Nyt ollaan jo lähellä Hexcelina arvoja, tosin murtolujuus on aika vaatimaton.

Tuo 10 mm olisi suora korvike -12 rodille, jonka halkaisija on 7,1 mm. Sama murtolujuus ja melkein sama venyvyys. Paino 0,08 kg/m vs. 0,31 kg/m, mutta heloituksen jälkeen painoero pienempi. Painossa voittaa, mutta tuulenvastus kasvaa. Sama juttu tuntuu olevan kaikissa kaupallisissa kuituvanteissa.

Dyneemalla pääsee suunnilleen samoihin painoihin tai oikeastaan kevyemmäksi, jos jättää vanttiruuvit jne. pois, mutta halkaisijaa pitää kasvattaa varsin reilusti, jotta pääsee eroon liiallisesta venymästä ja varsinkin virumasta. Mitoitus on helposti 10x varmuuskertoimella murtolujuudelle noista syistä

Ei kai rodi ole pilalla, jos siihen tulee loiva taipuma. Jos vantti on yhtenäinen ja kääntyy vertikaalista diagonaaliksi, tulee tuohon kohtaan kohtuu jyrkkäkin taipuma. Jäykkä hiilikuituvantti taas on varmasti pilalla, jos sitä taivuttaa yli myötörajan.
Kirjoitit aiemmin: "Mitä tapahtuu jäykälle tangolle sen joutuessa puristukseen (leen vantti löysänä)? Ohut tanko nurjahtaa helposti, mikä voi olla jo liikaa."

Ja vastaukseni rodin myötärajan hyödystä liittyi siihen. Eli hiilivantti voi kestää tuossa asiassa enemmän kuin rodi, ellei ole kaikkein korkeimman modulin hiilestä tehty, jolloin en ole enää asiasta varma, jos kyse on silti PAN-hiilestä Se on selvää että ultra high modulus PITCH hiili (esim K13UC2) ei tuossa pärjää rodille ollenkaan selvästi alle -1 promillen (ei siis %) murto venymällään puristuspuolella laminaatilla.
Silti sekin voi olla riittävän lujaa tuohon käyttöön jopa jäykkänä tankona.

Nyt sitten vaihdat aihetta:

"Ei kai rodi ole pilalla, jos siihen tulee loiva taipuma. Jos vantti on yhtenäinen ja kääntyy vertikaalista diagonaaliksi, tulee tuohon kohtaan kohtuu jyrkkäkin taipuma. Jäykkä hiilikuituvantti taas on varmasti pilalla, jos sitä taivuttaa yli myötörajan."

No ei varmasti ole ongelma rodille, että taipuu yhden kerran saalingin päässä ja sitten pysyy siinä asennossa koko käyttöikänsä. Tilanne on kokonaan toinen, jos myötäraja ylittyisi jokaisessa halssin vaihdossa leen puolen löystyessä ja siirtyessä puristukselle ja sitten nurjahtaessa. Itse en näe tällaista ongelmana kummallekaan vantille vähimmässäkään määrin. Samoin jos jokaisen talvitelakoinnin yhteydessä myötäraja ylittyy kiepille laitettaessa voi hyvinkin tulla ongelmia rodinkin kanssa, ellei lujuuden suhteen ole riittävästi varmusvaraa. Minä en todellakaan tiedä paljonko rodin kanssa on yleensä lujuuden suhteen varaa, eli kuinka puhtaasti kyseessä on mitoitus jäykkyyden mukaan. Olettaisin tuossa olevan varsin suurta vene kohtaista vaihtelua, voin toki olla väärässäkin. Ainakin köliveneiden ja monirunkojen vanttien väliset erot ovat hyvin suuria lujuuden ja jäykkyyden vaatimusten suhteen. Jälkimmäisten päävanteissa (ei siis sisäisissä timanteissa) rodia käytettäessä jäykkyyden voi unohtaa, sitä on varmasti tarpeeksi jos lujuus riittää.
Kommentoi
Ilmianna
Jaa
Joakim1 kirjoitti:
En usko, että tuossa on virhettä, vaan materiaali ei ole tavallinen hiilikuituepoksilaminaatti. Esitteessä mainitaaan noiden olevan taipuisia ja että ne voidaan koilata 3-5 jalan kiepiksi (halkaisijat 7-33 mm). Saisiko edes 7 mm normaalia laminaattia noin pieneen halkaisijaan koilattua?

Millaisia sitten ovat nuo IMOCA 60 vastaavien vantit? Käytetäänkö joissain täysin jäykkää tankoa? Hiilikuitulaminaatin murtovenymät ovat varsin pieniä eli jäykän tangon saa taivuttamalla aika helposti rikki. Mitä tapahtuu jäykälle tangolle sen joutuessa puristukseen (leen vantti löysänä)? Ohut tanko nurjahtaa helposti, mikä voi olla jo liikaa.
Tuli tässä mieleen, että hiilikuitulattojahan käytetään purjeissa. Ne kestävät jonkin verran taipumaa, eihän ne muuten lattoina toimisi. 7mm halkaisija on ihan normaali putkilatalle, joita todellakin on käytössä. Saman kokoinen hiilikuitu vantti kestää tietysti taipumaa yhtä paljon, eli enemmän kuin tarpeeksi käyttötilanteessa, mikäli materiaali on sama. Kiepille laitto ja talvisäilytys on sitten erikseen. Jos haluaa kiepille ei kannattane yhtenäistä tankovanttia hankkia, vaan säikeistä kootun hiilikuituisen, tai jonkin muun materiaalin. Ne säikeet voivat tietysti olla laminaattia laminaatin lujuuksilla ja jäykkyyksillä.
Kommentoi
Ilmianna
Jaa
+Lisää kommentti
Pieni epäilys hiipii maallikkomieleeni. Jos vantit ja staagit tehtäisiin hiilikuidusta niin kestäisivät kyllä vetoa vähintäinkin riittävästi. Mutta entäs iskuja?. Olen ihaillut, miten 80mm alumiininen spinnupuomi vanttiin iskiessä katkeaa kerralla. Katkeisiko hiilivantti iskusta? Mikä olisi hiilivantin kiepin halkaisija säilytyksessä?
Hiilikuitu johtaa hyvin sähköä. Pitäisikö ukkosen varalta järjestää jotain muuta suojausta kuin maadoituskaapelit mastosta ja vanteista köliin?.
Voiko miinusnavan kytkeä mastoon ja vetää lamppuihin vain plusjohdot?
Jos mastonjalka on valettua alumiinia niin meriveden roiskeessa syntyy galvaaninen pari ja korroosio. Auttaako edellä kuvattu maadoitus estämään galvaanisen korroosion, jos kölianodi olisi magnesiumia.
Kommentoi
Ilmianna
Jaa
17 VASTAUSTA:
Kuten jo aiemmin tänne linkkasin erilaisia hiilikuituja , niin niiden ominaisuudet eroavat huomattavasti toisistaan. Ne kestää iskujakin, joilla on suurin murtovenymä, eli suuri lujuuden ja kimmomodulin suhde.
Kiepin halkaisija riippuu samasta suhteesta, mainitulla IM10 kuidulla suhde on reilut 4,4 kertainen laminaatille K13C2U ultra high modulus kuituun verrattuna. Jos vanteissa ei olisi hartsia ollenkaan voitaisiin käyttää pelkän kuidun suhdetta. IM10 kuidulla lujuus on melkein 6964 MPa ja moduli 310 GPa, joten suhde on 0,02246
Eli 10 mm vantin halkaisijalla 445 mm kiepin halkaisija on se raja jota ei enää kannata yrittää saavuttaa. Varmaankin 100% varmuuttakin voisi jättää, eli itse tyytyisin metrin halkaisijaan tuolle kuidulle ilman hartseja. UD-laminaatilla venymärajana on 1,7%, eli teoriassa murtuu jos laittaa 574 mm halkaisijaiselle kiepille. Kestohan sitten edellyttäisi että saavuttaisi täysin tasaisen ympyrän eikä mistään kohtaa taipuisi enempää, siksikin sitä varmuusvaraa olisi syytä jättää reilusti. Olisikohan mahdollista laittaa ne vantit vaikka maston sisään suorana talveksi?
Kaikki hiilikuitu ei todellakaan johda hyvin sähköä, erot ovat siinäkin varsin suuret. Pitch materiaalista tehdyt hiilikuidut johtaa sekä sähköä että lämpöä huomattavasti paremmat kuin alemman modulin PAN-raaka-aineesta tehdyt hilikuidut. Lämpöä jopa paremmin kuin alumiini tai kupari sekä suhteessa poikkipintaan että painoonsa saman pituisena.
Galvaanin korroosio on parasta välttää materiaalivalinnoilla, tai laittamalla eriste väliin, esim se hartsi jota laminoinnissa on käytetty toimii oikein hyvin, vielä paremmin jos välissä on edes 1 kerros E-lasia samalla hartsilla.

Ukkosta vastaan auttaa vakuutus, ja se ettei laminoinnissa ole jäänyt ainuttakaan kaasukuplaa minnekään, eli joko infuusio tai autoklaavi käytössä. Salaman vaikutuksesta kuumentuva kaasu nimittäin saa paineellaan hajalle minkä komposiitin tahansa.
Kommentoi
Ilmianna
Jaa
Hiilivantteja tehdään umpitankona tai ohuemmista säikeistä koottuina kuten vaijeri. Erona veijeriin nähden on se, että säikeet ovat suoria eikä kierrettyjä. Säijenippu pysyy kasassa dyneema kuoren sisällä. Kuori on käytänössä samanlainen kuin köyden pintakerros. Umpitanko on selvästi arempaa ja käytössä lähinnä kontrolloidumissa olosuhteissa. Etuna on mahdollisuus tehdä muitakin poikkileikkauksia kuin ympyrä, jolloin ilmanvastusta mahdollisuus pienentää reilusti. Säikeistä kasattu hiilivantti kestää selvästi paremmin iskuja ja taivutusta. Southern Sparsin EC6 vantteja on käytössä hyvin laajalti ja myös Volvo Ocean Race ja Imoca 60 veneissä. Pääosin EC6 vantit suunnitellaan samalla venymälle kuin vastavassa käytössä olevat rodit. Näin murtolujuutta on reilusti yli tarvittavan määrän. Olisiko ollut niin, että samalle venymälle suunnitellun hiilivantin säikeistä puolet saa olla poikki ja silti murtolujuus vastaa vaijeria. Säikeistä koottujen hiilivanttien käyttöikä on testattu paremmaksi kuin rodien.

Omassa veneessäni on jatkuvat EC6 vantit, jotka kiinnitetään mastoon dyneema köydellä. Käyttöohjeen mukaan niitä pitäisi säilyttää minimissään 1,8m halkaisijalla olevalla kiepillä. Käytännössä riskialttiimpia kohtia jatkuvassa vantissa ovat päävantin ja diagonaalin liitoskohta, päätteiden juuret ja saalinkien päiden kohdat. Näistä kohdista ohuet säikeet on taivutettu oikean kulmaan ja laminoitu yhteen kovaksi nipuksi. Näitä jäykkiä osia ei sovi väännellä tai kääntää väärään asentoon.
Kommentoi
Ilmianna
Jaa
Kanpela kirjoitti:
Hiilivantteja tehdään umpitankona tai ohuemmista säikeistä koottuina kuten vaijeri. Erona veijeriin nähden on se, että säikeet ovat suoria eikä kierrettyjä. Säijenippu pysyy kasassa dyneema kuoren sisällä. Kuori on käytänössä samanlainen kuin köyden pintakerros. Umpitanko on selvästi arempaa ja käytössä lähinnä kontrolloidumissa olosuhteissa. Etuna on mahdollisuus tehdä muitakin poikkileikkauksia kuin ympyrä, jolloin ilmanvastusta mahdollisuus pienentää reilusti. Säikeistä kasattu hiilivantti kestää selvästi paremmin iskuja ja taivutusta. Southern Sparsin EC6 vantteja on käytössä hyvin laajalti ja myös Volvo Ocean Race ja Imoca 60 veneissä. Pääosin EC6 vantit suunnitellaan samalla venymälle kuin vastavassa käytössä olevat rodit. Näin murtolujuutta on reilusti yli tarvittavan määrän. Olisiko ollut niin, että samalle venymälle suunnitellun hiilivantin säikeistä puolet saa olla poikki ja silti murtolujuus vastaa vaijeria. Säikeistä koottujen hiilivanttien käyttöikä on testattu paremmaksi kuin rodien.

Omassa veneessäni on jatkuvat EC6 vantit, jotka kiinnitetään mastoon dyneema köydellä. Käyttöohjeen mukaan niitä pitäisi säilyttää minimissään 1,8m halkaisijalla olevalla kiepillä. Käytännössä riskialttiimpia kohtia jatkuvassa vantissa ovat päävantin ja diagonaalin liitoskohta, päätteiden juuret ja saalinkien päiden kohdat. Näistä kohdista ohuet säikeet on taivutettu oikean kulmaan ja laminoitu yhteen kovaksi nipuksi. Näitä jäykkiä osia ei sovi väännellä tai kääntää väärään asentoon.
Löytyykö tuosta EC6:sta kunnon speksejä mistään? Valmistajan sivuilta ei nopeasti löydy muuta kuin, että on "up to 70%" kevyempi kuin rod samalla venymällä.

Paljonkos säästit painoa rodiin verrattuna? Miten kävi halkaisijan? Hinta rodiin verrattuna?
Kommentoi
Ilmianna
Jaa
Joakim1 kirjoitti:
Löytyykö tuosta EC6:sta kunnon speksejä mistään? Valmistajan sivuilta ei nopeasti löydy muuta kuin, että on "up to 70%" kevyempi kuin rod samalla venymällä.

Paljonkos säästit painoa rodiin verrattuna? Miten kävi halkaisijan? Hinta rodiin verrattuna?
Pienessä veneessä painonsäästö ei ehkä niin paljoa kun päätteiden osuus on kohtuu iso, mutta seisova takila olisi 21 kg rodeilla ja 8 kg ec6:lla. Hinta vähän yli nelinkertainen. Halkaisijoista en itse asiassa tiedä. Pitänee mittailla. Noin silmämääräisesti eivät näytä erityisen paksuilta.
Kommentoi
Ilmianna
Jaa
Kanpela kirjoitti:
Pienessä veneessä painonsäästö ei ehkä niin paljoa kun päätteiden osuus on kohtuu iso, mutta seisova takila olisi 21 kg rodeilla ja 8 kg ec6:lla. Hinta vähän yli nelinkertainen. Halkaisijoista en itse asiassa tiedä. Pitänee mittailla. Noin silmämääräisesti eivät näytä erityisen paksuilta.
Mitä noihin painoihin sisältyy? Vanttiruuvit? Kaikki tarvittavat päätteet? Ilmeisesti tuossa on kaikki vantit ja etustaagi (ei hekkiä)?
Kommentoi
Ilmianna
Jaa
Joakim1 kirjoitti:
Mitä noihin painoihin sisältyy? Vanttiruuvit? Kaikki tarvittavat päätteet? Ilmeisesti tuossa on kaikki vantit ja etustaagi (ei hekkiä)?
Näissä ei ole vanttiruuveja, mutta muutoin valmis nippu tavaraa kaikkine päätteineen eli verrataan samaa tavara EC6 päätteet ovat titaania ja hiiltä, joten niiden massa on hyvin pieni vaikka ulkomitoiltaan ovat kohtuu isot. Pääteethän tehdään näissä niin, että yksittäiset säikeet levitetään viuhkaksi ja laminoidaan epoksilla kartion muotoon. Tuo kartio taas sopii päätteen hiilellä vahvistettuun titaanikartioon. Titaanikartiossa on kierteellä sitten kiinni erilaisia päitä riippuen siitä miten kiinnitys mastoon / runkoon tulee.
Kommentoi
Ilmianna
Jaa
Kanpela kirjoitti:
Näissä ei ole vanttiruuveja, mutta muutoin valmis nippu tavaraa kaikkine päätteineen eli verrataan samaa tavara EC6 päätteet ovat titaania ja hiiltä, joten niiden massa on hyvin pieni vaikka ulkomitoiltaan ovat kohtuu isot. Pääteethän tehdään näissä niin, että yksittäiset säikeet levitetään viuhkaksi ja laminoidaan epoksilla kartion muotoon. Tuo kartio taas sopii päätteen hiilellä vahvistettuun titaanikartioon. Titaanikartiossa on kierteellä sitten kiinni erilaisia päitä riippuen siitä miten kiinnitys mastoon / runkoon tulee.
Päätteitä on useampaa tyyppiä, kts:
http://www.futurefibres.com/wp-content/uploads/2014/08/ECsix.pdf
Sulla siis kartio metalli pääte, eikä jatkuva säikeinen hiilikuitusilmukka.
Kommentoi
Ilmianna
Jaa
Joakim1 kirjoitti:
Löytyykö tuosta EC6:sta kunnon speksejä mistään? Valmistajan sivuilta ei nopeasti löydy muuta kuin, että on "up to 70%" kevyempi kuin rod samalla venymällä.

Paljonkos säästit painoa rodiin verrattuna? Miten kävi halkaisijan? Hinta rodiin verrattuna?
"70%" kevyempi ja samaan aikaan 50% lujempi kuin rod samalla venymällä"
Lukee http://www.futurefibres.com/yacht-rigging/products/standing-rigging/ecsix/
kun klikkaa auki kohdan: "Precision"
70% kevyempi = painaa 30% N50 rodin painosta, eli mikäli olisi sama halkaisija pitäisi tiheyden olla ~2300 kg/m^3. Se ei PAN hiilellä onnistu, eikä muu informaatio olisi mahdollista PITCH hiilellä, niinpä halkaisijan on oltava hieman rodia suurempi.
Tuossa kohtaahan ei voi ottaa painossa päätteitä huomioon, koska niiden osuus koko painosta vaihtelee huomattavasti veneestä toiseen.

http://www.navtecriggingsolutions.com/rr-rod.html
Tän mukaan jos laskee rodin 1000 kgf voiman aiheuttaman venymän ja halkaisijan mukaisen poikkipinnan perusteella, saa teholliseksi kimmomoduliksi rodeille hieman alle 170 GPa, eli selvästi alle teräksille yleensä käytetyn 200...210 GPa.
On tietysti selvää että kaikkein pienimmät ovat selvästi suhteellisuusrajan yläpuolella, mutta että koon 320 rodi vain 8,6 MPa jännityksellä (edelleen 1000 kgf voima jäykkyyden testauksessa) vastaa sekin vain 172 GPA kimmomodulia on kyllä melkoinen yllätys.
Lujuudet 1374 MPa koolle 4, ja 1345 MPa koolle 76.

Ovat siis nuokin hiilivantit sekä heikkoja että venyviä, jos suuremmalla tai edes samalla hiilen poikkipinnalla saadaan vain 50% suurempi lujuus ja sama venymä, eli korkeintaan 172 GPa ja 2061 MPa. Kumpikaan ei ole lähelläkään sopivimman hiililaadun HM63 hiilikuitulaminaatin vetokokeiden arvoja, ellei noissa ole varmuuskertoimia mukana. Esim:
http://www.hexcel.com/user_area/content_media/raw/HM63_Aerospace_HexTow_DataSheet.pdf
Kuidulle: vetolujuus 4688 MPA ja moduli 441GPA ... 455 GPa mittaus tavasta riippuen ja laminaatille:
vetolujuus 2410 MPa ja moduli 255 GPa.
Samalle poikkipinnalle saisi siis laminaatilla rodiin nähden vähintään 75% suuremman lujuuden ja 48% suuremman jäykkyyden 80% pienemmällä painolla.
Tai jos ottaa poikkipinnasta 32% pois ilmanvastuksen vähentämiseksi on lujuus vielä 19% suurempi samalla jäykkyydellä ja paino on enää 13,7 % rodin painosta, eli 86,3 % vähemmän. Tällainen korkeamodulinenn PAN hiilikuitu olisi rodin korvaajana parempi, jos kerran jäykkyys on yhdessä lujuuden kanssa mitoittavana tekijänä. Jos taas pelkkä jäykkyys niin saadaan K13C2U kuidulla huomattavasti ohkaisempi ja kevyempi kaapeli kuin tuolla HM63 kuidulla, mutta sitten taivutus arkuus on aivan eri suuruusluokkaa, eikä tuskin voida laittaa kiepille ollenkaan vaikkei olisikaan yhtä laminaattia vaan sadoista säikeistä koottu kaapeli. HM63 kuidulla ei tätä ongelmaa ole, koska moduli on selvästi pienempi ja puristuslujuus selvästi isompi. Veto lujuus on lähes sama, mutta kiepille laitettaessa puristuspuolen lujuus kieppiä taivutettaessa on se mikä ratkaisee. Siispä HM63 olisi yleensä selkeästi paras Hexcelin valikoimien kuitu, eikä siitä muiden valmistajan tuotteet ainakaan oleellisesti paremmiksi mene, jos pääsevät samaankaan.

Jos kaapelissa on muuta materiaalia vähemmän kuin itse kuitua laminaattiin verrattuna, pitäisi arvojen parantua eikä heikentyä. Toki ohkaisissa se suojasukka muuttaa tilanteen, mutta paksummissa isojen veneiden kaapeleissa nyt ainakin.
Kommentoi
Ilmianna
Jaa
Rahalla.saa.keveyttä kirjoitti:
Päätteitä on useampaa tyyppiä, kts:
http://www.futurefibres.com/wp-content/uploads/2014/08/ECsix.pdf
Sulla siis kartio metalli pääte, eikä jatkuva säikeinen hiilikuitusilmukka.
Jep, kartiot on. Nuo lenkkipäät ovat uudempaa tekniikkaa, joita ei ollut tarjolla vielä omien hankinta-aikaan. Tosin eivät nuo lenkkipäät olisi muutenkaan sopineet. Molempien pääteiden tekoprosessi on varsin yksikertainen, mutta huomattavan hidas käsin tehtävä vaihe. Ainakin pienemmät jatkuvat EC6:et kootaan takilaa replikoivan jigin päälle.
Kommentoi
Ilmianna
Jaa
Rahalla.saa.keveyttä kirjoitti:
"70%" kevyempi ja samaan aikaan 50% lujempi kuin rod samalla venymällä"
Lukee http://www.futurefibres.com/yacht-rigging/products/standing-rigging/ecsix/
kun klikkaa auki kohdan: "Precision"
70% kevyempi = painaa 30% N50 rodin painosta, eli mikäli olisi sama halkaisija pitäisi tiheyden olla ~2300 kg/m^3. Se ei PAN hiilellä onnistu, eikä muu informaatio olisi mahdollista PITCH hiilellä, niinpä halkaisijan on oltava hieman rodia suurempi.
Tuossa kohtaahan ei voi ottaa painossa päätteitä huomioon, koska niiden osuus koko painosta vaihtelee huomattavasti veneestä toiseen.

http://www.navtecriggingsolutions.com/rr-rod.html
Tän mukaan jos laskee rodin 1000 kgf voiman aiheuttaman venymän ja halkaisijan mukaisen poikkipinnan perusteella, saa teholliseksi kimmomoduliksi rodeille hieman alle 170 GPa, eli selvästi alle teräksille yleensä käytetyn 200...210 GPa.
On tietysti selvää että kaikkein pienimmät ovat selvästi suhteellisuusrajan yläpuolella, mutta että koon 320 rodi vain 8,6 MPa jännityksellä (edelleen 1000 kgf voima jäykkyyden testauksessa) vastaa sekin vain 172 GPA kimmomodulia on kyllä melkoinen yllätys.
Lujuudet 1374 MPa koolle 4, ja 1345 MPa koolle 76.

Ovat siis nuokin hiilivantit sekä heikkoja että venyviä, jos suuremmalla tai edes samalla hiilen poikkipinnalla saadaan vain 50% suurempi lujuus ja sama venymä, eli korkeintaan 172 GPa ja 2061 MPa. Kumpikaan ei ole lähelläkään sopivimman hiililaadun HM63 hiilikuitulaminaatin vetokokeiden arvoja, ellei noissa ole varmuuskertoimia mukana. Esim:
http://www.hexcel.com/user_area/content_media/raw/HM63_Aerospace_HexTow_DataSheet.pdf
Kuidulle: vetolujuus 4688 MPA ja moduli 441GPA ... 455 GPa mittaus tavasta riippuen ja laminaatille:
vetolujuus 2410 MPa ja moduli 255 GPa.
Samalle poikkipinnalle saisi siis laminaatilla rodiin nähden vähintään 75% suuremman lujuuden ja 48% suuremman jäykkyyden 80% pienemmällä painolla.
Tai jos ottaa poikkipinnasta 32% pois ilmanvastuksen vähentämiseksi on lujuus vielä 19% suurempi samalla jäykkyydellä ja paino on enää 13,7 % rodin painosta, eli 86,3 % vähemmän. Tällainen korkeamodulinenn PAN hiilikuitu olisi rodin korvaajana parempi, jos kerran jäykkyys on yhdessä lujuuden kanssa mitoittavana tekijänä. Jos taas pelkkä jäykkyys niin saadaan K13C2U kuidulla huomattavasti ohkaisempi ja kevyempi kaapeli kuin tuolla HM63 kuidulla, mutta sitten taivutus arkuus on aivan eri suuruusluokkaa, eikä tuskin voida laittaa kiepille ollenkaan vaikkei olisikaan yhtä laminaattia vaan sadoista säikeistä koottu kaapeli. HM63 kuidulla ei tätä ongelmaa ole, koska moduli on selvästi pienempi ja puristuslujuus selvästi isompi. Veto lujuus on lähes sama, mutta kiepille laitettaessa puristuspuolen lujuus kieppiä taivutettaessa on se mikä ratkaisee. Siispä HM63 olisi yleensä selkeästi paras Hexcelin valikoimien kuitu, eikä siitä muiden valmistajan tuotteet ainakaan oleellisesti paremmiksi mene, jos pääsevät samaankaan.

Jos kaapelissa on muuta materiaalia vähemmän kuin itse kuitua laminaattiin verrattuna, pitäisi arvojen parantua eikä heikentyä. Toki ohkaisissa se suojasukka muuttaa tilanteen, mutta paksummissa isojen veneiden kaapeleissa nyt ainakin.
Noita rodin arvoja olen hiukan itsekin ihmetellyt. Veneessäni päävantit ovat -12 rodia, jolle ko. taulukosta laskettuna murtolujuus 1400 MPa ja kimmomoduli 171 GPa. Kimmomoduli on ihmeen pieni. Tuolle materiaalille ilmoitetaan 193-199 GPa lähteestä riippuen. Tässä kylmämuokatulle vastaavan lujuiselle 193 GPa: http://www.matweb.com/search/datasheet.aspx?MatGUID=36507eff2217409e947212040793409d

Tavallisissa purjeveneissä vanttien perusmitoitus tulee riittävästä lujuudesta. Sitten haetaan tilanteen mukaan parempaa ilmanvastusta ja painoa tai pienempää venyvyyttä. Omaan veneeseeni on laskettu sopivat rodit ja tavalliset 1x19 vantit. Jälkimmäisissä on huomattavasti suurempi lujuus ja jopa hieman pienempi venymä, mutta selvästi enemmän painoa ja ilmanvastusta (siis suurempi halkaisija).

Toisin päin sanoen 1x19 vanteilla murtolujuudella mitoittamalla venymää tulisi aivan liikaa ja vastaavasti rodit on mitoitettu aikailla molemmilla.

Siirrytäessä rodista mihin tahansa (tarjolla olevaan) kuitu- tai naruvanttiin murtolujuus kasvaa samalla venymällä.

Jos venymä ei ole ongelma, dyneema on hyvä ratkaisu. Erittäin halpa, kevyt ja helppo murtolujuuteensa nähden. Ongelmana vaan suurehko venymä ja viruminen (parhailla kuiduillakin ongelmallinen viimeistään 20% murtolujuuden kohdalla). Viruminen tulee ongelmaksi lähinnä merkittävää esijännitystä vaativissa rikeissä, joita ovat lähes kaikki köliveneet.
Kommentoi
Ilmianna
Jaa
Joakim1 kirjoitti:
Noita rodin arvoja olen hiukan itsekin ihmetellyt. Veneessäni päävantit ovat -12 rodia, jolle ko. taulukosta laskettuna murtolujuus 1400 MPa ja kimmomoduli 171 GPa. Kimmomoduli on ihmeen pieni. Tuolle materiaalille ilmoitetaan 193-199 GPa lähteestä riippuen. Tässä kylmämuokatulle vastaavan lujuiselle 193 GPa: http://www.matweb.com/search/datasheet.aspx?MatGUID=36507eff2217409e947212040793409d

Tavallisissa purjeveneissä vanttien perusmitoitus tulee riittävästä lujuudesta. Sitten haetaan tilanteen mukaan parempaa ilmanvastusta ja painoa tai pienempää venyvyyttä. Omaan veneeseeni on laskettu sopivat rodit ja tavalliset 1x19 vantit. Jälkimmäisissä on huomattavasti suurempi lujuus ja jopa hieman pienempi venymä, mutta selvästi enemmän painoa ja ilmanvastusta (siis suurempi halkaisija).

Toisin päin sanoen 1x19 vanteilla murtolujuudella mitoittamalla venymää tulisi aivan liikaa ja vastaavasti rodit on mitoitettu aikailla molemmilla.

Siirrytäessä rodista mihin tahansa (tarjolla olevaan) kuitu- tai naruvanttiin murtolujuus kasvaa samalla venymällä.

Jos venymä ei ole ongelma, dyneema on hyvä ratkaisu. Erittäin halpa, kevyt ja helppo murtolujuuteensa nähden. Ongelmana vaan suurehko venymä ja viruminen (parhailla kuiduillakin ongelmallinen viimeistään 20% murtolujuuden kohdalla). Viruminen tulee ongelmaksi lähinnä merkittävää esijännitystä vaativissa rikeissä, joita ovat lähes kaikki köliveneet.
"Tässä kylmämuokatulle vastaavan lujuiselle 193 GPa: http://www.matweb.com/search/datasheet.aspx?MatGUID=36507eff2217409e947212040793409d "
Tuosta selviää, että 1241 MPa jännityksellä plastinen venymä on 0,2% ja E= 193 GPa.
Siis elastinen venymä tuolla jännityksellä on 1241 MPa / 193 GPa = 0,643% ja plastinen 0,2% eli kokonaisvenymä 0,843%.
1241 MPa / 0,843% = 147 GPa. Tämä lukuhan edustaa jännitys_venymä käyrälle piirrettyä origon kautta kulkevan suoran kulmakerrointa, eikä tangenttia ko kohdassa, mikä olisi vieläkin alhaisempi lukema.
Ehkäpä rodille ilmoitetaan jäykkyys tähän tyyliin, mutta jollain hieman pienemmällä jännityksellä, jolla tulokseksi saadaan se ~170GPa.
Esijännitetyllä hiilivantilla taas "tehollinen moduli" ei muutu, vaan pysyy samana, eli jännitys_venymä käyrä on alkua lukuunottamatta suora viiva lähes murtumiseen saakka. Esim IM10 laminaatilla 190GPa on siis kenties 12% jäykempi kuin rodi samalla poikkipinnalla ja HM63 laminaatti 50% jäykempi sekä K13C2U laminaatti peräti 230% jäykempi kuin rodi 170GPa jäykkyydellään.
Nyt vain pitäisi tietää mille jännitystasolle nuo rodin arvot on laskettu, ja onko käytetty origon kautta kulkevaa suoraa vai paikallista tangenttia ko jännityksellä. Varsin harhaanjohtavaa ilmoittaa ne 1000 kgf voimaa kohti, kun todellinen jännitys ei ole se, eikä kerrota mikä sitten on. Käyrän tangenttihan kuitenkin ratkaisee maston tuennan kannalta, jos esijännitys on riittävä, eli pitäisi käyttää sitä alempaa lukemaa rodille, eikä origon kautta kulkevan suoran kulmakerrointa, mikäli haluaa tekstiilivanttien kanssa vertailukelpoisen tuloksen.
Kommentoi
Ilmianna
Jaa
Rahalla.saa.keveyttä kirjoitti:
"Tässä kylmämuokatulle vastaavan lujuiselle 193 GPa: http://www.matweb.com/search/datasheet.aspx?MatGUID=36507eff2217409e947212040793409d "
Tuosta selviää, että 1241 MPa jännityksellä plastinen venymä on 0,2% ja E= 193 GPa.
Siis elastinen venymä tuolla jännityksellä on 1241 MPa / 193 GPa = 0,643% ja plastinen 0,2% eli kokonaisvenymä 0,843%.
1241 MPa / 0,843% = 147 GPa. Tämä lukuhan edustaa jännitys_venymä käyrälle piirrettyä origon kautta kulkevan suoran kulmakerrointa, eikä tangenttia ko kohdassa, mikä olisi vieläkin alhaisempi lukema.
Ehkäpä rodille ilmoitetaan jäykkyys tähän tyyliin, mutta jollain hieman pienemmällä jännityksellä, jolla tulokseksi saadaan se ~170GPa.
Esijännitetyllä hiilivantilla taas "tehollinen moduli" ei muutu, vaan pysyy samana, eli jännitys_venymä käyrä on alkua lukuunottamatta suora viiva lähes murtumiseen saakka. Esim IM10 laminaatilla 190GPa on siis kenties 12% jäykempi kuin rodi samalla poikkipinnalla ja HM63 laminaatti 50% jäykempi sekä K13C2U laminaatti peräti 230% jäykempi kuin rodi 170GPa jäykkyydellään.
Nyt vain pitäisi tietää mille jännitystasolle nuo rodin arvot on laskettu, ja onko käytetty origon kautta kulkevaa suoraa vai paikallista tangenttia ko jännityksellä. Varsin harhaanjohtavaa ilmoittaa ne 1000 kgf voimaa kohti, kun todellinen jännitys ei ole se, eikä kerrota mikä sitten on. Käyrän tangenttihan kuitenkin ratkaisee maston tuennan kannalta, jos esijännitys on riittävä, eli pitäisi käyttää sitä alempaa lukemaa rodille, eikä origon kautta kulkevan suoran kulmakerrointa, mikäli haluaa tekstiilivanttien kanssa vertailukelpoisen tuloksen.
Ei vantteja käytetä lähelläkään plastista aluetta vaan varmuuskerroin on 2-3 tyypillisesti (etustaagille lähellä lähempänä 2:ta ja vanteille 3:sta). Esijännitystä vedetään enintään 25% murtolujuudesta Seldenin ohjeen mukaaan, mutta etustaagissa voi olla enemmän vetoa. Kyllähän tuolla alueella E:n pitäisi olla vakio. Vasta pysyvät muodonmuutokset pienentävät E:tä ja silloinkin vain pysyvän muutoksen syntyhetkellä. En tiedä miten Navtec on nuo arvonsa määrittänyt tai mitannut. Huomaa, että sama arvo annetaan venymänä 1000 kg ja 1000 lbs eli ei ole kyse siitä, että arvo muuttuisi kuorman mukana, vaan on vain yksi E, jonka Navtec on jostain määrittänyt.

Se, että eri paksuisille saa hiukan eri E:n taulukosta laskemalla johtunee vain taulukon tarkkuudesta. Halkaisijathan on vain 0,1 mm tarkuudella eikä venymässäkän ole kuin 1-3 merkitsevää numeroa.

Itse kyllä uskoisin rodien E:n olevan oikeasti yli 190 GPa.

Tässä vielä vanhempi Navtecin katalogi, jossa alussa on E-arvot eri teräsvanteille. Rodi 193.0 GPa. http://www.vandegruiter.com/Navtec norseman gibb catalogus.pdf
Kommentoi
Ilmianna
Jaa
Joakim1 kirjoitti:
Ei vantteja käytetä lähelläkään plastista aluetta vaan varmuuskerroin on 2-3 tyypillisesti (etustaagille lähellä lähempänä 2:ta ja vanteille 3:sta). Esijännitystä vedetään enintään 25% murtolujuudesta Seldenin ohjeen mukaaan, mutta etustaagissa voi olla enemmän vetoa. Kyllähän tuolla alueella E:n pitäisi olla vakio. Vasta pysyvät muodonmuutokset pienentävät E:tä ja silloinkin vain pysyvän muutoksen syntyhetkellä. En tiedä miten Navtec on nuo arvonsa määrittänyt tai mitannut. Huomaa, että sama arvo annetaan venymänä 1000 kg ja 1000 lbs eli ei ole kyse siitä, että arvo muuttuisi kuorman mukana, vaan on vain yksi E, jonka Navtec on jostain määrittänyt.

Se, että eri paksuisille saa hiukan eri E:n taulukosta laskemalla johtunee vain taulukon tarkkuudesta. Halkaisijathan on vain 0,1 mm tarkuudella eikä venymässäkän ole kuin 1-3 merkitsevää numeroa.

Itse kyllä uskoisin rodien E:n olevan oikeasti yli 190 GPa.

Tässä vielä vanhempi Navtecin katalogi, jossa alussa on E-arvot eri teräsvanteille. Rodi 193.0 GPa. http://www.vandegruiter.com/Navtec norseman gibb catalogus.pdf
No jos tän sivuston:
http://fgg-web.fgg.uni-lj.si/~/pmoze/esdep/master/wg18/l0200.htm
Kaavoilla laskee austeniittiselle materiaalille, jonka Rm 0,2 = 1241 MPa ja E origossa 193 GPa, niin E_tangentti eli E_t jännitysvenymä käyrällä on:
25 % = 310 MPA => 192,65 GPA
33,333 % = 413,67 MPA => 191,53 GPa
50 % = 620,5 MPa => 182,36 GPA
75 % = 930,75 MPA => 133,76 GPa
100 % = 1241 MPa => 67,336 GPa
Eli varmuuskertoimella 3 on ihan ok käyttää vaikka 193 GPa, mutta kertoimella 2 ei kyllä enää ole ja sen jälkeen E_t tippuukin jo todella jyrkästi.
Toisaalta milloin se varmuuskerroin sitten on 3, normaali purjehduskallistumilla, vai sillä kallistumalla jolla oikaiseva momentti on suurin, vai jollain muulla?
Mikäli ensimmäinen vaihtoehto, täytyy E:n muuttuminen huomioida jos haluaa maston pysyvän ylhäällä myös suuremmilla kallistumilla rodivanteilla. Hiilivanteilla taas E ei muutu silloinkaan.
Kommentoi
Ilmianna
Jaa
Rahalla.saa.keveyttä kirjoitti:
No jos tän sivuston:
http://fgg-web.fgg.uni-lj.si/~/pmoze/esdep/master/wg18/l0200.htm
Kaavoilla laskee austeniittiselle materiaalille, jonka Rm 0,2 = 1241 MPa ja E origossa 193 GPa, niin E_tangentti eli E_t jännitysvenymä käyrällä on:
25 % = 310 MPA => 192,65 GPA
33,333 % = 413,67 MPA => 191,53 GPa
50 % = 620,5 MPa => 182,36 GPA
75 % = 930,75 MPA => 133,76 GPa
100 % = 1241 MPa => 67,336 GPa
Eli varmuuskertoimella 3 on ihan ok käyttää vaikka 193 GPa, mutta kertoimella 2 ei kyllä enää ole ja sen jälkeen E_t tippuukin jo todella jyrkästi.
Toisaalta milloin se varmuuskerroin sitten on 3, normaali purjehduskallistumilla, vai sillä kallistumalla jolla oikaiseva momentti on suurin, vai jollain muulla?
Mikäli ensimmäinen vaihtoehto, täytyy E:n muuttuminen huomioida jos haluaa maston pysyvän ylhäällä myös suuremmilla kallistumilla rodivanteilla. Hiilivanteilla taas E ei muutu silloinkaan.
Tuohan tarkoittaisi, että jo 33% kuormalla tulisi pysyviä muodonmuutoksia. EI voi pitää paikkansa.

Omassa veneessä vantit ovat varsin tiukalla V1:ssä mitattu venymä 5,5 mm 2 metrille. Eli venymä 0,28%. Tuosta voi laskea 193 GPa:lla 530 MPa tai sitten 170 GPa:lla 470 MPa. Leen vantti löystyy lähes kokonaan (mutta ei heilu koskaan) joka kerta kun venettä ajetaan täydellä teholla. Luun vantissa taas puuskissa ja aalloissa kuorma nousee tuon yli. Aika nopeasti pitäsi muuttuisi rikijännitys, jos vantti pitenisi vaikkapa 0,001% jokaisesta 0-600 MPa syklistä. Silti vanttiruuvit on vedetty samaan mittaan vuodesta toiseen ja useampaan otteeseen olen myös mitannut saman venymän.

Principles of Yachtdesign käyttää oikaisevana momenttina 30 asteen kallistuma tyhjälle veneellä korjattuna maksimikuorman uppoumalla + miehistö laidalla. Tuosta tullee useinmiten suurempi kuin suuremmilla kallistumilla, jolloin miehistön vipuvarsi alkaa pienentyä voimakkaasti.

Kuormitustilanteena lasketaan kaikki kallistava voima etustaagissa ja toisena 40% reivattu iso.

Laskin huvikseni tuon ensimmäisen omalle veneelleni. Tulokseksi tuli V1 20,5 kN, D1 12,2 kN, V2 12,5 kN, D2 8,2 kN ja D3 12,6 kN. Noille annetaan varmuuskertoimiksi V1 3,2, D1 2,8, V2 3,0, D2 2,3 ja D3 3,0. Minulla varmuuskertoimet ovat V1 2,7, D1 4,5, V2 3,7, D2 3,4 ja D3 3,6. Toisin sanoen V1:n varmuuskerroin on alempi kuin ko. kirjassa suositellaan, muut OK. Tuohan näkyy siinä suurena esijännityksenä. 530 MPa vastaa 21 kN esijännitystä, mikä vastaa hyvin käytännön tietoa siitä ettei leen vantti löysty.
Kommentoi
Ilmianna
Jaa
Joakim1 kirjoitti:
Tuohan tarkoittaisi, että jo 33% kuormalla tulisi pysyviä muodonmuutoksia. EI voi pitää paikkansa.

Omassa veneessä vantit ovat varsin tiukalla V1:ssä mitattu venymä 5,5 mm 2 metrille. Eli venymä 0,28%. Tuosta voi laskea 193 GPa:lla 530 MPa tai sitten 170 GPa:lla 470 MPa. Leen vantti löystyy lähes kokonaan (mutta ei heilu koskaan) joka kerta kun venettä ajetaan täydellä teholla. Luun vantissa taas puuskissa ja aalloissa kuorma nousee tuon yli. Aika nopeasti pitäsi muuttuisi rikijännitys, jos vantti pitenisi vaikkapa 0,001% jokaisesta 0-600 MPa syklistä. Silti vanttiruuvit on vedetty samaan mittaan vuodesta toiseen ja useampaan otteeseen olen myös mitannut saman venymän.

Principles of Yachtdesign käyttää oikaisevana momenttina 30 asteen kallistuma tyhjälle veneellä korjattuna maksimikuorman uppoumalla + miehistö laidalla. Tuosta tullee useinmiten suurempi kuin suuremmilla kallistumilla, jolloin miehistön vipuvarsi alkaa pienentyä voimakkaasti.

Kuormitustilanteena lasketaan kaikki kallistava voima etustaagissa ja toisena 40% reivattu iso.

Laskin huvikseni tuon ensimmäisen omalle veneelleni. Tulokseksi tuli V1 20,5 kN, D1 12,2 kN, V2 12,5 kN, D2 8,2 kN ja D3 12,6 kN. Noille annetaan varmuuskertoimiksi V1 3,2, D1 2,8, V2 3,0, D2 2,3 ja D3 3,0. Minulla varmuuskertoimet ovat V1 2,7, D1 4,5, V2 3,7, D2 3,4 ja D3 3,6. Toisin sanoen V1:n varmuuskerroin on alempi kuin ko. kirjassa suositellaan, muut OK. Tuohan näkyy siinä suurena esijännityksenä. 530 MPa vastaa 21 kN esijännitystä, mikä vastaa hyvin käytännön tietoa siitä ettei leen vantti löysty.
Laskin vielä sen toisenkin tapauksen. Siinä tuli voimiksi V1 10,0 kN, D1 17,2 kN ja D2 10,2 kN. Noista siis D1 ja D2 suuremmat kuin edellä. Niiden varmuuskertoimiksi tuli D1 3,2 ja D2 2,8 eli molemmat menevät selvästi spekseihin.

Sitten vielä huomasin pikkuvirheen tuossa ensimmäisessä. Voima etustaagin korkeudella oli laskettu väärällä korkeudella. Voimat pienenevät vajaa 10% eli V1 onkin vain 18,9 kN ja varmuuskerroin yli 2,9 eli ei paljoa alle kirjan ehdottaman. Tuossa muuten kallistava voima lasketaan vesirajaan. Oikeasta pitäisi laskea hydrodynaamiseen lateraalipisteseen, joka on toista metriä alempana eli voima vähenisi entisestään.

Etustaagille pitäsi ko. kirjan mukaan riittää varmuuskertoimineen 30,0 kN ja hekille 14,2 kN. Etustaagi kestää 50% enemmän ja hekki tuplasti. Tosin molemmat kirjasta lasketut arvot vaikuttavat kovin alamittaisilta. WB-sails Newsissä lasketaan hyvin vastaavalle veneelle rikiohjelmalla 2150 kg vetoa etustaagiin ja 810 kg hekkiin 16 solmun kryssillä. Onkohan kaavoista kuitenkin unohtuneet kirjassa varmuskertoimet?
Kommentoi
Ilmianna
Jaa
Wb:n firts 36,7 esimerkki on aika lailla vailla todellisuuspohjaa. Toki simussa voi vetää vantteihin ihan mitä kuormia vain, mutta ko dokumentin arvot ovat hyvin ristiriitaisia toisiinsa nähden. Pistän rahani sen puolesta että tuo paatinsuunnittelukirja on oikeassa.
Kommentoi
Ilmianna
Jaa
Kanpela kirjoitti:
Wb:n firts 36,7 esimerkki on aika lailla vailla todellisuuspohjaa. Toki simussa voi vetää vantteihin ihan mitä kuormia vain, mutta ko dokumentin arvot ovat hyvin ristiriitaisia toisiinsa nähden. Pistän rahani sen puolesta että tuo paatinsuunnittelukirja on oikeassa.
Mikäs tuossa on ristiriitaista? Tuossa on V1 esijännitys 1,8 tonnia (mulla n. 2 tonnia) ja D1 540 kg (mulla vajaa tonni). Siitä tulee etustaagiin 570 kg hekki ja skuutit auki. Olettamalla maston nivelletyksi voi laskea vanttien mastoa taakse kaatavan momentin ja etustaagin eteen kaatavan momentin. Nämä pitää olla yhtä suuret. J on n. 4 m joten 4*570 = X*2*(1840+540). Tuosta tulee X=0,48 (mulla 0,33 m) eli rustit pitäsi olla tuon verran maston takana. Kaavasti tietysti puuttuu cos(kulma), joka on niin lähellä ykköstä, että sen voi tässä unohtaa.

Rustien paikka siis oli ihan OK.

Sitten purjehdittaessa vedetään hekkiä 810 kg (aika paljon, omasta olen mitannut jotain 500-600 kg suuruusluokkaa) ja stuuran skuuttia 460 kg. Samalla D1+V1 molemmin puolin on yhteensä enää 3770 kg. Sitten lasketaan 810*6,5+460*5 + 3770*0,48 = F * 4, josta saadaan F=2340 kg. F on nyt genuan fallin ja etustaagin yhteinen voima. Aika lähelle tuo menee.

Momentista puuttuu vielä genuan skuutista tuleva rikiä taaksepäin kaatava voima, aerodynaaminen eteenpäin vievä voima ja maston tukeutuminen kanteen ja mastonjalkaan, sekä kiki.
Kommentoi
Ilmianna
Jaa
+Lisää kommentti
Korjaus:
"alumiini 6082T6, IM10, HM63, K63712, K13C2U
puristus lujuus MPa: 260, 1790, 1310, 440, 380
Kimmomoduli puristuksessa GPa: 70, 164, 221, 330, 560
Vetolujuus MPa: 255, 3310, 2410, 1500, 2200
Kimmomoduli vedossa GPa: 70, 190, 255, 370, 560
Tiheys kg/m^3 : 2710, 1500, 1500, 1800, 1800"

Alumiinin osalta olisi tietysti pitänyt käyttää Rp 0,2 rajaa, eli 255 MPa vedossa ja 260 MPa puristuksessa. Ja alempi kimmomoduli oli tietysti vedossa. Yllä korjattuna.
Eli jäykimmän kuidun kimmomoduli 8-kertainen, mutta puristuslujuus 46% suurempi kuin alumiinin.
HM63 kuidun osalta kimmomoduli 3,16 kertainen ja puristuslujuus 5,04 kertainen alumiiniin nähden.
Samoilla profiilimitoilla voi jakaa alumiiniprofiilin seinämävahvuuden neljällä, jos lommahdus on muuten estetty, eli ydinainetta käytetään. Jos ei ole vaan halua käyttää umpilaminaattia, ei seinämää niin paljon voi ohentaa, vaan joutuu käyttämään pienempää profiilia ja vain kolmanneksen ohkaisempaa seinämää. Lisää keveyttä saa käyttämällä useampaa kuitua samassa mastossa. Jäykempää siellä missä ne ovat lähempänä neutraaliakselia, eli kyljissä. Kimmomodulin muuttuminen 221 GPa:sta 330 GPA:han mahdollistaa vielä kolmanneksen ohuemman laminaatin käytön siellä missä se muuten olisi paksumpaa.

Halvimmilla ja mastoissa yleisimmillä hiilikuiduilla laminaatin puristus kimmomoduli on vain 105...120 GPa, ja lujuutta reilusti yli tarpeen joka suunnassa. Silloin helojen paikkoja lukuunottamatta suunnittelussa vain jäykkyys ratkaisee.
Ilmianna
Jaa
Hiiliguruille lisää kysymyksiä.
Hiilikuidun eristäminen lasikuitukerroksella korroosion välttämiseksi on selvä juttu. Mutta metalliheloitus kun alumiini ei käy?. Onko heloituksessa hiilikuidun kanssa käytettävä korrosioriskin vähentämisrksi jotain muuta kuin aisi 316, esimerkiksi 329, 630 tai kemiallista passivointia?
Kommentoi
Ilmianna
Jaa
1 VASTAUS:
Kyllähän esim Selden näkyy käyttävän pääasiassa nimenomaan metalli heloja, senpä takia heidän mastonsa niin painavia ovatkin. Korroosio vältetään silloin sillä hartsilla helojen ja maston välissä. Passivointi auttaa, muttei tarpeeksi, eri teräs laatujen erot ovat tässä suhteessa mitättömiä, voi siis käyttää austeniittisia tai austeniittis-ferriittisiä seoksia. Metallihelan ja hiilikuitulaminaatin välillä ei sitten saa esiintyä liikettä, tai eristävä hartsikerros kuluu äkkiä pois. Tarvittava liikevara on siis oltava metallien välillä.
Toki hiilimaston voi tehdä ja rikata ilman ainuttakaan metalliosaa, mutta hinta on silloin aivan eri suuruusluokassa. Sekä suunnittelu- että valmistus- työ vaatii nimittäin silloin huomattavasti enemmän aikaa, ja se maksaa. Tekstiili vantit ja harukset saa kiinni mastoon pleissaamalla dyneemalla, kun molemmat osapuolet on siihen tarkoitukseen suuniteltu. Painoa kertyy vain murto osa metallihelan käyttöön verrattuna, ja rasituskeskittymätkin (stress consentratons & -risers) jäävät pienemmiksi.

Ps, Alinghin AC33 Valenciassa käyttämä catti on yleisön nähtävillä ja kuviahan on netti täynnä, siinä on hyvä esimerkki miten liitokset kannattaa tehdä, jos oikeasti haluaa keveyttä mistään muusta välittämättä. Metallia ei juuri muualta löydy kuin laakeripinnoista ja moottorista.
On kuitenkin ymmärrettävä että paino optimoitu ja kustannus optimoitu hiilimasto ovat todella kaukana toisistaan. Kaupallisesti valmiina saatavat edustavat jälkimmäistä vaihtoehtoa, koska siitä on kysyntää. Siitä vaan ei kannata tehdä sellaista johtopäätöstä ettei mikään muu olisi mahdollista.
Kommentoi
Ilmianna
Jaa
+Lisää kommentti
Löysin aika hyvän lähteen sille mstä se 170 GPa tulee:
http://fgg-web.fgg.uni-lj.si/~/pmoze/esdep/master/wg18/l0200.htm
Ja ko sivuston edellisen sivun yksi kuva on myös relevantti:
http://fgg-web.fgg.uni-lj.si/~/pmoze/esdep/media/wg18/f0100002.jpg
Nitronic 50 rodi on täysin austeniittista teräslaatua.
Erityisesti: http://fgg-web.fgg.uni-lj.si/~/pmoze/esdep/media/wg18/f0200009.jpg
kertoo mistä se 170 GPa tuli, eli origon kautta kulkeva suora on alempi, ja tangentti vieläkin alempi, koska laskennassa tosiaan käytetään sitä 0,2% pysyvän venymän jännitystä.
Hiilivantille voisi siis riittää jopa 150 GPa samaan jäykkyyteen lineaarisella jännitysvenymä käyrällä.
Kommentoi
Ilmianna
Jaa
3 VASTAUSTA:
Tuollahan puhutaan lähinnä Euler nurjahduksesta ja siinä käytettävästä E:stä. Tuolloin ollaan siis plastisella alueella. Vantteja ei käytetä lähelläkään plastista aluetta.

Jos ollaan tuon käyrän kaarevalla osalla, vantit venyvät pysyvästi. Niin voi toki tapahtua ja tiedän yhden veneen, jolla niin tapahtuikin. Mutta silloin on mitoitus mennyt pahasti pieleen.
Kommentoi
Ilmianna
Jaa
Joakim1 kirjoitti:
Tuollahan puhutaan lähinnä Euler nurjahduksesta ja siinä käytettävästä E:stä. Tuolloin ollaan siis plastisella alueella. Vantteja ei käytetä lähelläkään plastista aluetta.

Jos ollaan tuon käyrän kaarevalla osalla, vantit venyvät pysyvästi. Niin voi toki tapahtua ja tiedän yhden veneen, jolla niin tapahtuikin. Mutta silloin on mitoitus mennyt pahasti pieleen.
Lues nyt uudestaan. Siitä kaavasta käy ihan selvästi ilmi että austeniittisella "plastinen alue" alkaa ihan nolla jännityksestä, mutta niin pienenä ettei sillä ole käytännön merkitystä. Toisin sanoen jännitys venymä käyrässä ei ole suoraa osaa.
Toki "plastinen" saattaa olla ihan väärä nimitys, ja se virhe on mun eikä linkin. Epälineaarinen joka tapauksessa. Jos oot siitä eri mieltä niin laitapa linkki jossa sanotaan ettei epälineaarisuutta austeniittisella ole.

siis kohdasta:
4.1.2 Effect of material non-linearity

In describing the effect of material non-linearity on the buckling strength of members it is helpful to consider idealised stress-strain curves. One useful idealisation is that proposed by Ramberg and Osgood.

e = s/E + 0,002[s/fy]^n
, mutta kaava ei kyllä tänne tulostu oikein joten katso se siitä linkistä ko kohdasta:
http://fgg-web.fgg.uni-lj.si/~/pmoze/esdep/master/wg18/l0200.htm
n = 6 ilmenee hieman myöhemmin samasta linkistä.
Kuva 9 antaa suoraan sen käyrän, ja se neliöillä merkattu vastaa sitä n=6 tapausta.

Toki osa matskusta löytyy sen yläreunan previous linkin kautta, eli:
Lecture 18.1: Introduction to Stainless Steel.
Kommentoi
Ilmianna
Jaa
Rahalla.saa.keveyttä kirjoitti:
Lues nyt uudestaan. Siitä kaavasta käy ihan selvästi ilmi että austeniittisella "plastinen alue" alkaa ihan nolla jännityksestä, mutta niin pienenä ettei sillä ole käytännön merkitystä. Toisin sanoen jännitys venymä käyrässä ei ole suoraa osaa.
Toki "plastinen" saattaa olla ihan väärä nimitys, ja se virhe on mun eikä linkin. Epälineaarinen joka tapauksessa. Jos oot siitä eri mieltä niin laitapa linkki jossa sanotaan ettei epälineaarisuutta austeniittisella ole.

siis kohdasta:
4.1.2 Effect of material non-linearity

In describing the effect of material non-linearity on the buckling strength of members it is helpful to consider idealised stress-strain curves. One useful idealisation is that proposed by Ramberg and Osgood.

e = s/E + 0,002[s/fy]^n
, mutta kaava ei kyllä tänne tulostu oikein joten katso se siitä linkistä ko kohdasta:
http://fgg-web.fgg.uni-lj.si/~/pmoze/esdep/master/wg18/l0200.htm
n = 6 ilmenee hieman myöhemmin samasta linkistä.
Kuva 9 antaa suoraan sen käyrän, ja se neliöillä merkattu vastaa sitä n=6 tapausta.

Toki osa matskusta löytyy sen yläreunan previous linkin kautta, eli:
Lecture 18.1: Introduction to Stainless Steel.
Käsittääkseeni poikkeama lineaarisuudesta tarkoittaa teräksillä palautumatonta muutosta. Niitä ei taatusti ole vanteissa oikein suunniteltuna. Principles of Yacht Design sanoo, että vanttiin ei saa käytössä tulla yli 50% murtolujuudesta ja 70% saakka ei tule pysyviä muodonmuutoksia. Tuo 50% raja tulee rasitusmurtumien välttämisestä. Käyttöikä menee onnettoman lyhyeksi, jos operoidaan syklisillä kuormilla, kuten riki, noin lähellä myötörajaa. Pätee varmasti myös hiilikuidulle.

Pitää huomioida, että tuon linkkisi käyrät, kuten monet muutkin vastaavat käsittelevät hyvin pehmeitä ruostumattomia. Vantit ovat aivan eri tavaraa kylmämuokkauksen ansiosta. Vaikkapa 316L:llä 0,2% myötöraja on jo 270 MPa:n kohdalla eli alle puolet murtolujuudesta. Vanteilla tuo 0,2% myötöraja on lähellä 90% murtolujuudesta. Niiden venymäkäyrä on siis varsin erilainen.

Tässä on paljon käyriä ja arvoja, mutta valitettavasti ei kylmämuokatuille suurlujuusteräksille: https://sydney.edu.au/engineering/civil/publications/2001/r811.pdf

Huomaa tuolla olevat 0,01% myötörajan lujuusarvot sekä 0,01% ja 0,2% myötörajan suhde, joka on 316L.llä n. 65% sille siis 0,01% myötöraja olisi 180 MPa tai 30% murtolujuudesta. Sille siis olisi E 174 GPa, jos laskisi tuon 0,01% lisää veymää tuossa kohtaa.

Tuolla on myös selvästi lujempia aineita ja osalla 0,01% myötöraja on huomattavasti korkeammalla Ainakin 526 MPa 0,01% arvo löytyy, vaikka yhtää läheskään 1 GPa 0,2% arvoa ei löydy.

Helpolla ei löydy noille kylmämuokatuille reilusti yli 1 GPa 0,2% myötörajan teräksille käyriä tai ko. arvoja.
Kommentoi
Ilmianna
Jaa
+Lisää kommentti

Vastaa alkuperäiseen viestiin

satutteko tietämään veneenne maston metripainon?

Otetaan tämä ketju osittain huumorimielellä. Otin oman veneeni maston metripainon selville ja se on 8kg. Masto on 14m huipputakila. Eikö ole melkonen jööti?

5000 merkkiä jäljellä

Peruuta