Tuossa Cal 40 -veneen kunnostusvideosarjassa sanottiin että ohutseinäistä mastoa ei oltu tarkoitettu taivutettavaksi eikä se ehkä kestäisi. Koskeeko sama sääntö muitakin vanhimpia alumastoja, vai onko tuon kilpaveneen masto vaan tavallista ohuempiseinäisempää alumiinia? Onko virhe laittaa vanhaan toppirikiseen alumastoon pieni taivutus?
https://youtu.be/iabCq0pSYfg
https://youtu.be/iabCq0pSYfg
Vastaukset 21
Vanhimmat
Ehkä Cal 40 ei enää kaipaa luonnehdintaa "kilpavene". Tuohon aikaan 60 v sitten (?) oli tapana käyttää mastonhuippurikiä, minkä prifiili oli paksu puhelintolppa. Sitä ei juurikaan saanut taivutetuksi etummaisella alavanttiparilla, babystaagilla tai takastaagilla. Miksi kyselet?
Se oli jokatapauksessa kilpavene ja kilpaveneissä on ja on ollut pyrkimys keveyteen. Videossa mainittiin että tuollaisen maston takareuna voisi pettää taivutettuna, ja niin olisi tapahtunutkin. Olenko tehnyt väärin kun olen taivuttanut toppirikistä vanhaa puhelintolppamastoani?
Miten paljon olet saanut taipumaan ja millä metodilla? Cal 40 varmaan voidaan unohtaa kun niitä on näillä vesillä vähän tai vielä vähemmän. Hataran muistikuvani perusteella tuolta ajalta arvaan, että 70- luvun loppupuolen mastonhuippurikeistä Baltic 33 masto taipui 4 tonnin vedolla puoli maston leveyttä. Ohlson 29: masto ruuvikierteellä tuskin ollenkaan. Ei silloin ollut erityinen kiinnostuksen aihe taivuttaa mastoa.
3-4 puuveneeni mastot taipui muttei liity tähän.
Kun ostin toppirikisen veneeni, niin entinen omistaja sanoi että näitä mastoja ei sitten taivutella - hän on insinöörimies, joten olen noita ohjeita noudattanut.
Masto n. 10m pitkä Selden 70-luvun alusta. Taivutellut etu- ja taka ylä- ja alavanteilla sen verran että sen huomaa, ehkä puoli maston leveyttä.
Ei sen aikaisen toppirikin pitäisi ylävanteilla taipua mihinkään, koska saalingit ja rustit olivat sivulla "in line". Noin pieni masto yhdellä saalinkiparilla taipuu varmaan alavanteilla/ babylla ja takastaagin vedolla tuon verran. Eikös se ole hyvä?. Siihen aikaan oltiin kiinnostuneempia vetämään toppia lujastikin, jotta etustaagi saatiin tuikaksi isolle genoalle. Mastoa taivuttamalla tehty postimerkin kokoisen ison latistamisen hyöty oli mitätön. Sinuna olisin kiinnostuneempi genoan etuliikistä kuin maksimaalisesta maston taivutusmäärästä.
Isopurjetta tilatessa voi taipuman vähäisyyden ottaa huomioon.
Tarkoittaako että ala-etuvanteilla ja takastaageilla niitä kiristämällä en saa taivutettua mastoani liikaa? Noilla se kyllä taipuu jonkunverran.
Kun maston poikkileikkauksen dimensiot ovat pienet suhteessa maston pituuteen, sitä ei voi paljoakaan taivuttaa aiheuttamatta vauriota, riippumatta seinämän paksuudesta.
Tämä on se pääasia.
(Toki kovin ohut seinämä mahdollistaa myötärajan ylittymisestä aiheutuvan nurjahduksen lisäksi myös lommahtamisen, mikä tekee siitä vieläkin aremman taivuttamiselle, mutta ilmiö on sinänsä olemassa paksuillakin seinämävahvuuksilla) Kyse ei siis ole jäykkyyden puutteesta aihutuvasta nurjahduksesta, vaan myötärajan ylittymisen seurauksena alentuvan jäykkyyden välillisesti aiheuttamasta nurjahduksesta, kun tuollaista mastoa yritetään taivuttaa liikaa.
Käytännössä vaan tuollaisissa mastoissa on pieni seinämän paksuus, koska suurilla poikkileikkausdimensioilla on pyritty nimenomaan pieneen painoon, ja niitä on esiintynyt ainakin ennen 1979 valmistetuissa mastoissa, myös esim cruising käyttöön tehdyissa Swaneissa. Huono taipumisen sieto ja ohut seinämä ovat siis korrelaatiosuhteessa tilastollisesti, kyse ei ole kausaliteetti- eli syy/seuraus suhteesta.
"Kun maston poikkileikkauksen dimensiot ovat pienet suhteessa maston pituuteen, sitä ei voi paljoakaan taivuttaa aiheuttamatta vauriota, riippumatta seinämän paksuudesta."
No tuo on kyllä täysin päinvastoin! Vaikkapa vantissa on pienet dimensiot suhteessa pituuteen ja sen voi rullata kiepille. Rullalaitteen alumiiniprofiilissa samoin ja se sietää hyvin suuria taipumia. 80-luvun IOR-mastoissa myös ja ne pystyi laittamaan hyvin suurelle kaarelle.
Nykyisissä veneissä on varsin isot poikkileukkaukset, varsinkin pituussuunnassa, mutta edelleen saa taivuttaa aikalailla. Selden mainitsee rajaksi 2% (1% rullamastolle) välillä kansi - etustaagi erittelemättä mitenkään millaisesta mastosta on kyse. http://www.seldenmast.com/files/1456145028/595-540-E.pdf
Nopeasti laskettuna tuolla 2% arvolla tulee tyypilliseen nykyisen veneen profiiliin n. 100 MPa kuormitus. Mastojen alumiinien myötöraja taitaa olla jossain 200-300 MPa välillä, joten ei tuosta vielä vaaraa ole. Lommahdus voi sitten tulla aiemmin, jos seinämät ovat kovin ohuet.
Kaavaksi sain tuolle maksimijännitykselle a*b*7,1*E, missä a on suhteellinen taipuma (0,02=2%), b profiilin puolikkaan pituus suhteessa maston pituuteen (kannesta etustaagiin) ja E kimmomoduli (70 GPa). Kaava tulee tasaisen kuorman palkkilaskusta. Mun mastolle 0,02*0,0083*7,1*70 GPa = 82 MPa.
Kaavasta nähdään, että maksimitaivutus on kääntäen verrannollinen profiilin pituuteen eli puolet lyhempään (siis veneen pituussunnassa) profiilia voi taivuttaa tuplasti.
Putosin kärryiltä. Lasketko puristusvoimaa maston suuntaisena, millä maton saa taipumaan 2% pituudesta. Pohjoismaisten veneiden mastoissa 2% ilmeisesti usein on hiukan yli mastoprofiilin mitta pituussuunnassa?
Näitä yhtälöitä yhdistelemällä sain tuon: http://www.engineersedge.com/beam_bending/beam_bending1.htm
Tuossa siis tasaisella tukipisteiden välisellä kuormalla aiheutetaan suhteellinen taipuma a. Tästä tulee mastoon momenttijakauma, jossa maksimi on keskellä. Tuosta momentista profiilin seinään tulee suurin jännitys pisteessä, joka on kauimpana neutraalitasosta. Etäisyys neutraalitasosta on suunnilleen profiilin puolikas (b).
Jostain syystä sain eilen kertoimen 7,1. Oikea kerroin on 9,6 ko. tapaukselle ja 12, jos voima on keskellä. Tasaisen ympyräkaaren tapauksessa kerroin on 8. Noilla siis maksimijännitys ~100 MPa.
Tuo tasainen ympyräkaari on laskettu ihan geometriasta lähtien näistä peruskaavoista: https://en.wikipedia.org/wiki/Bending
Maston tuonta ei tietysti ole mikään noista, mutta eiköhän suurusluokka ole profiilin maksimijännityksille vs. taipumat samat.
Minun mastooni vaadittaisiin puristusta n. 20 tonnia, jotta päästäisiin samaan ~100 MPa jännitykseen pelkän puristuksen takia. V1 ja D1 murtolujuus on 5,7 tonnia, joten vaikkapa keskimäärin 25% esikiristyksellä puristus on "vain" 4*0,25*5,7 = 5,7 tonnia ja tuokin vain ensimmäisen saalingin alapuolella, jossa taas taipumat ovat aika pieniä.
Hieman asian vierestä: Olen miettynyt kuinka "vahvan" taljan voi laittaa Avance 33:n huipusta ohennettuun (Selden) mastoon? Onko mahdollista että esim. 8x talja voisi aiheuttaisi maston katkeamisen etustaagin kiinnityskohdassa normaalin miehen voimilla vedettäessä?
Seldenin ohje sanoo, että hekkiä saa vetää 20% murtolujuudesta. Jos siis alkuperäinen hekki on Avancessa 5 mm, murtolujuus on 2,2 tonnia eli vetää saa 440 kg. 8x taljan välitys on kitkojen jälkeen suuruusluokkaa 4x, joten et tule sillä saamaan 440 kg voimaa. Kyllä tuollaisessa veneessä pitäisi olla vähintään 16x talja.
Omassa 35-jalkaisessa on 6 mm hekki (murtolujuus 3,1 tonnia -> 620 kg max Seldenin mukaan) ja 48x talja. Yritin mittailla pari vuotta sitten ja sain tulokseksi, että vetämällä "todella kovaa" sain 500 kg vedon takastaagiin (mitattu venymästä). Mittasin myös tarvittavan vetovoiman, mutta vaa'an skaala loppui 40 kg kohdalle, joka ylittyi selvästi. Oliko se sitten 50 vai 60 kg tai jopa enemmän.
Taljan todellinen välitys heikkeni selvästi voiman kasvaessa:
15 kg veto -> 230 kg hekkiin (15x)
25 -> 310 (12 x)
40 -> 460 (11,5x)
XX -> 500
Ko. taljassa on Harkenin kuulalaakeroidut plokit. Ensimmäinen Black Magic, sitten pari teräsplokia (high load) ja loput carboa. 8x kaskadi on 5 ja 6 mm kuoretonta dyneemaa ja perässä 6x talja.
40 kg on suuri veto ohuehkosta köydestä epäoptimaalisessa asennossa. Loppukiristyksen teen jaloilla pumppaamalla ja 6 mm köysi tekee kipeää hanskojen läpikin.
Kiitos yksityskohtaisesta vastauksesta!
Jatkokysymys: Ovatko manitsemasi murtolujuudet vaijerille vai mastolle?
Murtolujuudet ovat vaijereille, jotka valitaan siten, ettei mastolle voi aiheuttaa liian suuria voimia. Siksi kirjoitin alkuperäinen hekki. Jos joku vaihtaa hekin vaikkapa 8 mm vaijeriksi, sillä voi jo saada vahinkoa aikaan 20% murtolujuudella (1100 kg).
48 kertaisen taljan sijaan toimivampi - pian jo halvempikin olisi ollut hydraulinen säädin. Tietysti siellä oli jo taljaa alkuun? Vääntelen toppirikin puhelintolppaa sopivasti säädettyä babystaagia vasten enemmän keulaharusta tiukkaamaan, mutta latistuu siinä isokin vähän. Tolppa aivan suorana se myös lepattaa helposti - kokeilin itsejalustavaa fokkaa engelsmannin köysi/pylpyrävirityksellä ilman babystaagia ja hauskuus loppui paremmassa tuulessa kohtalaiseen pumppaukseen.
Mielestäni hydraulinen säädin ei ole toimivampi niin kauan kuin riittävän voiman saa taljalla. Toki hydrauliikalla saa suuremman voiman, mutta yleensä hitaammin ja hankalasta paikasta eli ei pysty säätämään jatkuvasti tarpeen mukaan ajopaikalta siirtymättä, kuten teen.
64x ja jopa 96x taljat ovat vielä aika tavallisia eikä niitä käytetä halpuuden, vaan paremman käytettävyyden takia. Joissain veneissä toki hydrauliikka on tuotu sopivampaan käyttöpaikkaan letkuilla.
Kyllä ne hitaat hydrauliikat on jossain keskushydraulijärjestelmissä ja isoissa veneissä, jotka eivät ole Suomen rantoja hivelemässä.
Säädön saa tehtyä omalla Navtec:n tunkilla n. 5-10 s ja vapautus käy parissa sekunnissa.
Parempaa ei ole, sillä voimaa ei tarvita käyttämiseen. Hintaa superlatiivisesti, n. 2 k€, joka on kuvaava ominaisuus ko. firman laadukkailla tuotteilla.
Kaverin veneessä, joka on hyvin samanlainen kuin omani, on tuollainen ja juuri siitä tuo hitaiskommentti tuli. Hänkin vaihtoi sen taljaan kun kisasi enemmän. Tosin sekä tuossa, että omassani on avoimen perän ja kiinnikkeiden sijainnin takia pakko olla kukonjalka, joka tietysti tekee säädöstä tuplasti hitaamman kuin ilman taljaa.
Pidän hekkiä tärkeänä säätönä ja haluan säätää sitä istuessani normaalilla ajopaikalla eli laidalla istuen. Siitä ei ylettäisi kummallakaan puolella kukonjalassa olevaan pumppuun puhumattakaan keskellä perää olevaan. Narut sen sijaan on helppo vetää ko. paikalle molemmin puolin.
Lisäongelmana tuossa on mielestäni tunnottomuus. Painemittarin skaala alkaa 250 kg kohdalta eli minun tapauksessani lähes maksimikuormasta (310 kg kukonjalkaan) ja varomaton saa tuolla moninkertaisesti liikaa vetoa.
Sama profiilihan noissa 7/8, 9/10 ja toppirikisissä on huipun supistusta lukuunottamatta. Itsellä perinteinen toppiriki sekä etu- että peräpuolen alavanteilla. Muutama kierros keulapuolen alavantteihin ja takastaagiin niin masto taipuu nätisti 10-20cm. Pienellä kaarella ei myöskään yläosa värise myötäsellä niin helposti.
Olen ajatellut, että takastaagin veto myötäisellä löysätään eikä mastoa pidetä kaarella. Lihavammat purjeet ja marginaalisesti edempänä