Osaisko joku propellihattu arvioda millainen taivutusvoima peräsimeen kohdistuu jos nopeutta on 10kn ja peräsintä joudutaan pitämään 45˚ kulmassa kulkusuuntaa broachi tilanteessa. Peräsinmalli vois olla vaikka Jefa31. Mietin tuota vanhan kestoa ja millaisia voimia siihen kohdistuu.
Peräsimeen kohdistuvat voimat?
Kjggduivfr
23936
0Äänestä
Muut lukivat myös
Odottaa vastausta
Näihin keskusteluihin ei ole vielä vastattu. Ole ensimmäinen.
Vastaukset 23
Vanhimmat
Sillä aikaa kun joku käyttää taskulaskinta: oletko koskaan kokeillut ajaa venettä läpi broutsin?. Eli jos broutsi näyttää ilmeiseltä peräsimestä nopea vedon löysäys ja peräsin suoraan. Kun paine purjeista on pois ja vene pystyssä nopea ohjaus ylijorjauksella. Jos jarrutusvaihe jää pois ja nopeus säilyy niin vene todennäköisesti oikenee suuntaansa. Hyvällä nopeudella ja tehokkaalla peräsimellä voi toimia.
Peräsintä on mahdollista pitää 45˚ kulmassa kulkusuuntaa broachi tilanteessa silloinkin kun peräsin on suorassa. Tällöin se jarruttaa tehokkasti vauhtia. Jarrutuksen voi välttää vain sillä että edesauttaa peräsimellä kääntymistä, eli vendaa broachin jatkoksi.
Suurilla kohtauskulmilla kokonaisvoimakerroin on kahden luokkaa. Silloin 0,6 m2 peräsimeen kohdistuu n. 1,6 tn voima 10 solmussa ja 0,6 varrella syntyy n. 10 kNm momentti alalaakerin kohdalle akseliin.
Broachaako joku vene vauhdin ollessa 10 kn? Yleensä ohjauskyky menetetään, kun vauhti hidastuu tai vene kallistuu. 10 kn vauhdissa peräsin ohjaa loistavasti. Ko. peräsin pystyy tuottamaan lähes tonnin sivuttaisvoiman normasleilla ohjaulukulmilla tuossa vauhdissa.
Yleensä peräsimissä on rajoittimet n. 35 asteen kohdalla.
Jatketaan vielä tuon Jefa Rud 31:n teoritisointia. Siihen mahtuu enintään 78 mm akseli ja materiaaliksi mainitaan 6082 alumiini. Lämpökäsittelyä ei mainita, mutta vaikkapa T6:sena sen myötöraja olisi 250 MPa, jolloin akseli taipuisi pysyvästi vajaan 12 kNm väännöstä. 10 solmua peräsin poikittain on siis hyvin lähellä tuota.
Teräksinä taas tarjotaan AISI 329 tai 630, joiden myötörajat ovat n. 500 MPa ja n. 1000 MPa. Yhtä lujan teräsakselin voi siis tehdä 62 mm (AISI 329) tai 49 mm (AISI 630). Teräs on väsymisominaisuuksiltaan parempaa, joten nuo olisivat alumiinia kestävempiä.
1,5 m pätkä tuollaista painaa alumiinisena (78 mm) 19 kg, 62 mm teräksenä 35 kg ja 49 mm teräksenä 22 kg. Alumiini on siis kevein, mutta suurlujuusteräksellä pääsee suunnilleen samaan. Hiilikuidulla on mahdollista päästä teräksen lujuuteen ja jäykkyyteen eli samoihin halkaisijoihin, jolloin paino putoaa viidesosaan.
Kiitos Joakim.
Alkoi mietityttää ton 80-luvun peräsimen kunto/kesto kun mitattiin peräsin märäksi viime keväänä ja nyt otin rasiaporalla koepalan kyljestä irti. Peräsimen ydin oli jotain pakkelin tapaista ja kovaa vielä, mutta ulkopintojen lasikuidut sai käsivoimin ja puukkoa apuna käyttäen erotettua toisistaan yllättävän helposti.
Spinnulla 10 s vauhdissa broutsi on mahdollinen vaikka peräsimen teho silloin on erityisen hyvä eikä nykyveneet juuri kallistelekaan. Esimerkiksi pimeässä ja isossa aallokossa jos perämies mokaa. Vene pysyy spinnulla pystyssä varsin pienellä kulmalla . Siinä mielessä laskuharjoitus on ihan mielenkiintoinen.
Mielenkiinnosta+katsoin+vielä+mitä+Principles+of+Yacht+Design+sanoo+asiasta.+Siellä+käytetään+1,5+nostovoimakertoimena+ja+tilanteena+maksimiperäsinkulmaa+ennen+sakkausta+(18+astetta+ko.+kirjan+veneelle).+Vauhtina+taas+käytetään+vain+hiukan+yli+runkonopeutta.+8+tai+8,8+solmua+10+m+vesilinjaiselle+40-jalkaiselle+laskentatavasta+riippuen.
Voisikos tuosta päätellä että näissä kaavoissa ei itse asiassa ole otettu huomioon tilannetta jossa vene surffaa rajusti todella suuressa aallossa (joissain eteläisellä Pacificilla) tai sitten plaanaavaa venettä? Tietysti varmuuskerroin mukana, mutta sitä kun ei ole tarkoitus ulosmitata kuviteltavissa olevilla rasituksilla.
Ei voi päätellä sitä. Kyllähän kaikki veneet kulkevat kovempaa kuin 2,7*SQRT(LWL) jo ihan tasaisessa vedessä, kun tuulen voimakkuus ja suunta ovat otollisia. Tällöin ei tarvita suuria ohjausliikkeitä, koska pienelläkin saadaan tarvittava voima veneen kääntymiseen.
Jos nyt joku väkisin vääntäisi peräsimen kovassa vauhdissa poikittain, vene kääntyisi varsin rajusti ja samalla hidastuisi nopeasti. Suuri kohtauskulma suuressa vauhdissa ei ole realistinen yhdistelmä ja sellaista peräsin ei kestäisi.
Vertailun vuoksi tonnin voima 10 solmun vauhdissa vastaa 50 kW työntötehoa, jonka tuottamiseen tarvittaisiin reilusti yli 100 hv moottori. Peräsimestä saatava maksimivoima on siis valtava ja selvästi suurempi kuin veneen kulkuvastus noissa vauhdeissa.
Broachiin johtavan tilanteen alku on tietysti mahdollinen paljon yli 10 solmun vauhdeissa, mutta ei niin, että tuossa vauhdissa peräsin olisi suuressa kulmassa ja silti ei pitäisi. Siis peräsimeltä ei oteta suurinta mahdollista ohjausvoimaa yli 10 solmun vauhdeissa.
Hydrodynamiikan maallikkona epäilen, että peräsimeen kohdistuva rasitus tässä kuvitellussa tapauksessa on nimenomaan broutsin alkuvaiheessa. Silloin kun surffissa mennään kovaa, pinnamies yrittää korjata mokaansa ja peräsin ei ole sakannut. Siis aika pienillä (15 *?) peräsinkulmilla. Hetkeä myöhemmin vene on kyljellään, nopeus pieni, peräsinkulma 35, puolet peräsimestä ilmassa ja loputkin sakanneena . Silloin peräsimen rasitus on pienempi- vai onko?.
Varmasti suurin rasitus tulee silloin kun vauhtia on vielä kohtuu paljon ja peräsin ei ole puoliksi ilmassa. Se ei kuitenkaan ole yhdistelmä peräsin "poikittain" ja vauhtia hurjasti yli runkonopeuden, vaan joko peräsimen kohtauskulma (ei lähelläkään sakkausta vielä) tai vauhti (runkonopeuden luokkaa) on pienehkö.
Oman kokomuksen mukaan broachitilanteita ovat:
Suurehko staattinen tai dynaaminen kallistus kryssillä tai slöörillä, joka ei koskaan yhdisty kovinkaan suureen nopeuteen.
Hidastuminen lenssillä vasta-aaltoon ja seuraavaan aallon aiheuttama vääntö, taas nopeus ei ole enää suuri.
Lähes plattista ajaessa syntyvä heiluriliike. Tuossa vauhti voi olla kova, jolloin hyvinkin pienillä, mutta nopeilla ja oikea-aikaisilla, ohjausliikkeellä saa pidettyä veneen maston alla. Joskus sitten tuo epäonnistuu, jolloin seurauksena on kiinalainen tai tavallinen broachi. Väittäisin, että tilanteen lähtiessä käsistä vauhti on jo hidastunut ja/tai vene kallistunut niin paljon, ettei tuossakaan saada aikaan edes hetkellistä tilannetta, jossa vauhti on kova ja peräsin on kokonaan vedessä suuressa kulmassa.
Tässä on yksi esimerkki tuosta viimeisestä (vai keskimmäisestä?):
https://youtu.be/CMKKJPBG7_U?t=182
Vauhti on varmaankin paljon, mutta mielestäni vauhti hidastuu varsin reilusti ja siitä seuraa ongelma. Kun katsoo veneen sivulta tulevia roiskeita, ne häviävät keulan sukellettua aaltoon 3:25 kohdalla, 3:30 ollaan "uppoamanopeudessa" ja 3:35:ssa perämies alkaa vääntää peräsintä reilummin.
Huomattavaa on myös perämiehen vilkaisu taaksepäin, kun juuri tuolloin pitäisi olla todella tarkkana. Hiljaisempi vauhti vaatii suurempaa tarkkuutta ja suurempia ohjausliikkeitä.
Peräsimen ja samalla veneen merikelpoisuus on heikko mikäli on pinnamiehen reagoinneista kiinni kestääkö peräsin vesivirtauksien paineessa.
Vanha ketju tuli mieleen kun vastaan tuli finnboatin julkaisu jossa Karl-johan Furustam kirjoittaa peräsimen mitoituksesta. Siinä mielestäni on käytetty erilaista kaavaa voiman laskemiseksi, perusteena juurikin Seppomartinkin mainitsema suurten ohjausliikkeiden mahdollisuus ja tarve suuressa aallokossa.
Toisaalta tuossakin jutussa mainittiin Joakim esiinnostama virtauksen irtoaminen suurilla kohtauskulmilla. "Huomattavaa on, että saavutettavaa kantovoimakerrointa rajoittavat joka tapauksessa virtauksen irtoaminen, kavitaatio ja tuulettuminen, jotka ovat suurilla nopeuksilla todennä- köisempiä kuin pienillä."
http://www.finnboat.fi/linked/fi/FbN_4_06.pdf
Tuo on aika vanha juttu. Nykyään kaava on erilainen. Tässä Markun uudempi juttu, jossa on tuoreempi kaava:
https://mycourses.aalto.fi/pluginfile.php/212871/mod_resource/content/1/10 Sailboats hull and rig.pdf
Tässä esimerkki sen käytöstä:
https://upcommons.upc.edu/bitstream/handle/2117/106794/125425_TFG Biel Espinosa.pdf?sequence=1&isAllowed=y
Sivu 39:llä on laskettu tuolla uudella kaavalla ja saatu voimaksi F1 4090 N. Tuolla aiemmin mainitsemallani kaavalla (984...) tulee ko. veneen tiedoilla 4910 N. Sitten tuossa julkaisussa on myös F2, jolle on saatu 5355 N. Noista kahdesta valitaan suurempi eli F2.
Tuossa F2:n kaavassa on mystinen Vmax, jolle on käytetty arvoa 10 solmua. Mistähän se tulee?
Standardin määrittelyjen mukaan "Maximum speed of craft in calm water, mLDC conditions".
Tuolle oleva potenssi 1,3 kertoo, ettei kyse ole lavasta saatavissa olevasta maksimivoimasta, vaan jostain muusta.
Ei ole siis ainakaan tuon veneen osalta vaatimukset oleellisesti muuttuneet.
Joakim luetteli useita tilanteita , joissa vauhti on jo pudonnut kun peräsin on suurilla kulmilla, Peräsin sakkaa varmaankin aika pienillä kulmilla ( ehkä suuruusluokka 13-15 astetta) ja silloin nopeus surffissa on vialä suuri. Näin uskon suurimman rasituksen peräsinakselille tapahtuvan broachin alussa rajulla peräsinliikkeellä. Ja lopussa muulle rakenteelle kuin akselille, jos vahva pinnamies vääntää rajoittimia vasten.
Joakimin videossa kiinnitti huomiotani, vaikkei tähän broutsi/ peräsinrasitusasiaan juuri liity:
- nykyveneiden heilumaton ja vakaa meno, pienet ohjausliikkeet, Toinen ääripää olisi IOR-pursi.
- pieni aallokko ilman rajuja surffeja. Kiinalaisen syntyessä ei "peräsin poikittain" ohjausta
- perämies ei vilkuillut tuulen kulmaa laisinkaan. Mittariin 10-20* takaa ja sitä vahdittava.
- kukaan miehistöstä ei ole kiinni, eikä jaclinea kannella. Pimeässä ja avomerellä hengenvaarallista. Nyt rannan lähellä ja lämpimässä vedessä MOB ehkä pelastettavissakin.
- ison puomista puuttuu preventteri. Tappava heilahdus ei osu keneenkään mutten näe kuinka läheltä meni. Preventerin kanssa kiinalainen on komeampi kun ison puomi sojottaa taivaalle.
Tuulen aiheuttamat voimat kasvavat nopeuden neliöön. Näin käy siis broutsin aiheuttaville voimille. Siksi suurissa tuulen nopeuksissa broutsiton ohjaussektori kapenee ja itse asiassa enemmän, kuin lieaarisesti ajatteleva aivo arvaakaan.
Tällöin tuulen pieni huomaamaton suunnan muutos tai aalto saa aikaan sen, että ruorimieheltä lähtee lapasesta. Eikä se ole kenenkään vika.
Pinnamiehen vika, jos ei vahdi tuulen suuntaa. Se mittarilento spinnulla on pimeässä monille tosivaikeaa. Tuossa ylhäällä pistin hiasta ravistamalla 10 asteen sektorin TWA 160-170 , missä vene viimeiseksi pysyy pystyssä. Ellei pysy niin spinnu pois.
Mahtava peräsin ja pulleat purjeet. Ja minulle hän melkein antautui.
Aika suuria voimia mielestäni tommonen peräsin pystyy kehittään, ainakin teoriassa. Voikohan tommonen Jefan -rakenne ylipäätään kestää moisia kuormia vaikka akseli kestäisikin. Noissa näyttää olevan 1x300g:n lasi 3x600g:n lasi kuorena ja vaahtoydin. Tukiraudat tietysti lisäksi, mutta jotenkin silti tuntuu että toi itse lapa napsahtais.
Linkin videossa taas yksi lapioperäsimen hajoamisessa Atlantilla menetetty vene, vaikka peräsin oli tarkastettu ennen lähtöä:
https://youtu.be/e8bfj2Mx65k
Eli 2-v vanha puolen tunnin "taas" taivasteluvideo aiheen sivusta
Oli hyvin tehty video.