Расчёт силы сжатия мачты
Как считаем
Сила сжатия мачты определяется несколькими факторами. Оценить их роль можно порознь, вводя необходимую величину для одного из факторов и оставляя нулевыми остальные величины.
- Предварительным натяжением штага и вант.
Для этого расчета задайте силу натяжения штага и геометрию расположения штага и вант — размеры a, b, c, h.
Остальные величины оставьте нулевыми.
Фактически обычно предварительно набиваются ванты, а не штаг, причем довольно сильно. Н.Калдер указывает величину 15-25% от мин. разрывной нагрузки, что для 4-мм тросика плетения 1/19 составит 200-300 кГ! Сравнивайте расчетное натяжение вант со своими ожиданиями.
- Компенсацией кренящего момента натяжением наветренной ванты.
Введите максимальный момент, который может противодействовать опрокидыванию за счет веса судна и размещения экипажа на наветренном борту (трапециях, если они есть). Этот момент определяет предел остойчивости судна. Однако, теоретически возможен случай, когда при коротком ударе ветра нагрузка на мачту превысит отвечающую пределу остойчивости: за счет инерции судно еще не успеет опрокинуться, а мачта сложиться успеет. Такой "ударный" динамический кренящий момент можно оценить для ветра определенной силы и площади парусов с помощью
калькулятора парусных сил.
- Натяжением штага.
Поскольку неизвестно как рассчитать жесткость (прогибы элементов) конкретной рамы и прогиб штага, определяющие его рабочее натяжение, этот расчет сугубо условный. Он показывает, как связан прогиб штага, который вы задаете вручную, со сжимающей нагрузкой на мачту от натяжения штага и вант.
Применяются следующие допущения:
- рассчитывается сила давления ветра на парус заданной площади при аэродинамическом коэффициенте 1;
- считается, что 2/3 этой силы приложены посередине штага и вызывают его прогиб.
- считается, что всегда есть начальный прогиб 1 см (чтобы не мудрить, избегая деления на 0).
- Натяжением фалов.
Обычно вклад фалов относительно невелик, но можно учесть и его. В расчете натяжение грота- и стаксель-фалов принимается одинаковым. Натяжение грота-фала непосредственно сжимает мачту с двойной силой. Натяжение стаксель--фала учитывается по вертикали, а также складывается с натяжением штага. Если тяга фала превысит натяжение штага, то он провиснет, в таком случае (малореальном) обнулите вручную предварительное натяжение штага.
При использовании ромбовант их натяжение можно учесть здесь же. Пусть 3 ромбованты натянуты с силой по 100 кГ, в этом случае прибавьте к "натяжению фала" еще 150 кГ.
Особый случай - оценка сжатия при использовании генакера. Тягу фалов для такого расчета не вводите, генакер надо считать по ветровой нагрузке как стаксель с большим прогибом штага (т.е. передней шкаторины). Посмотрите, какое натяжение окажется при этом у штага, и прибавьте столько же к расчетной силе сжатия мачты - это будет вклад генакер-фала.
Какую сжимающую нагрузку способна выдержать ваша мачта, можно оценить с помощью
калькулятора устойчивости трубы при сжатии
Если мачта стоит на пирамиде, высота h должна включать в себя высоту пирамиды, а вот при расчете устойчивости берите только высоту от шпора.
