Hjälp kraftberäkning peke

[edvin333 0]

Hej,

 

Jag har en båt där förra ägaren konstruerat ett peke själv.

från början satt där ett plattjärn som löpte genom ett utskuret hål i peket där både vaterstag och förstag var infästa. Bild 1 Problemen var många, förstaget var för långt och plattjärnet hade fel vinkel så jag fick ett böjande moment över vantskruven i förstaget. sen tyckte jag att vinkeln på vaterstaget var för flack. Jag ville även ha en större spalt mellan förstag och kutterstag för att kunna segla med bäge seglen.

Så jag fick påsvetsat två nya öglor för infästning av både vater och förstag, dessa en bil ifrån varandra.. se bild 2.

Nu upptäcker jag att ag spänner och spänner utan att riktigt sträcka upp förstaget, men vaterstaget är hårt ansatt.

Har jag flyttat kraften till vaterstagets infästning, precis i vattenlinjen ?

det är ca 30 cm mellan punkterna, hur mycket mer belastar jag vaterstagets infästning än förstaget ?

 

hjälp

 

[Thomas-1 311]

Nja ... indata saknas rimligen. Hur långt är egentligen peket, 30 cm är ditt enda uppgivna längdmått, så om peket är exempelvis 7 meter eller 7 mm så gör ju 30 cm jättestor skillnad.

Överdriver naturligtvis skalan i mitt exempel, men ändå ...

Fler uppgifter, exakta längder och vinklar plus gärna foton som antyder pekets grovlek mm skulle antagligen underlätta.

Inte för att jag garanterat skulle klara att reda ut frågan, men kanske nån annan?

Mvh Thomas

[edvin333 0]

pekets infästning till förstaget infästning 1,8m

pekets infästning till vaterstagets infästning 1,5m

vaterstagets längd 1,8m

 

förstagets längd 12,5 m

Är inte ute efter en exakt kraftberäkning utan vill mest veta om jag är du i huvuet som fäst in dom på olika ställen.

Peket tål absolut brytkraften som uppstår men jag vill inte få en konstig kraftbalans med hävstångsverkan och riskera vaterstagets infästning som är precis i vattenlinjen.

Eftersom jag inte har koll på fysiken så kan jag inte klura ut hur krafterna förhåller sig till varnadra.

Det jag vet är att när dom är infästa på samma punkt så är kraften lika stor på förstagets infästning i masten och vaterstaget en bakåtverkande kraft på peket.

Nu kan jag inte reda ut om det blir en hävstång eller ojämt kraftfördelning.

Principen blir ju samma som för en partialrigg..

 

[toaen 510]

Enligt den skissen du visar är vinkel mellan vattertaget och peket alldeles för liten. det betyder i princip att kraften på vatterstaget blir mycket stor i förhållande till kraften i förstaget. Om man då tänker på att förstaget skall spännas upp ganska mycket, (Mastheadrigg 20% av brotthållfastheten) så blir krafterna enorma. Frågan är, med tanke på den flacka vinkel om vatterstaget överhuvud taget kan hålla emot de krafterna som uppstår.

I princip blir ju vinkel bättre om du flyttar in vatterstaget, fast det kanske varit bättre att sätta dit en spridare som på gamla fullriggare.

Tog en bild på en båt för många år sen, där en bekant hade monterat ett peke. Jag hade aldrig monterat peket på det sättet, men det är ju en annan sak. För att lösa ett problem, hade hon satt en spridare på fören. Se bifogad bild.

Det kanske hade varit en väg att gå, fast mycket längre och infäst i vinkeln mellan peket och fören.

Måste peket va så långt?

Det är ju längden som ställer till problemet.

Vad är det för båt?

Bild på hela båten inkl rigg?

Skall man kunna räkna på det hela behöver man nog veta de exakta vinklarna mellan förstaget och peket samt peket och vatterstaget.

 

tommy

 

[cerber0s 1]

Du bör alltid montea vaterstaget och förstaget i samma punkt för att inte få brytande krafter. För att få bättre vinkel på vaterstaget så montera en defindödare, eller spridare som toaen säger Kolla min avatarbild så får du se hur det ser ut hos oss. Kraften på delfindödaren ska alltid vara vinkelrät in mot infästningen.

 

 

[edvin333 0]

Här är en bild på peket innan jag modifierade det.

Vad tror ni om vinkeln ?

 

 

[edvin333 0]

efter mod

[JimmyJ 1]

Det ser ut som att peket får ta upp stora laster. Jag hade valt samma infästningspunkt för båda stagen. Böjande momentet på peket blir stort.

 

 

[Tomas99 64]

Har sett den här tråden ett tag och hoppats på att någon annan skulle svara med en liten uträkning. Men inte så, mest gissningar tycker jag... Det är iofs trevligt att damma av sina mekanikkunskaper, jag hoppas att jag får det rätt 

Att förstag och vaterstag inte sitter i samma punkt resulterar i att du får ett böjande moment, alltså en vridining i toppen av peket. Nu sitter dom rätt nära så böjkrafterna blir inte jättestora. Jag gjorde några beräkningar och funderade på om jag bara skulle ta med resultatet eller inkludera hela beräkningen här. Den är dock rätt enkel så jag tar med allt. Orkar du inte läsa teorin så hoppa till slutet...

Jag har mätt i din figur, och förutsatt att vinklarna stämmer så blir beräkningarna som följer. Men är figuren inte proportionellt riktig så får vi göra om det.

Om vi börjar med att bara titta på vertikala krafter (blå), så vad som händer när infästningarna ligger i olika punkter är att den uppåtriktade kraften F1 från förstaget måste tas ut av krafterna F2 (vaterstag) och F3 (infästning). Dvs, F1 F2 F3 = 0. Krafterna vill också vrida peket runt infästningspunkten 3, och för att det inte ska rotera måste F1 * s1 = F2 * s2. Med dom mått på s1 och s2 som du gav, blir det att F2 = F1 * s1/s2 = F1 * 1,2

Så långt vet vi alltså att F2 blir 1,2 ggr (20%) större än F1 pga obalansen (och att vi också får en uppåtriktad kraft F3 = 20% av F1 i infästningen av peket).

Nu är kraften F från förstaget sned, och mäter jag i figuren får jag vinkeln a till 29 grader och b till 69 grader. Lite räkning som jag inte orkar skriva här ger då att:

Vaterstagskraften = F * 1,2 * cos(29) / cos(69) = F * 1,2 * 2,5 = F * 3.  Det betyder alltså att du får tredubbel kraft i vaterstaget jämfört med förstaget. Ok eller inte, vet inte...

Som jämförelse kan vi räkna på om vaterstaget suttit i samma punkt som förstaget, dvs s2 = s1 och F2 = F1. Då blir vaterstagskraften = F * cos(29) / cos (72) = F * 2,8. Dvs ungefär samma resultat, bara 5% mindre.

Det blir alltså (i ditt fall och om figurens vinklar stämmer och jag mätt rätt) i princip samma kraft i vaterstaget oavsett om det sitter kvar eller flyttas ut. Det beror på att obalansen gav 20% mer kraft i F2 men eftersom vinkeln blir sämre när fästet flyttas ut och blir den förlusten just i ditt nästan lika stor.

(Kuriosa: Om vaterstaget hade flyttats precis till fören av båten parallellt med stäven, då hade kraften blivit 7 ggr större än förstagskraften i stället. Det beror på att krafterna pga obalansen blir betydligt större och att den lite bättre vinkeln inte på något sätt kan kompensera för detta.)

--

Ska vi summera det så blir det alltså ingen större kraftskillnad i vaterstaget om du flyttar ut det. Du slipper ett böjande moment i peket (och också kraften F2 fast den kvittar nog). Så om peket inte deformeras av böjkraften ser jag ingen anledning till att ändra infästningen. Med reservation för mät- och räknefel, förstås. Någon kanske kan dubbelkolla?!

Jag antar att du fått svar på frågan om hur mycket mer du anstränger vaterstaget, dvs 3 ggr. Jag kunde kanske skippat teorin och bara skrivit 3. Men det hade väl varit ett tråkigare svar?

Senast ändrad av Tomas99 | 14 juli 2010 | 14:44

[edvin333 0]

TACK !!

jag skall låta det här sjunka in ett tag.

Tror inte att jag fått vinklarna helt rätt, dom är lite överdrivna kanske.

mycket intressant att att det bara skiljer 5 %.

frågan är hur stor skillnad det blir att sätta en spridare på.

Får jag vara så fräck att jag lägger ut en helt korrekt ritning på peke, en med spridare och en utan. Om du har tid och lust ?

Återigen ett stort tack.

 

[Thomas-1 311]

Jodå, så fräck får och bör du absolut vara!

Som Tommy påpekat så skall ju anspänningen av förstaget i en masthead-rigg normalt vara riktigt stor, så böjkraften i själva peket blir ansenlig efter modifieringen. Nu fördelas väl iofs akterstagets kraft till både för- och kutterstag, så förstaget behöver kanske bara tåla 50-75% ?

Att du kan spänna förstaget utan rimligt stabilt gensvar tyder ändå på att peket är för vekt, men inte nödvändigtvis så vekt att en relativt enkel förstärkning inte kan hjälpa? Kan du ta foton på pekets undersida och lägga in, så kanske nån kan föreslå en rimligt lätt väg att minska den vertikala böjningen?
(Ser i andanom en svetsad rostfri stående I-profil längs pekets hela undersides-längd, med varierande höjd alltefter böjkraften, nåt sånt. Kanske ändå för krångligt jämfört med alternativet delfindödare ??)

Tomas99 har i mitt tycke redan elegant visat att dragkraften i vaterstagets nedre fäste är ganska konstant oavsett modifieringen, så mitt fokus har därför hamnat på just pekets böjmotstånd.

Cerber0s vackra skuta är nog inte fullt ut jämförbar, träpeket inte lika böjstabilt relativt sett?
Iofs skulle väl en delfindödare på ditt omodifierade peke eliminera åtminstone problemet med plattjärnets felvinkel med böjande moment på vantskruven?

Nånå, bara spekulation. Men lägg alltså gärna in närbilder på pekets konstruktion tillsammans med övriga måttuppgifter, vinklar och vajerdimensioner etc. Kan möjligen underlätta !?

[JimmyJ 1]

Eftersom Tomas har påbörjat mekanikberäkningnarna kan vi väl kanske utveckla det hela. Antag F2 som momentpunkt och sätt F1 till valfritt värde (jag gissar på 200kg, helt förutsättningslöst. kanske mindre kanske mer). Det böjande momentet i punkten F2 blir M=F*l, där l = s1-s2 vilket ger = M=200*9,81*(1800-1500) = 588 Nm

Därav mitt tidigare påstående att det är bättre att ha infästningarna i samma punkt för att helt eliminera böjande moment i peket. Landar man närmare 600 Nm är det inte negligerbart ur hållfasthetssynpunkt men självklart kan man konstruera ett peke som tål detta.

 

Nu är dock lasterna helt tagna ur luften. Men av ditt foto att döma ser det faktiskt ut som att peket är lätt böjt.

 

[toaen 510]

Om man skall räkna på lasterna, måste man ha rätt värde att räkna på, annars blir uträkningen menigslös.   Kan inte själv göra de beräkningarna, men det går ju att praktiskt mäta med tumstocksmetoden.

När man jämför skisserna med bilderna ser man genast att de inte alls stämmer överens.

På bilden där vatterstaget sitter i orginal ser det hela ganska skapligt ut. Skulle nog inte gjort någon ändring om jag inte va säker på vad jag gjorde. Eller rättare sagt - jag skulle inte gjort den förändringen.

Har modifierat och monterat ett par peke på ett par av mina båtar. På min nuvarande valde jag att sätta kutterstaget en bit in  på däcket, då jag tyckte den var lång nog ändå, och dessutom sitter masten långt akterut.

Att vinkel på infästningsjärnet har fel vinkel är ju lite tokigt, men det skulle kanske till och med en kallsmed kunna rätta till med lättsläggan.

Sen skall man alltid ha toggles för att undvika brytningar i vantskruven. http://www.hjertmans.se/webshop/artiklar/artiklar.asp?rubnr=259&artname=
På min båt har jag ingen vantskruv på förstaget, men en på kutterstaget för att kunna justerar balansen mellan lasterna i stagen.

Är förstaget för långt, kapar man bort ändstycket och sätter dit en ögle- eller gaffel-terminal så att man fär rätt längd http://www.hjertmans.se/webshop/framesets/siteframe.asp?rubnr=1231&artname=Ändterminal&sok=terminal

Masten skall  i regel luta lite akteröver.

Vatterstaget rekomenderas att va ett par mm grövre än förstaget.

Om du inte kan spänna förstaget så kan det ju bero bå att du börjar böja peket. Skulle nog själv inte vilja ha skillda infästningspunkter.

Du skriver att du vill ha större spalt mellan genuan och kutterstaget. Har det varit besvärligt att hala igenom genuan?

Har seglat med kryssfock på kutterstaget i många år och om jag måste kryssa många täta slag tar jag i regel kryssfocken. För något enstaka slag har det inte varit något större problem med Genuan. Har till och med kryssat med enbart genuan (utan storsegel) vid många tillfällen. Då jag i princip alltid seglar själv blir ju inte en sån kryss optimal. En kappseglare skulle gråta blod. Kan ibland va besvärligare att hala igenom genuan vid en gipp, men det är lite teknik som man kommer på efter hand.

Blev lite förvirrad av att du skrev att peket var 1,5 meter långt. När jag talar om pekets längd är det alltid hur långt förstaget är framflyttat. Alltså måttet mellan den gamla förstaginfästningen, där kutterstaget är fäst och och den nya förstaginfästningen. Om vatterstaget är 180 cm långt är förstaget på din båt framflyttat ca 90 cm enligt den första bilden, enligt min bedömning.

Skall själv snart sätta igång med att göra klar modifieringen av riggen på min motorseglare. Har tagit bort en CU-rulle som satt på förstaget och som inte tålde att jag spände upp riggen. Har monterat ett nytt helt förstag. Har dessutom monterat bort rullen på kutterstaget, så att jag kan komma åt att sätta tumstockar på både förstag, kutterstag akterstag och ett av toppvanten, när jag justerar riggen.

Skall desutom sätta på dubbla akterstaginfästningar i skrovet och en hanfot med var sin vantskruv samt en akterstagssträckare.

På min båt är det nog näst in till omöjligt att få nån bra inspänning av för och kutterstag. spänningen i akterstaget kommer att bli mycket stor. Skall spänna upp akterstager upp mot 20% av brotthålfastheten och samtidigt försöka balansera inspänningen i för och kutterstaget så att de blir skapligt lika. Sen kan jag spänna upp med akterstagsträckaren så att akterstaget får upp mot 40% av brotthålfastheten. Man kan ju hoppas att det inte blir allt för mycket zagg i för och kutterstag. Det är därför jag vill mäta innan jag återmoterar rullarna.

tommy

 

[JimmyJ 1]

 

Beräkningarna är klara, mäter man sig fram till andra värden är det enkelt att sätta in dem i angivna formler och därmed får man korrekta svar.

Man kan ofta approximera och ändå få en korrekt fingervisning om vilken härad man ligger i.

 

 

 

[toaen 510]

När vi startade närradion i Sotenäs, var det någon som efter ett tag tejpade upp en skyllt på studiorutan, på vilken det stod; Teori är när man vet allting, men ingenting fungerar. Praktik är när allting fungerar, men ingen fattar varför. På denna arbetsplats förenas teori och praktik: ingenting fungerar och ingen fattar varför.

Allt skämt åsido, som kärringen sa när hon sorterade äpple.

Ett förstag på en mastheadriggad båt bör spännas in med 20% av wirens brotthålfasthet och kan spännas upp till 40% av brotthålfatsteten vid vissa tillfällen, dvs på kryss.

En 6 mm 19-trådig rostfri wire har en brottgräns på 3100 kg och skall följaktligen ha en inspänning på  ca 620 kg och upp till ca 1240 kg.

En 8 mm wire har en brottgräns på 5600 kg inspänning 1120 till 2240 kg

På skissen ser vinkeln mellan förstaget och vatterstaget ut att va 90 grader. Bilden visar att vinkel mellan förstaget och vatterstaget är större än 90 grader. Man vill ju ha så stor vinkel mellan vatterstaget och peket som möjligt.

 

tommy

 

[JimmyJ 1]

Helt riktigt att man kan lösa det mesta genom empiriska tester, men det är så förtvivlat jobbigt att göra fel innan man hamnar rätt, tänker man till före räcker det oftast med en gång

 

Ditt senare påstående om vaterstaget stämmer också. Det går att kombinera med högre inspänning för att få samma effekt men det belastar också skrovet i högre grad.