Onderwerp: Bootgewicht en kracht op zeilen

www.stensit.com/loadsensingpin.html

Krachten meten?

Baasklusje schreef : Als dit juist is, zou een voorspanning van 5℅ dus ruim voldoende zijn

CeesS schreef :
Heb je daar wat uitleg bij?
Ik neem aan dat je bedoelt dat - 5% aan lij door de helling dan een spanning van 0% daar zou opleveren?
Met een iets losse stag als gevolg?

Nu was dit een heel statische situatie: geen vlagen, geen golven, heel constante maar niet maximale helling.
En een lij-want op 0% zou ik toch niet willen, dat gaat teveel dynamisch belast worden. Maar het zou kunnen, in deze omstandigheden.

Als er vlagen komen, golven, meer helling, dan is die 5% voorspanning zeker te weinig om de lijwanten op spanning te houden.
Minimaal 10% zou ik zeggen....

Overigens staat bij 99% van de boten in een willekeurige haven de wantspanning niet boven die 5%..... wedden?

De TU Berlijn heeft een research zeiljacht, waar met krachtopnemers de statische en dynamische krachten onder echte omstandigheden worden gemeten. Voor de geïnteresseerden :

www.fh-kiel.de/fileadmin/Data/...rabe_HP-Yacht_02.pdf

Voor geïnteresseerden in de berekening van de de krachten die in de verstaging optreden, zie hier een document waarin de uitkomsten van de NBS (Nordic Boat Standard) en Bureau Veritas worden vergeleken :

www.academia.edu/1131263/RIG_C...ONS_OF_THE_SAILBOATS

Interessante stukken, Cees! Dank.

Zal het in detail vergelijken met mijn amateur-ideetjes...

Baasklusje schreef :
Buiten het dynamische verhaal wat BK terecht noemt (vlagen, golven, stampen), dient de voorspanning ook een ander doel, namelijk om de mast meer stijfheid te geven. Een 7/8 tuig met gepijlde zalingen zonder voldoende voorspanning zal zich veel slapper gedragen (en minder extra spanning op het voorstag uitoefenen bij aantrekken van het achterstag) dan eenzelfde mast met meer voorspanning.

Daarbij gaat het niet alleen om BB/SB richting, maar in het voorbeeld wat ik noem meer om voor/achter richting.

Die 20-25% is natuurlijk geen wetmatigheid, maar slechts een vuistregel. Als er redenen zijn dat sommige boten met minder af kunnen, zullen er ook boten zijn die meer nodig hebben!

Zo heb ik, nadat de min en max bend van de mast was gemeten tbv het grootzeil, de D1's strakker gezet, omdat ik de mast af en toe wat vond pompen. Na deze aanpassing buigt de mast minder dan voorheen om eenzelfde voorstagdoorhang te krijgen: hij gedraagt zich stijver. Ook buigt de mast meer bovenin, waar die buiging eerder al net boven de eerste zaling begon. Met de voorspanning beinvloed je dus ook het gedrag en trimbaarheid van de mast!

Nachtvlinder schreef :
En dat is erg nodig als je kijkt naar de compressiekrachten op een mast.
Het Duitse artikel dat CeesS postte (zo meteen meer) berekent en meet een kracht naar beneden op de mastvoet van 5600 kg. Dat is 5 flinke auto's opgestapeld op de top van je mast. Om knikken te voorkomen MOET de verstaging strak genoeg staan.
Op de Capolavoro reken ik met nog iets meer, tot max iets van 9000 kg compressie op de mast. 50% meer dan het hele gewicht van de boot.....

Dat artikel dan.

Twee gekke dingen: de schoot-spanningen.
Het artikel zegt dat er 10 kts schijnbare wind was. Dus iets van 6 a 7 kts TWS.
Om dan 30 graden helling te varen is wel knap, maar het zal wel kunnen.

De gemeten schootspanningen (main en Genua) kloppen geheel niet met de berekeningen zoals Harken die aanbiedt ( www.harken.com/Calculators )
Gemeten genuaschoot volgens artikel: 297 kg. Harken berekent voor 29m2 bij 10 kts slechts 61 kg.... erg hard aan die schoot gedraaid, waarschijnlijk.
Grootschoot: gemeten 178 kg, volgens Harken 102 kg. Ergens klopt er dus iets niet...

De wanten dan.
Ik heb even aangenomen dat er 7 mm rod-rigging op het bootje staat, Rod wordt wel genoemd in het artikel, maar de diameter niet.... slordig. 7mm voor 33 voet is aannemelijk.

Met die aanname kun je de belasting uitdrukken in procenten, stilliggend en met 30 graden helling. Zie onder, het verschil in procenten tussen dock en upwind.
Dan komen de toenames (V1 en V2 vooral, die doen het werk) goed overeen met mijn meting: 30 graden helling geeft iets van 4 tot 7% extra belasting.

De load op de voorstag verdubbelt ruim, logisch aan de wind met die heel strakke genuaschoot Wel veel,37% bij 10 kts AWS....

Wat ook opvalt is dat zeilend de loefwanten iets strakker komen, maar de lijwanten veel meer losser gaan staan... zie de laatste 3 kolommen. Deels te verklaren door spanning op de bakstag en de runner, de rest moet vervorming ergens zijn...

Mast van 10 meter weegt een kilo of 60. Voor het voorbeeldje neem ik even 600N zwaartekracht. Bij 30 graden hellingen staat het massamiddelpunt 2,5 meter naast de boot. 1500Nm dus. Als je want 1 meter van de mast staat is dat dus 1500N. Ruwweg 150Kg. Een paar procent op de breeksterkte dus.

Jedre schreef :
Voor een iets ander prijsje zou ik de load sensing pinnen wel beneden in mijn verstaging willen hebben...

Erikdejong schreef :
Wordt hier misschien "Richtendmoment bepaald grotendeels ..." bedoeld?

[...]

Mijns inziens is - als onafhankelijk parameter - de invloed op het richtend koppel van de breedte kwadratisch, van de massa rechtevenredig (lineair), van de diepgang omgekeerd evenredig en speelt de lengte geen rol.
(Met andere woorden: als breedte, diepgang èn massa gelijk blijven levert een wijziging van de lengte geen wijziging van het richtend koppel op)

En voor-de-wind?

Als in "longitudinaal" (stampen)?

JotM schreef : Als je het theoretisch benaderd heb je gelijk omdat er een factor overheen komt om acceleraties van de boot op te vangen
Aanvangsstabiliteit word bepaald door de metacenter hoogte Een fictief punt waar opdrijvendpunt en gewichtszwaartepunt een gemeenschappelijk snijpunt op de hartlijn van de boot hebben welke haaks op de hellende waterlijn staat tot een hoek van circa 10 graden. De formule om te metacenter hoogte van een rechthoekige waterlijn uit te rekenen is LxB^3/(12*Volume), voor een gevormde waterlijn dien je het oppervlakte traagheidsmoment over de waterlijn lengte te integreren. De lengte speelt dus wel degelijk mee, en de diepgang juist niet. De stabiliteit is gerelateerd aan de verticale afstand tussen het gewichtszwaartepunt en de Meta center hoogte, ook wel GM genoemd in de volksmond.

Zoals geschreven gaat dit alleen op voor de eerste 8-10 graden helling, daarna is er te veel waterlijn vervorming om betrouwbaar te zijn en is een veel meer gedetaileerde analyse nodig. Alle berekeningen hebben daar de geintegreerde breedte tot de 3e macht, de lengte en de waterverplaatsing in betrokken.

Nachtvlinder schreef : Een boot heeft ook een langsscheepse stabiliteit en dus ook een richtend moment in langsscheepse richting.

Erikdejong schreef :
Kijk. Nu geldt ook

Volume = L * B * T * cb (waarin cb de blokcoëfficiënt is)

Als je dat nou es invult in je formule en de L en B die zowel boven als onder de deelstreep staan tegen elkaar wegstreept, wat hou je dan over?

Wederom: In theorie heb je gelijk, in de praktijk werkt het anders omdat een boot nu eenmaal geen rechthoekig blok is.
Als je de lengte veranderd word de breedte toch anders omdat je over geintegreerde breedte praat en niet de absolute breedte. Ofwel, de lengte heeft wel degelijk invloed omdat het breedte verloop over de lengte van de boot veranderen moet om de uitkomst gelijk te houden.

De lengte komt - lineair - zowel boven als onder de deelstreep voor (maak de integraal maar een keer) en valt dus weg als de vorm in de lengte lineair verschaald wordt, ook als de vorm van de waterlijn niet rechthoekig is. De vorm van de doorsneden zal moeten veranderen (en daarmee de cb) om het bij gelijk blijvende massa behorende volume te houden. Dat is zo bij een rechthoekige waterlijn (een ponton) en bij een willekeurige andere vorm waterlijn. Als de vorm verandert - niet lineair verschaald wordt - gaat de vlieger niet op, maar dan is het ook de vormverandering die zich laat gelden, niet de verandering van de lengte.

Aangezien de diepgang onlosmakelijk in het volume zit, speelt die dus altijd een rol. En wel omgekeerd evenredig.

Bij beiden doet de manier/volgorde (feitelijk omweg, maar het maakt het uitvoerbaar) waarop het in de praktijk wordt uitgerekend niets aan af aan het natuurkundig principe.

Erikdejong schreef :
Als je nog even rustig en grondig naar het geheel kijkt kun je je, wat mij betreft terecht, afvragen of dat wel waar is.

Ik hoef niet rustig en grondig te kijken om te weten dat het theoretische geval wat je aanhaald in de praktijk niet vor zal kunnen komen, daar heb ik genoeg boot ontwerpaanpassingen voor doorgerekend.

Wellicht had ik moeten zeggen: mathematisch heb je gelijk als het op deze formule aankomt. De formule zoals opgeschreven geldt alleen voor een rechthoekige bak.
En als je schrijft dat breedte, gewicht en diepang gelijk blijven dan doet de lengte er niet toe. Dat is inderdaad ook waar. Maar voor een gevormde boot praat je niet over breedte als in: breedste punt van de boot, maar 'gemiddelde verdeelde breedte over de waterlijn'.
Door de waterlijn langer te maken moet de waterlijn smaller worden om een zelfde oppervlakte traagheidsmoment te krijgen.

De enige manier waarop je de waterlijnlengte kunt verlengen zonder breedte, gewicht of diepgang te veranderen, is als de waterlijn oneindig dun is in het verlengde stuk, en dus slechts fictief.
Uiteraard kun je een 15m zeilboot van 9 ton en 1m diepgang ontwerpen die een identieke aanvangsstabiliteit heeft aan een 12m zeilboot van 9 ton en 1m diepgang. Eventueel zou je de grootste waterlijn breedte ook nog gelijk kunnen houden, maar de 15m versie zal een veel smaller waterlijn oppervlakte verloop moeten hebben, veel meer geknepen aan de einden dus.

Erikdejong schreef :
De lengte van een romp kan vergroot worden zonder breedte, diepgang, volume en vorm van de waterlijn te wijzigen door de blokcoëfficiënt met dezelfde factor te verkleinen ("minder harde kimmen", eventueel tot in het extreme) als waarmee de lengte vergroot wordt. Daar zit het punt niet.

(met vorm van de waterlijn ongewijzigd laten bedoel ik dat de breedte op 1/8L, op 1/4L, op 3/8L etc hetzelfde blijft; bij gebruik van de regel van Simpson wijzigt dan alleen de waarde van "s", de rest - zoals de som van de producten - niet. I_T wijzigt dan lineair, recht evenredig met de wijziging van L)

Waar ik op doel is dat m'n eerdere redenatie bij nader inzien mathematisch *niet* klopt.

Richtend koppel is een moment, dus kracht x arm. M'n eerdere redenatie richtte zich uitsluitend op de arm. En dat is bij nader inzien niet juist.

Ervan uitgaande dat Archimedes gelijk had is de massa van de boot rho * volume.
Dan terugwerkend door de stappen zoals ze bijv. in PoYD staan vermeld:

RM is g * massa * arm -> RM = g * rho * volume * arm

arm is GM * sin (hoek); stel voor kleine hoeken even sin (hoek) = c -> arm = GM * c
GM = BM - BG -> arm = (BM - BG) * c
BM = I_T / volume -> arm = (I_T/volume - BG) * c

Dan volgt

Richtend koppel RM = g * rho * volume * (I_T/volume - BG) * c

Ofwel

Richtend koppel = sin (hoek) * g * (rho * I_T - massa * BG)



Weg volume, dus weg invloed diepgang. Daar heb je (Erik), dus groot gelijk in.

Hallo Baasklusje: hoe kan ik deze gegevens vertalen naar een 16 m2? Ik wil er een kleine kajuit op bouwen waarbij de mastvoet op het dak komt te staan. De krachten moeten natuurlijk wel naar de kielbalk geleid worden. Met welke maximale kracht zou ik rekening moeten houden?
Knud Sauer

Dat zal niet veranderen met een kajuitje.
Dus ongeveer dezelfde ondersteuning qua sterkte als er standaard in zit.
De 2 wangen van de mastkoker tot op de kielbalk is dat toch?

Ter inspiratie :

Ik wil juist de mastkoker niet door laten lopen, dus een houten of stalen portaal plaatsen. Maar om de dimensies daarvan te bepalen zou ik de druk op de mastvoet moeten weten wanneer er een stevige wind staat. Met welk zeiloppervlak heeft u gerekend?

Waar ga je dat portaal aan de einden op laten steunen?
Een 16m2 heeft niets waar dat goed op zou kunnen, denk ik.
Dek en kuiprand liggen op de mallen die weer op de latten van de huid steunen.
Dat kan allemaal niet zoveel hebben.