Onderwerp: max compressie mast bootje wv 3ton

Heeft iemand een idee wat een beetje een 'normale' compressie is op een mast van een bootje dat een wv heeft van 3000 kg en een mastlengte van 12,65m?

De mast is een John-mast 165D (165x115 cm)
Ik ben geen techneut maar heb het sterke vermoeden dat de opgegeven oppervlaktetraagheidsmomenten een belangrijke rol spelen:
Iy = 507,97 cm⁴
Ix = 247,71 cm⁴

De sterkte en stijfheid van de romp zijn ook van belang.
Te grote compressie kan je mast doen knikken.
De grote trekkrachten in de verstaging die daarvoor nodig zijn willen je boot in langsscheepse en dwarsscheepse richting "dubbel vouwen".

Gepost met de officiële Zeilersforum-app

Dank. Ja daar ben ik me bewust van. Maar ik wil nu vooral weten wat voor een mast een beetje 'normaal' is.
Mijn bootje is erg stijf en sterk, dus kan zijn dat de mast de zwakste schakel zou kunnen zijn.

Ik bedenk me dat ik wellicht wat te cryptisch ben met mijn vraag.
Ik ben bezig met een voorbereiding van het wisselen naar Dyneema staand want.
Ik heb daartoe dyneema DM20 gekocht, 8mm dik. Het nadeel daarvan is dat dit spul vrij los geweven is. Ik moet dus beginnen met de constructierek er zoveel mogelijk uit te trekken. Ik heb begrepen van een medeforummer dat de constructierek die je er van te voren uit trekt er niet zomaar meer terug in komt.
Daarom heb ik er nu een 750 kg (zeg maar 7,5 kN) spanning op gezet. Maar vraag ik me af of dat niet ook gewoon de kracht is die ik straks ook op mijn verstaging zal hebben staan.
Daarom vraag ik mij af wat voor zo’n bootje als het mijne ‘normaal’ is. En wat ‘normaal’ is voor zo’n mast als ik heb.

Op een boot van die hoogte en massa zal normaal 6mm RVS verstaging staan?
Dat heeft dan per draad een breeksterkte van zo'n 30 kN.
Op 20% voorspanning wordt dat dan per draad 6 kN.
En dat weer maal 6 draden (hoofd/onderwanten, voor-achterstag) levert een totaal van 36 kN op mast en boot. Statisch, met golven, helling en vlagen gaat dat wat meer en minder worden.

Klopt, behalve dat ik hoofdwant, tussenwant en topwant heb, maar dat maakt voor de spanning op de draden niet zo uit. En daar ging het me eigenlijk om. Mijn achterstag doet niet veel. Dus de compressie op mijn mastje is nu ongeveer 7 keer ongeveer 6 kN = ruim 40 kN.
Daar heb ik veel aan! Dank! Had het bijna zelf kunnen verzinnen (maar dus toch niet helemaal... ).
Ik heb nu op mijn DM20 ongeveer 7,5 kN gezet om de constructiespanning er uit te halen. Nu is dat wel minder dan 20% van de breeksterkte (dat is 20% van 50 kN = 10 kN).
Als ik dus met mijn DM20 hetzelfde wil doen als met 1x19 rvs, dan neemt de compressie dus met ongeveer 70% toe. Dat is best veel. En ik weet eigenlijk ook niet of dat met DM20 ook 20% moet zijn, of wellicht zelfs meer? Hmm...

In POYD (gratis te diwnloaden als PDF) staan deze berekeningen uitgewerkt. Leidend naar bijna alls is het max. richtend moment. RM30 gebruikt men daarvoor. Met wat veiligheidsfactoren volgt mast inertia en eissen aan staand want daaruit. Lengte mast speelt niet zo’n grote rol als je gevoel zegt

protei.org/download/20110417Pr...sson,%20Eliasson.pdf

Heb er ooit een uitgebreide spreadsheet van gebouwd om mijn tuiger te challengen ivm geheel nieuw tuig; helaas niet bij de hand nu. Is ook leerzamer om zelf te doen

Stagspanning zal ongeveer hetzelfde moeten blijven met de dynema stagen. Ik heb onze verstaging een klein jaar geleden veranderd naar dynema, heb daar wel voorgerecht voor gebruikt. Alsnog zat er in het begin aardig wat constructie rek in door het splitsen. Ik heb de spanners vervangen door bindsels en heb die nog een aantal keer moeten naspannen om spanning op het lij wand te houden. Nu blijft de spanning er netjes op staan, maar als ik moet gokken heb ik er nog wel een cm uit gespannen. Ik heb de Staten ja splitsen met een takel voorgerekt, spanning durf ik niet te zeggen maar was wat te veel, ik heb de eerste set rvs ogen ovaal gemaakt....

Nachtvlinder schreef : Larsson gebruikt inderdaad RM₃₀.
Die vermenigvuldigt hij met Δ/G ("full load weight/empty weight" - figuur 11.1) en telt daar het richtend moment agv "bemanning op rail" (δ_RM) bij op;
voor de mastcompressie ("PT") vermenigvuldigt hij die som vervolgens met 1,5 en deelt door de afstand mast-onderwant "b" (figuur 11.9 en 11.10).

Afstand dek-onderste zalingen ("l₁") en het gegeven of de mast op de kiel of op het dek staat (en er dus al dan niet sprake is van een vorm van eenzijdige inklemming - factor "k₃" in PoYD) is vervolgens bepalend voor de toelaatbare belasting met het oog op knik. Uiteraard met toevoeging van nog een veiligheidsfactor ("k₁").

Het gaat dus uiteindelijk meestal niet om de totale lengte van de mast, maar om de "vrije kniklengte" tussen dek en zalingen. (ervan uitgaande dat dwars uitknikken maatgevend is - figuur 11.9)

Edit:
Maar je moet wel even controleren of dat klopt, daarvoor reken je ook nog even met de afstand dek-aangrijppunt voorstag (figuur 11.10).

Edit2:
Ergens in de loop van dit jaar wordt hiervoor een (ontwerp-)norm verwacht: ISO/DIS 12215-10

Hmm, ja. Dank daarvoor allemaal. Dat is me allemaal wel min of meer bekend.
Mijn punt is dat ik een mast heb die goed stond met 1x19 rvs, 6mm. Ik heb 2 stel zalingen en die staan vertikaal minder ver uiteen dan bij de boot waar de mast vandaan kwam (X-332). De mast is ook ingekort.
Maar nu komt er in plaats van 1x19 6mm rvs 8mm dyneema DM20 op. Dat spul heeft een breeksterkte die grofweg 2 keer zo groot is als het staaldraad dat ik nu heb.
Als ik nu dus dezelfde spanning op dat draad zet, dan is het percentage van de voorspanning (veel) minder dan bij rvs-draad. En omdat dyneema iets meer rek heeft dan rvs, zou dat beteken dat de mast 'losser' op de boot staat. Maar wil ik dat vermijden, dan moet de voorspanning groter worden. Wellicht een stuk groter. Als ik er van uit ga dat mijn bootje en de mastondersteuning dat wel kan hebben, dan is dus de vraag: kan de mast dat ook. Ik ga geen andere mast plaatsen, dus berekenen of boel tov het richtmoment wel in orde is, is voor mij nu niet zo relevant. Voor mij is relevant of de mast die eventueel grotere voorspanning wel kan hebben. En of iemand met ervaring met het spul, denkt dat die grotere voorspanning nodig is.
Ik begrijp van HotSnail van niet. Begrijp ik dat goed?

Wat ik er van begrepen heb over dimensioneer je de dynema verstaging zodat de hoeveelheid rek gelijk blijft. Voor gelijke breeksterkte had je een dunnere dynema kunnen nemen, die had bij dezelfde spanning alleen meer rek gehad waardoor je tuig te flexibel zou worden.
Doordat je meer materiaal in de Staten hebt zitten ( groter doorsnede oppervlak) krijg je minder rek waardoor de tuigage zich bij gelijke belasting net zo zal gedragen als de 1x19 die er af komt

Vuistregel: Maximale compressie van de mast (in een dynamische situatie) voor een redelijk gangbaar ontwerp is ongeveer 120-125% van het boot gewicht. Naar mate de boot groter word, dan word de mast compressie wat minder.
Voor jouw boot zou ik dus van maximaal 3800kg uitgaan.

Als je het mastprofiel weet met bijbehorende traagheidsmomenten dan kun je aan de hand van de ongesteunde lengten van het profiel ook terugrekenen wat de maximale compressie is wat het mastprofiel aan kan voor het zal wegknikken.

Houd er echter wel rekening mee dat de voorspanning van je verstaging uiteindelijk maar een relatief klein deel van de maximale compressie op je mast veroorzaakt.

steef ton schreef :
De rek in DM20 gedraagt zich toch lineair in het gebied waar je zit? Strakker zetten lost je vermeende probleem dus niet op. Een dikkere variant kiezen die dezelfde elastische rek als je originele verstaging geeft wel. Maar dat is ook duurder, zwaarder en geeft meer luchtweerstand. Waarom heb je voor Dyneema gekozen?

Aha. Nou, ik denk dat er tot nu toe zo'n 4 ton in totaal aan voorspanning op stond.
Maar ik denk dat in een statische situatie waarbij de boot op één oor ligt en het lijwant net niet spanningsloos wordt, de compressie ongeveer hetzelfde blijft, toch? Want de spanning aan lijzijde is dan vrijwel weg gevallen. En dat komt omdat de spanning aan loef is toegenomen. Richtmoment bij 30 graden schat ik op 3000- tot 4000 kgm (bootje van 3 ton, 3,3m breed, G op 22 cm onder waterlijn). Want zit op 1,1m van mastvoet. Dus dat lijkt er op dat wat aan lij aan spanning is weggevallen er aan loef is bijgekomen.
Bij heftig invallende vlagen (dynamisch) wordt de compressie wel groter en wellicht veel groter. Zou dat een factor 2 kunnen zijn? En bij ruimwindse koersen moet je de krachten van de zeilen op de mast bij de voorspanning optellen, lijkt me. Dus ook dan (veel) grotere krachten en dus compressiekrachten op de mast.

Waar het nu op neer komt is dan eigenlijk dat ik kan doen wat HotSnail al zegt. Gewoon de voorspanning op het want hetzelfde houden als bij mijn oude rvs-verstaging.
Dat klinkt eenvoudig als ik ook dezelfde maten van spanners gebruik (wat ik wel van plan ben). Dan kan ik bij het aandraaien al een beetje voelen of het me bekend voor komt.

Dank allemaal voor het meedenken en de info!

Nachtvlinder schreef :
Ik heb voor DM20 gekozen omdat dit geen kruip vertoont. Ik heb 8 mm gekozen omdat gebruikelijk is een maatje dikker te kiezen dan het staaldraad dat het vervangt. 7mm kon ik niet aan komen, dus ik gebruik 8mm. Ik had ook sk78hps kunnen nemen (wel 7mm) maar omdat ik over een paar jaar een aantal jaren op de oceanen wil vertoeven (als gezondheid, etc. dat toe laat) wil ik geen zorgen hebben over eventuele kruip. Om dezelfde reden heb ik voor extra sterke zeilen gekozen, maar die zijn natuurlijk ook wat zwaarder. Het gewicht dat ik met het dyneema uitspaar heft dat verschil op en heeft als bonus dat ik bij gestreken of gereefde zeilen (heftig weer) meer richtmoment over houd.
Of dyneema zich lineair gedraagt bij de gekozen spanningen weet ik niet (maar neem het van je aan). Bij grotere voorspanning betekent het wel dat het wijken van de mast minder wordt bij dezelfde krachten die er op komen (en dat het want dus strakker blijft staan). Dat vind ik vooral belangrijk in water waar de boot flink kan bewegen. Kleinere uitslagen van de mast als gevolg van rek levert dan minder grote krachten op de puttings op. Dat is ook wat Erik bedoelt(?). De statische krachten (door voorspanning of helling) zijn (veel) kleiner dan dynamische krachten als gevolg van forse bewegingen.
Nu ja, zijn allemaal maar overwegingen. Hopelijk gaan die zich straks in de praktijk een beetje uitbetalen.

Voorspanning op verstaging vertaalt zich niet direct in mastcompressie. De onderwanten staan onder een hoek, daardoor gaat slechts een deel van de spanning op de stag naar mastcompressie, het overige deel vertraalt zich naar compressie in het dek. De voorstag en achterstag staan onder een nog grotere hoek waardoor nog minder stagspanning zich daadwerkelijk omzet in compresie in het mast profiel.


Daarnaast moet je ook erg goed oppassen of je verstaging niet te zwaar is voor de boot. Er zijn best wel wat zeilers welke denken dat ze voor hun gemoedsrust een maatje dikker nemen, maar dan moet je voorspanning niet meer zijn als wat bij de juiste maat stagen hoort. Je kunt op je 8m boot 16mm verstaging zetten en nog voor je de 15% voorspanning bereikt hebt van die stag heb je de mast al in stukken getrokken. Kijk dus goed naar welke verstaging eigenlijk bij de boot hoort en baseer je voorspanning daarop.

Ja, dat is precies waar ik me een beetje zorgen om maak. Dat de verstaging té sterk is en reden waarom ik dus wil weten hoeveel compressie op de mast 'normaal' is.
Het dek maak ik me geen zorgen over. Dat is extreem sterk (als je de constructie zou zien zou je begrijpen waarom). Er gaat trouwens maar 25% door het dek en meer dan 90% op de mast door het hoofdwant (het onderste want).

edit: welke verstaging bij mijn boot hoort is iets dat ik ook al zelf bepaald had, want heb alles er zelf op gezet, zoals je wellicht weet. Ik heb dus niet echt referenties naar een origineel ontwerp (anders dan mijn eigen hersenspinsels).

steef ton schreef :
Volgens mij niet. Bij zowel lage als hoge voorspanning rekt dit spul hetzelfde aantal millimetets extra bij eenzelfde aantal extra Newtons...

Dat klopt natuurlijk. Als de krachten groter worden dan de voorspanning.

Nachtvlinder schreef : Ook leuk:

(Link)
Blz 285 e.v.Brion Toss is overigens helaas vorige maand overleden.

Nachtvlinder schreef : Lijkt mij ook.

steef ton schreef : Nee, daarvoor dus ook al.

Zeker, klopt.
Maar even grafiekje maken. Bij lineaire toename lopen de lijntjes parallel, maar ze beginnen niet op hetzelfde punt. Bij eenzelfde kracht is de uitwijking bij een grotere voorspanning kleiner dan bij een kleinere voorspanning.

Is het nog zinvol om de extra compressie mee te nemen die doorgezette vallen veroorzaken indien ze via het dek naar bijvoorbeeld de kuip worden gebracht? En dus niet worden belegd op de mast (scheelt 50%). En een grootschoot? Is dat peanuts in het geheel?

Gr Michel

Geen idee voor een normale mast, maar de mast van de boot waar ik nu aan werk krijgt halyard locks om de compressie te verminderen, waardoor neerhouder en grootschoot anders uitgevoerd kunnen worden.

Beauty schreef :
Dat weet ik niet en zal ook niet voor elke boot hetzelfde zijn, denk ik. Bij mijn bootje loopt alles inderdaad naar de kuip. Maar ik bekijk het vanuit de situatie zoals die was. Wat Erik zei, dat je moet oppassen om bij een gebruik van sterkere draden niet de compressie te groot te maken, was precies mijn overweging.
Het komt er op neer dat ik probeer alles ongeveer hetzelfde te houden als het was, maar nu uitgevoerd in Dyneema DM20. En dat leek een uitdaging, maar lijkt me nu toch mee te vallen. Het spul rekt wat meer dan rvs, maar ik gebruik wel draad dat 30% dikker is. Dat heeft als nadeel en voordeel dat het veel sterker is. Nadeel, vanwege de waarschuwing van Erik. Voordeel, omdat het dan minder rek-toename heeft en dat is belangrijk, omdat ik met de voorspanning waarschijnlijk niet zo heel veel kan (kan niet veel groter worden). Maar ik ga het zien, binnenkort.

Beauty schreef : Dat werkt aleen als je de val vast zou zetten waar het zeil aan de mast zit (halyard locks dus). De compressie in het mastprofiel zelf is waar het eigenlijk om gaat voor maximale belasting voor de mast zelf, deze blijft gelijk of je de vallen nu net boven dek aan de mast vast zet of omleid via blokken naar de kuip. De mastvoet zou sterker moeten zijn dan de mast zelf.