Onderwerp: Krachten op een spiboom

Ik ben op zoek naar een manier om de krachten te berekenen die op een spinakerboom inwerken. Indirect heb ik dus ook de krachten nodig die op een spinaker zelf komen te staan, en het deel daarvan dat door de schoten opgevangen wordt. Ik vermoed dat de krachten ook afhankelijk zijn van de hoek van de boom ten opzichte van de boot. Mijn doel is om na te gaan hoe je een ideale spiboom opbouwt(in carbon) en hoe je hem moet dimensioneren.

de krachten op een spiboom zijn als alles goed gaat alleen compressiekrachten. (zolang de boom vrij blijft van stag en want).

Het lijkt met dat de compressie maximaal is als de boom helemaal naar voren staat (vlak bij de voorstag).
De loefschoot trekt dan in een kleine hoek (30 graden of minder, zonder jockeypole) aan de boom naar achteren, en de spi (bij de loefschoothoek) trekt zo ongeveer haaks daarop.
De spanning in de schoot is overal gelijk.
De spanning op de loefschoot hangt van de lier af.
Als de vertraging 1 op 4 is, en de verhouding liertrommel-straal tot lierhandel een factor 5 dan heb je een vertraging van 20 maal.
Nemen we aan dat je een kracht van 700 N kunt ontwikkelen (2 handen) dan kun je 14000 N op de schoot zetten.
Op de schoot vanaf de boom naar de spi staat hetzelfde, maar haaks op de de boom.
Nu nog even die vectoren optellen en dan heb je ongeveer de compressie op de boom.
Zou me niet verbazen als dat maximaal zo'n 20.000 N is. (2000 kg).
groet
t

Dit is wel heeeel erg afhankelijk van de grootte van je boot natuurlijk!!

Je kan je wel voorstellen dat het bij een 22 voeter anders is dan bij een 40 voeter......

Groeten,
Globe_Trotti

Je helpt me al een eind verder Capolavoro, maar net als trotti is één en ander afhankelijk van de grootte van de boot(en dan vooral de spi).
Want als je een statische situatie bekijkt heb je toch de trekkracht nodig die de spi op de schoot uitoefent?Als de schoot niet beweegt en je er gewoon vanuit gaat dat hij "vasthangt" en sterkt genoeg is, dan is de kracht op e schoot, en dus ook op de boom toch enkel afhankelijk van de krachten op de spi op dat moment? En kan je dan gewoon veronderstellen dat de loefschoot ±1/3e van de totale kracht van de spi op zich neemt?

Laten we eens beginnen met bekijken wat voor boot je hebt, met wat voor tuig.

Dan kunnen we eens beginnen met wat ervaringsgetallen, en zo eventueel iets uitdokteren over de belastingen waar je mee kunt rekenen.

Groeten,
Globe_Trotti

En dan nog, stel je weet alle krachten op alle schoot hoeken, ophouders en neerhouders, baberhaulers etc. Hoeveel compressie staat er dan op de boom? Hoe reken je dat dan uit? Welke formule heb je daarvoor?

Gr Michel

Als je de krachten weet en de hoeken kan je eenvoudig weg met vectoren de compressie in de spiboom berekenen.

alleen dan weet je de statische krachten bij een ideale situatie en nog steeds niet de dynamische krachten bij een klapperende spi of als je spiboom tegen de voorstag staat.....

Ik denk dat in dit geval het thema geldt: "What looks good is good"

als het er te iel uit ziet, dan is het dat vaak ook!

Groeten,
Globe_Trotti

Denk dat je hier een juist punt hebt. De dynamische krachten die Trotti noemt zijn met name die waar het om gaat, en ik denk niet dat hier een formule voor te bedenken is.

Uiteraard zal je boom er niet te iel moeten zijn, maar niet minder belangrijk vind ik dat de boom niet sterker is dan je mast!

Bij deze:
het is een Sigma 38, fractionele tuigage(voorstag grijpt erg laag aan op de mast), mast met gepijlde zalingen+bakstagen. Spivallen komen net boven de voorstag uit de mast(de spi is dus ook fractioneel). Gewicht van de boot is ongeveer 6.5 ton. Oppervlakte een dikke 60m² als ik het goed heb.
Hieronder 2 fotootjes die misschien wat duidelijker zijn dan mijn uitleg:

(dit zijn niet wij, maar een foto vanop onze boot van een andere Sigma 38 )

Sorry, dat bedoeldi ik ook. Niet de laberatorium waarden maar de dynamische welke in de praktijk optreden. Je loopt net met je neus in een golf, tegelijk een vlaag en een schoot die vast blijft zitten ....... pff ..... er zijn voorspellingsprogramma's die met deze factoren rekening kunnen houden. Volgens mij is de praktijk gewoon een factor maar de statische SWL.

Nu varen er al zat schepen rond met pikhalen als uithouder of speel spiboom. Hoe wordt er gevaren met deze zelf made boom? 35 knopen en gaan met die bak? Of toerend een beetje spelen met een extra lappie die al weg gaat als de koffie niet blijft staan?

Ik vermoed het eerste of een middenweg. Voor de rest houdt ik me er nu buiten (ga het proberen) want hier telt kennis. (zie eerdere poll).
En die ontbeer ik als het om details gaat.

gr Michel

ik was al uitgegaan van een 38-voeter (dat staat onder elke posting van Christof tenslotte...)
Die spi op de foto is 3/4 hoog schat ik zo, en dan is hij pakweg 80 a 90m2.
(de mijne is masttop, even grote boot, en 120m2).

Nou kan een goed zeil maxiaal zo'n 400 N per m2 ontwikkelen, dus we praten dan over 80*400 is 32000N te verdelen over 3 punten.
De top zal het minste doen (smal zeil bovenin). Dus beide schoten moeten in staat zijn samen pakweg 25000N op te nemen.
De breeksterkte (Marlow) van een 12mm polyester schoot is ca 35000N. Daar zit flink reserve in. De schoot breekt vast niet als eerste, eerst waait de spi uit elkaar.
Dus onze 25000N voor 2 schoten, en daarvan het leeuwendeel op de loefschoot, zeg 15000N, komt heel aardig in de buurt van de kracht die je via de lier op de schoot kunt zetten. (ik had eerder 20000N uitgerekend).

Het belangrijkste zijn nu nog de hoeken van de schoot tov de boom.
Als de schoot EN de spi beide recht naar achteren zouden trekken (doen ze niet, maar voor het idee) dan is de compressie 2* 15000N.
Omdat de spi (loef-hoek) opzij trekt en de schoot naar achteren ook nog een hoek maakt met de boom wordt het allemaal ietsje minder (sinus, cosinus, pythagoras etc).
Voor de zekerheid dan een factor 2 hanteren voor de dynamische belasting, en dan kan je boom het wel aan. Het zeil gaat dan als eerste eraan (tenzij je de boom tegen de stag laat knallen.....)
groet
thomas

Kan het niet laten

Onze boomneerhouder loopt met een spruit naar de mastvoet. Voordeel: Hoeft niet versteld te worden bij gijpen. Nadeel: De richting van de neerwaartse krachts is ongunstig. Veel compressie op de boom. Bij een halve windse koers maakt het een groot verschil of de neerhouder direct aan de bek aangrijpt en naar de preekstoel wordt geleidt of naar de mastvoet. De een is grofweg onder een hoek van 90 graden (gunstig, en de ander onder een hoek (t.o.v. de mast) van 35 graden. (ongunstig). Ongeacht de spanning op schoten ......... vlak de compressie door de neerhouder niet uit. Vaar je met barber haulers die een deel van de kracht op de neerhouder op kan vangen wordt het een ander verhaal.

Gr Michel

tsja, dat is iets wat op jouw schip misschien nog net kan.
Op de 38voet van Christof zou ik er niet aan beginnen.
Mijn neerhouder loopt vanaf een blok op 50 cm achter de voorstag naar de boom (die 4,40m lang is). Ik moet er niet aan denken wat een krachten je krijgt op een neerhouder die vanaf de mastvoet komt. Niet alleen de extra compressie op de boom, maar vooral ook de kracht op het blok bij de mast, de lijn zelf en de sluiting. Brr...

Vaar je je spi met die neerhouder ook nog halve wind, met de boom bij de voorstag, als het eind van de boom een voetje boven het dek staat?????
Waarschijnlijk krijg je die boom daar niet met die neerhouder

groet
thomas

Die kracht is lager; sin30*14.000 N = 7.000 N.De compressie in de boom is dan cos30*14.000 N = 12.124 N. Nog steeds een aanzienlijke compressie.

Maar als de ontwikkelde kracht door de spinaker haaks op de spiboom 15 kN is zal de compressie in de boom nog hoger oplopen, (met 30 graden hoek tussen schoot en boom) tot 25 kN, de kracht op de lier is dan zo'n 30 kN. Voor de lier heb je dan minimaal maatje 42 nodig.

Wordt de hoek tussen schoot en boom kleiner, zal de compressie in de boom en kracht op de lier verder oplopen.

Goh dit is heel veel informatie en daar kan ik al heel wat mee!
Ik heb contact met iemand van het departement toegepaste materiaalkunde van universiteit Leuven, en ik hoop nu dat zij met enkele interessante ideeën/opmerkingen kunnen komen.
Bedoeling is vooral dat de spiboom heel blijft, dus ik ga niet alles tot 5 cijfers na de komma uitrekenen om toch maar een lichtere boom te bekomen.
Over de oppervlakte van de spi dacht ik redelijk zeker te zijn maar ik kan me altijd vergissen. De kracht op de schoot zou logischerwijs inderdaad ongeveer moeten benaderen wat de winch aankan als je fel aan het reachen bent, dan komt er meestal een moment dat de schoot gewoon slipt op de winch.(en probeer dan de boom maar eens weg te krijgen van de voorstag)

@Capolavora: als het onderschrift jou/anderen stoort dan haal ik het wel even weg hoor..

Capolavoro\n