.

Вы здесь

Тензометрическое исследование характеристик рангоута

Тензометрическое исследование характеристик рангоута

17.04.2013 Автор: 0 9611

Ю. А. Ларин «Катера и яхты» №6 (70) ноябрь-декабрь 1977г

 

Тензометрическое исследование характеристик рангоута

 

Выбор рангоута, соответ­ствующего как погодным условиям гонок (силе ветра, величине и харак­теру волнения) и используемым па­русам, так и физической подготовке, собственному весу экипажа, применяемой технике откренивания судна, является важным вопросом при под­готовке к гонкам. Однако на прак­тике рулевой, подбирая рангоут, за­частую руководствуется лишь соб­ственным опытом либо ориенти­руется на моду.

В последнее время получил рас­пространение способ получения ха­рактеристик гибкости мачт путем измерения стрелок прогиба при нагружении свободно лежащей на двух опорах мачты определенной нагруз­кой. (Этот способ описан в книге П. Эльвстрема «Искусство плавания под парусами» и в статье В. Манкина в «КЯ» № 32, 1971 г.). Способ до­статочно прост, не требует специаль­ного оборудования, но имеет и ряд существенных недостатков. Прежде всего, условия при измерении и эксплуатации рангоута сильно отли­чаются, а данный метод не учиты­вает этого различия; мала и точ­ность измерений. Трудно судить о прочностных свойствах исследуемого рангоута, о распределении жесткости по длине мачты, не получив данных о свойствах ее в районе пяртнерса (последнее очень важно для мачт судов классов «Финн» и «ОК-Динги», которые ломаются именно в этом месте), хотя изгиб мачты здесь во многом определяет ее качества. Данный способ не позволяет также судить о динамических свойствах исследуемой мачты. Оценка сводится в основном к сравнению различных мачт между собой по принципу мяг­че — жестче.

Предлагаемый тензометрический метод разработан в лаборатории спортивной и физиологической электроники Таганрогского радиотехниче­ского института по заказу Таллин­ской экспериментальной верфи спор­тивного судостроения и уже нашел практическое применение. В частно­сти, в процессе подготовки к XX Олимпийским играм данный метод использовался бронзовым призером Олимпиады в классе «Финн» В. По­таповым.

При помощи метода тензометрии нами были получены характеристики около сотни мачт отечественного изготовления и различных зарубеж­ных фирм («Брудер», «Нидлспар», «Эльвстрем», «Спар», «Хэвилэнд») в классах «ОК-Динги», «Финн», «470» и «Летучий Голландец» Это позво­ляет в настоящее время обобщить полученные результаты.

izmeremie

Рис. 1. Расположение тензодатчиков на мачте

В чем же суть тензометрического метода получения характеристик ран­гоута? На исследуемой мачте (гике) наклеиваются тензодатчики сопро­тивления со лба и с обоих боков через определенные интервалы, ве­личина которых зависит от желаемой точности измерения (рис. 1). Удов­летворительные результаты полу­чаются при наклейке тензодатчиков с интервалом 1 м. Затем мачта за­крепляется горизонтально в подставке с отверстиями, равными диаметру степса и пяртнерса. Измерителем деформации последовательно изме­ряют нулевые значения деформации Е0 тензодатчиков сопротивления, накленных на лобовую грань мачты, затем, после поворота ее на 90° и 180°, — на боковые грани.

Для моделирования действия силы натяжения гика-шкотов на топе мачты закрепляется груз (рис. 2) и в последовательности, описанной выше, измеряются величины дефор­мации тензодатчиков в нагруженном состоянии Ен.

Вычтя из Ен значение Е0 соответ­ствующего тензодатчика, можно по­лучить истинное значение деформации в данной точке Е1, и по этим зна­чениям построить графики распреде­ления деформации по длине мачты при изгибе ее в продольной и по­перечной плоскостях. На оси абсцисс откладывается длина мачты в метрах, на оси ординат — значения дефор­мации Е. Нанеся на график деформа­ции (при данной нагрузке) несколь­ких мачт, легко увидеть, где именно и насколько они отличаются.

На рис. 3 приводятся графики, по­лученные при измерении деформа­ции в поперечной плоскости различных деревянных мачт фирмы «Бру­дер» (номера мачт 1513, 1В0В, 1В15, 1В17) и дюралевой мачты D фирмы «Нидлспар». Начало координат — в точке приложения груза Р = 10 кг на топе мачты. Как видно, у металли­ческой мачты более жесткий топ, но в нижней своей части она мягче, чем экспериментальной верфи спорт судостроения).

izmerenie2

Рис. 2. Общий вид установки при снятии характеристик деформации

Для исследования влияния дли­тельного хранения деревянного ран­гоута на его характеристики мачта, хранящаяся на складе при темпера­туре 15—25°С, была испытана с ин­тервалом в один год. Установлено, что вследствие высыхания древе­сины мачта стала жестче по всей длине, причем наибольшее измене­ние произошло в районе пяртнер­са— на 17% (исследовалась мачта серийного изготовления Таллинской экспериментальной верфи спорт судостроения).

izmerenie3

Рис. 3.  Графики деформации мачт при изгибе в поперечной плоскости (класс «Финн»).

izmerenie4

Рис. 4. Деформация мачты «Летучего Голландца-» с парусами при различной силе натяжения гика-шкотов.

Данный метод позволяет также контролировать изменение характе­ристик рангоута при изменении сечения мачты. С его помощью можно, например, классифицировать по сте­пени жесткости мачту «Финна» (табл. 1) в зависимости от значений деформации по ее длине.

izmerenie5

Одним из достоинств предлагае­мого метода является возможность измерять деформации рангоута с работающим парусом. При испытаниях выяснилось, что при естественных условиях работы мачты вместе с па­русом нагрузка на гика-шкотах 40 кгс вызывает деформацию мачты, ана­логичную деформации при нагрузке топа сосредоточенной силой 10 кгс. Данная методика использовалась при снятии характеристик деформации мачты фирмы «Хэвилэнд» («Летучий Голландец») непосредственно на суд­не при силе натяжения гика-шкотов от 10 до 80 кгс (рис. 4).

Важным свойством метода яв­ляется и возможность определять скрытые дефекты рангоута (внутрен­ние трещины, слабые места), что вы­ражается в резком увеличении зна­чения деформации в данном месте.

Для получения данных по дина­мическим характеристикам мачт вы­полнялись измерения частоты собственных колебаний и время их за­тухания при воздействии стандартной нагрузки на топ мачты. Для этого применялся тот же метод тензомет­рии мачты с использованием для записи  колебаний самописца Н-320.

В табл. 2 представлены результа­ты измерения динамических харак­теристик рангоута различных фирм в классах судов «Финн» и «470».

Данная методика позволяет за­писывать характер работы комплекса мачта — парус непосредственно на воде во время движения яхты.

Таким образом, применение тензометрической методики измерений дает возможность получить объективные и всесторонние данные о ран­гоуте яхт, сравнивать между собой качества рангоута различных фирм, целенаправленно изменять характе­ристики мачты и следить в процессе эксплуатации за изменением ее свойств, определять скрытые дефек­ты, снимать характеристики дефор­мации рангоута совместно с пару­сами при непосредственном измере­нии на судне, получать динамиче­ские характеристики рангоута парус­ных судов.

Boatportal.ru

logo