桅杆的三个秘密。绘图、说明

桅杆的三个秘密。给建模师的提示

桅杆是船舶航行武器的“基础”，是其主要节点。桅杆的作用是多功能的，帆的面积、配置和空气动力学、控制推力的能力、中心板的位置等等都取决于它的设计和在船上的位置。因此，桅杆类型和设计的选择预先决定了船只的设计特点和帆的效率水平。

当创建一个小型可折叠容器时，这种选择变得更加复杂，因为当人们必须“调和”诸如零件的强度和可靠性与最小重量和拆卸容器的紧凑包装等相互矛盾的要求时。特别是在建造桅杆时。在这种情况下解决的主要任务如下：选择桅杆的类型和制造材料，选择其设计选项（包括连接主帆的方法），最后选择台阶设计。

秘诀一：选择桅杆的类型

不及“实心”船，小型帆船的船体强度使得必须增加桅杆的强度。将其重量保持在最低限度的任务缩小了适用材料的范围。所以，木桅杆太重，受潮易腐烂，制造难度大，且不易获得优质木材。除了“狂犬病”外，自制玻璃纤维桅杆也是如此。因此，薄壁硬铝管成为最合适的材料。尤其是在小帆爱好者掌握了两个操作之后：组装一个头顶的唇托和把桅杆变成桁架。后者显着提高了强度/重量比。

桅杆放置在船上，带有侧撑和弓撑 - 护罩和前撑（图 1a），或带有侧撑（图 1b），或自由放置（图 1c）并在两点固定。下点（台阶）的位置不取决于桅杆的类型，上点取决于：对于免费的，这是一个伙伴 - 横梁上的一个孔；对于未固定的 - 位于合作伙伴上方的带头撑的支架或护罩的连接点。护罩显着降低了桅杆和船体的负载（但使它们的设计复杂化）。每个护罩与垂线之间的角度应至少为 11°。

图。1。桅杆类型（点击放大）：a - 支撑桅杆，b - 支撑桅杆，c - 自由； 1 - 台阶，2 - 护罩，3 - forestay，4 - 侧撑，5 - 搭档

借助直径为 2-2 毫米的钢缆的三个拉伸标记 - 菱形和横向支柱 - 吊具，可以将普通桅杆变成桁架桅杆（图 3）。（如果安装两排吊具，桁架的刚度会增加。）金刚石刀片与桅杆之间的角度必须至少为8°。

桅杆的三个秘密
图 2。桁架桅杆：a - 一般视图，b - 吊具组件的变体； 1 - 桅杆，2 - 后菱形，3 - 吊具（D16T，管道 12x1），4 - lippaz，5 - 前菱形，6 - 前撑，7 - 螺丝挂绳，8 - 支线，9 - 菱形槽，10 - 推力（D16T 管，12x1），1T 夹（带 X18H10T s 1,5-2）

菱形可用于调整桅杆的弯曲度，从而改变主帆的轮廓，从而改变其吃水深度。使用螺丝挂绳执行此操作。通过转动挂绳主体，它会缩短或加长，连接到它的菱形同时改变吊具上的压力，从而改变桅杆弯曲。

架空的 lippaz 由薄壁 U 形铝型材组装而成，用于固定窗玻璃的结构。使用锤子和心轴（图 4）或通过在具有相应形状的凹槽的两个滚轮之间拉伸来赋予所需的形状。加工型材的成品部分用直径为 3-4 毫米的螺钉或自攻螺钉固定在桅杆上。在型材开始变形之前钻出螺钉孔。

桅杆的三个秘密
图 3。主帆周围气流的性质取决于将主帆固定到桅杆上的方法：a - 环（segars），b - lippaz，c - 主帆前部风帆上的口袋

桅杆的三个秘密
图 4。使用心轴制造脂肪酶的阶段：a - 形成型材的圆柱形底部，b - 弯曲型材架：1 - 锤子，2 - 脂肪酶型材，3 - 扁平心轴（木材或 textolite），4 - 圆柱形心轴（金属） , 5 - 芯轴卷曲（半窗铰链）

桅杆的三个秘密
图 5。主帆周围气流的性质，取决于桅杆的类型和拉索的固定方法：a - 固定桅杆，b - 旋转桅杆； 1,2 - 电缆连接点，3 - lippaz

主帆的推力取决于它与桅杆的连接方式。由于小型船只的帆面积小，船体和船员的阻力相对较大，这种不利的比例（与大型游艇相比）削弱了小型船只迎风移动的能力。所以，观察两个“不”很重要。

首先，不要在桅杆和主帆之间留有空隙，因为从帆的迎风面穿过它们的空气会显着降低推力，尤其是在陡峭的航线上。如果主帆安装在环（图 3a）、segar 环、系带或滑块上，则会发生这种情况，滑块沿着连接到桅杆的导轨滑动。如果主帆固定在帆上，则不会有“孔” - 桅杆背面的纵向槽（图 3b）。

其次，不要在桅杆和主帆之间创建壁架，因为违反帆轮廓的平滑度，尤其是在其开始时，也会降低牵引力。这个问题正在分阶段解决。水滴形桅杆有助于提高轮廓的光滑度，这很难获得或制造。但是你可以让桅杆旋转，然后它和主帆之间的台阶会更低。如果你使用一个口袋，那么帆的轮廓将变得完全光滑（图 3c）。

当然，最简单的方法是让自由桅杆转向。那带支撑的呢？乍一看，支柱和裹尸布干扰了这里。但是，如果将护罩的紧固件移动到一个点（图 5b），则桅杆将能够左右转动 15-20°，这已经足够了。

对于主帆的袖珍支架，也不是一切都很简单，因为它会引起一大堆问题。众所周知，如果桅杆的护罩和撑杆不是连接到顶部而是连接在其下方等于桅杆长度的 0,12-0,25 的距离处，则桅杆可以更好地抵抗载荷，包括来自斜撑帆的载荷。在极端情况下，最好将撑杆放在护罩下方 - 在同一水平面上。

因此，主帆上的口袋迫使您连接帆布并仅停留在顶部并仅使用顶部帆，从而最大程度地加载桅杆。相同的口袋不允许为桅杆配备菱形，因此有必要显着增加其强度和刚度，从而增加其重量。

秘诀二：桅杆设计的选择

桅杆膝部的铰接（图 6）取决于将主帆固定在其上的方法。选项“a”——通用； “b”通常用于自由桅杆；选项“c” - 用于解开脂肪酶。脂肪酶的链接必须正确连接，因此，在组装过程中，相邻的膝盖必须固定在严格定义的位置。最简单的选择是借助螺钉头或铆钉进入上膝盖下端的槽中（图 6，位置 6）。

桅杆的三个秘密
图 6。连接桅杆膝盖的方法：a - 伸缩式 (Dd=0,2...0,5)，b - 在外套筒上 (Dd=0,15...0,2)，c - 在带 lippaz 的内套筒上 (D - d=0,2 ...0,3); 1 - 下膝，2 - 可拆卸支撑销（可以使用铆钉），3 - 上膝，4 - 外衬套，5 - 内衬套，6 - 固定器（螺钉或铆钉），7 - 脂肪酶链节

桅杆的强度也受吊臂连接方式的影响。特别是，薄壁桅杆“不喜欢”穿孔。在呈现的版本中考虑到了这一点（图 7）。吊杆通过封闭环连接到桅杆上，很容易将其固定在所需高度。

桅杆的三个秘密
米。 7.吊杆固定装置：1-吊杆脚跟，2-吊眼，3-紧固螺钉，4-铰链“十字”，5-桅杆夹具

您可以使用 lippaz 或口袋将主帆的下部风帆连接到吊杆上（后者在这里更容易 - 它不会造成任何困难）。口袋里有一个切口，供动臂小人通过，这对于百慕大、hafel（包括 guari）、冲刺和有时耙（如果 luff 连接到动臂而不是导轨）石窟是必需的。

最好借助柔软的挂绳来收紧吊杆的支柱、护罩和拉线 - 一根直径为 3,5-5 毫米的尼龙端，在两个环之间穿过数次；帆面积超过10平方米，可以使用螺丝挂绳。

第三个秘诀：台阶设计的选择

如果桅杆不必转动，如在耙子和拉丁石窟中，则台阶上的孔制成矩形或方形（图 8a）。这些孔中的马刺可以紧密进入，也可以在侧面留出 3-5 毫米的间隙。

安装在充气艇和橡皮筏、双体船和三体船的横梁或纵梁上的台阶允许在必要时在任何方向水平放置桅杆（图 8c）。

桅杆的三个秘密
图 8。台阶类型：a - 木制和金属（花纹和管状） - 用于划木船和单板船，b - 扁平金属 - 用于安装在 kilson 皮划艇上，c - 复杂 - 用于安装在多船体船的横梁上； 1 - 桅杆马刺，2 - 阶梯夹具，3 - 旋转销，4 - 旋转夹具，5 - 止动螺钉

简要介绍所考虑结构的应用。

对于桅杆，通常使用由 D16 或 D16T 合金制成的管道，直径为 35-70 毫米，壁厚为 1,5-2 毫米，较少使用 - 2,5 毫米。

对于小于 4,5 m2 的石窟面积，菱形是无利可图的：一些重量的减轻并不能证明劳动力、材料以及最重要的组装和拆卸时间的成本是合理的。

主帆用一个口袋固定，首先，在 KET（桅杆加主帆）的装备中有一个自由桅杆，特别是风阻高达 4 m2。这样的解决方案提供了最大的效果：设计工作的优势，并且没有地方可以出现缺点 - 没有斜帆和护罩。

此外，在具有短桅杆的武器类型中使用主帆上的口袋是有意义的：hafel，sprint，latin 和 rake。这种解决方案的优点大大超过了缺点：顶部斜帆虽然具有最大可能的面积，但不会对船体施加过多的载荷。在这种情况下，桅杆通常是自由的，因为与未固定的桅杆的重量差异相对较小。很容易将它取下并戴上，在上面放一个石窟。

中间版本通常使用自由桅杆，当时主要风向 - KET 的武器 - 在微风中辅以轻型斜帆（也就是说，它们被转换成 SLIP 的武器）。同时，斜撑帆不会产生大载荷，桅杆也相对较轻。

关于齿轮的几句话

站立索具（护罩和头索，菱形）使用钢材 - 它不会拉伸，足够薄，这意味着它具有小的寄生风阻。通常这些是直径为 2-3 毫米的镀锌或不锈钢电缆。在最坏的情况下 - 只是一根直径为 2-2,5 毫米的电线。它更强壮，但可能会突然断裂（通常在火源附近 - 铲球末端的一个点）。

电缆“警告”破坏：首先，它的单根电线断裂。

运行索具 - 升降索（用于升帆的索具）、床单（用于帆控制）、大头钉和快挂装置由植物或合成（通常是尼龙）电缆制成。后者更可取，它们更耐用且不怕潮湿。升降索由编织绳制成，因为扭曲的绳索（通常为三股）在负载下伸展，帆“下沉”，失去形状。允许在厚而坚固的护套中使用一束线芯的电缆，这样当升降索在负载下拉伸然后在没有负载的情况下压缩时，芯线不会突破护套。吊索直径为6-10毫米（石窟面积超过7平方米时，吊索有时采用钢索）。板材的直径为 2-8 毫米。也可以用双绞线制造它们，尤其是在帆面积较小的情况下，引擎盖在这里并不那么重要，但握在手中更方便。好的帆帆布是由聚丙烯绳制成的，它明显比其他的更轻，这提高了帆在微风中的控制力。

单壳船的航行面积可由下式近似确定：

Smax=千磅，

其中 Smax 为允许航行面积； k - 稳定性系数（取决于船只的设计：皮划艇 k=0,6...0,7，橡皮艇 k=0,7...1，划艇 k= 1...1,2）； L 和 B 是船舶沿吃水线的长度和宽度。

根据容器的特性，可以调整获得的结果。但将风阻“吹大”并不安全。最好将其分为主帆和附加帆，以扩大帆船“衣橱”，在中风中使用主帆，在微弱、暴风雨中使用附加帆（首先是主帆，面积 \ u2b\u3b这应该比主要的少 XNUMX-XNUMX 倍）。

如果区域合适且强度足够，有时会使用斜撑帆代替风暴主帆。作为额外的帆，首先，使用面积增加且由更轻（比主要）织物制成的帆。主帆面积高达 6 平方米，无需大量财务成本和相对较低的劳动力成本就可以增加“衣柜”——由于由普通聚乙烯薄膜制成的斜帆。

作者：于.库热尔

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