Business Joomla Themes by Justhost Reviews

Vitorlák méretezése

Írta: fuge76_admin

vitorlásom építése során nagy fejtörést okozott számomra a vitorla elkészítése. Első látásra egyszerűnek tűnik: Vegyél egy jó erős anyagot szabd ki a megadott méretek alapján, varrd össze, tegyél a sarkokra erősítéseket és kész is. A gyakorlat azonban azt mutatja, hogy ez nem ilyen egyszerű.

Egy valóban használható vitorla elkészítését gondos tervezésnek és méretezésnek kell megelőznie, különben csak egy szélben lobogó vacakot kapunk, ami csak hátszélben tud működni jó esetben. Előre kell bocsátanom, hogy nem vagyok vitorlatervező szakember, és nem is szeretnék efféle babérokra törni. Itt nem a versenyvitorlák tervezéséről és mindenféle aerodinamikai összefüggésekről fogok írni, csupán csak a tapasztalataimat szeretném megosztani azokkal az amatőr hajóépítőkkel, akik szintén saját maguk szeretnék megtervezni és elkészíteni vitorlájukat úgy, hogy az működjön is.

A legtöbb elérhető vitorlás tervrajzon a hajótesthez részletes méretezés található és sok esetben még technológiai leírást kapunk az elkészítéséhez. A vitorlához viszont nem sok támpontot adnak. A rajzokon többnyire csak a befoglaló méretek tüntetik fel, amiből leginkább csak az anyagszükségletet lehet kiszámolni. Egy jól működő vitorlához azonban ettől jóval több kell. 

Mielőtt nekiállnánk a vitorlatervezésnek az alábbiakat fontos előre meghatározni

  • Milyen típusú vitorlát szeretnénk

  • Mekkora legyen a vitorla felülete

  • Hol legyen a vitorlarendszer súlypontja

  • Milyen szélviszonyok közt szeretnénk használni a vitorlát

  • Milyen anyagból szeretnénk varrni a vitorlát

Ha ezekre a kérdésekre tudjuk a választ, akkor már nekiállhatunk a méretezésnek.

Néhány viszonylag kis erőforrás igényű modellező alkalmazás - az internetnek  hála - mostanra szinte mindenki számára elérhetővé vált, ezért én is egy tervezőprogramot hívtam segítségül a vitorlaméretezéshez. A SailCut szoftverhez például bárki ingyenesen hozzáférhet. Ez a kis alkalmazás kiválóan alkalmas egyszerűbb vitorlázatok méretezésére.

A továbbiakban ezen alkalmazás segítségével szeretném bemutatni a tervezési folyamatot, melynek végterméke egy szabásminta lesz. Ez alapján a kiválasztott anyagból egyszerűen kivághatóak a kívánt vitorlaforma főbb részei. Természetesen az egyéb erősítéseket és a különböző funkciójú vitorlaszerelvényeket utólag kell majd megkonstruálni a tervrajz segítségével, vagy tapasztalati úton.

Mielőtt elkezdeném a program használatának részletes ismertetését nem árt átbeszélni a tervezési szempontokat, illetve pár definíciót és szabályt.

A vitorlázásnak van egy sajátos nyelvezete, de ha valaki vitorlaméretezésre adja a fejét, akkor nem árt, ha ezen felül is megtanul néhány alapvető fogalmat. Nekem ezek nagyon nehezen mentek, de ha sokat foglalkozunk vele, akkor után már átlátja az ember. Az alábbi ábra segítségével könnyen beazonosíthatóak a főbb méretek és azok pontos helye

 

 

 

 


Vitorla típus kiválasztása

Abban az esetben, ha egy meglévő hajótesthez szeretnénk új rigg-et tervezni, vagy a rendelkezésre álló tervdokumentációban a vitorlára vonatkozó méretezés hiányos és felületes, első lépésként meghatározzuk, hogy tulajdonképpen milyen vitorlázatot is szeretnénk.

A vitorla felület nagyságát nagyon sok tényező befolyásolja. Először is  azt kell megnéznünk, hogy a hajónkra, amit tervezünk elkészíteni milyen hatósági előírások vonatkoznak. Jelenleg a 10 m2 alatti vitorlafelülettel rendelkező kishajókra nem kell hatósági vizsgát tenni, ha a hajótest hossz sem haladja meg a 7 métert. Ezen felül még számos paramétert kell figyelembe vennünk, például, hogy mekkora a hajó vízkiszorítása, milyen a stabilitása, mekkora a laterál felület, milyen szélben szeretnénk használni és hogy mekkora árbocmagasságot határoztunk meg. 

A vitorla alakja elsősorban a vitorla és az árboc magasságától függ. Minél magasabb és keskenyebb egy vitorla annál jobb a hatásfoka. A magas vitorla azért is előnyös, mert a szél nagyobb magasságokban erősebben fúj. Fent a szélirány is stabilabb, mert nem zavarnak be a vízfelszínhez közeli tereptárgyak az áramlásba.

 

 


Vitorlázat pontos helyének meghatározása a hajótesthez képest

Ahhoz, hogy egy jól kiegyensúlyozott, könnyen irányítható hajót kapjunk pontosan meg kell határoznunk a vitorlázat helyzetét a hajótesthez képest. Általánosan elterjedt szabály ha a vitorlafelület súlypontja (CE- centre of effort) a laterál felület geometriai súlypontja (CLR – centre of lateral resistance) előtt helyezkedik el a vízvonalhossz 10-11%-ának megfelelő távolsággal (jele: x, angol megnevezése: „lead”), akkor jól kiegyensúlyozott hajót kapunk. A vitorlák helyzete azonban függ a hajótest geometriájától is. Kis merülésű széles uszonyú hajótípusoknál jóval előrébb helyezhető el a vitorla súlypont  mint a keskeny tőkesúlyos hajóknál. Ez a paraméter a tervezésnek ebben a fázisában még indukálhat méret és alakbeli változtatást a vitorlarendszeren.

Szándékosan beszéltem vitorla rendszerről, mert ha a hajónk egynél több vitorlával rendelkezik, akkor a rendszersúlypont az egyes vitorlák súlypontjának eredője lesz. A definíció szerint a laterál felület (LR) a hajótest vízbe merült részének oldalnézeti vetülete, ebbe beleértendő az uszony és a kormánylapát felülete is.

E két súlypont kiszámításának menete viszonylag egyszerű: a vitorlát és a laterál felületet könnyedén fel tudjuk osztani elemi geometriai alakzatokra melyeknek súlypontjait ismerjük, így azok eredőjét szerkesztéssel, vagy számítással könnyedén meg tudjuk határozni.


Vitorla anyagok

Házilag gyártott vitorla esetén nagyon ne gondolkodjunk drága karbon-szál erősítésű kevlár anyagokban. Nagy valószínűséggel nem versenyvitorlát akarunk tervezni (ezzel a módszerrel nem is nagyon lehet :) ezért maradjunk a könnyen beszerezhető egyszerűbb anyagoknál. Otthoni körülmények között lehet varrni Angin szövetből, műanyag ponyvából, Poliészter alapú dacron szövetből, stb.

A lényeg, hogy minden esetben vegyük figyelembe az anyag nyúlását, szálirányát és a vastagságát. 

Egy angin szövetből készült vitorlának van valamennyi természetes nyúlása, ezért a szélnyomás hatására magától is kihasasodik. Ezt mindenképpen számoljunk a tervezéskor. A mérettartóbb anyagok esetében a vitorlaprofil ívességét nagyobbra kell vennünk, mert itt nem várhatunk olyan nagymértékű nyúlást.

Általános szabály, hogy az ívesebb profilú vitorlák gyengébb szél esetén működnek hatékonyan, mivel nagyobb nyomáskülönbséget állítanak elő a vitorla két oldalán. A laposabb profilú vitorlákat erősebb szélviszonyok esetére kell tervezni. 


Vitorla modell elkészítése

Miután meghatároztunk minden szükséges paramétert és kiválasztottuk a hajótesthez leginkább megfelelő vitorlatípus elkezdhetjük a méretezési procedúrát
A tervező programunk egy “next-next-finish” típusú telepítést követően elindítva  az alábbi kiinduló vitorlaformát ajánlja fel: 

 

Maga a program nem egy “ördöglakat", erről árulkodik már a fő képernyő is. A négy alap menüponton kívül (File, View, Window, Help) találunk itt három nézet fület.

Az elsőn (shaded view) a vitorlánk nézeti képét látjuk. Az függőleges és vízszintes csúszkákkal lehet a modellt megforgatni és körbenézni.

A második fül (wiefarm view) a vonalas rajzát mutatja meg. Érdemes a méretezés során inkább ezt a nézetet használni.

A harmadikon pedig (development) a vitorla robbantott ábrája látható, vagyis azok a szelvények, amelyeket majd nyersanyagból ki kell szabnunk és összevarrnunk.

A jobb felső sarokban a nézeti képeket tudjuk visszaállítani, nagyítani, illetve kicsinyíteni. Nagyjából ennyi, amit a főképernyőről tudni érdemes.

 

Első lépésként a “View" menü “Dimensions” menüpontban meg kell adi a főbb paramétereket, amelyeket már az előzőek alapján meghatároztuk, vagy a tervekből rendelkezésre állnak. 

Itt a  név megadása után be kell állítani, hogy éppen milyen típusú vitorlát szeretnénk méretezni: "Main sali" (Fő vitorla) vagy “Jib" (fok vitorla)

 

A következőkben a vitorla pontos elhelyezkedését kell meghatároznunk a hajótesthez képest. ehhez az alábbi paramétereket kell ismernünk:

  • Boath length LOA (Hajótest hossza)

  • Distance tack to stem (Vitorla alsó sarkának távolsága a hajóorrtól)

  • Fore triangle base J (Fokvitorla felső csatlakozási pontjának távolsága a hajóorrtól)

  • Luff rake (a vitorla alsó és felső rögzítési pontjának vízszintes vetületi távolsága )

  • Tack height (a vitorla alsó sarkának távolsága a fedélzettől)

  • Forte triangle hoist I (Fokvitorla felső csatlakozási pontjának távolsága a fedélzettől)

 

Ezek után a vitorla geometriáját kell meghatároznunk (sali dimensions). 

 Itt a bal oldali oszlopban a az oldalhosszúságokat kell megadni:

  • Luff lengh (Belépő él hossza)

  • Foot lengh (Alsó él hossza)

  • Leech lengh (Kilépő él hossza)

  • Graff lengh (Felső él hossza)

  A középső és a jobb oldali oszlopokban az oldalak ívességét határozzuk meg, úgy, hogy először megadjuk az ív legnagyobb távolságát az adott vitorla-éltől, majd meghatározzuk annak pozícióját.

 

 

A következő szekció a vitorla szabásminta kialakításáról szól. 

A “Layout” részben a vitorlacikkek orientációját tudjuk beállítani. Ezek beállítását a vitorlavászon száliránya és az anyag szélessége is befolyásolja.  

 

Itt beállíthatjuk továbbá azt is, hogy hány cikkből szeretnénk összevarrni a vitorlát. Egy deformálódásra hajlamosabb anyagnál például előnyös, ha minél több cikkből áll, mert így a varrások megakadályozzák az anyagrészek további nyúlását.

 

A vitorla keresztmetszeti alakját három részben tudjuk módosítani (top, mild és foot) itt %-osan tudjuk megadni a vitorla “hasasságát”, illetve be lehet állítani a csavarodási szögeket.

 

Végül a szabásminták összevarrásához elengedhetetlen ráhagyások megadásával, valamint a vitorlacikk szélességével véglegesíthetjük a beállításokat. 

 

Természetesen a jelentős számú adat megadása iterációs eljárással történik, hisz egyetlen adat módosítása kihatással lehet a többi paraméterre is. Ha egy bizonyos paraméternél olyan értéket állítunk be, ami nem ad megvalósítható eredményt, akkor arra a program figyelmeztet, és a kijavítja  a legutolsó helyes értékre.


Vitorlaprofil

Ami még hátra van az a vitorlaprofil megválasztása. Ez a “View” menü “Mould” menüpont segítségével lehetséges.

Itt négyféle metszetet kapunk a leendő vitorlánkról:

 

  • Vertical repartition (függőleges felosztás)

  • Top profile (felső keresztmetszet)

  • Middle profile (középső keresztmetszet)

  • Bottom profile (alsó  keresztmetszet)

A vitorlaprofil íveltsége határozza meg, hogy a vitorla milyen erősségű szélben fejti ki leghatékonyabban aerodinamikai tulajdonságait. Minél hasasabb a vitorla, annál gyengébb szélben használható, illetve minél laposabb, annál erősebb szélben lehet vele vitorlázni. Az íveltség mértéke alapján tehát megkülönböztethetünk gyengeszeles, középszeles és erős szeles vitorlát. Amatőr vitorlázáshoz leginkább célszerű egy középszeles vitorlát választani, mert ennek aerodinamikai tulajdonságai használhatók ki a legjobban, ill. a legnagyobb szélsebesség-tartományban.

A négy metszeti képnél külön-külön lehet változtatni a paramétereket, és így a vitorlaprofil alakját annak megfelelően, hogy milyen sebesség és széltartományban szeretnénk használni a hajónkat. 


Végeredmény:

Ahogy azt a bevezetőben is írtam a program végterméke egy szabásminta, amit az előzetesen beállított és többszörösen módosított számos paraméter után kapunk. Ezt a “File” menü “Print” menüpontjában tudjuk kinyomtatni. 

A kapott szabásmintát úgy kell kezelni, mint egy koordináta rendszert.  Zölddel jelölik a nulla pontot, és x-el, y-al pedig a sarok pontokat.

 

A szerkesztést úgy végezzük el, hogy felvesszük az anyagon a nulla pontot, majd a sarokpontokat a koordináták alapján. A pontokat egyenesekkel összekötjük. A dx, illetve dy koordináták ezen összekötő egyenestől való eltéréseket jelölik. Ezeket összekötve kapjuk meg az íveket. A piros vonal a varrás miatti ráhagyást jelöli, értékét a “Dimensions" menüpontban adtuk meg előzetesen.

Ha megvagyunk a kirajzolással, akkor jöhet az olló és a varrógép! A vitorlavarrás technikájáról Amerigó cikkében olvashattok részletesen!

Jó tervezést! 


Kapcsolódó fórumtéma
Kapcsolódó cikk:

Felhasznált irodalom: 
  1. http://sailcut.sourceforge.net/docs/en/

  2. http://www.vrht.bme.hu/letoltes/Oktatok_anyagai/Dr.Simongati_Gyozo_anyagai/Simongati_Kishajok.pdf

  3. Becske Ödön: Kishajók

  4. http://www.hajoepitok.hu/projektek/62-optimist-hazilag/169-vitorlakeszites-hazilag.html

  5. http://kal.piar.hu/vitorlas/a_vitorlas_hajokrol.pdf