帆船桅杆和横杆

在纯粹的工程术语中,帆船桅杆是结构柱——旨在抵抗索具施加的压缩载荷和弯矩。

莱昂哈德·保罗·欧拉( Leonhard Paul Euler,1707 年至1783 年)是一位瑞士数学家和物理学家,他可能不知道帆船的一端和另一端,但他为我们提供了结构工程师和桅杆设计师至今所依赖的理论。

欧拉证实,在施加的载荷导致其在纯压缩中失效之前,柱子就会发生屈曲,并继续证明发生屈曲失效的载荷取决于“长细比”。

这表示为柱的有效长度除以柱截面的回转半径——l/r 比。

高性能帆船桅杆

高性能帆船桅杆

在追求最小风阻和最终主帆形状控制的过程中,赛船设计师将细长比推向极限,依靠多对撑臂和复杂的支索组提供的精细侧向支撑。

这些经过精心调整、严酷的结构需要操作员的高度专业知识和维护。尽管它们令人惊叹,但在离岸巡航游艇上却没有它们的位置。

对于我们巡航水手来说,桅杆故障是一场应该不惜一切代价避免的灾难。

大多数情况下,正如这里所展示的那样,桅杆、横杆和三角帆杆都将由碳复合材料制成。

巡航帆船桅杆

为过去的经典游艇以及现代复制品制造木桅杆和横杆的生意仍然非常好,但当今巡航游艇的帆船桅杆更有可能采用铝型材制造的。

当然,对于带有斜拉索的帆船来说就是这种情况,但对于无斜拉索的帆船来说,锥形龙骨阶梯式碳复合材料桅杆的重量和刚度使其成为唯一实用的选择。

此处显示的是带有一体式主帆轨道的典型铝制桅杆部分。

桅杆铝型材

如果该型材设计用于桅杆内卷轴收帆,则该部分将被修改,以包含容纳收帆装置的结构和用于主帆的扩大桅杆槽。

桅杆安装设备

这是我们大多数人安装一些非常重要的设备的地方;风速和方向传感器、VHF 天线、三色灯和 Windex。

Windex 是最有用、成本最低的产品,由两个瞄准器和一个向我们显示视风向的旋转指针组成。与电子仪器不同,它从不说谎。

将雷达反射器或雷达扫描仪放置在桅杆顶部附近的任何地方都不是一个好主意,因为产生的横倾力矩将对抗船的扶正力矩——影响稳定性。

最好时常检查桅杆顶,无论是爬到高处还是拆除桅杆。检查支索端是否有磨损,特别是孔眼是否呈椭圆形或卸扣销是否弯曲。

检查滑轮组角部是否有应力裂纹,并检查滑轮是否能自由旋转。仔细检查从桅杆引出的所有电缆;如果电缆绝缘层被磨损,任何杂散电流都会促进电解腐蚀。在电缆出口处使用橡胶垫圈总是值得的。

桅杆安装的设备

向下,检查鹅颈管(将桅杆连接到横杆的配件)是否牢固固定在桅杆上,以及类似的横杆踢脚器的下部配件。

除非你的升降索被带回驾驶舱,否则桅杆底部将会有一堆其他配件;绞盘、夹绳器和羊角栓。如果绞盘的底板像大多数绞盘一样由青铜制成,那么需要在它们和桅杆之间放置一层绝缘材料,以防止电偶腐蚀。

铆钉还是工程螺钉?

大多数桅杆建造者选择将配件用铆钉连接到桅杆上。这是一种快速而简单的方法,但不如相同直径的工程螺钉那么坚固,如果你想拆卸配件,你必须剪掉铆钉。在这种情况下,你可能会决定将旧铆钉钻出来,钻孔并使用不锈钢工程螺钉。

记得在螺纹上涂抹一些东西以防止电偶腐蚀;白铅、油漆或硅胶应该可以解决问题。

龙骨台阶式桅杆还是甲板台阶式桅杆?

传统观点认为,对于离岸帆船,桅杆应采用龙骨台阶式,因为:

  • 如果一根支索断裂,桅杆很可能会保持直立,由龙骨台阶和其它支索提供的悬臂支撑。
  • 如果船只发生倾覆,桅杆的任何损坏最有可能发生在甲板上方一定距离处,从而留下桅杆末端以供临时索具使用。

除非固定桅杆处的甲板非常坚固,否则该区域可能会遭受结构性损坏,在严重到足以导致翻船的情况下,这种损坏确实会非常严重。

一个较小的问题是雨水总是通过各个开口进入桅杆内部,而龙骨阶梯式桅杆确保雨水最终进入舱底而不是排到甲板上。然而,对于 40′ (12m) 及以上的帆船,龙骨阶梯式桅杆是更适航的选择。

固定在甲板上的帆船桅杆必须由下方的压缩柱支撑,该压缩柱会将所有桅杆负载转移到龙骨和地板上。

在结构上,甲板台阶式桅杆通过销连接在甲板安装基板上。这有助于干燥舱底,并且更容易移除桅杆,但确实如果桅杆倒下,你将失去所有的桅杆索具。

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