HISTORYCZNE ZMIANY W KONSTRUKCJI MONOTYPU XV

Witold Kurski  - były zawodnik bojerowy

         ZMIANY W ROZWIĄZANIACH DŹWIGARA PODMASZTOWEGO

                        ŚLIZGU MONOTYP XV W OKRESIE 75 LAT.

Opracowanie prezentowane kadrze bojerowej  na spotkaniu środowiskowym
w Gdańsku  w dniach  7 – 8 listopada 2009 r.

 Streszczenie:  Wspaniała konstrukcja Erika von Holsta jaką jest ślizg Monotyp XV z 1932 roku wykazuje po latach  eksploatacji słabe punkty. Jednym z nich jest dźwigar podmasztowy.  Pochodząca od pięty masztu  pionowa siła o wartości 1700 daN jest wprowadzana na kadłub. Nowe kadłuby bez trudu wytrzymują te obciążenie ale z czasem drewno jak i metale ujawniają cechy zmęczenia materiału. Dlatego na początku lat pięćdziesiątych minionego stulecia  stocznie państwowe w byłym ZSRR zmodyfikowały  konstrukcję dźwigara podmasztowego, wzmacniając ją, a Międzynarodowy Komitet Techniczny  IM-XVIYRA  akceptuje te rozwiązania. Autor wykonał przeliczenia komputerowe oryginalnego rozwiązanie Erika Holsta  i rozwiązania rosyjskiego  z których wynika, że konstrukcja rosyjska charakteryzuje się wytrzymałością większą o ponad 30% w stosunku  do rozwiązania Holsta.

 

Wstęp    

Dźwigar podmasztowy w ślizgu Monotyp XV został wprowadzony przez Erika von Holsta jako drewniany dźwigar dwupasowy o pasach zbieżnych i podarty w trzech przekrojach poprzez wiązania poprzeczne dochodzące do burt. Taki układ beleczek klasyfikuje się w mechanice konstrukcji jako ruszt to jest płaską ramę obciążoną prostopadle do płaszczyzny rusztu. W dźwigarze tym widać wpływ rozwiązań stosowanych w tamtych czasach w drewnianych konstrukcjach lotniczych. Pasy przenoszą naprężenia normalne powstające przy gięciu, boczne poszycie sklejkowe dźwigara przenosi siły tnące, a wstawione wewnętrzne klocki zapobiegają skutkom wtórnego zginania dźwigara i zbliżaniu się pasów dźwigara do siebie.  Zbieżność pasów dźwigara wynosi 1/11 a dokładniej  5.23 stopnia co skutkuje odciążeniem sklejki w przedniej części dźwigara, tam gdzie jest on najsłabszy i o niewielkiej wysokości. Sama konstrukcja jest nadzwyczaj delikatna  a biorąc pod uwagę, że kleje którymi dysponowano przed półwieczem nie były najlepsze, można się tylko dziwić, że do dzisiaj są eksploatowane ponad sześćdziesięcioletnie  ślizgi i to bez remontu dźwigara. Oczywiście były przypadki  zwłaszcza podczas regat, że pod obciążeniem pięty masztu górna część dźwigara zapadała się. Najbardziej prawdopodobną przyczyną była słabość połączeń klejonych pomiędzy pasami a ściankami sklejkowymi występująca w niektórych egzemplarzach. Nie w każdym przypadku należy winić jakość sklejenia. Przecież ślizgi przechowywane bywają w najróżniejszych warunkach.

Dźwigar M-XV według planów Erika von Holsta.

Rozwiązania dźwigara podmasztowego i wiązań podpierających według pierwotnych planów są pokazane na rysunku 1, zaś schemat obciążenia roboczego pokazano na rys.2. Obciążenie robocze od pięty masztu przyjęto takie jakie działa w chwili, gdy nawietrzna płoza odrywa się od lodu. Jest to obciążenie mające  składową pionową  1700 daN. Na dziób działa wtedy siła od sztagu o składowej pionowej 1000 daN i odciążające reakcje burt i ostatecznie w części dziobowej dźwigar jest obciążony siłą 368 daN. W rezultacie w dźwigarze pod piętą masztu powstaje znaczący moment gnący o wartości  5.25 kNm  wywołujący w pasie górnym  naprężenie ściskające wynoszące  13.1 MPa.  Górny pas dźwigara monotypu jest ponad to  miażdżony w tym miejscu siłą 1700 daN pochodzącą od pięty masztu. Jest to więc bardzo obciążony element konstrukcji.

Kolejnym bardzo wyżyłowanym elementem w konstrukcji Monotypu są ścianki grodzi w przekroju  podmasztowym. Każda ze ścianek przenosi siłę tnącą 432 daN (patrz rysunek 2). W przypadku osłabienia ścianek na przykład przez niewłaściwe ułożenie sklejki na grodzi stają się one bardzo elastyczne i przestają podpierać dźwigar, wskutek czego moment gnący w dźwigarze może znacząco wzrosnąć. Obciążenia dźwigara wykonanego według oryginalnych planów Erika von Holsta pokazano dla obciążenia roboczego na rysunku 2.  

Dźwigar M-XV po zmianach wprowadzonych przez Rosjan.

Te miejsca delikatne oryginalnej konstrukcji dźwigara monotypu zostały poprawione w ślizgach produkowanych w ZSRR w stoczni Leningradzkiej w latach pięćdziesiątych minionego stulecia pracującej na zlecenie Wszechzwiązkowego Komitetu Kultury Fizycznej. Monotyp pozostał dalej monotypem, a niewielkie ale bardzo pożyteczne zmiany dotyczyły rozwiązań wewnętrznych.

       Środkową część  dźwigara wypełniono klocem oraz w miejsce grodzi nr.1 wprowadzono dwie grodzie, które nazwano nr.0 i nr.1a (patrz rysunek 3).

Wytrzymałość konstrukcji oparto na współdziałaniu  wiązań poprzecznych to jest  grodzi. Dzięki temu został odciążony znacząco dźwigar. Prawdopodobnie oceniając, że te zabiegi są nie wystarczające i że dźwigar nie jest dostatecznie odciążony, konstruktorzy rosyjscy wstawili wewnątrz dźwigara ukośne pręty, wzmacniające niewątpliwie konstrukcję, chociaż zdaniem autora wystarczyłyby w zupełności pionowe słupki tak jak się to praktykuje w konstrukcjach lotniczych.

     Wykonane przez autora obliczenia kontrolne wykazały znaczące odciążenie dźwigara. Siła obciążająca przód dźwigara zmalała z 368 daN do 193 daN wskutek czego naprężenia ściskające w najbardziej obciążonym miejscu dźwigara zmalały do 9.1 MPa a więc o 30%. Podobnie jest w tylnej części dźwigara gdzie siła tnąca z pierwotnej wartości 467 daN zmalała do 346 daN. Tę sytuację przedstawiono na rysunku 4. 

Rozwiązania współczesne M-XV.
Na stronie  www.monotype-xv.org  można znaleźć plany niemieckie z 36 roku, plany rosyjskie z 1951 roku oraz  współczesne zawierające szereg uproszczeń w  stosunku do oryginału niemieckiego, ale rysunki współczesne dźwigara podmasztowego  sygnowane ,,unofficial”, są niekompletne, gdyż wprawdzie wprowadzono kloc podmasztowy, lecz nie został on zwymiarowany, ale zasugerowano rozwiązanie wprowadzone przez Rosjan z wklejonymi wewnątrz dźwigara ukośnymi beleczkami.

Wnioski
Rozwiązanie wprowadzone przez Rosjan jest bardzo dobre, co nie oznacza, że jest najlepsze. W związku z renesansem Monotypu XV i rozpoczęciem od 2008 roku rozgrywania Mistrzostw Świata rozpoczął się okres budowy nowych ślizgów Monotyp XV. Ich budowniczowie i najczęściej zawodnicy są zainteresowani optymalnymi rozwiązaniami. Nie wiadomo jak w przyszłości ustosunkuje się Komitet Techniczny do wprowadzanych odstępstw od oryginalnych planów, ale można zaproponować znacznie efektywniejsze rozwiązania wewnętrznych wiązań Monotypu XV niż oryginalne Holsta i rosyjskie z lat pięćdziesiątych.

Wypowiedzi Dyskusyjne:

J.Nowakowski P-10   Poza podanymi rozwiązaniami Niemcy wprowadzili dźwigar ze skośnymi prętami jak u Rosjan, ale bez kloca podmasztowego i dwóch grodzi. Rozwiązanie to uważam za nieudane, bo pozostawiona bez zmian gródź nr.1 pozostaje dalej przeciążona. Zawodnicy rosyjscy  profilują skośne pręty w poprawionym przez nich dźwigarze, nadając im zmienny kształt. Najgrubsze są w środku rozpiętości, a najcieńsze przy końcach. Poprawia to sztywność wstawionych prętów, ale są to zabiegi kosmetyczne.Komitet Techniczny IM-XVIYRA zezwala na wprowadzane w dźwigarze zmiany. 

                                                                                 
Tekst skorygowano 16 maja 2017 roku.

Opracował na blogu
Paweł Kurski - fan żeglarstwa lodowego

Historyczna Zagadka Bojerowa !!!

Witold Kurski - były zawodnik bojerowy 

Poniżej zamieszczamy kilka fotografii, wykonanych przez mego dziadka Witolda blisko pół wieku temu w miejscowości Ryn,  przedstawiających dwumiejscowy ślizg lodowy  o powierzchni  żagla ośmiu metrów kwadratowych i o zasadniczych wymiarach ślizgu L8  Weilanda. Dziadek wraz z przyjaciółmi przez kilkanaście lat korzystał z tego ślizgu wypożyczając go z ośrodka ,,Sośnica”. Oceniał go bardzo wysoko bo przy takim samym żaglu jak w ślizgu Weilanda i podobnym ciężarze własnym był ślizgiem dwumiejscowym i mógł żeglować przy silniejszych wiatrach niż L8,  bez obawy wywrotki.

Ktokolwiek  ma jakieś prawdziwe informacje o tym ślizgu, jest proszony o podzielenie się  nimi dokonując wpisu na blogu. W szczególności interesujące są informacje dotyczące roku budowy ślizgu i osoby konstruktora.  A więc czy jest to konstrukcja powojenna, czy wcześniejsza i jaki związek z tą konstrukcją ma osoba Ottona Weilanda.

Zasadnicze wymiary tego ślizgu są identyczne z wymiarami ślizgu Weilanda, co nie może być przypadkowe, jak również konstrukcja płóz jest taka sama jak w pierwszych ślizgach Weilanda.  

   Opracował na blogu -  Paweł Kurski – fan żeglarstwa lodowego

OSOBLIWOŚCI RUCHU ŚLIZGU LODOWEGO - Czyli dlaczego na bojerach zdarzają się wypadki?

Witold Kurski – były zawodnik bojerowy

OSOBLIWOŚCI RUCHU ŚLIZGU LODOWEGO

W powszechnej opinii ślizg w ruchu zachowuje się podobnie jak samochód, czy to podczas jazdy po prostej czy w zakręcie. Ale istnieją różnice, bowiem koła samochodu nie unoszą się w powietrze przy normalnej jeździe, a płoza nawietrzna bojera unosi się bardzo często w czasie ruchu. Wtedy występują różnice w stosunku do samochodu. Zdecydowana większość bojerowców nie zdaje sobie sprawy z zachowania ślizgu przy unoszeniu płozy i skutków w ruchu ślizgu, a mimo tego dzięki dłuższej praktyce żegluje poprawnie.

Na rysunku 1 pokazano ślady płóz dla dwóch ślizgów żeglujących równolegle obok siebie do chwili, gdy ich nawietrzne płozy zostały poderwane do góry, a sternicy obydwu ślizgów nie poruszyli sterownicami. Ślizg z lewej ma płozę sterującą na dziobie tak jak ślizg DN, a ślizg z prawej strony ma płozę sterującą na rufie tak jak MONOTYP XV. Przy uniesionych płozach nawietrznych ślizgi zmieniają kierunek ruchu i jeśli płozy nawietrzne nie opadną na lód, to ślizgi wpadną na siebie, chyba że sternicy zareagują ruchem sterownic.

Dzieje się tak dlatego, że przy przechyle ślizgu lodowego płozy zawietrzne i sterowe obracają się w swoich obsadach, lecz ich ostrza pozostają w styku z lodem.

Ten złożony kinematycznie ruch powoduje, że ostrza płóz obracają się na powierzchni lodu o pewien kąt i ślizgi żeglują w nowych kierunkach, mimo że sternicy nie poruszyli sterownicami.

Bardzo łatwo można sprawdzić, że tak dzieje się naprawdę – najlepiej jeśli w hangarze postawimy ślizg na drewnianej gładkiej podłodze, sterownicę ustawimy do jazdy na wprost i zablokujemy, a do płozy bocznej a następnie sterowej przyłożymy listwy i kredą lub innym znacznikiem narysujemy wzdłuż listew linie proste. Następnie przechylamy ślizg, unosząc jeden z końców płozownicy, poprawiamy ułożenie listew aby przylegały do płóz i znacznikiem rysujemy nowe linie proste. Stwierdzimy, że przy przechyle ślizgu o 30 stopni płozy zawietrzna i sterowa wyznaczają nowy kierunek jazdy różniący się o około trzy stopnie od kierunku jazdy ślizgu nie przechylonego.

Jakie skutki w praktyce mają te zmiany kursu przy unoszeniu płozy nawietrznej? Gdy płoza nawietrzna unosi się, ślizg zaczyna poruszać się po łuku. Powstają siły odśrodkowe tym większe, im szybciej jedzie ślizg i im szybciej podnosi się płoza. Te siły odśrodkowe stabilizują ślizg, jeśli jest to ślizg z płozą sterową na dziobie jak DN, Yankee, Nite czy Skeeter, czy też osiągający rekordowe prędkości ślizg z aeropłatem GREENBIRD.

Natomiast w ślizgu z płozą sterową na rufie, siły odśrodkowe destabilizują ślizg działając na zewnątrz wymuszonej przez płozy krzywizny toru ślizgu. Spektakularna katastrofa w Angerburgu, w latach drugiej wojny światowej, ślizgu ,,FEUERVOGEL” miała tę przyczynę. Siły odśrodkowe wysoko położonego środka ciężkości aeropłata, powstające przy przechyle ślizgu i w ruchu po wymuszonej krzywiźnie, przy szybkości bliskiej 170 kilometrów na godzinę spowodowały wywrotkę i katastrofę tego ślizgu. Katastrofa tego ślizgu to skutek braku wiedzy na temat problemów stateczności ruchu obiektów ruchomych.

Gdańsk, dnia 28 lutego 2017 r.

Powyższy tekst powstał z inicjatywy Pawła Kurskiego i jest fragmentem referatu:

„WPŁYW PRĘDKOŚCI JAZDY NA RÓWNOWAGĘ POPRZECZNĄ ŚLIZGU LODOWEGO” wygłoszonego kadrze bojerowej na spotkaniu środowiskowym w Rydzewie w dniu 28.10.2007 roku.

Pełnego tekstu referatu proszę szukać na stronie http://www.bojery.pl/

Opracował na blogu - Paweł Kurski – fan żeglarstwa lodowego

Premiera za chwilkę ;)

Szanowni Czytelnicy! 
Z tego miejsca chcę Was serdecznie przeprosić to, że dawno 
nie pisałem. Wynika to z tego że bojery są zbyt wąską - aczkolwiek 
fascynującą - dyscypliną by się rozpisywać, tak jak np. o skokach 
narciarskich. Ale mam również dobrą wiadomość! 
Już niedługo zamieścimy wpis naszego nowego redaktora 
Witolda Kurskiego !
ZAPRASZAMY :). 

Jest nas 500

Ahoj!
Jest nam bardzo miło że dzisiaj liczba wyświetleń naszego bloga o bojerach przekroczyła 500! Liczbę tą w statystyce można już podawać w tysiącach:)! Bardzo dziękujemy za zainteresowanie. Wynik ten daje naszej redakcji paliwo do dalszych publikacji. Nie długo zamieścimy kolejne materiały dotyczące instruktarzu bojerowego.

Relacja z regat Oldtimerów

Na zdjęciu powyżej widzimy 
bojer konstrukcji amerykańskiej  YANKEE 
w porcie jachtowym w Rydzewie w marcu 2014 r. 


Z prawej strony bojer holenderski przywieziony przez uczestników regat w Rydzewie w marcu 2014.
Ślizg ten jest repliką holenderskich bojerów z przed kilku set lat. 
Nie był to jedyny egzemplarz, który latał podczas regat na Niegocinie. 

Bojerowe tajemnice

Ahoj!

Witam was bardzo serdecznie po długiej przerwie spowodowanej różnymi wydarzeniami związanymi pracą przy ślizgach. Pomimo tego że panuje lato i niedługo będzie panować jesień to praca przy bojerach nigdy się nie kończy.
W między czasie odwiedziłem Muzeum Zalewu Wiślanego w Kątach Rybackich (filia Muzeum Morskiego), w którym znalazłem jedyny znany nam egzemplarz bojera Ottona Weilanda. Kto jeszcze wie o innych?
Muszę powiedzieć że jeszcze czegoś takiego nie widziałem! Okazało się również że muzeum ma kontakt z pasjonatami, którzy próbują na własną rękę odtwarzać i szkicować plany starych bojerów. Mają oni w swoich  zbiorach opisy innych bojerów.To pomyślawszy postanowiłem z nimi nawiązać kontakt.
Poniżej prezentujemy dotychczasowe wyniki naszej pracy.
Miejmy nadzieje że jest to dopiero początek. A o innych konstrukcjach napiszemy niebawem.

.