Mastvibration??

[Leffe Söderström]

Hej igen
Visst har det varit på tal här på forumet om att masten kan börja att vibrera när man ligger i hamn ?
Även att någon hade fixat detta med att limma dit en tätningslist ca 1,5m lång från masttoppen och ner för att bryta vindflödet?
Jag är nästan säker på att det har skrivits om det här på forumet.Det kanske bara gällde den första modellen av Proctormasterna(guldfärgade).
Jag kanske är helt ute och cyklar men någon annan kanske har bra minne.

[maja]

Masten kan börja vibrera när man ligger i hamn. Men den kan faktiskt även börja vibrera i hård vind när man seglar. Det har jag varit med om några gånger.

Vibrationerna exiteras av virvelavlösningar. Frekvensen på dessa beror på den projicerade bredden mot vinden och vindens hastighet. När avlösningsfrekvensen börja komma i närheten av mastspirans egenfrekvens, börjar masten vibrera.

För att förhindra vibrationerna kan man t.ex. störa virvelavlösningen med en list eller helt enkelt genom att vira ett fall eller likande runt masten. Man kan även ändra frekvensen genom att förtöja om i en annan riktning mot vinden.

Mastpirans egenfrekvens kan ändras något om riggspänningen förändras, t.ex. om man spänner eller slackar på undervanten eller drar i häckstaget.

[Leffe Söderström]

Ok Marek
Vad tror Du om att lägga en rak siliconsträng från toppen och ner till första falltrissan?
Strängen skulle i så fall bli stor som ett lillfinger.Då slipper man risken att en limmad list delvis lossnar och hänger och fladdrar.
Jag har läge att fixa det nu då jag ännu inte har mastat på.

[johan swe-1870]

Det är ett strömningstekniskt fenomen som heter von Karmans virvelgata eller vortex shedding:



Alla större cylindriska skorstenar av metall har påsvetsade kanter i spiral runt sin övre del. Det har man gjort för att inte skorstenarna ska vibrera sönder av att virvelgatans frekvens träffar skorstenens egenfrekvens.



Spiralen stör strömningen runt cylindern så att virvelildningen reduceras eller sker med oregelbunden frekvens.

Det finns flödesmätare som använder vortex shedding som mätprincip. I en sådan finns en cylinder eller annan kropp i flödet, bakom vilken det bildas en virvelgata. Frekvensen av virvelgatan detekteras, vilken är proportionell mot strömningshastigheten.



Det bildas allltså virvlar bakom masten. Dessa påverkar masten med en kraft. Om du har otur är frekvensen på virvlarna samma som mastens egenfrekvens. Då börjar masten vibrera. Antingen måste man störa virvelbildningen, ändra mastens egenfrekvens, ändra vindhastigheten eller diametern på masten för att stoppa det.

Min mast vibrerar ibland. Jag har nån gång vaknat av det och sträckt mig ut och dragit till i akterstagssträckaren för att försöka ändra egenfrekvensen på masten. Då slutar det och jag lägger mig igen. Men efter en stund är vibrationerna tillbaka. Det beror nog på att vinden har ändrat styrka och hittat mastens nya egenfrekvens. Sen har jag inte orkat mer utan tyckt att det varit skönare i kojen.

Antagligen är det bättre att svetsa fast såna där spiraler runt masten som skorstenar har, men det tycker jag inte passar på min mast.

[maja]

Det finns även en uppfattning om att man kan öka storseglets effektivitet på bidevind genom att bryta den laminära strömningen kring mastprofilen med t.ex. vertikala lister ungefär mitt på vardera sidan av mastprofilen. Men här finns det säkert någon baksida (t.ex. ökat friktionsmotstånd), för man ser ju inte något sådant på kappseglingsbåtar i allmänhet.

Johan, som är mera kunnig än jag i de här ämnesområdena, får gärna kommentera...

[maja]

Ok Marek
Vad tror Du om att lägga en rak siliconsträng från toppen och ner till första falltrissan?
Strängen skulle i så fall bli stor som ett lillfinger.Då slipper man risken att en limmad list delvis lossnar och hänger och fladdrar.

Om du ska göra något effektivt, ska du nog försöka efterlikna det som alltid finns på höga skorstenar. Den varianten är ju väl beprovad. Detta är ju dessutom bara besvärande vid hård vind och när man sover i båten. Prova med att vira storfallet från toppen ner till förstaget och från spridarfästet ner till bommen. Det förutsätter kanske att du har ett storfall av dyneema, för ett vajerfall kommer kanske att slita mycket på röret och dessutom ha en för liten diameter för att kunna störa virvelbildningen.

Jag har aldrig hört om att en mast har havererat p.g.a bara av detta fenomen. Men krafiga och frekventa pumpningar under en lång tidsrymd kan kanske förorsaka försvagning av undervantsröstjärnen genom utmattning. Så även av det här skälet kan det vara vettigt att byta dem till den danska modellen medan masten ännu är hel... ...

[Leffe Söderström]

Ok, får fundera vidare om det är lönt att göra något åt det hela.
Danska järnen har jag just monterat.
Bra forum det här om man vill ha goda råd...

[johan swe-1870]

Det finns även en uppfattning om att man kan öka storseglets effektivitet på bidevind genom att bryta den laminära strömningen kring mastprofilen med t.ex. vertikala lister ungefär mitt på vardera sidan av mastprofilen. Men här finns det säkert någon baksida (t.ex. ökat friktionsmotstånd), för man ser ju inte något sådant på kappseglingsbåtar i allmänhet.

Johan, som är mera kunnig än jag i de här ämnesområdena, får gärna kommentera...

Ett känt exempel på hur man kan påverka strömningen är golfbollen:



Groparna ökar turbulensen i gränsskiktet vilket flyttar avlösningspunkten bakåt.

Nu är en mast inte som en sfär eller cylinder utan är mer strömlinjeformad:



Separationsområdet är mindre ju mer strömlinjeformat föremålet är. Då vaken med separation är så liten med en mer strömlinjeform stör den mycket mindre.

I vissa applikationer sätter man till en vortex generator för att förbättra egenskaperna. Det gäller vissa flygplansvingar där man vill förbättra lågfartsegenskaper då vingen annars skulle stalla. Gränsskiktet på vingens ovansida ges då ökad turbulensintensitet med en liten kant, sågtand eller liknande för att strömlinjerna ska följa vingen längre bak. Att applicera detta på en mast skulle nog kräva att du kan fälla ut vortex generator på mastens läsida enbart. Det är inte realistiskt.

Jag skulle kunna tänka mig att listen eller annan vortex generator bör kunna flyttas för att sitta på precis rätt ställe för den aktuella strömningshastigheten (vindstyrkan), turbulensintensiteten (vindkaraktären) och avlösningspunkten (skotning och lovart/läsida).

Jag tror inte det är lönt att experimentera med sådana lister. Det känns liksom bättre att masten är slät.

Det som dock är klart är att vridbara master är effektivare, och vingmaster ännu bättre. Sådana konstruktioner gör att anfallsvinkeln på masten/vingen stämmer med den lokala strömningen i det området och man reducerar avlösningsvirvlar i bakkant av masten, framför allt på mastens läsida.´

[maja]

Jag har läst någonstans att man experimenterat med skrovliga master (någoon artikel skriven av seglingsprofessorn Lasse Larsson tror jag det var) för att eventellt reducera det totala motståndet, på samma sätt som man gjort för golfbollen. Jag tror det var frågan om en skrovlighet på någon millimeter eller så.

Man skulle ju kunna tänka sig att måla mastem med någon slags gummifärg...

[johan swe-1870]

Lasse Larsson är professor i marin hydromekanik, så det kan stämma att han har varit inne på det. Men så länge inte Americas Cup-båtar har skrovliga master eller utfällbara vortex generators kan vi med IF-båtar nog strunta i det.

Vad säger egentligen klassregeln om detta? Jag hittar följande:
"Rundhultet ska vara av aluminiumlegering. Det får vara eloxerat eller målat."
"Sektionens tvärsnittsform ska vara oval eller päronformad."

Det är inte helt klart hur ojämn ytan på masten får vara, tycker jag.

[maja]

IF-båtens klassregler är förbjudande, dvs. det som är tillåtet ska anges som tillåtet. Allt annat är förbjudet.

När man målar med färg som är lämplig för att skydda ytan på en mast på samma sätt som en eloxering, får man definitivt inte någon större skrovlighet.

Så om man påför t.ex. gummimassa som ger millimeterstor skrovlighet, är det inte frågan om att påföra något skyddande ytskikt, utan att man har läst sin Lasse Larsson och är ute efter en prestandahöjning.

[johan swe-1870]

Precis som jag trodde är det förbjudet att förse masten med gropar eller skrovlig färg, som du föreslog.

Det betyder rimligen också att det är förbjudet att montera lister på masten.

[maja]

Ja, så är det. En smarting kanske kan försöka sig på att kalla listerna för beslag, men då får han även förklara vad de ska ha för funktion.

Så om man vill förhindra mastvibrationer är nog det enklaste sättet, att, om möjligt, förtöja båten i någon plats i lä om många andra master för att få en riktigt oregelbunden vind.

[Leffe Söderström]

Tack för alla svar och teorier.
Om man drar en siliconsträng eller limmar lister utan att riktigt veta vad man gör så kanske man kommer att fixa till andra fenomen
som man vill vara utan..Jag kommer att vira fallet om masten om det blir problem med vibbar.

[FredrikH]

Ett knep som sägs fungera när man ligger i hamn är att hissa upp en fender en bit upp i masten, som bryter luftströmmen. Man bryter iallafall inte mot några regler...