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quinta-feira, 25 de março de 2010

Construção do Barco 4


Na foto seguinte, o convés e o interior do cockpit já estão resinados e os reforços em fibra nas arestas superiores já foram colocados. O barco está pronto para ser emassado por dentro.




Início do processo de emassamento interno. Massa, lixa, massa, lixa, massa, lixa...


Uma boa ideia foi usar um corante adicionado à massa, com cor diferente em cada fase.  Enxergam-se as depressões onde a massa penetra e não é removida pela espátula dando uma melhor visão do progresso desta etapa.


Observar abaixo que não houve superposição das fitas de fibra das duas arestas longitudinais do convés. O intervalo entre elas e a fresta entre a caixa da bolina e o banco foram preenchidos com massa.



Paralelamente, para descansar, foi feita a modelagem do leme e da cana do leme, com plaina manual e lixadeira orbital.



Ensaio de montagem do leme, com a cana ainda não finalizada, para ver o efeito!


Aqui está sendo colada a cana do leme laminada com folhas de compensado, da mesma forma que a bolina, o leme e a extensão da cana.



Aqui, o convés e o banco já receberam a pintura verde.  A próxima etapa é pintar o interior de laranja, tarefa das mais complicadas, especialmente na parte sob o banco e o convés de proa, pela dificuldade de acesso.


Na foto seguinte, o trabalho de pintura do interior quase terminado. O banco está protegido com plástico para evitar respingos.  Notar que não houve muita paciência no emassamento do fundo. Fica muito longe!



Primeira fase de acabamento das peças de madeira envernizada: obturação das falhas do laminado do compensado com massa epoxi.  Foi usado um corante marrom, imitando madeira, que depois de envernizado disfarçou com perfeição o reparo.



No início do processo de modelagem do remo, utilizamos uma lixadeira de fita assassina que comeu  uma boa parte da pá de um remo (clique na foto para ampliar e veja a extremidade do remo, junto à mancha branca).  O conserto envolveu um acréscimo moldado em massa epoxi, executado em diversas etapas, que consumiu mais tempo e mão de obra que o outro remo inteiro.

Nesta foto, as peças já protegidas com resina estão começando a receber verniz.

Outro detalhe desta etapa, onde se pode observar o reparo em massa já executado na pá do remo (parte inferior direita do remo da esquerda).


Detalhe do reforço em fibra no pé do mastro.  As quinas foram arredondadas para que a fibra pudesse acompanhar a curvatura.  Este tipo de reforço foi feito nas duas extremidades do mastro, para evitar fendilhamento, e no contato com o convés, como proteção contra a abrasão.  Na região de contato entre a retranca e o mastro, é possível que esta solução também seja adotada.  Será preciso usar o barco para verificar se há desgaste nesse local.



Nada como um verniz de boa qualidade para dar uma boa aparência à madeira. Vamos ver se dura.  Nos remos, o trecho entre a pá e a seção quadrada deveria ter seção circular.  Começamos cortando uma seção octogonal que seria desbastada. Ficou tão bonita que desbancou o círculo.


Como trabalho de casa, construí uma máscara para pintar um panda na vela. Este nome foi o escolhido para o barco durante o projeto (gordo e simpático).
Na fase de pintura, o Tom disse que um nome melhor ajustado seria tangerina, por causa das cores escolhidas.  Optei por considerar que o barco é da classe Panda (classe do eu sozinho) e se chama Tangerina.



As vergas de bambu tiveram suas extremidades obturadas com tacos de madeira colada com epoxi e receberam uma faixa de fibra em cada ponta para evitar rachaduras.


Uma esperança veio pousar na retranca, trazendo, eu espero,  boa sorte para essas vergas pouco convencionais de bambu.




Fase de acabamento : muito trabalho e pouco resultado.  Furações, plaquinhas coladas para evitar fendilhamento e muitas demãos de verniz.



Para o encaixe das forquetas, uma invenção do Tom.  Um tubo metálico chanfrado atravessando o convés e o bloco de apoio embutido e saindo no costado.  A forqueta é instalada com um pino passante que recebe uma trava na extremidade inferior. Não há acúmulo de água nem abertura para os compartimentos estanques.


O mesmo tubinho visto de cima, em primeiro plano. Notar a alça de escora que já foi instalada no interior do barco.


Barco praticamente pronto, saiu da varanda para tomar um sol e vestir um mastro novo.  A carreta de encalhe passou por várias modificações antes de sua forma final, que não é esta ainda.


Na falta do que fazer, aproveitei minhas novas habilidades de costureiro para fazer capas para leme e bolina. Notar o manual de instruções impresso nas próprias capas.


Enfim, esta é a carreta de encalhe definitiva. Na frente, há uma parte giratória que pode servir como suporte, mantendo o barco nivelado, ou como alça para facilitar o transporte do barco. Nesta última função, poderia receber uma alça de cabo para pendurar no ombro, o que nunca ocorreu e provavelmente jamais ocorrerá.


Na foto a seguir, uma montagem experimental onde se pode observar junto ao pé do mastro os dois conjuntos de moitão e mordedor que constituem os dois únicos ajustes "fáceis" da vela.  O de bombordo puxa a retranca para baixo, fazendo o papel de um cuningham ou burro.  O de boreste será usado para a adriça (na foto, está servindo para fixar outro cabo).


Muita coisa para mostrar aqui. Ao fundo, apontado pela proa, a carreta de encalhe. No convés de proa estão instaladas as ferragens e um cunho de madeira para atracação ou reboque.  Os remos estão em posição de uso.  O moitão-catraca está instalado no centro do banco, atrás da caixa da bolina.  Sua fixação é feita por meio de um cabo preso no suporte da alça de escora e passando por um furo feito no banco.  Assim, como barco a remo, o moitão pode ser removido, apesar de esta operação ter se revelado a mais complicada, pela dificuldade de acesso para a amarração.


A seguir está um detalhe da forqueta. Basicamente, uma alça feita com um pedaço de "linha da vida", com dois ilhoses nos extremos, por onde passa um pino de aço inox que entra no tubo embutido no convés.  Entre a alça e o convés, foi inserido um tubo que funciona como espaçador para evitar que o remo roce na borda do convés. Foi necessário usar arruelas para impedir a passagem da cabeça do pino pelo ilhós e para facilitar a rotação da alça e do tubo espaçador no pino. 


Nesta foto, o barco está aparelhado para velejar (desde que se desfaçam as cocas da escota, bem entendido).  A adriça está instalada, bem como o cuningham, o traveller e a escota.  Só falta a instalação do leme, cujas ferragens levaram 3 meses para chegar.



terça-feira, 11 de março de 2008

Cálculo da Mastreação

   
O projeto da retranca e da carangueja seguiu o critério proposto por Michalak.
Considera-se uma força vertical de pré-tensionamento da vela aplicada na carangueja pela adriça.
O ponto de aplicação é no terço frontal da carangueja. Esta força é transmitida pela testa e pela valuma da vela até a retranca.
A carangueja é dimensionada para os esforços produzidos pelas componentes transversais ao eixo destas 3 forças.

Na retranca, estão aplicadas as duas forças transmitidas pela testa e valuma e mais a força da escota e do burro, junto ao mastro.
Na figura abaixo estão esquematizadas estas peças com as forças aplicadas.



 

Na adriça, considerou-se aplicado todo o peso de um tripulante padrão (75kgf). Esta seria a maior carga que pode ser aplicada por uma única pessoa, sem o uso de algum aparelho.

Para o dimensionamento do mastro, na falta de indicação melhor, adotou-se o critério da ISO/WD 12215-9.
Este critério foi obtido na Internet em versão que ainda estava em fase de discussão e pode não ter sido modificado na edição final da norma.

Quanto ao material, tentou-se prever a utilização de bambu em todas as peças.  No mastro, contudo, isso obrigaria a adoção de bambu com 11cm de diâmetro, o que não parece indicado nem esteticamente nem aerodinamicamente.  Optou-se pelo emprego de mastro com seção retangular maciça de madeira, construído em madeira laminada e com redução de seção em direção ao topo.


Dimensionamento da Carangueja

A projeção da carga de 75kgf da adriça na direção ortogonal à carangueja vale 48kg, como indicado na figura abaixo. Como a viga está dividida na proporção de 1/3 para 2/3, esta carga projetada de 48kgf será dividida na proporção inversa, com 32kgf indo para a testa e 16 kgf indo para a valuma.

O momento máximo de cálculo, usando os critérios de dimensionamento da NBR 7190/97 vale:
Md = 1,8 x 16kgf x 150cm = 4320kgf.cm

Para não ser ultrapassada a tensão-limite de flexão fbd = 2,15kN/cm² = 219kgf/cm2 devemos ter um módulo de resistência mínimo de:
wmin =4320 / 219 = 19,7cm3

Considerando que a parede do bambu tenha espessura de 10% do diâmetro externo do colmo, temos:
I = pi x ( D^4 - [0,8D]^4) /64 = D^4 / 34,52
w = I x 2 / D = D^3 / 17,25

Igualando ao valor calculado de wmin, tira-se Dmin:
Dmin = (wmin x 17,25)^(1/3) = 7cm

A flecha máxima no regime de utilização seria:
f = P . a / (3 Eef . I . L) [(L^2 - a^2) / 3]^(3/2), onde:
P é a carga que produz a flecha (48kgf)
a é a distância ao extremo mais próximo da viga (75cm)
L é o vão (225cm)
Eef é o módulo de elasticidade no regime de utilização (920kN/cm² = 93780kgf/cm²)
I é a inércia da viga, I = 7^4 / 34,52 = 73,8cm4

Substituindo os valores obtemos f = 1,4cm (a compensar no projeto da vela)


Dimensionamento da retranca

Calculando o momento em relação à extremidade da valuma, temos:
F2 x 258 = 50 x 305
F2 = 50 x 305 / 258 = 59,1kgf

Momento em relação ao apoio no mastro:
(25 - F1) x 258 = 50 x 47
F1 = 25 - 50 x 47 / 258 = 15,9kg

O momento máximo de cálculo na viga vale:
Md = 1,8 x 50 x 47 = 4230kgf.cm

E o módulo de resistência mínimo:
wmin = 4230 / 219 = 19,3cm3

O que resulta num diâmetro externo:
D = (19,3 x 17,25)^(1/3) = 6,9cm (adotar 7cm)

Analogamente, a flecha de utilização vale:
f = 59,1 x 47 / (3 x 93780 x 73,8 x 305) x [(305 x 305 - 47 x 47) / 3]^3/2
f = 2,3cm (a compensar no projeto da vela)


Dimensionamento do mastro

O momento de tombamento de projeto é dado por:

MHD = fw (3,3 . RM15 + RMtrip) onde:

fw = 0,75 (cat C)
RM15 = momento estabilizante para uma inclinação de 15graus, com a tripulação em posição centrada
RM15 = mLDC x GZ15 = 256,5 x 0,1109 = 28,45kgf.m
RMtrip é a excentricidade adicional da tripulação escorando, dada por:
RMtrip = 140 . n . BH onde:
n = número máximo de tripulantes
BH = 1,36m (boca)
RMtrip = 140 x 2 x 1,36 = 381Nm = 38,8kgf.m
MHD = 0,75 (3,3 x 28,45 + 38,8) = 99,5kgf.m

O valor de cálculo, com o coeficiente 2 sugerido pela norma é, portanto:

Md = 2 x 99,5 = 199kgf.m

Usando a tensão admissível na madeira maciça, temos:

wmin = 19900 / 279 = 71cm3

Que corresponde a uma seção quadrada de lado igual a:

b = (71 x 6)^(1/3) = 7,5cm

Adotando a meia altura a metade do momento:
wmin = 35,5cm3
b = (35,53 x 6)^3 = 6cm

Fazendo uma variação de altura linear, o lado da seção do topo, vale:
b = 6 - (7,5 - 6) = 5cm

quarta-feira, 21 de março de 2007

Plano Vélico



O comprimento do mastro é exatamente igual ao da retranca, de 325cm, permitindo que estas partes componentes da armação do veleiro possam ser estocadas no interior do barco (ou pelo menos no mesmo espaço ocupado pelo casco).

A carangueja, que é menor, tem comprimento de 245cm.

As seções de todas estas peças ainda estão por ser definidas, em função da resistência e flexibilidade requeridas.

As áreas da vela normal (6m2) e rizada (4m2) estão indicadas em escala, na figura. Apenas uma linha de rizos é necessária para permitir que um só tripulante seja capaz de manobrar o barco em segurança com o vento máximo de projeto.

Em regiões de vento fraco, pode ser interessante aumentar ainda mais a vela para alguma coisa entre 7m2 e 8m2. Nestas condições, no entanto, será difícil manter o tamanho das peças, especialmente do mastro, abaixo dos 330cm de comprimento máximo.

Neste caso, seria recomendável tentar um mastro em duas seções, para continuar obedecendo o limite proposto para o comprimento das peças. Ver artigo sobre o mastro tipo Gunther deslisante na Duckworks Magazine, que parece ser a solução caseira equivalente ao mastro em duas seções do Laser.