A
Bölüm 11 – Direkler ve Arma Donanımı
11 - 1
BÖLÜM 11 DİREKLER VE ARMA DONANIMI
Sayfa A.
Genel Uyarılar ve Hesaplama Esasları...................................................................................................................... 11 - 1
B.
Direklerin ve Sabit Arma Donanımının Boyutlandırılması ........................................................................................ 11 - 2
C.
Bumbaların ve Gurcataların Boyutlandırılması ......................................................................................................... 11 - 7
D.
Arma Donanımının Yapısı .......................................................................................................................................... 11 - 8
A.
Genel Uyarılar ve Hesaplama Esasları
Tel halatlar için belirtilen minimum çaplar 1×19’luk sarıma (DIN No.1.4571) uygulanır.
1.
Genel Eğer çubuk malzeme kullanılacaksa, çaplar, minimum
1.1
Bu bölümde, alüminyum alaşımlı direkleri ve
kopma mukavemetine göre dönüştürülebilir.
bumları bulunan yelkenli teknelerde ve yatlarda kullanılan arma donanımının yaklaşık olarak boyutlandırılması ile
3.
Meyil Momentinin Hesaplanması
ilgili dizayn yükleri ve formüllerle, elemanların yapısal Meyil momenti, tekne tipine ve deplasmanına bağlı olarak
şekilleriyle ilgili bilgiler verilmektedir.
aşağıdaki şekilde hesaplanır: 1.2
Hesaplama
yöntemleri,
ilgili
teknenin
15 Sephiyesi ( D′ ) 3000 N’dan daha az olan
derecelik meyil açısında oluşan meyil momentine karşılık
3.1
gelen statik yükleri içerir. Meyil momenti, tam donanımlı
yelkenli “dinghy” sınıfı teknelerde, 15 derecelik meyil için
teknenin (izin verilen sayıda insan dahil) 15 derece
meyil
meyiline neden olan rüzgar basıncı momentine karşılık
hesaplanabilir:
momenti
aşağıdaki
şekilde
yaklaşık
olarak
gelir. Dizayner veya yapımcı, ilgili tekne tipi için meyil MRM = 0,15 ⋅ B ⋅ (D′ + 2700 ⋅ n)
momentlerini matematiksel olarak veya testlerle teyid
[Nm]
edebilir. Meyil momenti hesabı kontrol amacıyla TL’na verilecektir.
Testler,
TL
sörveyörü
gözetiminde
MRM
yapılacaktır.
= Yerlerinde bulunan mürettebat dahil olmak üzere tam dedveytteki meyil momenti [Nm],
2.
Hesaplama için Kabuller
2.1
Alüminyum
B
= Teknenin maksimum genişliği [m],
D′
= İnsan olmaksızın sephiye [N],
Modülü esas alınmıştır.
n
= Onaylamada esas alınan kişi sayısı.
Mekanik özelliklerin kaynakla bozulabileceği hususu
3.2
dikkate alınacaktır.
“dinghy” sınıfı teknelerde ve sephiyesi 6000 N’a kadar
2.2
Çarmıklar ve istralya halatları DIN 1.4571
prensip olarak hassas hesaplamalarla veya testlerle
paslanmaz çelik veya eşdeğer kalitedeki malzemeden
belirlenecektir. İlk yaklaşım olarak, dizayn aşamasında
olacaktır.
aşağıdaki formül kullanılabilir:
alaşımlı
elemanların
boyutlan2
dırılmasında kullanılan formülde, 7000 N/mm ‘lik Young
Sephiyesi 3000 N’dan daha büyük olan yelkenli
olan safra omurgasız yatlarda, doğrultucu momentler,
11 - 2
Bölüm 11 – Direkler ve Arma Donanımı MRM = 0,15 ⋅ B ⋅ (D′ + 1400 ⋅ n)
B.
[Nm]
A, B
Direklerin
ve
Sabit
Arma
Donanımının
Boyutlandırılması
(Tanımlar için 3.1’e bakınız). 3.3
Safra omurgalı tekneler, yelkenli yatlar ve safra
omurgalı/omurgasız yatlar için meyil momenti, prensip olarak, aşağıda belirtilen şekilde, prototipte yapılacak
1.
A Tip Arma Donanımı (İstralya Halatsız Direk)
1.1
Direğin tekneye bağlandığı noktada, direğin
kesit modülü aşağıdaki formüle göre belirlenecektir:
hassas hesaplamalar veya testlerle belirlenecektir:
MRM = Mp
Mkrv ⋅15° + Mp ϕv
Wxx =
[Nm]
= 180 ⋅ n ⋅ B
Z 1,25 ⋅ MRM ⋅ 2 σF Z1
[cm3 ]
Wyy min = Wxx
[Nm]
Wxx
[cm3 ]
= Teknenin boyuna eksenine göre direk profilinin 3
kesit modülü [cm ], Doğrultucu kol eğrisi verildiğinde: Wyy MRM = h(ϕ) ⋅ ∆ ⋅ g
3
kesit modülü [cm ],
[Nm]
∆
= Deplasman [kg],
g
= 9,81
2
[m/sn ],
= 3.1’de
belirtilen
Z1
= Yelkenin etki alanının su hattından mesafesi,
Z2
= Yelkenin
σF sephiyeye
etki
alanının,
direğin
güverteye
bağlandığı noktadan mesafesi,
Mkrv = cos ϕv ⋅ P ⋅ e Mkrv
= Teknenin enine eksenine göre direk profilinin
ve
testlerde
uygulanan meyile göre meyil momenti [Nm],
1.1.1
= Kullanılan alaşımın akma gerilmesi. Direkler, kazboynu fitingin üzerinden, yukarıya
doğru lineer olarak konikleştirilebilir. Direğin en üst kısmındaki kesit alanı, aşağıdaki değerlerden daha az
ϕv
= Testler sırasındaki meyil açısı [°]. Bu değer 12 ÷
olmamalıdır:
18 ° arasında olmalıdır, Wxxh = 0,10 ⋅ Wxx P
= Tecrübeden uygulanan ϕv meyilini elde etmek için gerekli ağırlık [N],
e
Wyyh = 0,10 ⋅ Wyy
= Şekil 10.1’e göre ağırlığın merkez hattına olan mesafesi [m], = 3.1’e bakınız,
B
= 3.1’e bakınız [m].
Z2
n
Şekil 11.2 Şekil 11.1
B
Bölüm 11 – Direkler ve Arma Donanımı
2.
B Tip Arma Donanımı (İstralya Halatlı Direk)
2.1
Tip B - 1 (1 çift çarmık, 1 baş istralya)
2.1.2
11 - 3
Sabit arma donanımı
Çarmıkların minimum germe açısı aşağıdaki şekilde olacaktır:
2.1.1
Güvertede
bir
direk
yuvasında,
moment
olmaksızın sabitlenen direğin atalet momenti, aşağıdaki
α = 5°
formüllere göre hesaplanacaktır:
β = 10° 4
Ixx = 0,00023 ⋅ PK ⋅ h12
[cm ]
Iyymin = 1,3 ⋅ Ixx
[cm4]
Çarmık ve baş istralyanın çapı; Pw kuvvetine, halatın yapısına ve kullanılan malzemeye bağlıdır. Pw, aşağıdaki
Ixx
formüle göre hesaplanacaktır:
= Teknenin boyuna eksenine göre atalet momenti
Pw = 2,0 ⋅ Pk [N]
4
[cm ],
Iyy
= Teknenin enine eksenine göre atalet momenti 4
[cm ], Pk = 3,0 b
MRM b
[N]
= Çarmık bağlantı levhasının merkezden uzaklığı [m],
h1
Tip B - 2 (1 çift gurcatalı çarmık, 1 baş
2.2.1
Direk
Güvertede bir direk yuvasında, moment olmaksızın sabitlenen direğin atalet momenti, aşağıdaki formüllere göre hesaplanacaktır:
= Çarmığın bağlantısına kadar direğin desteklenmeyen boyu [m],
h1min
2.2 istralya)
Ixx = 0,00023 ⋅ Pk ⋅ h12
[cm4]
h1min = 0,75 ⋅ ℓ
= 0,75 ⋅ ℓ
Iyymin = 1,2 ⋅ Ixx
[cm4]
Tanımlar için Tip B - 1'e bakınız. Sabitlenmiş direklerin boyutlandırılması ve inceltilmesi için Tip B - 1'e bakınız.
Şekil 11.3
Eğer direk, yuva ile güverte/üstyapı arasında rijid olarak sabitlenmişse, her iki moment de % 25 azaltılabilir. Eğer direk, güvertede bir oyukluktan geçerek sadece enine yönde sabitlenmişse, sadece Ixx azaltılabilir. Çarmık bağlantı noktasının 100 mm. üzerinden itibaren direk çapı A tip arma donanımında olduğu gibi azaltılabilir.
Şekil 11.4
11 - 4 2.2.2
Bölüm 11 – Direkler ve Arma Donanımı
B
c2 = 0,00013
Sabit arma donanımı
Çarmıkların minimum germe açısı aşağıdaki şekilde
h2
= Alt çarmık bağlantısına kadar direğin desteklenmeyen boyu [m],
olacaktır: α1 = 5°
h1min = 0,75 ℓ
β = 10°
h2min = 0,50 ⋅ h1
Gurcatadaki çarmığın değişim açısı boyuna yönde α2=2° değerini aşmamalıdır.
Yukarıdaki formüllere göre hesaplanan kesit alanları, Çarmık ve baş istralyanın çapı; Pw kuvvetine, halatın yapısına ve kullanılan malzemeye bağlıdır. Pw, aşağıdaki formüle göre hesaplanacaktır: Pw = 2,0 ⋅ Pk 3.
direğin alt kısmına uygulanır. Direğin en üst kısmındaki kesit modülü aşağıdaki değerlerden az olmamak üzere, üst çarmık bağlantı noktasının 100 mm. üzerinden itibaren direk çapı lineer olarak azaltılabilir:
[N]
Wxxh = 0,10 ⋅ Wxx
olan “dinghy”ler için
C Tip Arma Donanımı (1 çift üst çarmık, 1 çift
Wyyh = 0,10 ⋅ Wyy
alt çarmık, 1 gurcata) 3.1
Wxxh = 0,20 ⋅ Wxx
Direk
göre hesaplanacaktır:
Eğer direk, yuva ile güverte/üstyapı arasında rijid olarak sabitlenmişse, atalet momentleri aşağıdaki formüllere göre hesaplanacaktır:
Ixx = c1 ⋅ 0,00023 ⋅ Pk ⋅ h22 [cm4] Iyy = c2 ⋅ Pk ⋅ h12 Ixx
Daha büyük tekneler için
Wyyh = 0,20 ⋅ Wyy
Güvertede bir direk yuvasında, moment olmaksızın sabitlenen direğin atalet momenti, aşağıdaki formüllere
Sephiyesi D′ = 3000 N
[cm4]
= Teknenin boyuna eksenine göre atalet momenti
Ixx = 0,00017 ⋅ Pk ⋅ h22
[cm4]
Iyy = 1,125 ⋅ Ixx
[cm ]
4
4
[cm ],
Iyy
Ixx
= Teknenin boyuna eksenine göre atalet momenti [cm4]
= Teknenin enine eksenine göre atalet momenti 4
[cm ], M Pk = 3,0 ⋅ RM b
b
Iyy
4
[cm ]
[N]
Pk = 3,0 ⋅
= Çarmık bağlantı levhasının merkezden uzaklığı [m],
b
Sephiyesi
D′ =
3000 N olan
“dinghy”ler için c1 = 1,15
MRM b
[N]
= Çarmık bağlantı levhasının merkezden uzaklığı [m],
c1, c2 = Destekleme katsayıları, c1 = 1,0
= Teknenin enine eksenine göre atalet momenti
Daha büyük tekneler için
h2
= Çarmık
bağlantı
noktasına
desteklenmeyen boyu [m], h1min = 0,75 ⋅ ℓ
kadar
direğin
B
Bölüm 11 – Direkler ve Arma Donanımı
11 - 5
Çarmık bağlantı noktasının 100 mm. üzerinden itibaren
Baş istralya ve kıç istralya, direk başına (kolombir)
direk
bağlanacaktır. Üst çarmığın bağlantı noktası, direk
çapı,
güverte
bir
direk
yuvasında
moment
başından itibaren 0,05 ℓ’den daha aşağıda olamaz.
olmaksızın sabitlenen direk gibi azaltılabilir.
h2min = 0,5 ⋅ ℓ Kesirli arma donanımlı tekneler: Kıç istralya direk başına bağlanacaktır. Üst çarmığın bağlantı noktası, baş istralyadan daha aşağıda olamaz. h1min = 0,75 ⋅ℓ h2min = 0,5 ⋅ h1 Üst çarmık bağlantı noktasının 200 mm. üzerinden itibaren direk çapı lineer olarak azaltılabilir. Direk başındaki kesit modülü aşağıdaki değerlerden az olamaz: Şekil 11.5
Wxxh = 0,2 ⋅ Wxx 3.2
Sabit arma donanımı
Wyyh = 0,2 ⋅ Wyy Çarmıkların minimum germe açısı aşağıdaki şekilde olacaktır: α1 = 5° β1 = 10° Gurcatadaki çarmığın değişim açısı, boyuna yönde α2=2° değerini aşmamalıdır. Sabit arma donanımının minimum kopma mukavemeti, aşağıdaki formüllerle belirlenen kuvvetlerden büyük olmalıdır: Alt çarmık
Pwu = 1,5 ⋅ Pk
[N]
1 baş istralya, 1 kıç istralya 1 çift üst çarmık (direk düzleminde)
Üst çarmık
Pwo = 1,3 ⋅ Pk
[N]
2 çift alt çarmık (ön alt çarmıklar yerine ön ikinci istralyaya izin verilir).
Baş istralya
Pv = 1,5 ⋅ Pk
[N] Şekil 11.6 Tip D - 1
4.
D Tip Arma Donanımı
Direk başı arma donanımlı tekneler:
11 - 6
Bölüm 11 – Direkler ve Arma Donanımı
B
4.1
Direkler
4.1.1
D - 1 ve D - 2 arma donanımlı direklerin atalet
momentleri aşağıda belirtilenlerden daha az olamaz:
4.1.2
Ixx = c3 ⋅ Pk ⋅ h22
[cm ]
Iyy = c4 ⋅ Pk ⋅ h12
[cm4]
4
D - 3 arma donanımlı direklerin atalet moment-
leri aşağıda belirtilenlerden daha az olamaz:
1 baş istralya, 1 kıç istralya
Ixx = c3 ⋅ Pk ⋅ h22
[cm4]
Iyy = 1,4 ⋅ c4 ⋅ Pk ⋅ h12
[cm ]
1 çift üst çarmık, kıça meyilli 1 çift kıç alt çarmık
4
1 ön ikinci istralya Şekil 11.7 Tip D - 2
Ixx
= Teknenin boyuna eksene göre atalet momenti [cm4],
Iyy
= Teknenin enine eksenine göre atalet momenti 4
[cm ], Pk = 3,0 ⋅
MRM b
[N]
c3 ve c4 faktörleri aşağıdaki tablodan alınacaktır:
c4 c3
1 baş istralya, 1 kıç istralya
Güverte/üst yapıya
1 ön ikinci istralya
bağlı direkler Şekil 11.8 Tip D - 3
Omurgaya
Kesirli
arma
arma
donanımı
donanımı
0,000265
0,00013
0,00012
0,0002
0,000105
0,000095
1 çift üst çarmık, direk düzleminde, gurcatalı 1 çift alt çarmık, direk düzleminde
Direk başı
bağlı,
güvertede/üst yapıda rijid olarak sabitlenen direkler 4.2
Sabit arma donanımı
Çarmıkların ve istralyaların aşağıdaki şekilde olacaktır:
α1,2 ≥ 5° Şekil 11.9
β1,2 ≥ 10°
minimum
germe
açısı
B, C
Bölüm 11 – Direkler ve Arma Donanımı
11 - 7
Eğer ön ikinci istralya varsa, bunun germe açısı α4, en az
Eğer kesirli arma donanımlı teknelerde üst çarmık, direk
7° olacaktır. Kesirli arma donanımlı teknelerde, ön ikinci
düzleminde ise (α1 = 0°), ayrıca üst çarmık seviyesinde
istralya bulunmayabilir.
bağlanan “hareketli” kıç istralyalar konulacaktır.
Sabit arma donanımının minimum kopma mukavemeti, aşağıdaki
formüllerle
belirtilen
kuvvetlerden
Kıç istralya:
Pb = 1,0 ⋅ Pk
[N]
büyük
olmalıdır:
5.
Özel Arma Donanımlarının Boyutlandırılması
Yukarıdaki 1. ÷ 4. maddelere uygun olmayan direklerin ve
Alt çarmık:
sabit arma donanımlarının dizaynı ile ilgili olarak, TL Pwu = 1,3 ⋅ Pk
[N]
dizaynın kural isteklerine uygunluğunun doğrulanması
Eğer 2 çift alt çarmık varsa (Tip D - 1).
bakımından doğrudan hesaplamaları da kabul edecektir.
Pwu = 1,5 ⋅ Pk
Hesaplamalar
[N]
Eğer 1 çift alt çarmık varsa (Tip D - 2 ve D - 3).
bilgisayar
programları
yardımıyla
yapılabilir, programların seçimi serbesttir. Hesaplamalar için; hesaplama modeli, sınır koşulları ve
Üst çarmık:
dizayn yükleri hususunda TL ile anlaşmaya varılacaktır. Pwo = 1,3 ⋅ Pk
Girdi ve çıktılar dahil olmak üzere hesaplamayı kontrol
[N]
için gerekli dokümanlar verilecektir.
Direk başı arma donanımlı tekneler Pwo = 1,3 ⋅ Pk
[N]
α1 = 0° olan kesirli arma donanımlı tekneler
C.
Bumbaların
ve
Gurcataların
Boyutlan-
dırılması
Pwo = 1,5 ⋅ Pk
[N]
α1 > 0 olan kesirli arma donanımlı tekneler
1.
Ana Bumba
Eğer 1 çift alt çarmık varsa (Tip D - 2 ve D - 3), tel
Ana bumba, ana iskotanın kılavuzuna bağlı olarak eğilme
gerilmesi
ve burkulma yüklerini absorbe edecek şekilde boyutlan-
nedeniyle,
alt
ve
üst
çarmıkların
aynı
mukavemette olması önerilir.
dırılmalıdır.
Direk başı arma donanımlı teknelerde:
1.1
Baş istralya:
Pv =
Kıç istralya:
Pv =
2,55 ⋅ Pk sin ϕv cos ϕv + tan ϕA
sin ϕv ⋅P sin ϕA v
standart değerler aşağıda verilmiştir: [N]
Wxx = 0,1 ⋅ E2 ⋅ P ⋅ c
[N]
ϕv
= Baş istralya germe açısı [°],
ϕA
= Kıç istralya germe açısı [°].
Alüminyum ana bumbanın seçilmesi ile ilgili
2
Wyy = 0,15 ⋅ E ⋅ P · c
[cm3] 3
[cm ]
Wxx,yy = Bumba profilinin ilgili eksenlere göre kesit modülleri [cm3],
Kesirli arma donanımlı teknelerde: Baş istralya:
Pv = 1,3 ⋅ Pk
[N]
E
= Ana yelken alt yakası boyu [m],
Kıç istralya:
Pv = 1,0 ⋅Pk
[N]
P
= Ana yelken orsa yakası boyu [m],
11 - 8
Bölüm 11 – Direkler ve Arma Donanımı
k
= 1,0
k
=
1.2
C, D
alüminyum alaşımları için,
71000 diğer malzemeler için. Emod
Bumba nihayetine konulmamış ana iskota
kılavuzu için: Wyy = Wyy ⋅ 1,2 1.3
Ana bumbanın boyutlandırılması, fiili geometri
ve yükler dikkate alınarak, hesaplamalar ile de yapılabilir. Şekil 11.10 2.
Gurcata Kolları
2.1
Gurcata
2.2
kolunun
orta
kısmındaki
atalet
momentleri aşağıda belirtilenlerden daha az olmamalıdır:
Ixx =
Pks ⋅ l 2s E ⋅ π2
[cm 4 ] 4
Iyy = c1 ⋅ Ixx
[cm ]
Gurcata
arasındaki
kolları,
açıyı
çarmığın
iki eşit parçaya
iki
doğrultusu
bölecek
şekilde
düzenlemelidir. 2.3
Gurcatalar başa meyilli olmamalıdır.
2.4
Gurcata çapı, dış nihayetlerine doğru, ilk
çaplarının %50’sine kadar azaltılabilir.
Ixx
= Yatay eksene göre gurcatanın atalet momenti [cm4],
Iyy
= Düşey eksene göre gurcatanın atalet momenti 4
[cm ], Pks
D.
Arma Donanımının Yapısı
1.
Direkler ve Bumbalar
Eğer
= Gurcata burkulma yükü,
kadar Pks = 2,0 ⋅ Pw ⋅ (cosδu ⋅ cosδo) Pw
direkler
güverteden
geçiyorsa,
güvertedeki
sabitleme yeri ile direğin desteklenmeyen boyun %25’ine [N]
olan
bölgede,
enine
yönde
halat
delikleri
bulunmamalıdır.
= Üst çarmık kopma yükü [N],
Bu yüksekliğin üzerinde, halat delikleri düşey ve yatay olarak şaşırtmalı olacaktır.
δ
= Şekil 10.10’a bakınız, Makara delikler, vb. için daha büyük deliklerin bulunduğu
ℓs
E
hallerde, yeterli burkulma mukavemetinin bulunduğunun
= Gurcatanın boyu [mm],
matematik kanıtı gereklidir. 2
= Gurcata malzemesinin Young Modülü [N/mm ],
Deliklerin kenarları kırılacak ve köşeleri yuvarlatılacaktır.
2
= 71000 N/mm alüminyum için, c1
2.
Fitingler
= Sabitleme katsayısı,
Fitingler ve bunların direğe bağlantıları ve sabit arma
c1 = 1,0 direğe menteşeli bağlantılar için
vb.),
donanımının tüm elemanları (arma gergisi, mafsal, kilit, ilgili
çarmık/istralyanın
minimum
kopma
mukavemetinin 1,5 katına karışık gelen yüke göre = 2,0 direğe sabit bağlantılar için.
boyutlandırılacaktır.
Çarmık
ve
istralyalardan
gelen
D
Bölüm 11 – Direkler ve Arma Donanımı
kuvvetler,
direk
profiline
moment
olmaksızın
uygulanacaktır. Bundan dolayı uygun fitinglerin kullanımı
11 - 9
Direğin taşıyıcı yapısının boyutlandırılması Pk direk yüküne bağlı olarak belirlenir:
gereklidir. Düşey: Pv = 2 ⋅ Pk
Bağlantı levhaları, ilgili çarmık veya istralyanın B.’ye göre belirlenen Pk yükünün iki katını karşılayacak şekilde
Yatay:
boyutlandırılacak ve tekneye bağlanacaktır (σmüs = σReH). Çarmık ve istralyadaki çekme bunları bir
eğilme
gerilmesine maruz bırakmamalıdır. Donanım mafsalları, bağlantı levhası içinde boyuna ve enine yönde serbest olarak hareket edebilmelidir.
4.
1 ⋅P 3 k
Sabit Arma Donanımı
Tel halatlar, uç bağlantıları, radansalar, kilitler ve mafsallar
Bağlantı levhasında, donanım mafsalları veya çarmık
PH =
deniz
suyuna
dayanıklı
malzemelerden
yapılacaktır.
bağlantılarının cıvataları ile ilgili delikler ISO 4558’e göre yapılacaktır.
Halat uç fitingleri için aşağıdaki sistemler kullanılabilir:
Cıvatalar ve diğer sökülebilir parçalar sağlam bir şekilde
-
Mapalı veya kıskaçlı uç bağlantıları,
-
DIN 83319’a göre preslenmiş radansalar,
-
DIN 83319’a göre radansalı halat dikişi,
-
Dişli uç bağlantıları.
sabitlenecektir. Farklı
malzemeden
oluşan
fitinglerde,
elektrolitik
korozyona karşı gerekli önlemler alınacaktır. Halat makaraları muhafazaları, hareketli donanımın halatları makara ile muhafaza arasına sıkışmayacak şekilde küçük toleranslarla yerleştirilecek ve bu esasa göre yapılacaktır. 3.
Direk Montajı
Direk ıskaçası, teknenin bünyesine, oluşan boyuna ve enine kuvvetlere göre boyutlandırılacak ve bağlanacaktır.
Sabit donanımın tamamı veya bir kısmında, tel halat yerine çubuk da kullanılabilir. Bu tür istralyaların uç fitinglerinde çentik bulunmamalıdır. Tel halatların gerekli minimum kopma mukavemeti, tel halat test sertifikaları ile doğrulanmalıdır.