Вот как, на мой взгляд, может выглядеть расчетная схема для поперечного изгиба мачты. Это эпюра перерезывающей силы.
Красная тонкая линия – распределенная нагрузка от грота. Зеленые стрелки – нагрузка от вант, краспиц и штага. При ее расчете надо учитывать угол наклона краспиц в продольной и вертикальной плоскости. Это просто: сплошная геометрия. Синие стрелки – я их немного сместил влево, чтобы лучше видеть, проекция растягивающих усилий в вантах на плоскость поперечного сечения мачты (т. е. силы в вантах – больше!).
Толстая красная линия – суммарная (расчетная) нагрузка.
Здесь приведены три случая. Разница только на участке между верхними краспицами и топом.
Только грот. Вооружение кэт. Сплошная линия. Дробное вооружение. Пунктирная линия. Топовое вооружение. Штрих-пунктирная линия.Величины нагрузок взяты условно. Их следует определять для конкретных случаев и конкретной геометрии. Ветровая нагрузка может быть вычислена, как суммарная сила, действующая на парус при данной силе ветра, деленная на длину передней шкаторины.
Сила, действующая на штаг – примерно 1/3 от полной силы на стакселе. Остальное – на галсовом и шкотовом углу.
Итак, строим нагрузку – красные и зеленые стрелки. Зеленые – из начального натяжения ванты и положения краспицы по отношению к мачте. Потом определяем необходимое поддерживающее усилие в данном сечении - длину синих стрелок.
Важно отметить, что расчет придется выполнять в несколько этапов. Методом последовательных приближений. Это связано с тем, что в зависимости от величины силы, действующей на ванту (синяя стрелка), будет меняться сила, действующая на краспицу (зеленая стрелка), через которую эта ванта проходит.
Поэтому лучше составить программку или загнать алгоритм в табличку Экселя.
Поскольку мы рассматриваем прямую балку, то рассчитанные силы в вантах и будут силами предварительного натяжения, которые обеспечат ее прямолинейную форму.
По поводу последнего утверждения у меня есть некоторые сомнения, но вроде так.
Определив результирующую нагрузку на балку можно построить эпюру моментов. После этого найти максимальную перерезывающую силу и максимальный изгибающий момент. А по ним вычислить необходимую площадь сечения и момент сопротивления. Т. е. найти параметры для подбора профиля мачты.
Так что предварительный расчет мачт – не тайна за семью печатями. И горшки не боги обжигают.
Знающие, умеющие и имеющие доступ «к телу» могут все это выполнить в АНСИСе.
Эти рассуждения – не истина, а предмет для дальнейшего обсуждения и критики читателей темы. Ногами прошу не пинать, поскольку не корысти для. ☺
P. S. Из эпюры видно, что сила в верхней ванте превышает усилие в основной только для дробного вооружения. Да и то не в разы. Они сравнимы. Но здесь величины взяты от балды. Возможно, для конкретного случая картина может быть иной.
P. P.S. Для продольного изгиба схема будет аналогичной. Тоже надо учесть оба угла для краспиц.
