关于自建帆船的桅杆

伍六七 · 发表于 2022-10-29 09:48

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接我的帖子“救生艇改造帆船”，船长5.5－－6.5m
最开始我的想法是使用摇杆升降天线，但是后经大佬提醒，海水的盐雾会腐蚀天线的众多构件，在海上桅杆出问题就不好搞了。
我的宗旨就是便宜耐用，所以我现在有以下几个构想
1、铝合金椭圆形管，管内塞多根细木条，最后用环氧树脂胶灌满管内缝隙固定。
2、铝合金椭圆型管，管内塞多根细木条，每根细木条都包裹一层玻璃纤维布（横向or纵向？）然后用环氧树脂胶灌满管内固定。
3、铝合金椭圆管，管内塞一根细木条，木条包裹多层玻璃纤维布，最后灌入环氧树脂胶固定。（木条起让玻璃纤维布成卷的功能）
4、以上各方案的基础上，选用更细的铝合金椭圆管，在外层包裹数层玻璃纤维布，刷环氧树脂胶固化。
5、把玻璃纤维布全部/部分替换成碳布，能否在成本增加不多的情况下是性能大幅提升。
以上各方案哪一种成本和性能最均衡合适？

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伍六七 · 发表于 2022-10-29 11:05

@begun

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徐鹏 · 发表于 2022-10-29 12:39

本帖最后由徐鹏于 2022-10-29 12:44 编辑

没这么复杂，到市场二百元买根杉木即可。另外敞开式的救生艇早期是有桅杆和帆的，根据大小分双桅和单桅。

伍六七 · 发表于 2022-10-29 13:56

徐鹏发表于 2022-10-29 12:39
本帖最后由徐鹏于 2022-10-29 12:44 编辑

没这么复杂，到市场二百元买根杉木即可。另外敞开式的救生艇早期是有桅杆和帆的，根据大小分双桅和单桅。

毕竟是准备远洋的，还是选择更稳妥的，毕竟科技进步了，能在一定的预算下选择更好的材料何乐而不为。

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徐鹏 · 发表于 2022-10-29 14:10

伍六七发表于 2022-10-29 13:56
毕竟是准备远洋的，还是选择更稳妥的，毕竟科技进步了，能在一定的预算下选择更好的材料何乐而不为。

那就买铝合金桅杆，价格也不贵

徐鹏 · 发表于 2022-10-29 14:18

另外救生艇的价格和改造费用，有效成本不比帆船便宜多少。

begun · 发表于 2022-10-29 16:33

本帖最后由 begun 于 2022-10-29 16:40 编辑

一般来说，简易桅杆直接用空心圆管即可。材质一般是6061的。虽然有更强的铝合金，但那些全部都不耐海水腐蚀，所以无法使用。如果指望耐腐蚀更强一点可以换5083或者5086材质，但强度下降一半。

在铝管子里面塞木头，属于画蛇添足。因为木头弹性模量比较低难以和铝合金配合承力，所以加了木头除了增加了重量外没啥作用。碳纤维也是同样的原因，区别在于碳纤维是弹性模量过强，导致铝合金不承力。有一些桅杆设计中会有局部的横向受力（比如三角帆的底部横桁安装点），这里可以填充增强材料以缓解应力集中。

玻璃钢弹性模量和铝基本相当，可以使用。但一般铝管就已经够用了，你再包裹一层。。。嗯，也许可以增加点耐腐蚀性。在没有锥形管的情况下可以用这个办法做出底部比顶部更强的管子。

赛艇中把圆管改成非圆截面这主要是桅杆前后变形倾向比左右要大一些，所以从极端减重上考虑这么干的。

如果市场有现成的铝合金帆船桅杆（一般自带了风帆导轨），可以直接使用。但如果你选了中式帆装，这种为三角帆设计的型材桅杆是不适用的。应该选用圆管桅杆（最好是锥形管，上部细下部粗）。市场上可替换产品就是灯柱，抗强风型可抵御时速150公里的风载荷。

youxi748 · 发表于 2022-10-29 16:48

满满的都是知识

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伍六七 · 发表于 2022-10-29 21:16

begun 发表于 2022-10-29 16:33
本帖最后由 begun 于 2022-10-29 16:40 编辑

一般来说，简易桅杆直接用空心圆管即可。材质一般是6061的。虽然有更强的铝合金，但那些全部都不耐海水腐蚀，所以无法使用。如果指望耐腐蚀更强一点可以换5083或者5086材质，但强度下降一半。

在铝管子里面塞木头，属于画蛇添足。因为木头弹性模量比较低难以和铝合金配合承力，所以加了木头除了增加了重量外没啥作用。碳纤维也是同样的原因，区别在于碳纤维是弹性模量过强，导致铝合金不承力。有一些桅杆设计中会有局部的横向受力（比如三角帆的底部横桁安装点），这里可以填充增强材料以缓解应力集中。

玻璃钢弹性模量和铝基本相当，可以使用。但一般铝管就已经够用了，你再包裹一层。。。嗯，也许可以增加点耐腐蚀性。在没有锥形管的情况下可以用这个办法做出底部比顶部更强的管子。

赛艇中把圆管改成非圆截面这主要是桅杆前后变形倾向比左右要大一些，所以从极端减重上考虑这么干的。

如果市场有现成的铝合金帆船桅杆（一般自带了风帆导轨），可以直接使用。但如果你选了中式帆装，这种为三角帆设计的型材桅杆是不适用的。应该选用圆管桅杆（最好是锥形管，上部细下部粗）。市场上可替换产品就是灯柱，抗强风型可抵御时速150公里的风载荷。

类似于这种吗？

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伍六七 · 发表于 2022-10-29 21:30

伍六七发表于 2022-10-29 21:16
类似于这种吗？

这些东西都是钢镀锌，我没找到铝的，这样一来重量会过大吧？这样重心可就不好搞了，加上中式帆装的帆骨等等。。。我已经想象到船侧翻的美景了。。。

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伍六七 · 发表于 2022-10-29 21:30

@begun

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begun · 发表于 2022-10-31 12:33

伍六七发表于 2022-10-29 21:30
这些东西都是钢镀锌，我没找到铝的，这样一来重量会过大吧？这样重心可就不好搞了，加上中式帆装的帆骨等 ...

重心好不好搞，不能靠你的凭空想象，而是要靠经验或者数据。对你来说显然是没经验，那么应该看数据。桅杆从钢的到铝的重量差别有多大，需要调配多少压载来平衡，这都是可以计算的。

如果你按1:3的厚度去用钢替换铝管，显然它们的重量是基本一样的。如果你替换的是6061T6的铝管，那么需要4130之类的高强度钢材；如果是5083，那么普通的16Mn之类就足够了。

实际上就算你用更厚的普通钢材去替换6061的铝管，由于桅杆自身重量也就那么一点点，多了些对整条船也没多少影响。

至于为啥帆船上用铝管比较多。。答案是普通帆船都用杆索结构，其中杆子仅仅承受压力，弯矩较小，所以管子可以做成等截面的。这种管子适合铝材挤出成型。钢材要这样挤出成型复杂截面的桅杆基本是不可能做到的。

锥形管至少挤出成型基本是没法做的，所以必须特别制造。如果是家庭自己做一个，显然，普通人不可能做金属的，只能是木质桅杆，或者直接碳纤维。做金属的也必须在有专用设备的工厂才能完成，完全的圆锥管即使在工厂生产也比较困难，很多是多边形锥管（通过折弯机将金属板折成多边形锥形）。