Как замерить жесткость мачты гидрофойла
Методика постановки эксперимента:
- Собрать простой стенд: подготовить стену, установить 4 анкера, закрепить алюминиевую (или эквивалентно жесткую) монтажную пластину с универсальными отверстиями.
- Подготовить измерительный набор: линейка (и/или лазер), стропа, груз 5 кг (проверить вес на весах), упор с штифтом для торсионного теста, метка плеча 300 мм.
- Провести замеры flex: снять стартовое значение и значение под нагрузкой 5 кг, вычислить прогиб (мм) и зафиксировать с длиной консоли (мачты).
- Провести замеры twist: установить подпорку-шарнир, отмерить 300 мм плечо, навесить 5 кг, зафиксировать прирост прогиба (мм).
- Повторить каждое измерение минимум 3 раза, убедиться в повторяемости значений, усреднить результаты.
- Пересчитать нагрузки в ньютоны и моменты (при необходимости), оформить таблицу замеров для разных мачт (с указанием массы, профиля, плановой формы, геометрии).
- Сравнить результаты с эталонной/конкурентной мачтой; при наличии опыта попытаться оценить внутреннюю структуру (сердечник, пена, тип волокна, количество слоев) по совокупности показателей.
- Избегать использования проставок из дерева и иных податливых элементов в креплении; при необходимости — модернизировать крепеж.
- Задокументировать методику (схемы, фото стенда, порядок действий) и подготовить материалы для публикации на сайте.
Полный пересказ видео:
Методология измерения жесткости мачты
Критерии корректного эксперимента
- Доступность: метод должен быть выполним любым пользователем, а не только производителем или прорайдером. Достаточно стены с 4 анкерами, линейки и/или лазера, груза (пример: банка с водой 5 кг), простой стропы и упора/подпорки.
- Повторяемость и достоверность: эталонная мачта при повторных измерениях в разное время и у разных людей должна давать одинаковые значения. Результаты не должны зависеть от места замера, условий и персоналии исполнителя.
- Измеримость: результаты должны сводиться к физическим измеряемым величинам (ньютоны, миллиметры, моменты), чтобы их можно было сравнивать и пересчитывать.
- Независимость от лаборатории: метод должен давать сопоставимые результаты в разных местах при соблюдении простой процедуры и одинаковых входных параметров.
Цели измерений
- Улучшение собственной продукции: сопоставление субъективных ощущений райдеров с объективными цифрами для оптимизации конструкции.
- Бенчмаркинг с конкурентами: сравнение мачт разных производителей, оценка «внутренностей» по совокупности массы, профиля, формы в плане, толщины, геометрии и жесткостных показателей. С накопленным опытом по таким данным можно с ~80% вероятностью судить о наличии пены, типе сердечника, количестве слоев, типе волокон (высокомодульный карбон/обычный/стекло).
История разработки стенда у лектора
- До изготовления пластины стенда, мачты крепились напрямую к кирпичной стене, но единожды была использована переходная пластина из дерева, что повлияло на результат и привело к изготовлению жесткой алюминиевой пластине с множеством посадочных вариантов под разные мачты.
- Первые серийные мачты при старте проекта Darkfoils в далеком 2018 году: до 8-й все предыдущие забракованы и утилизированы из-за несоответствующей жесткости; с 8-й найден базовый подход, который далее совершенствуется.
Неверные и низкодостоверные полевые и «кустарные» методы
«Холодец-тест» (удары по крылу/стабу/фюзеляжу и наблюдение за дрожанием)
- Причины недостоверности: неповторяемость усилия (сильно/слабо ударили), разные точки и элементы удара (крыло/стаб/фюзеляж), варьирующие параметры самолета (размах, масса, жесткость крыла/стаба; длина и вынос фюзеляжа).
- Проблемы измеримости: непонятные метрики (колебания/сек), отсутствие стандартов, зависимость от исполнителя и конфигурации.
- Вывод: метод доступный, но недостоверный, неповторяемый, с сомнительной измеримостью.
Метод «две табуретки и человек посередине»
- Доступность высокая, но повторяемость низкая: разный вес людей, разные пролеты между опорами.
- Измеримость условная: миллиметры прогиба зависят от нефункциональных параметров (масса человека, геометрия опор), нужна стандартизация веса с точностью хотя бы до ~100 г; по сути метод «так себе».
«Шатал-тест» (крутить за фюзеляж, ощущая жесткость руками)
- Даёт различимость только при крупных различиях (например, в 2 раза). Для классов «очень жесткая» vs «жесткая» vs «средняя» мачты оказываются близки, руками различить невозможно.
- Недоступна корректная измеримость: сила и угловой отклик не нормированы; повторяемость и достоверность отсутствуют. Итог — «фигня полная».
Лабораторные псевдометоды: «доска дрожит»
- Пример: крепление самолета к фанере/ДСП, хомуты сомнительного качества, доска неизвестной длины/массы — по сути тот же «холодец», только наоборот (колеблется доска). Неизвестные усилия, масса, способы затяжки — низкая достоверность и измеримость.
Лазер на кончике мачты и смещение точки на противоположной стене
- Плюсы: доступность, измеримость (по линейке), базовая воспроизводимость.
- Минусы: разная дистанция до стен у разных пользователей, нужна унификация; ключевая проблема — зависит от формы эпюры прогиба. Две мачты с одинаковой интегральной жесткостью могут прогибаться геометрически по-разному; лазер на конце регистрирует направление кончика (изгиб «прямее» или «загибом»), что искажает сопоставимость. Вывод: недостоверен для сравнения жесткости.
Корректный стендовый метод (консоль с защемленным концом)
Принцип и оборудование
- Жесткое защемление мачты в «стене» (консоль), свободный конец нагружается сосредоточенной силой на конце.
- Инструменты: надежное крепление (анкера, алюминиевая плита с множеством посадочных отверстий), груз 5 кг (банка с водой, взвешенная на весах), стропа для подвеса, упор/подпорка с штифтом для торсионного замера, линейка (или лазер+линейка), отметки плеча.
- Основа методики: классическая задача сопромата (консольная балка с сосредоточенной нагрузкой), переводима в физические единицы (мм прогиба, Н нагрузки, момент = F×плечо).
Измерение продольной жесткости (flex)
- Процедура: снять стартовое значение (пример: 8 мм), подвесить груз 5 кг на конце (через фюзеляж), потушить вибрацию, снять значение под нагрузкой (пример: 15 мм).
- Результат: прогиб = 15 − 8 = 7 мм при силе 5 кг (49N) на заданном плече (длина консоли) 850 мм.
- Обоснование: линейка достаточна, щуп не обязателен - важно использовать инструменты, доступные всем.
Измерение торсионной жесткости (twist)
- Оснастка: подпорка с штифтом по линии примерно посередине хорды для создания опоры-«шарнира», метка плеча 300 мм от оси приложения; навеска того же груза 5 кг на заданном плече.
- Процедура и данные: стартовое показание 7 мм, под нагрузкой — 10,5 мм. Прогиб 3,5 мм. Измерение повторяется несколько раз для устойчивости; значения совпадают (10,5 − 7 = 3,5 мм).
- Интерпретация: даёт воспроизводимую оценку угловой/линейной деформации, сводимую к моменту 5 кг (49N) × 300 мм.
Повторяемость и независимость
- Метод применяют «несколько лет», показывает стабильность. При наличии стандартизированного груза, плеч, крепления и процедуры — даёт сопоставимые результаты в разных местах и у разных людей.
Документирование результатов
- Все данные фиксируются в таблице. Планируется публикация на сайте: пользователи смогут сравнивать величины прогиба по единой методике.:
Практический смысл миллиметров
- Близкие по классу мачты отличаются под нагрузкой на 1 мм (не 10–20 мм). Различить руками в «шатал-тесте» невозможно, но на воде ногами это чувствуется. Пример: одна мачта прогиб 3 мм, другая 4 мм — разницу рукой не «поймать», а в катании заметно.
Эпюра прогиба в зоне площадки мачты
- Наблюдение: при жестком защемлении мачта практически «не гнется» в районе площадки крепления; деформации распределяются дальше по длине. Это опровергает мнение, что «таттл-бокс лучше площадки из-за местной гибкости». На видео/наблюдении демонстрируется «тотальная жесткость» вблизи площадки.