Linor, block och taljor
Introduktion
Denna artikel publicerades först i På Kryss & Till Rors nr 3 år 1987 på sidorna 34 till 36.
Den kraftvinst som tillbehörskatalogerna anger för taljor och block är verklighetsfrämmande.
Harald Wenander har undersökt saken och kommit fram till vilka linor och block man ska välja.
Artikeln har två delar, Mätning på enkelblock och Beräkning av kraftvinst i taljor.
Första delen är här kopierad från första publiceringen. I den andra delen hade vid beräkningen använts en förenklad formel som gav för låga värden på taljors kraftvinst. Den andra delen är därför delvis omarbetad.
Första delen. Mätning på enkelblock
Det hela började med att jag (Harald Wenander) sent i höstas (1986) bytte min Mamba 31 mot en Omega 34 för att få något bättre utrymme, förhoppningsvis aningen större snabbhet och framför allt självslående fock.
På Omegan är storskot, akterstagssträckare och kicktalja alla försedda med 6-skurna taljor (6- skuren talja innebär en talja med sex skivor, linhjul). Linorna är alla 15 mm polyester med flätat hölje. Grova linor, mjuka och härliga att handskas med.
Figur 1,?.
När jag hos båttillverkaren klagade på att det blir så mycket löst skot i sittbrunn c:a 22 m vid bidevindskotning, framhölls att det relativt stora storseglet på 32 m2 krävde 6-skuren talja för att kunna skotas hem på en hård kryss, jag tyckte inte, att jag kunde få hem storen nämnvärt bättre än på den 11 m Laurinare jag hade 1963 - 83, där storskotet till allmän förvåning bara var 3-skuret och dessutom med 10 mm lina. Var nu detta bara inbillning eller kanske tilltagande kraftlöshet med stigande ålder.
Figur 1.
Prov under kontrollerade förhållanden måste göras.
En 25 kg fjädervåg inköptes som vetenskapligt instrument, och prov utfördes med att hissa upp en av mina vänners 12 - årige son Björn i den 6-skurna storskottaljan. Han vägde 47,5 kg och det gick åt 17 kg i halande part för att lyfta honom. Alltså en total kraftvinst av 2,8 gånger i stället för "teoretiska" 6 gånger.
Förlusterna måste alltså vara avsevärda, men varifrån kom de? Var det friktion i blocken, invändig friktion i linan eller något annat? De vanliga tekniska handböckerna gav ingen ledtråd, de avhandlar vajer och block för kranar, hissar etc. Dessutom alltid med stora blockskivor. Där är förlusterna mycket måttliga, ungefär 3-5% per skiva. Om linorna och de blocktyper som förekommer på segelbåtar sägs ingenting.
Närmare undersökning var alltså nödvändig.
Ett antal enkelblock med olika skivdiametrar införskaffades jämte linor i olika dimensioner och uppbyggnad enligt nedan.
Fem block med diametrar i spårbotten av 22, 38,48,48 och 80 mm. Det ena 48 mm blocket var kullagrat, övriga utan kullager med skivor av nylon och axlar av rostfritt stål. I katalogerna anges alltid skivornas ytterdiameter, medan det naturliga vore att ange spårbottens diameter.
Det är ju den, som linan skall böjas omkring. Ovannämnda blockskivor benämns i katalogerna 32, 48, 57 och 90 mm.
Figur 2, försöksanordning.
Sju linor, varav lina 1 var storskotet på Omegan, en 15 mm lina med polyesterkärna och polyesterhölje, lina 2 var av samma material och uppbyggnad med 10 mm diameter, lina 3 d:o med 8 mm diameter, lina 4 var en 6 mm lina av flätat polyestersilke utan kärna, lina 5 var en 3-slagen 8 mm polyesterlina, lina 6 var en högmodern kevlarlina med bara 3 mm di- ameter med c:a ett dussin heldragna fibrer inneslutna i ett plasthölje. Denna lina har mycket liten fjädring och är stark, men dyr. Lina 7 slutligen var en 14 mm manillalina som medtogs för att få en jämförelse mellan gamla tiders naturfibrer och modernt syntetmaterial.
Vikten Q utgjordes av en plastdunk med vatten, som först vägdes i fjädervågen. Härigenom eliminerades eventuell felvisning av vågen, eftersom samma våg användes på båda sidor av det övre, testade blocket.
På basis av kraften F på fjädervågen kunde förlusten i blocket avläsas och verkningsgraden, Q dividerat med F, räknas ut. De uppmätta värdena och beräknade verkningsgrader för olika kombinationer av linor och linskivor presenteras i tabell 1 nedan.
Tabell 1, verkningsgrad.
Lina Material
Lina Diameter
mm
Skiva Botten- diameter
Skiva Ytter- diameter
Belastning Q kg
Dragkraft F kg
Verk- nings- grad
Polyester i kärna
och hölje
15
22 32
20
26,5 0,76
38 48 24,25 0,83
48 57 23,25 0,86
48* 57* 23 0,87
80 90 22,25 0,90
10
22 32 24,5 0,82
38 48 23 0,87
48 57 22,25 0,90
48* 57* 21,75 0,92
80 90 21,25 0,94
8
22 32 24 0,83
38 48 22,5 0,89
48 57 22 0,91
48* 57* 21,75 0,92
80 90 21 0,95
Polyester- silke flätad
utan kärna
6
22 32 23,5 0,85
38 48 22 0,91
48 57 21,5 0,93
48* 57* 21 0,95
80 90 21 0,95
Polyester 3-slagen 8
22 32 24 0,83
38 48 22,75 0,88
48 57 22 0,91
48* 57* 21,75 0,92
80 90 21 0,95
Kevlar heldragna
fibrer i plasthölje
3
22 32 25 0,80
38 48 22 0,91
48 57 21 0,95
48* 57* 20,75 0,96
80 90 20,65 0,97
Manilla 14
22 32 27** 0,74**
38 48 25,5 0,78
48 57 24 0,83
48* 57* 24 0,83
80 90 22,5 0,89
Not * kullagrad skiva
Not ** osäkra värden, vågen i botten Förbluffande resultat
Av tabell 1 framgår klart, att verkningsgraden ökar - förlusterna minskar - med ökad skivdiameter och klenare lina.
Kullagring av skivan ökar verkningsgraden endast relativt obetydligt. Huvuddelen av
förlusterna ligger i själva linan. När linan böjs måste de enskilda fibrerna glida mot varandra, ju mer desto mindre skivan är, och detta ger förbluffande stor friktion.
När man sakta drar en lina över skivan under belastning märker man, att den går ryckigt, just på grund av fibrernas rörelse. Olika delar av en lina kan gå olika tungt - linan är uppenbart inte homogen.
Den enkla försöksanordningen tillåter knappast noggrannare avläsning än på 0,25 kg när.
Detta spelar dock mindre roll på grund av nämnda ojämnheter i linorna. De angivna värdena är ett medeltal av flera försök. Belastningen tycks inte spela stor roll, i varje fall inte vid måttlig belastning. Inga nämnvärda skillnader kunde uppmätas vid 20 respektive 36 kg last.
Temperaturen påverkade ej heller resultatet, som blev detsamma vid 12° som vid 23°C.
Undersökningen är framför allt tillämpbar på linor som tas hem för hand, till exempel
storskot, akterstagssträckare, kicktalja etc. Hur förhållandet är vid användning av vinsch, där belastningen kan vara åtskilliga hundra kg borde nog undersökas. Eftersom vinschtrummorna är mer eller mindre koniska glider linan hela tiden mot trumman, vilket kan ge avsevärd friktion.
Andra delen. Beräkning av kraftvinst i taljor
Taljans funktion
Se figur 3 här nedan, med en förenklad bild av en fyrskuren talja. Den kan till exempel vara insatt som storskot mellan bom och durk.
Med hjälp av ett räkneexempel visas vad som kraftmässigt händer i taljan vid halande.
Figur 3, exempel på talja.
Antag att man valt skivor och linor som ger verkningsgraden 0,9.
Antag att en person halar med kraften F som är 100 mätt i en godtycklig kraftenhet.
Efter första skivan har kraften F minskat på grund av verkningsgraden till F gånger 0,9 det vill säga till 90 och ges namnet F1.
Efter andra skivan minskas kraften till 0,9 gånger 90 d v s 81 och kallas F2.
Denna typ av minskning fortsätter i taljans alla skivor. Taljans övre block påverkas av summan av alla krafterna F1 till och med F4. D v s 90 + 81+ 73 +66 = 310.
Kraftförstärkningen blir då 310 dividerat med 100 som är 3,1.
Taljans kraftvinst
I tabell 2 nedan finns kraftvinsten färdiguträknad för ett antal taljor med olika antal skivor, alla av samma storlek.
Börja med att i tabell 1 leta ut den kombination av lina och skivstorlek som är av intresse.
Exempel: Polyester i kärna och hölje, lindiameter 10 mm och skivans ytterdiameter 57 mm.
Då ser man att verkningsgraden är 0,90.
Gå till tabell 2 och sök upp raden för samma verkningsgrad, 0,90. Där finner man att t ex en tvåskuren talja har kraftvinsten 1,71 och en fyrskuren har 3,10.
Tabell 2, kraftvinst.
Verk- nings- grad
Kraftvinst med antal skivor i taljan
1 2 3 4 5 6 7 8
1,00 1,00 2,00 3,00 4,00 5,00 6,00 7,00 8,00 0,98 0,98 1,94 2,88 3,80 4,71 5,59 6,46 7,31 0,96 0,96 1,88 2,77 3,62 4,43 5,21 5,97 6,69 0,94 0,94 1,82 2,65 3,43 4,17 4,86 5,51 6,12 0,92 0,92 1,77 2,55 3,26 3,92 4,53 5,08 5,60 0,90 0,90 1,71 2,44 3,10 3,69 4,22 4,70 5,13 0,88 0,88 1,65 2,34 2,94 3,46 3,93 4,34 4,70 0,86 0,86 1,60 2,24 2,78 3,25 3,66 4,01 4,30 0,84 0,84 1,55 2,14 2,64 3,05 3,41 3,70 3,95 0,82 0,82 1,49 2,04 2,50 2,87 3,17 3,42 3,62 0,80 0,80 1,44 1,95 2,36 2,69 2,95 3,16 3,33 0,78 0,78 1,39 1,86 2,23 2,52 2,75 2,92 3,06 0,76 0,76 1,34 1,78 2,11 2,36 2,56 2,70 2,81
Vill man studera en talja innehållande skivor av olika storlek går det att använda formlerna som tillhör figur 3, och där sätta in tillämplig verkningsgrad för varje skiva.
Vilka slutsatser skall man rent praktiskt dra av undersökningen.
·Använd alltid största möjliga skivor i blocken.
·Använd klenast möjliga hanterbara lina. Under 8 mm är det nog opraktiskt att gå.
·Tänk efter om det lönar sig att använda en mångskuren talja, kraftvinsten ökar långsamt med antal skivor.
·Kullagrade block minskar förlusterna, men inte så mycket.
·Det tycks inte finnas någon avgörande skillnad mellan flätade och slagna linor av de vanliga typerna.
Marknaden erbjuder (1987): För t ex storskot finns 2-skiviga och 3- skiviga block för 4- eller 6-skurna taljor. Största skivstorlek för vanliga block är c:a 50 mm (60 enl. katalog). Större skivdiametrar finns bara på mycket grova och tunga block. Fiolblock med en liten och en stor skiva används mycket. Där är det den mindre skivan som mest sänker kraftvinsten.
Omegans storskot, det som föranledde denna undersökning, hur är det nu med det? Jo, med befintliga standardbestyckningen,15 mm lina och 6-skuren talja med 53 (63) mm skivor blir kraftvinsten inte 6 gånger utan bara 3,7 gånger!
Med 4-skuret blir vinsten 2,8 dvs 25 % mindre men med 33% mindre lina att hala in.
Använder man i stället 8 mm lina och 3-skuren talja blir kraftvinsten 2,5 det vill säga måttliga 32% lägre än originalet men med bara 11 meter lös lina i brunn i stället för 22 meter. 85% av linans vikt sparas in liksom nästan lika mycket av dess pris.
Båttillbehörskatalogerna som presenterar olika arrangemang för taljor och anger helt blåögt kraftvinsten till de "teoretiska" värdena, helt bortseende från att en angiven vinst om 8 gånger
med en 8-skuren talja kanske bara är 4 gånger, om ens det. För kraftvinst 6 gånger med 8- skuren talja krävs en verkningsgrad per skiva av 0,94 och det får man inte utan vidare.
Fabrikanter av linor och block får börja se verkligheten i ögonen och upptäcka friktionen samt ange dess ledsamma men påtagliga verkningar i sina kataloger.
Två knep för ökad kraftvinst
Vid exempelvis bidevindsskotning av ett storsegel kan man fördubbla kraftvinsten på följande sätt: Se figur 3. Drag på vanligt sätt uppåt i halningslinan som är märkt F.
Drag samtidigt nedåt med andra handen med samma kraft i linan som är märkt F1.
I en del sammanhang, t ex en kicktalja men normalt inte en storskotstalja, kan man vända taljan i figur 3 upp och ner. Då blir figurens nedre block, det med haländan, kopplat till det som skall påverkas och figurens övre block kopplat till den fasta punkten i båten. Då ökar talet för kraftvinst med beloppet "1". Som ett exempel, i stället för kraftvinsten till 3,1 fås vinsten 4,1.
