Опыт в изготовлении деревянной мачты коллеги по судостроительному цеху   Paper Jet  (форум журнала "Катера и Яхты") вдохновил меня на написание этой заметки.Может в будущем мной овладеет желание заняться изготовлением деревянной мачты для своего плавсредства...но пока попытаюсь провести некий предварительный анализ представленных в сети вариантов реализации этой задачи.

Мачта которую построил  Paper Jet.

Самым прстым,по утверждению автора является следующий вариант (дальше перевод авторской статьи с сайта http://www.idniyra.org в сокращенном виде):

Поль Goodwin - US4061 - 1990 марта.

Много людей не строят деревянную мачту из-за очевидной трудности. Есть много путей построить мачту из древесины, но Ян Gougeon представил новый метод конструкции , который является еще и самым простым. В этом новом дизайне используются деревянные рейки, которые могут быть легко вырезаны  на простом столе,без использования специальных шаблонов.

После обсуждения этого нового дизайна с Яном, я пошел создавать чертежи. Простота дизайна была очевидна... Мачта была изготовлена в течение недели, и я смог пойти под парусами через 2 недели после первого обсуждения. Еще через неделю после этого, моя новая мачта двигала меня  в Северно- Американском Чемпионате. Это лучший полый мачтовый дизайн когда-либо!..

Basic Design

Теперь вернемся к реальной истории строительства мачты. Основная идея заключается в вклеивании узкой полоски дерева по краю более широкой рейки, чтобы произвести "L"- форму сечения. Затем маленькие треугольные полосы вклеиваются в углу "L". Это основной раздел используется для каждой  половины мачты.Две готовые полумачты в последствии склеиваются друг с другом и с алюминиевой трубой для ликпаза вставленной в специально подготовленные выемки... Рисунок 1 показывает сечение мачты.

...выбор дерева. Боковые стенки (большая часть "L") должны быть сделаны из древесины, которая является легкой и не слишком жесткой... Красное дерево-один из возможных вариантов...Вам понадобится 1 "х 4" х 16 "для каждой половины мачты. Носовая часть (узкая сторона "L") и треугольные усиления угла должны быть изготовлены из лиственных пород с большим количеством жесткости. Хороший выбор будет ясень, береза, или, возможно, гикори, в зависимости от того, что доступно на местном уровне. Если 16 "длинные куски трудно найти, короткие куски можно срастить вместе (использовать 12:1 заусовку). 1 "х 6" х 16 "будет достаточно для изготовления остальных составляющих.

На рисунке 2 показаны размеры всех составляющих. Обратите внимание, что размеры точные,без припуска,поэтому очень важно использовать острый инструмент...постоянно контролировать угол распила... 

Строительство половины мачты

Склеиваем нос и боковую стенку вместе, как показано на рис 2. Удерживаем в необходимом положении с помощью зажимов и удаляя  клей, который выступает при сжатии в углу соединения.Контролируем прямоугольность соединения. Повторяем эту операцию с другой полумачтой.
Если все таки не удалось избежать выхода клея наружу в углу соединения,постарайтесь удалить его как можно больше срезая или используя наждачную бумагу,иначе придется сформировать небольшую фаску на углу рейки треугольного сечения.Вклеиваем треугольные части на место. Откладываем линию 0,43 "от заднего края. Клеим небольшие (1 / 4" х 1 / 2 ") полосы вдоль этой линии (см. рис 2)...
Следующий шаг заключается в машинной обработке лицевых плоскостей половин,которыми они склеиваются. На фуганке, это сделать легко.Просто установите половины лицевой стороной вниз на фуганок и удалите все лишнее... (см. рис 3).

...Готовые половинки мачты должны плотно сочетаются друг с другом по всей длине. Сделайте чертеж сечения мачты, вырежьте его, и используйте этот шаблон для проверки точности сборки.

Следующим шагом будет сделать паз, чтобы принять алюминиевую трубу шкаторины. Использование алюминиевой трубы шкаторины очень важно, поскольку оно дает мачте дополнительную жесткость и предотвращает сдвиг.Трубка, наружный диаметр 5 / 8 "...
Один из способов ввести в паз трубки шкаторины это с помощью...(см. рис 4). 

Следующим шагом будет решить,желательно-ли сужение мачты к топу. ..Сужение добавляет значительное количество сложностей в строительстве мачт, но я думаю, большинство людей должны быть в состоянии выполнить его без особых трудностей. Начните с определения того, какая  конусность желательна. Основа мачты составляет около 2-1/8 " и опускается на толщину 1-3/4" на конце. Это делается путем строгания половин перед склеиванием их вместе...

Следующим шагом является формирование 45 ° фаски по переднему краю мачты. Нарисуйте линию носа и боковой стенки, чтобы отметить края фаски (см. рис 3)...(см. рис 5)...

Окончательная сборка

Блоки древесины должны быть использованы, чтобы закрыть базу и наконечник...
Затем склеиваем все это вместе!

Последние штрихи

... Посмотрите внимательно на рис 5, чтобы определить, где древесина должна быть удалена.Используйте шлифовальный блок для окончательного формообразования...
Сделайте отверстие для выхода фала в передней части мачты...и для введения паруса (рис.6)...

С этой мачтой закончили.Рассмотрим еще одну схему соединения деревянных реек.Даже не одну,их несколько,но их объеденяет общая конструкция сечения рейкового материала.Подробно технология описана на сайте http://www.duckworksmagazine.com ,я же,как и в предидущем случае ограничусь кратким обзором.

Что такое рот птицы?

  Рот  птицы является способ сделать полую мачту из древесины для использования на яхте. На рисунке 1 ниже показано как выглядит сечение. Обычно используется 8 одинаковых кусков дерева...Основная цель-сохранить вес.

O.D.-является внешним (наружным) диаметром
I.D.-является крупнейшим внутренним диаметром
R1-является кратчайшим внутренним радиусом
R2-является крупнейшим внутренним радиусом или половину I.D.
N-является числом сторон (восемь в данном случае)
 а-  (альфа)-угол между соседними шесты или 360 ° / N
L-ширина материала
Н-толщина материала

Важные коэффициенты

К толщины к ширине шеста или (H / L)
М "переводной коэффициент" или (O.D. /L )
А  соотношение диаметра внутреннего и наружного или (I.D. / O.D.)

... можно построить рот  птицы с различным числом сторон. На рисунке 2 показаны некоторые возможности.

...На рисунке 3 -изменение углов V-вырезов при различных вариантах исполнения.

Дальше в статье представлены прочностные рассчеты,размерные таблицы и калькуляторы для быстрого рассчета необходимых размеров.Меня же интересовал,в первую очередь,принцып.Поэтому я обратился к статье,послужившей источником для предидущей статьи.

Кратко о главном...

Bird’s Mouth Spars
The Real Equations
By David Farless

Введение
 Техника Птичьий Рот для  строительства полых шпат использует 8 деревянных шестов прямоугольного сечения, каждый с 90 º выемкой на одном из ребер. Шесты склеиваются путем вложения угла одной клепки в выемку на следующей... 

...формулы:

предотвратить ширина = 0,4 х внешний диаметр
предотвратить глубина = 0,2 х внешний диаметр

Как и ожидалось, эти формулы  эмпирические..

Эти правила эмпирические для Рта Птицы, похоже, работают, но не выдерживают каких-либо жестких анализов. Статья WoodenBoat приписывает их к таинственному "бывший инженер", который пришел к ним после строительства двух лодок, а затем исчез.

Будучи бывшим инженером, я решил, что я должен быть в состоянии повторить анализ с помощью которого эти правила  были получены. То, что здесь -вывод.

Геометрия

 Поперечное сечение  показано на  рисунке.Форма прямоугольника L ширины и глубины H, с 90 º пазом вырезанным из одного ребра...

Сечение  мачты показано ниже. (Только 3 из 8 элементов показаны для простоты). На этом рисунке, R-радиус соответствует наружному диаметру  мачты (OD), R1 это расстояние от центра мачты,..., и R2 в радиусе, соответствующем внутренним диаметром шпата (ID). Определение R2 в качестве внутреннего радиуса мачты, а не R1 является консервативным предположением (с точки зрения прочности) в том, что он игнорирует дополнительные усиления деревом слева внутри этого круга...

Дальше автор в силу своих возможностей что-то анализирует,с кем-то спорит но не это главное,вот,результат его трудов:

Результаты расчетов

Таблица 1.- результаты расчетов для лонжеронов с ОД 1, 2, 3 и 4 дюйма и с разной I.D.

На этом,пожалуй,я закончу свой обзор.Не потому,что мне все ясно,а потому,что надоело...надоело читать,писать...хочется строить,так сказать, практикой закрепить теорию.Может кто-то из читателей раньше меня решится на этот шаг.В таком случае обращаюсь с просьбой:пишите в комментариях Ваши предложения.Я со своей стороны обещаю публикацию на сайте.

Спасибо!

(продолжение следует)