Esivenytetty polyesteri vs. Dyneema® SK78 ja SK99 tuuliperäsimille

Tuuliperäsimessä käytettävän köyden valinta on tärkeää tarkan liikkeen siirron, luotettavan ohjausvasteen ja hyvän kestävyyden varmistamiseksi purjehduksen aikana.

Köyden on kestettävä mekanismin siirtämät kuormat, aluksen liikkeestä aiheutuvat vaihtelevat voimat ja toistuvat taivutukset ohjauspisteissä. Sen on myös säilytettävä vakaa pituus, tarjottava ennustettava käyttäytyminen ja kestettävä kulumista kosketuksesta väkipyörien ja muiden komponenttien kanssa.

Esivenytetyllä polyesterillä ja Dyneema®:lla on näiltä osin merkittäviä eroja. Dyneema®-perheessä tyypit SK78 ja SK99 tarjoavat erilaisia yhdistelmiä lujuudessa, jäykkyydessä ja väsymiskäyttäytymisessä.

1. Murtolujuus

Esivenytetty polyesteri tarjoaa riittävän lujuuden moniin merenkulullisiin sovelluksiin, mutta Dyneema® mahdollistaa huomattavasti korkeampien murtokuormien saavuttamisen samalla halkaisijalla.

8 mm köyden osalta suuntaa-antavat arvot voivat valmistajasta ja rakenteesta riippuen sijoittua seuraaviin alueisiin:

• Esivenytetty polyesteri: noin 1 400–1 600 kg.
• Dyneema® SK78: noin 5 000–6 300 kg.
• Dyneema® SK99: jopa noin 8 000–11 200 kg tietyissä huipputehokkaissa rakenteissa.

Tämä ero mahdollistaa huomattavan lujuusmarginaalin ilman köyden halkaisijan kasvattamista. Tuuliperäsimessä ei kuitenkaan riitä, että valitaan materiaali, jolla on suurin lujuus: on otettava huomioon myös mekanismin siirtämät todelliset kuormat, kiinnityspisteiden, väkipyörien ja pääted kytkentöjen lujuus.

2. Venymä ja liikkeen siirron tarkkuus

Tuuliperäsimessä köyden venymä voi vaikuttaa ohjausmekanismin liikkeen siirron tarkkuuteen.

Esivenytettyä polyesteriä on valmistuksen aikana altistettu venytysprosessille myöhemmän venymän vähentämiseksi. Siitä huolimatta se säilyttää tietyn kimmoisuuden ja voi venyä kuorman kasvaessa, erityisesti nykivien vetojen tai äkillisten kuormitusvaihteluiden yhteydessä.

Dyneema®:lla on verrattavissa olevissa kuormissa huomattavasti pienempi venymä. Tämä mahdollistaa suoremman liikkeen siirron ja vähentää köyden pituusmuutoksia jännityksen vaihtuessa.

Kahden tarkastellun tyypin välillä:

• Dyneema® SK78: yhdistää erittäin alhaisen venymän hyvään lujuuteen ja sopivaan käyttäytymiseen sovelluksissa, jotka altistuvat toistuville kuormituksille.
• Dyneema® SK99: tarjoaa korkeamman ominaislujuuden ja kimmokertoimen, joka on tietyissä vertailuissa noin 35 % korkeampi kuin SK78:n.

Korkeampi kimmokerroin tarkoittaa, että köysi muodonmuuttuu vähemmän samalla suhteellisella jännityksellä. Tämä voi olla edullista, kun tavoitellaan erityisen jäykkää liikkeen siirtoa.

Todellinen vaste riippuu kuitenkin myös köyden rakenteesta, sen pituudesta, päätekytkennöistä ja käytetystä kuormasta. Mikään näistä materiaaleista ei poista muodonmuutosta täysin.

3. Paino ja käsittely

Dyneema®:n tiheys on noin 0,97 g/cm³, alempi kuin veden, joten kuitu ilman pinnoitteita tai lisäelementtejä voi kellua. Polyesterin tiheys on korkeampi kuin veden.

Tuuliperäsimessä kahden materiaalin välinen painoero on yleensä vähemmän ratkaiseva kuin korkealla oleville köysille, kuten juoksureille. Dyneema®:n alhainen paino voi kuitenkin helpottaa käsittelyä ja vähentää siirtojärjestelmän itsensä massaa.

Tässä sovelluksessa lujuus, mittapysyvyys ja kestävyys kuormitussyklejä vastaan ovat yleensä tärkeämpiä kriteerejä kuin pelkkä painon vähentäminen.

4. Joustavuus silmukoiden tekemiseen jatkoksella

Dyneema® mahdollistaa silmukoiden tekemisen jatkoksella (splice), kun sen rakenne soveltuu tähän menettelyyn.

Hyvin tehty jatkos voi säilyttää erittäin suuren osan köyden alkuperäisestä lujuudesta. Tulos riippuu punoksen tyypistä, jatkoksen pituudesta ja valmistajan ohjeista.

Tuuliperäsimessä tiiviit ja hyvin tehdyt päätekytkennät auttavat luomaan luotettavia yhteyksiä köyden ja mekanismin komponenttien välillä.

Tavanomaiset solmut voivat vähentää merkittävästi köyden lujuutta, joten on tärkeää valita oikeanlainen päätekytkentä. Kaikki Dyneema®-köydet eivät mahdollista samaa jatkostyyppiä; kunkin rakenteen mukainen menettely on noudatettava.

5. Ulkoinen kulutuslujuus

Tuuliperäsimen toiminnan aikana köysi voi hieroa väkipyöriä, ohjaimia ja muita komponentteja vastaan. Kulutuslujuus on siksi tärkeä näkökohta sen kestävyydelle.

Dyneema®:lla on alhainen kitkakerroin ja hyvä kulutuslujuus monissa sovelluksissa. Se ei kuitenkaan ole immuuni kulumiselle ja voi vaurioitua, jos se kulkee terävien reunojen, karheiden pintojen tai sopimattomien elementtien yli.

Polyesteri tarjoaa myös hyvän kulutuslujuuden ja voi sopivalla suojapeitteellä tarjota hyödyllistä ulkoista suojaa.

Molemmissa materiaaleissa kestävyys riippuu:

• Väkipyörien halkaisijasta ja kunnosta.
• Kosketuspaineesta ja köyden jännityksestä.
• Taivutuksen tiheydestä ja kulmasta.
• Terävien reunojen tai hankaavien pintojen läsnäolosta.
• Köyden rakenteesta ja sen kuitujen suojauksesta.

Tuuliperäsimessä on erityisen tärkeää välttää köyden kulkemista vaurioituneiden pintojen yli tai riittämättömällä taivutussäteellä.

6. Taivutusväsyminen ja toistuvat kuormitukset

Tuuliperäsimen köysi voi altistua jatkuville jännitys- ja purkautumissykleille sekä toistuville taivutuksille väkipyörien läpi kulkiessaan. Nämä olosuhteet voivat aiheuttaa sisäistä kitkaa kuitujen välillä, lämpenemistä ja progressiivista lujuuden heikkenemistä.

Dyneema® SK78

SK78 osoittaa hyvää käyttäytymistä taivutusväsymistä vastaan ja on kiinnostava vaihtoehto sovelluksiin, jotka altistuvat toistuville kuormituksille. Sen yhdistelmä lujuutta, alhaista venymää ja taivutuskäyttäytymistä voi olla erityisen sopiva tuuliperäsimen jatkuviin liikkeisiin.

Dyneema® SK99

SK99 tarjoaa korkeamman ominaislujuuden ja suuremman jäykkyyden tietyissä vertailuissa. Korkeampi murtolujuus ei kuitenkaan automaattisesti tarkoita pidempää käyttöikää toistetussa taivutuksessa.

Tuuliperäsimessä, jossa liikkeen jatkuvuus voi olla tärkeämpää kuin suurimman murtokuorman saavuttaminen, kyseisen köyden väsymismääritykset on tarkistettava ennen tämän tyypin valitsemista.

Esivenytetty polyesteri

Polyesteri yhdistää joustavuuden ja kimmoisuuden, mutta osoittaa korkeampaa venymää kuin Dyneema®. Se voi olla kelvollinen vaihtoehto, kun kuormat ovat sen rajojen sisällä ja kustannukset, pito ja helppo vaihdettavuus ovat etusijalla.

Kaikissa materiaaleissa väkipyörien halkaisija, mekanismin säätö ja epänormaalin kitkan puuttuminen vaikuttavat suoraan köyden käyttöikään.

7. Käyttäytyminen puristimissa, ohjaimissa ja kiinnityspisteissä

Köyden ja puristuselementtien välinen yhteensopivuus on ratkaisevaa liukumisen estämiseksi ja sen varmistamiseksi, että tuuliperäsin siirtää liikkeen oikein.

Polyesteri tarjoaa, erityisesti kun sillä on sopiva suojapeite, yleensä hyvän pidon perinteisissä lukitusjärjestelmissä.

Dyneema®:lla on sileämpi pinta, joten on tarkistettava, että puristusjärjestelmä on yhteensopiva valitun halkaisijan ja rakenteen kanssa. Joissakin tapauksissa pitopäällyste tai erityinen ratkaisu voi parantaa kokoonpanon käyttäytymistä.

8. Vertailutaulukko: 8 mm köydet

Lujuusarvot ovat suuntaa-antavia. Lopullisen valinnan on perustuttava kyseisen köyden eritelmään ja tuuliperäsimen ominaisuuksiin.

9. South Atlanticin suositus tuuliperäsimille

Purjehduksen aikana nämä köydet altistuvat vaihteleville kuormituksille, nykäyksille ja toistuville jännitys- ja purkautumissykleille. Lisäksi ne voivat toimia jatkuvasti väkipyörien ja muiden siirtomekanismin elementtien päällä.

SK78 tarjoaa erityisen kiinnostavia ominaisuuksia tähän sovellukseen:

• Korkea lujuus: tarjoaa laajan lujuusmarginaalin suhteessa halkaisijaansa, kunhan se valitaan järjestelmän todellisten kuormien mukaisesti.
• Alhainen venymä: edistää tarkkaa liikkeen siirtoa ja auttaa ylläpitämään vakaata pituutta kuorman alla.
• Hyvä käyttäytyminen toistetussa taivutuksessa: sopiva mekanismeille, jotka toimivat jatkuvasti ja joiden köydet kulkevat väkipyörien läpi.
• Lisäsuojaus suojapeitteen ansiosta: Sopiva suojapeite voi suojata sisäisiä kuituja hankaukselta ja pintakulumiselta. Sen tehokkuus riippuu köyden materiaalista ja rakenteesta.
• Hyvä suorituskyvyn ja kestävyyden suhde: tarjoaa erityisen kiinnostavan tasapainon komponentille, jonka on toimittava luotettavasti pitkien purjehdusten aikana.

Miksi peitetty SK78 eikä SK99?

Vaikka SK99 voi tarjota korkeamman ominaislujuuden ja jäykkyyden, nämä edut eivät välttämättä tarkoita, että se olisi paras valinta tuuliperäsimeen.

Tässä sovelluksessa murtokuorma ei ole ainoa, millä on merkitystä. Toistuva taivutus, kulutus, kuitujen suojaus ja pitkäaikainen luotettavuus ovat myös tärkeitä.

Tästä syystä South Atlantic pitää peitettyä Dyneema® SK78:aa ensisijaisena vaihtoehtona tähän käyttöön, kunhan halkaisija, rakenne ja suojapeite soveltuvat tuuliperäsimen suunnitteluun.

Päätelmät

Sen sijaan, että valittaisiin yksinomaan köysi, jolla on korkein murtokuorma, pidämme parempana asettaa etusijalle yhdistelmän lujuus, joustavuus, kulumissuojaus ja kestävyys, jota tämä sovellus vaatii.

Lähteet ja lisälukemista

• South Atlantic — S 301 / S 440 / S 470 — Tekniset tietolehtiset
• DSM Dyneema® — Tekniset eritelmät SK78 ja SK99
• Practical Boat Owner — Opas köysille ja tuuliperäsimille
• South Atlantic — Teknistä tietoa ohjauspiireistä
• Dyneema®:n ja esivenytetyn polyesterin merenkululliset sovellukset