Автор является специалистом по расчету мачт. Они с В.Манухиным занимаются этим со студенческих времен. Автор пишет свои программы и пользуется стандартными пакетами типа Ансиса. У него много сосчитанных мачт для разных яхт. Поэтому к его мнению можно прислушаться.
Прислушаемся.
Что же привело к поломке мачты, которая была к тому времени уже второй за четыре года эксплуатации алюминиевой мачты? Окончательный ответ на этот вопрос был получен зимой 1982-83г. Тогда была проштудирована иностранная литература по проектированию яхт, которую можно было получить в библиотеке ЦНИИМФ. Параллельно были выполнены расчеты устойчивости с использованием материалов справочников по строительной механике и аналитических выкладок. По программе «НЕВА-ОС», разработанной на кафедре Строительной механики корабля ЛКИ, была проведена серия расчетов для определения внутренних усилий в мачте и такелаже при различных условиях эксплуатации. Кто видел деревянную мачту на Л6 или других яхтах, наверное, обратил внимание, что мачта обычно толще в продольном направлении. Так же обычно делается и алюминиевая мачта, а вот на «Нике» мачта сделана из круглой трубы, одинаковой, что вдоль, что поперек. В результате выяснилось, что при замене деревянной мачты на алюминиевую сечение алюминиевой мачты было подобрано так, чтобы обеспечить равную жесткость с деревянной мачтой при ее изгибе в поперечном направлении. Жесткость же мачты при изгибе в продольном направлении оказалась значительно ниже жесткости деревянной мачты. Это привело к резкому снижению запаса по общей устойчивости мачты.
Лавровый венок специалиста, ссылки на неназванную иностранную литературу и информация о том, что автор не просто там посчитал мачту на бумажке, а сделал это с помощью специальной программы наверное могут служить аргументом для первокурсницы, но по сути к делу не относятся. А суть дела, как следует из объяснения, в том, что мачта была круглая, потому и сломалась. Вот была бы овальная, вытянутая вдоль ДП и сплюснутая с боков, так не сломалась бы. Извините, это детский лепет.
Мачта сломалась не потому, что у неё видите ли "снизился коэффициент запаса" - (чувствуется аргументация программиста), а потому, что была недостаточно прочной - все сломанные мачты такие. Любая мачта испытывает не только поперечную нагрузку в виде изгибающего момента, но и все прочие виды нагрузок, в том числе сжатие вдоль оси мачты и изгиб в ДП, но при одной и той же внешней нагрузке одни остаются целыми, а у других почему-то "снижается коэффициент запаса".
Сломалась она, судя по описанию происшествия, вследствие потери устойчивости при сжатии, деформация произошла как положено, в сторону максимальной изгибной нагрузки, причём тут изгибные нагрузки в ДП? Была бы она овальной с той же толщиной стенки - сложилась бы ещё раньше.
Вы же не считаете, что овальное сечение мачтам придают для того, чтобы они были более жёсткими в продольном направлении. Или считаете? В иных странах, откуда поступает вышеупомянутая литература одно время (может и сейчас) использовались мачты с D-образным сечение, видимо у специалистов, которые их предлагали было диаметрально противоположное мнение о том, какое сечение должно быть у мачты.
Способ избежать ранней потери устойчивости простой - нужно увеличивать толщину стенки в направлении максимальной изгибной нагрузки. Например, уменьшив диаметр сечения круглой мачты. Вес мачты придётся при этом увеличить, если хотим сохранить изгибную жёсткость, либо использовать другой, более дорогой материал.
Если проектировщиком мачты, как сказано, был Оскольский, то и косяк его - не учёл возможную потерю устойчивости при сжатии тонкостенной трубы. Может быть, стоило проконсультироваться у прочнистов ещё при проектировании мачты.
Одной из причин мог быть неудачный выбор материала. Мы тоже дважды ломали свою алюминиевую мачту, изготовленную на нашей чудоверфи. На Муху-Вяйне в Пирита и на Куо иршской регате в Ниде.
Один раз из-за ошибки при изготовлении на верфи, а второй - из-за кастрюльного материала профиля, который был для нее использован.
Ну, это... Ясно, что время было, как обычно, "тяжелое" и часто приходилось брать не то, что нужно, а то, что "давали". Ну так ни сечение, каким бы оно ни было, ни алюминиевые сплавы в своём широком ассортименте, в этом не виноваты.
Сечение равной жёсткости (как у деревянной) при поперечном изгибе у алюминиевой трубы можно обеспечить множеством способов. Как отправную точку можно вместо трубы взять сплошной алюминиевый прут с диаметром, обеспечивающим необходимую жёсткость. Это будет самая тяжёлая из алюминиевых мачт, но и самая стойкая к потере устойчивости. А можно взять трубу большого диаметра из алюминиевой фольги, очень лёгкую - формально жёсткость на изгиб будет у неё требуемая, но при изгибе, даже без сжимающей нагрузки вдоль оси мачты, она сложится при лёгком ветерке. Задача проектировщика - найти оптимум. Ну вот, в данном случае не нашли.