כחול 72 - אוקטובר 2017
גליון 72 יצא לאור בעיצוב חדש ומרעננן, מה דעתכם על הלוגו החדש של המגזין המודפס?



 
דף הבית > כתבות טכניות > כללי > מפרשי המאה העשרים ואחת
מפרשי המאה העשרים ואחת
איך יוצרים מבד שהוא דו מימדי מפרש שצורתו תלת מימדית? זוהי השאלה שהתלבטו בה יצרני המפרשים המובילים בסוף המאה שעברה. NORTH SAILS, יצרנית המפרשים הגדולה בעולם הרימה את הכפפה והחליטה לייצר מפרש יצוק, השאר הפך להיסטוריה.
הביא לדפוס אלי צוקרמן
גליון 37
 
מפרש שכולו אווירודינמיקה
מדע האווירודינמיקה החל לצבור תאוצה רק בתחילת המאה העשרים, בעקבות התפתחות התעופה. עד שהשייטים והמעצבים הבינו את הדמיון שבין כנף מטוס ומפרש עברו עוד שנים רבות. משעה שהגיעו לתובנה זו, התחילו בעולם לתפור מפרשים שצורתם תלת מימדית ונעשה ניסיון לחשב גורמים כמו מרכזי לחץ, זרימת רוח, ביצועי מפרש ועוד.
לצורה התלת מימדית הגיעו ע"י תפירת רצועות בד באורכים שונים כך שיעצבו את המפרש בצורה המיטבית. אבל, עובדה ידועה היא כי בד עשוי מסיבים ולסיבים תכונות אלסטיות והם נמתחים ומתכווצים כתוצאה מלחץ הרוח, ממתיחת המפרש, מהשפעת קרני השמש ועוד. התוצאה היא שתוך זמן קצר מאוד המפרש מאבד את צורתו. הפיתרון שהגו אנשי NORTH SAILS היה פשוט: לצקת את המפרש, בדומה ליציקת גוף היאכטה. הרעיון היה פשוט, היישום מסובך ביותר. אבל בשנת 1990 ברגע שהמפרש הראשון יצא מפס היצור, ידעו בחברת "נורס סיילס" שהם עשו היסטוריה, הם שינו לתמיד את תעשיית המפרשים בעולם.
מפרש ה- DL 3
למפרש החדש קראו בשם -DL 3(למינציה תלת מימדית). המפרש  מתוכנן ומיוצר בעזרת אמצעים טכנולוגיים, והביצוע הינו הדבר הקרוב ביותר למבנה מושלם – בכל קנה מידה אווירודינמי ובוודאי בהשוואה לכל מפרש דו מימדי (מפרש העשוי מקטעי בד שטוחים המחוברים ויוצרים מבנה תלת מימדי). אחת הבעיות המרכזיות היא התפרים, שאינם יכולים לווסת את זרימת הרוח על פני המפרש ואינם מסוגלים לאזן עומסים בצורה אחידה. במפרשי ה-DL 3 אין תפרים, הכול יצוק. היציקה מתבצעת על רשת סיבים בעלת אלסטיות מוגבלת. כל התהליך מתרחש על כנף ענקית בדומה לכנף של מטוס – בגודל אמיתי אחד לאחד של כל מפרש בנפרד. הכנף נבנית ומעוצבת במיוחד לכל מפרש. הטכנולוגיה המהפכנית מאפשרת יציקת החומר למשטח חלק אחד שזרימת הרוח עליו תהיה חלקה. סריקת לייזר המתבצעת תוך כדי יצור המפרש בודקת שהנתונים המתקבלים הם הנתונים שהמחשב תכנן. לכל מפרש יש SWEET SPOT - זהו טווח עוצמה של רוח שבו ביצועי המפרש מיטביים. במפרשי DL3 הטווח הזה גדול יותר מכל מפרש אחר הן ברמה התכנונית והן ברמת הביצועים בשטח,זאת בשל צורתו היציבה של המפרש. קחו כדוגמא מפרשית אשר מפרשיה עומדים "נפולים" ברוח קלה. תארו לעצמכם שהמפרש ברוח הקלה היה יצוק וכבר במשב הרוח הראשון (ולו קל ביותר) היה מגיע לקיבוע המרבי למשך זמן רב יותר.
 
כל מפרש 3DL מתחיל כקובץ מחשב תלת-מימדי שנוצר באמצעות התוכנות הייחודיות של North לעיצוב מפרשים וניתוח עומסים.
מתכנן המפרש קורא את קובץ העיצוב ומנחה תבנית גמישה לקבל את צורת המפרש התלת-מימדית כפי שהמחשב תכנן. צורת התבנית משתנה עבור כל מפרש של 3DL בהתאם לעיצוב.
לאחר ששכבת בסיס של מיילאר (פוליאסטר שקוף) נמתחת על התבנית, נמתחים על המיילאר סיבים מבניים (קוולר/ קרבון) המצופים בדבק מיוחד והם נצמדים במדויק לצורה של התבנית עצמה. המכשיר מותח סיבים המתאימים לנקודות בהן צפוי עומס על המפרש. הציפוי של שכבת הבסיס עשוי מקטעי מיילאר המודבקים יחד בצורה המונעת מהם מלהתעוות על הציפוי של המפרש.
מותחים שכבה נוספת של ציפוי מעל לשכבת הבסיס ולסיבים המבניים, מפעילים לחץ ואקום של כ- 8,788 ק"ג למ"ר לביצוע הלמינציה. הציפוי העליון מכיל רשת משנית של סיבים לטיפול בעומסים נוספים.
הלמינציה מחוממת, דבר שגורם לה להיצמד בצורה מדויקת לתבנית. התהליך מזכיר אריזה בוואקום.
כל היציקה מתייבשת במשך חמישה ימים. לאחר מכן מחזקים את הפינות ומוסיפים כיסים לשחיפים ורצועות בד מגן.
מפרש ה - 3DL הסופי חזק יותר, ובעל מתיחות נמוכה משמעותית לעומת מפרש העשוי מקטעי בד במשקל וגודל זהה.
 
 
ייצור המפרש – המפרש היחיד היצוק באופן תלת מימדי ביריעה אחת
תהליך הייצור של מפרש 3DL, באמצאות הנחת סיבים איכותיים בדיוק מרבי בכיוון העומסים על שבלונה אחת תלת מימדית והדבקת ואקום של כאטמוספרה אחת בתוך הלמינציה. אטמוספרה אחת של לחץ שווה ל- 10,000 ק"ג למ"ר, לחץ דומה למשקלו של רכב גדול. היתרון של הוואקום הוא שהוא גורם לציפוי שיהיה צמוד לסיבים, באמצעות לחץ אטמוספרי מכל הכיוונים. כמות הדבק נמדדת בקפדנות, וכתוצאה מהלחץ האטמוספרי בוואקום כל שאריות הדבק נשאבות אל מחוץ למפרש, הטמפרטורה של הסיבים, של הדבק ושל התהליך כולו נמצאת בבקרה מתמדת התוצאה: מבנה מוצק ומאסיבי של ציפוי וסיבים.
North sails ייצרה דבק ייחודי
בדי מפרשים דו מימדיים מיוצרים באמצעות דבקים תעשייתיים. צוות פיתוח בו חברים מדענים מובילים בתחום הכימיה התעשייתית, פיתח פולימר רב- שלבי שמאגד את למינציית ה-3DL. זהו הדבק התעשייתי היחיד שפותח במיוחד עבור מפרשים. דבק ה-3DL מאגד שני פולימרים נפרדים המתקשים במהירויות שונות לאחר החימום. פולימר אחד מספק חיבור מצוין לטווח ארוך של ליבת הלמינציה. הפולימר השני מחבר את הסיבים לציפוי באמצעות כך שהוא מצפה רק את פני השטח של הסיב ואגדי הסיב, מבלי לחדור לליבה. תכונה זו מאפשרת תנועה מיקרוסקופית של סיבים בתוך אגדי הסיב, מה שמשפר את הגמישות הבסיסית של המפרש. הגמישות הזאת מאפשרת למפרש לשנות כיוון ביתר קלות, להגיע ל-flying shape שלו מהר יותר ולהחזיק אותו ליותר זמן.
חוט אחד יחיד- אחד מהיתרונות העיקריים של מפרשי 3DL הוא שהסיבים המבניים של 3DL נמתחים בצורה רציפה לכל אורך המפרש. בכל הטכנולוגיות האחרות, המפרשים בנויים ממקטעים (פנלים) נפרדים של חומר שטוח. לא משנה מה כיוון הסיבים בתוך כל פאנל, מבנה הסיבים של המקטעים התפורים הוא בלתי רציף מטבעו, והוא פחות יעיל ממבנה רציף של סיבים.
חשיבה מבנית. יש שתי גישות עיקריות לפריסת הסיבים במפרשים הדו מימדיים כיום . הגישה הראשונה היא פריסה מפינה לפינה (catenary), עם סיבים שמגיעים מכל פינה של המפרש לשתי הפינות האחרות. הגישה השנייה דוגלת בפריסה מפינה לפאה (isotropic), מבנה מצטלב שנוצר על-ידי סיבים שיוצאים מכל אחת מפינות המפרש אל הפאה הנמצאת מולה. ב-1990, North sails פיתחה פריסות סיבים מפינה לפינה עבור המפרשים היצוקים, וב – 2001 הוציאה פטנט על פריסות סיבים מפינה לפאה. כיום, סגנונות ה-3DL של North משלבים פריסות מפינה לפינה ומפינה לפאה. חשוב לציין שעל מנת  שפריסת סיבים תספק שלמות מבנית מרבית, הסיבים חייבים להגיע מכל שלוש פינות המפרש.
יצור בתלת מימד. גורם זה הינו המשמעותי ביותר ביתרון הביצועים של 3DL על טכנולוגיות של מפרשים שתפורים מקטעים. כדי להבין את ההבדל, דמיין סיב מבני אחד שמתוח על פני השטח של מפרש 3DL וסיב מבני אחר שמתוח על מפרש מקוטע שנתפר מפנלים שטוחים. במפרש 3DL, הסיב נמתח באופן רצוף על פני תבנית בגודל מלא, לפי העומס המדויק שהוא יעמוד בו בעת השיט. כאשר המפרש תחת עומס, הסיב תופס מיד את המיקום הזה במרחב ומאזן את העומס באופן שווה לכל אורכו. במפרש שתפור מקטעים, הסיב עובר על מקטע שטוח אחד, ואז מסתיים. כאשר הרוח פוגעת במפרש התפור, קטעי הסיבים השטוחים מתנפחים לצורה תלת-מימדית. הסיב המקוטע פשוט לא יכול לאזן עומסים בצורה אחידה או יעילה כמו סיב רציף שנבנה מלכתחילה במרחב תלת - מימדי.
 
סגנון 3DL עבור כל סירה וכל תקציב
מפרשי 3DL זמינים בשילובים רבים שונים של סיבים, פריסות סיבים וציפויים, כך שלא מדובר רק במפרש ליאכטות תחרותיות בלבד. כיום רואים יותר ויותר מפרשי 3DL על יאכטות קרוזריות. אלו למינציות מצופות באריג ספקטרה עדין, המשולב כשכבה נוספת ללמינציה ומעניק למפרש עמידות ואורך חיים ארוך יותר. תוסיפו את זה לאיכות המפרש, המבנה המושלם וטווח הרוחות העצום בו המפרש בשיא יעילותו – קיבלתם המצאה ומוצר הראויים להערכה.
ומה חדש מבית היוצר של נורס סיילס? ובכן מקורותינו מוסרים כי יש כבר המצאה חדשה שנמצאת בתהליכים מתקדמים, המצאה זו נקראת ה 3Di. ה3Di  שובר את כל המוסכמות והחוקי האוירודינמיקה שהכרנו עד כה.. רק בכדי להמחיש – בימים האחרונים נרכשו כל שטחי הייצור הניסיוניים של ה 3di  על ידי חברת בואינג.
ומה חדש אצלנו? ובכן בשנה האחרונה חלה עליה משמעותית בנוכחות של מפרשי נורט' סיילס על גבי יאכטות, ובהחלט ניתן לראות כמה וכמה מפרשי 3dl מרשימים ואיכותיים ברציפים, והמעניין הוא שמפרשים אלו מונפים לא רק על גבי יאכטות תחרותיות. אחת הסיבות לכך היא מחיר המפרש שיורד ככל שהטכנולוגיה מתקדמת ואיכות הביצועים והעמידות של המפרש לשייטי קרוזינג.
 
תגובות
שם הכותב
כותרת

טוען תגובות..
© כל הזכויות שמורות | טלפון: 03-6950950 | פקס: 03-6957282
<