Vinšny násobí lidskou sílu
[ překlad jsem vytvořil se svolením Harken USA ]Obsluha plachetnice se bez lidké síly neobejde. K trimování plachet, kormidlování lodi, vytahování plachet a dalším činnostem máme k dispozici mechanická zařízení, která umožňují i relativně slabým lidem ovládat vše potřebné i pod zatížením. Záseky, kladkostroje, hydraulika a vinšny jsou nejběžnější zařízení pro násobení lidké síly
Páky, síla a ‚krouťák‘
Vinšny pracují na fyzikálním principu rovnováhy sil na páce. Vinšna obsahuje takové páky dvě, jedna je vnější: klika a jedna (nebo více) vnitřní: tu představuje vnitřní převodové soukolí. Zatímco se násobí síla a krouticí moment, rychlost klesá.
Výkonový poměr
Převodový poměr vyjadřuje schopnost vinšny utáhnout zátěž. Například vinšna s poměrem 48:1 = 1 kg síly na klice vygeneruje sílu 48kg na laně. Výpočet převodového poměru: (Délka kliky / Průměr válce) x převodový poměr = výkonový poměr.
- Délka kliky je obvykle 254mm (10‘‚)
- Průměr válce získáme změřením nebo z tabulek od výrobce.
- Převodový poměr viz. specifikace od výrobce
Rychlost a síla – inverzní závislost
Ve vinšnách, jako v jednoduchých strojích, je síla a rychlost vzájemně inverzní. Pokud chcete vinšnou tahat lano rychle, budete mít menší sílu. Pokud chcete být silnější, bude se lano táhnout pomalu. To je důvod proč jsou jsou střední a velké vinšny vyráběny jako dvoj nebo trojrychlostní. Pro malou sílu v tahu, můžete použít větší rychlost navíjení, na dotažení pod velkou silou pak použijete větší převod do síly, ale lano se bude navíjet mnohem pomaleji.
Rychlost vinšny
Pokud mluvíme o rychlosti vinšny, máme na mysli délku lana navinutou během jedné otáčky kliky. Primárními kritérii při určování rychlosti vinšny jsou převodový poměr a obvod válce. Protože lano je omotáno na válci, každá otáčka navijáku vytáhne množství lana rovnající se obvodu válce
(obvod = pí x průměr_válce).
Pokud hledáte „rychlou“ vinšnu, použijete vinšnu se širokým tělem a válcem o velkém průměru. Bohužel, protože průměr válce je také funkcí v poměru výkonu, naviják se širokým válcem nabídne méně energie pro stejný převodový poměr. Průměrná závodní loď, která používá vinšny s širokým válcem, kompenzuje tuto ztrátu síly tím, že prostě více zamaká při točení klikou, ale posádka svalnatých mužů je luxus, který si většina klubových závodních lodí nemůže dovolit.
- Široký průměr válce = vysoká rychlost lana; nízký výkon
- Krátká klika vinšny = vysoká rychlost lana; nízký výkon
Větší rychlosti
Větší rychlostí vinšny lze dosáhnout také pomocí tří- a čtyřrychlostních převodů. Typický menší třírychlostní naviják, nabízí přímý pohon v první rychlosti. Válec se otáčí každou otáčkou kliky o jednu otáčku, takže při nízkém zatížení lze plachty trimovat velmi rychle. I když tato rychlost není zpřevodována, existuje mírná mechanická výhoda získaná vztahem mezi pákou (klikou) a průměrem válce. Větší třírychlostní navijáky mají obvykle už první rychlost s převodem, když je i při nízkém zatížení tato mechanická výhoda potřebná.
Čtyřrychlostní vinšny
Čtyřrychlostní vinšny jsou obvykle třírychlostní vinšny, které nabízejí volbu první rychlosti s přímým pohonem nebo první rychlosti s převodovkou. Posádka zvolí vhodný první převodový stupeň a poté použije tři dostupné rychlosti. Například při slabém větru nebo pro spinakr by mohli zvolit rychlost přímého pohonu pro velmi rychlé trimování, zatímco při větší rychlosti větru by použili první rychlost i s převodem.
Délka kliky
Dalším způsobem, jak zvýšit rychlost na vinšně, je použití kratší kliky, obvykle 8in (203 mm). Osmipalcová klika je rychlejší, protože opisuje menší oblouk a posádka může točit rychleji. Dochází však ke stejnému problému se sílou, protože délka kliky je součástí výpočtu poměru výkonu a zmenšení délky kliky o 20% snižuje výkon o 20%. Osmipalcova klika je přesto velmi efektivní a levný prostředek ke zvýšení rychlosti vinšny za lehkých a mírných větrných podmínek.
Klíčové je umístění vinšny
Mezi další faktory, které ovlivňují konečnou sílu vinšny, patří, zda mohou dva lidé současně točit posledních pár stop lana pomocí rukojeti s dvojitým úchopem a dokonce i umístění navijáku na palubě. Mnoho navijáků je umístěno na nástavbě paluby, což nutí posádku naklonit se přes lavice nebo zaujmout jinak nepohodlné a neefektivní polohy. Vinšny na návětrné straně se často obtížně obsluhují, protože jsou tam, kam se posádka musí nátáhnout, než se jen naklonit nad vinšnu na závětrné straně lodi.
Úhel náběhu lana je důležitý
Vinšny – jejich efektivita je dále ovlivněna tím, jak jsou namontovány na lodi. Nejdůležitějším faktorem je zajistit správný úhel vstupu/náběhu lana. Lana musí vést až k vinšně v úhlu přibližně 5 až 8 stupňů, aby se zabránilo přeskakování závitů lana na válci. Pokud jsou průvlaky lan příliš vysoko na to, aby umožňovaly tento úhel až k válci, je nutné naviják mírně zvednout/podložit, jinak budete mít vážné problémy s navíjením lana „přes předchozí závit“.
Je také důležité namontovat vinšnu tak, aby bylo vedení otěže řádně zarovnáno s pastorkem který otáčí válcem. Nesprávné zarovnání dramaticky zvyšuje zatížení převodovky, což má za následek neefektivní provoz a ve vážných případech poruchu vinšny.
Zarovnání
Vstup do vedení v místě koncového převodu = snížené zatížení skříně převodovky a ložisek válce
Ls = zátěž /tah otěží plachet
Lgh = zatížení převodovky
Ldp = Zatížení pastorku
Podívejme se na dva příklady: jeden se správně vyrovnaným zatížením a druhý s opačnou situací. V případě A se správným seřízením je zatížení skříně převodovky minimalizováno, protože Ls a Ldp jsou v opačných směrech. V případě B, kde je zatížení nesprávně vyrovnáno, je zatížení hnacího kola maximalizováno – Lgh + L1 + Ldp – tentokrát jsou zatížení ve stejném směru a sčítají se.