Gittermast

FAQ : Fragen und Antworten:

Im Folgenden finden Sie Fragen und Antworten zum Gittermast :



Frage:
wie sieht denn das aus, wenn der Mast arbeitet, schwingt, gestaucht, gestreckt wird?
Das Eisen, V2A selber elastischer ist, als Alu, kann sein,
aber wie verhält sich das mit den vielen Schweissnähten?


Stahl, besser als V2A ist V4A Werkst. Nr: 1.4571 wg. Flugrostanfälligkeit, ist ganz wesentlich elastischer als Aluminium. Das Elastizitätsmodul E für V4A beträgt 200.000 N/mm², für das Alu-Mastmaterial AlMgSi 0,5 oder bestenfalls AlMgSi1 gilt E = 70.000 N/mm², d.h. der Edelstahl ist fast 3-fach so stark und elastisch wie Alu. Da die Schweißnähte aus dem gleichen Material bestehen, gilt das auch für diese. Im Übrigen sind Schweißnähte stabiler als das anschließende Material. Eine Schweißkonstruktion reißt nicht in den Schweißnähten, sondern daneben, wenn die Schweißung in Ordnung ist.

Beim "Arbeiten" des Mastes ist die wesentlich höhere Dauerbiegefestigkeit von Stahl von entscheidendem Vorteil. Nehmen Sie einmal ein Stück Alu-Stab und biegen diesen hin und her  bis er bricht und wiederholen Sie den Versuch mit einem Stahl / Eisenstab, dann werden Sie sehen, dass das Alu sehr viel schneller bricht als der Stahl.
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Frage:

Waren Sie mal mit dem Mast in einem Srömungskanal?
Das würde mich brennend interessieren, wie die Strömung am Segel bleibt?

Im Windkanal war ich nicht. Das ist fast unbezahlbar. Der Gittermast hat ungefähr ähnliche Ausmaße (Breite, Tiefe) wie ein Alu-Mast. Der Luftwiderstand jedes Körpers berechnet sich mit:

Fw = 0,5 * 1,3 *cw * A * v²   (cw => Luftwiderstandsbeiwert, A => dem Luftstrom zugewande Fläche, v² => Luftgeschwindigkeit)
Der Gittermast besteht aus Rohren und Rundstäben, den Alumast wollen wir zu seinen Gunsten auch als ein Rohr ansehen, dann haben wir in beiden Fällen für alle Teile einen cw = 1,1, auch die Windgeschwindigkeit muss bei einem Vergleich natürlich gleich sein, z.B. 20 m/s.
Daraus ergibt sich: Fw = 286 * A (N)
D.h. der Windwiderstand wird nur durch die unterschiedlichen angeblasenen Querschnittsflächen der Teile bestimmt. Und der Gittermast hat die wesentlich kleinere angeblasene Fläche, wie Sie an der Durchsichtigkeit leicht feststellen können.

Wichtig für die Strömung am Segel ist, dass das Vorliek störungsfrei angeblasen wird. Das ist bei einer Fock i.d.R. der Fall, deshalb zieht diese auch so gut. Bei einer teilgerefften Rollfock kann man sehen, dass die Strömung, wenn die innere "hohle" Seite der Aufrollung in Lee ist, wie schlecht die Strömung im vorderen Teil des Segels ist. Bei einem massiven Mast, der wesentlich dicker als eine teilgereffte Fock-Wurst ist, ist das noch viel schlimmer. Beim Großsegel ist der Mast der Strömung im Weg, das Vorliek wird nicht direkt angeblasen, auf der für den Vortrieb hauptsächlich verantwortlichen Lee-Seite des Segels sind durch den Mast verursachte Wirbel, die laut einer Untersuchung der Uni Kiel ca. 20% Verlust des Vortriebs bewirken. Daher werden Masten auf Rennyachten auch so dünn wie möglich gebaut.

Beim Gittermast jedoch strömt ein Großteil der Luft ungestört durch den Mast hindurch und bläst das Vorliek an - das Großsegel zieht viel besser! Diesen Effekt kann man beim Segeln sehen, denn das Groß flattert nicht so leicht im vorderen Bereich, weil hier nicht so große Wirbel wie bei einem massiven Mast sind.
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Frage:

Wie hoch sind denn nun die tatsächlichen Kosten inc. Salingen und Beschlägen gegenüber einem konventionellem Fahrtensegel-Mast aus Alu?
Haben Sie das mal gegenüber gestellt?

Das kommt sehr darauf an. Mein Prototyp, auf einer Reinke 11 MS (12m Länge, 3,15 m Breite, 7,5 to) mit 12m Masthöhe mit Baum und Fockbaum, selbst aus Stahl gebaut und feuerverzinkt, hat incl. stehendem Gut 1998 2.000,- DM = 1.000,- € an Matrial gekostet, ein Alu-Selbstmontagerigg hätte mich mindestens 18.000,- DM = 9.000,- € gekostet. 

Anfang  2007 muss man für einen 13m - Mast an Materialkosten etwa 1000,- bis 1100,- € rechnen.

Wenn Sie den Mast von einem Schlosser und aus 1.4571 bauen lassen, sind die Kosten natürlich höher. Sprechen Sie einmal mit dem Schlosser um die Ecke. Aber auch dann dürfte der Gittermast wesentlich preisgünstiger als ein Alu-Mast sein. Und robuster und langlebiger und reparaturfreundlicher sowieso.
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Frage:

Wie verhält sich der Mast beim Eintauchen bei 90° oder beim Durchkentern? Wasser ist ein sehr viel dichteres Medium.

Was für den Windwiderstand (s.o.) gilt, gilt auch für den Wasserwiderstand. Die Wasserdichte ist für alle Masten gleich, jedoch die Fläche nicht. Außerdem kentert eine Yacht sicher unter Segeln, deren Widerstand im Wasser ist so groß, dass der Mast sicher kaum eine Rolle spielt.
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Frage:

Was für Materialien sollen genommen werden und welche Wandstärken der Rohre?

Ich empfehle Werkstoff-Nr: 1.4571 (V4A oder A4 genannt), der Rohrdurchmesser und die Wandstärke richtet sich nach der Dimensionierung des Mastes nach dem für den Stahlhochbau vorgeschriebenen OMEGA-Verfahren. Wandstärken unter 2 mm sind nicht zu empfehlen, da dann die Gefahr besteht, beim Schweißen Löcher in die Rohre zu brennen und um den Mast robust zu machen. Bei meinem 12m - Mast haben die Rohre einen Außendurchmesser von 21,3 mm bei 2mm Wandstärke, die Streben bestehen aus 10 mm Rundstäben..


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Frage:

Braucht ein Gittermast Wanten, ist der Luftwiderstand nicht höher als bei einem Alu-Mast?



Der Gittermast als konventioneller Einzelmast braucht natürlich Wanten, genau wie jeder Alu-Mast. Ein Gittermast als A-Mast gebaut, braucht natürlich keine Wanten, nur Stage, da sich die beiden Mastteile gegenseitig abstützen.

Die Windlast eines Mastes berechnet sich mit: F (Wind) = 0,5 * ro * cw * A * v2
( ro = Luftdichte, cw = Luftwiderstandsbeiwert, A = angeblasene Fläche, v2 = Windgeschwindigkeit zum Quadrat)
Beim Vergleich zweier gleichgroßer Masten bei gleicher Windgeschwindigkeit und gleichem cw-Wert für runde Rohre ist also nur die angeblasene Fläche unterschiedlich. Die ist aber, wie ein Blick auf den durchsichtigen Gittermast ergibt, wesentlich kleiner als bei einem entsprechenden Alu-Mast, daher ist auch die Windlast eines Gittermastes wesentlich geringer. Da der Wind durch den Gittermast hindurchblasen kann, wird auch das Vorliek des Großsegels weitaus besser angeströmt, als bei einem herkömmlichen Mast, der laut Literatur ca. 20 % Einbuße der Zugkraft beim Großsegel verursacht.
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Frage:

Wie wird das Großsegel angeschlagen:



Ich empfehle seit einigen Jahren schon anstatt einer Mastrutscherschiene ein z.B. 8 mm Rundstahl (Groß-Stag), an dem das Groß mit Stagreitern befestigt wird. Dadurch kann das Segel sehr leicht an- und abgeschlagen werden, das Segelsetzen bzw -fieren geht viel leichter, da sich keine Mastrutscher in der Schiene verkanten können, man muss das Boot auch zu Segelmanövern nicht mehr genau in den Wind bringen. Außerdem ist diese Lösung viel billiger. Weitere Info unter www.yacht-mast.de


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Frage:   

Diagonalstreben. Wieviele, und in welcher Anordnung sind sie wichtig?

Der Mast hat alle 40 cm eine horizontale Strebe, die als Trittstufe dient. Das entspricht dem doppelten üblichen Stufenabstand und lässt sich noch gut klettern, 50 cm Stufenabstand sind zu viel! Die Diagonalstreben befinden sich als Diagonale in den durch die Stufen und die Holme gebildeten Felder / Rechtecken.
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Frage:   

Ist es möglich Kabel im Innern der Rohre zu führen? Oder schwächt eine Bohrung im Mastkopf den Mast?

bei entsprechend dicken Rohren kann man natürlich Kabel einziehen (nach dem Schweißen!). Eine Bohrung am Mastfuß bzw. am Top ist nicht wesentlich, sie sollte nur möglichst nahe am jeweiligen Ende sein, da die Rohre in der Mitte der o.a. Felder am meisten auf Biegung belastet sind und Löcher hier schädlich wären.
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Frage:  

Meine Bedürfnisse sind das schnelle Stellen und Legen des Mastes mittels eines Jütbaumes auch in Binnenrevieren, und das auch bei viel Wind.

Kein Problem, der Mast ist i.d.R. leichter als ein Alu-Mast aber wesentlich robuster, überall lassen sich Leinen anbringen etc.
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Frage:  

Bei der Lektüre sind einige Fragen offen geblieben, die ich Sie bitte mir zu beantworten, bevor ich mich entschließe Ihre recht teure CD-Rom mit den  zu erwerben.

Sie sind der Erste, der sich über den Preis mokiert! Wenn Sie einige tausend € durch einen Gittermast sparen und einen hochwertigeren Mast haben, werden Sie sehen, dass die 12,- € für die Bauanleitung, Baubeschreibung und Bilder (ganz abgesehen von den beigefügten Programmen) rentiert haben. Im Übrigen muss dieser Preis auch den Aufwand für Anfragen wie diese decken. Die Schutzgebühr ist notwendig, um die CD nur an wirkliche Interessenten zu verschicken. Erwerben Sie die CD vorab, so wird Ihnen der Preis bei einer Beauftragung zur Berechnung gutgeschrieben, da bei dieser die CD inklusive ist.

Im Übrigen bin ich  kein Rentner, der ansonsten nichts zu tun hat und im Geld schwimmt wie Dagobert Duck und sich freut CD-ROMs zu verschenken!
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Frage:    

Profilanordnung auf dem Schiff:
Es ist aus allen Ausführungen nicht ersichtlich, was vorne und was hinten sein soll. Gehe aber davon aus, dass die kürze Dreiecksseite des gleichschenkligen horizontalen Mastprofils die Rückseite sein müsste.
 

Nach vorne ist eine Ecke / Spitze, nach hinten die schmale Flachseite, siehe ausführliche Beschreibung in der Bauanleitung.
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Frage:     

Anschlagen des Großsegels
Sie erwähnen 2 Arten des Anschlagens, einmal mittels eines Kastenprofils und dann mittels eines 8 mm Rundeisens. Habe zwar noch kein derartiges Profil mit Schlitz und innen liegenden Rundungen gesehen, aber es ist wohl sicherlich irgendwo zu erhalten wenn es schon eingesetzt worden ist.


Das haben Sie anscheinend falsch verstanden: Entweder eine Mastschiene wie z.B. bei Holzmasten oder ein Rundstahl (besser als Draht wg. Reck) und das Segel mit Stagreiter angeschlagen.
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Frage:

Wie soll ein 10 m langes 8mm im Durchmesser messendes Rundeisen frei am Mast befestigt werden, ohne dass das es unter Belastung an den Endpunkten abbricht? So etwas bekommt man nicht hin, eher stelle ich mir schon einen gespannten Draht vor, der oben und unten in einem Widerlager ruht. Aber ich habe trotzdem Bedenken, weil ich mir nicht vorstellen kann, wie man dabei die Kräfte aus den Latten des Segels gezielt in den Mast einleiten will. Das Thema ist mir irgendwie noch ausbaufähig und nicht bis zum Ende ausdiskutiert.


In das Rundeisen oben und unten ein Gewinde geschnitten, am Mast oben u. am Lümmellager eine Lasche, Rundeisen durchgeschoben und oben u. unten eine Mutter aufgeschraubt - fertig. Draht geht auch, hat aber etwas mehr Reck.

Es ist ein weitverbreiteter Irrtum, dass die Segellatten nennenswerte Kräfte in den Mast einleiten. Die Kräfte werden an den 3 Ecken des Segels in den Mast bzw. Schot eingeleitet. Schauen Sie sich einmal eine Fock mit Stagreitern an oder bei einer Groß-Rollreffanlage die dünne Alustange, auch nur oben u. unten befestigt, auf die das Segel aufgerollt wird und an der das Großsegel angeschlagen ist. Wenn Sie ein durchgelattetes Segel haben, empfehle ich als Rutscher Rohrstücke auf das Gross-Staf aufzufädeln, an die Blechlaschen angeschweißt sind. An diesen Laschen können dann die Segellatten angeschraubt werden
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Frage:    7/8-Rigg
Kann man den Gittermast auch für eine 7/8-Takelung verwenden, so wie meine Yacht heute mit einer Rollfock ausgerüstet ist?

 

Kein Problem, der Mast wird ja maßgefertigt.
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Frage:    Großbaum
Damit die Sache stimmig bleibt, müsste man dann auch den Großbaum in der gleichen Art bauen. Sicherlich haben sie auch hierzu Anleitungen.
Natürlich, Groß- und ggf. Fockbaum in der gleichen Bauweise - sehr praktisch z.B. wg. Anbringung von Lazy Jacks etc.

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Hallo Herr Tiedemann,

Durch Ihre Anzeige im Palstek wurde ich auf Ihre Internetseiten aufmerksam.
Dazu, dass Sie nicht nur ein taugliches Bauteil anbieten, sondern nebenbei
auch noch Aufklärung über Stabilitätsversagen am Segelboot-Mast betreiben,
finde ich prima. Wie nötig dies ist, sieht man z. B. an Reinkes Argument zu
den Kerbspannungen. ...

Nach meinem Dafürhalten entfällt bei einem Gittermast auch der wichtigste
Grund für Salinge, nämlich das Ausknicken um die Weichere der beiden Achsen
des Mastprofils zu behindern. Planen Sie auch Riggs ohne Salinge anzubieten? ...

mit freundlichen Grüßen
Dr.-Ing. J. W.


Sehr geehrter Herr Dr.-Ing. W,

vielen Dank für Ihre freundliche Email. Es ist immer wieder schön, von Fachleuten bestätigt zu werden. ...

Sie haben Recht: Der Gittermast ist prinzipiell prädestiniert, ohne Salinge auszukommen. Das Problem ist nur, dass dann die Wanten unter sehr spitzen Winkeln am Mast angreifen, damit werden die Zugkräfte in den Wanten und als Gegenkraft die Druckkräfte im Mast deutlich größer, als bei der Verwendung von Salingen. Ich halte einen Winkel Mast / Want von ca. 12° für einen vernünftigen Kompromiss.  Daher befürworte ich Salinge. Diese Drücken allerdings auf den Mast. Zur Vermeidung von Biegekräften befürworte ich daher auch Unterwanten, die diesen Druck aufnehmen.
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Frage:

Können Sie mir die Dimensionen für die Beschläge nennen, ich meine die
Niroplatten an denen die Wanten und Stage hängen. Wie Groß und welche
Materialstärke sollen diese haben? ebenso für das Lümmellager usw.

Eine Tabelle für die Befestigungslaschen, die notwendige Länge der Schewißnähte und der Schweißnahtdicken befindet sich in der Bauanleitung auf meiner CD. Das Lümmellager entzieht sich einer Berechnung. Da aber die Kräfte verhältnismäßig bei jedem Boot etwa gleich sind und auf meinem Boot das Lümmellager schon einiges hat aushalten müssen, ohne zu versagen, empfehle ich die Rohrstücke, aus denen es sich zusammensetzt, aus dem Rohrmaterial des Mastes zu fertigen und entsprechende Bolzen zu nutzen. Damit ist das Lager wahrscheinlich stark überdimensioniert, aber das Material ist als Restmaterial vorhanden und der Bauaufwand ist nicht von der Größe abhängig.

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Frage:

 Ich bräuchte die Dimensionen der Püttingplatte aus Niro.

- Kräfte an den Püttings = Kräften an den Laschen am Mast = Bruchlast Wanten / Stage, denn an beiden Enden eines Seils wirken im Statischen immer gleichgroße Kräfte (wie beim Tauziehen!), die durch die Bruchlast des Seiles begrenzt werden (gerissenes Seil => keine Kräfte mehr). Siehe Bauanleitung.

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Frage

 Sie haben bei meinem Katamaran keine Saling vorgesehen - können wir auf diese wegen der
 Breite des Kats verzichten?


- Salinge sind generell notwendig, damit der Winkel Wanten / Mast im Masttopp nicht zu spitz und damit die Kräfte zu groß werden (bei 90° Winkel, d.h. unendlich breitem Boot oder Salinge wirkt keine Stauchkraftkraft auf den Mast, wenn der Winkel immer kleiner wird und gegen 0° sich nähert, werden die Kräfte unendlich!!!!). Ein Winkel von etwa 12° ist üblich und anzustreben. Das bedeutet, dass Katamaran / Trimarane, bei dem die Püttinge außen an den Rümpfen angebracht werden, bei einem Masthöhe - Püttingbreitenverhältnis von 10 : 4,2  (z.B. 10 m Masthöhe, 4,2 m Püttingbreite) in der Regel keine Saling brauchen.

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Frage:

Sind Unterwanten sinnvoll und wie sind sie anzubringen?

Durch Unterwanten kann der Mast schmaler und damit leichter gebaut werden. 

Ich empfehle zu beiden Seiten je ein Paar Unterwanten mit nach vorne und hinten versetzten Püttingen. Der Mast ist dann viel einfacher zu stellen, da die Unterwanten den Mast auch ohne Stage halten. Auch bei einem Stag- / Want-/ Mastbruch ist dies von großem Vorteil, weil dann nicht so leicht der ganze Mast umstürzt, sondern eher oberhalb der Saling abknickt und ansonsten stehen bleibt. Damit ist die Sicherheit der Crew erheblich verbessert, der Rumpf wird nicht durch einen über Bord gegangenen Mast schwer beschädigt, die Segel und der Mast gehen nicht wie bei einer Notkappung verloren und ein Notrigg lässt sich leichter riggen.

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Frage:

Ich würde meinen 16 m - Mast gerne zerlegbar bauen. Geht das?

Da bei einem 16 m -Mast die Rohre mit 6 m Lieferlänge auch zusammen gefügt werden müssen, schlage ich für beide Fälle Buchsen / Rohrstücke vor, die in die Mastträgerrohre eingesteckt und dann verschweißt werden. Hier ist das Problem an der Zerlegestelle: Steckt man die Rohre erst zusammen und schweißt dann die Streben, so klemmen sich die Buchsen durch den Schweißverzug so fest, dass man die Teilstücke nicht mehr auseinander bekommt. Daher schlage ich vor, den Mast als ganzes zu bauen und dann auf der Hälfte auseinander zu schneiden die Rohrenden mit Buchsen zu versehen und am Ort der Aufriggung erst zu verschweißen, da ich annehme, Sie wollen die Zerlegbarkeit nur wegen der Transportprobleme. 

Wenn Sie einen Masttransporteur suchen, schauen Sie doch einmal auf meine Seite: www.yacht-mast.de/yachttip.htm

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Frage:

Wie soll der Mastfuß / Mastkoker aussehen?

 

Ich empfehle den Mast so aufzustellen, wie auf den Fotos am Beispiel einer Mega-Luxusyacht zu sehen:

          

Auf eine Platte werden zwei oder auch nur ein Zapfen oder Rohrstück (Restmaterial vom Mastbau), ca. 50 mm lang, senkrecht aufgeschweißt, die Platte,  wird mit dem Deck verbolzt. Die Bolzen sind so zu setzen, dass später der Mast nicht auf diesen steht. Bei einem Stahl- oder Aludeck kann der Zapfen bzw. das Rohr direkt auf das Deck geschweißt werden. 

Der Mastfuß besteht aus einem angeschweißten 3-eckigen Stahlblech (3 - 5 mm), das als Abschluss unten am Mast angeschweißt wird und in dem ein oder zwei Löcher für die Zapfen / Rohrstücke auf der Kokerplatte eingebracht sind. Diese Löcher sollten im Durchmesser 2-3 mm größer als das entsprechende Rohrstück sein, um genug Spiel zu haben. Zwischen der Fußplatte des Mastes und der Kokerplatte sollte zur Vermeidung von Kontaktkorrosion ein Stück Delrin, PVC o.ä. (z.B. Fußbodenfliese) gelegt werden. Insbesondere bei der Paarung Edelstahlmast / Aludeck ist dies wichtig. 

Auf der Kokerplatte genügt im Gegensatz zu o.a. Bildern ein einzelnes Rohrstück, denn bei meinem Boot hat sich gezeigt, dass der Mast sich im Betrieb nicht dreht. Das Maststellen wird dann noch einfacher. Wollen Sie dennoch zwei Zapfen / Rohrstücke verwenden, so sollen diese unterschiedlich lang sein. Damit wird beim Maststellen das Einfädeln viel einfacher, weil nicht beide Zapfen gleichzeitig durch beide Löcher  müssen. 

 

Frage: Wie soll die Saling ausehen:

 

So:   

 

 

Oliver Doms drückt seine Erfahrungen so aus:

Mein Schlosser hat mir gerade mal 150,- Euro für Stahl (St37, blank) berechnet.
Dazu noch mal 100,- für Schweißdraht und Gas, 100,- für Zinkgrund und Lack und
300,- für ein Schweissgerät aus dem Baumarkt (bei der Wandstärke bis jetzt kein Problem).
Macht zusammen 550,- Euro.
Das hört sich doch besser an als die 7.000,- des mir vorliegenden Angebotes eines bekannten deutschen Mastbauers.

 

 

 

Andreas Moll:

Erfahrung mit dem Gittermast

Korrosionsschutz

Mastschiene

Der von Ihnen berechnete und von uns in Eigenleistung gebaute Gittermast erfüllt alle Erwartungen zu unserer vollsten Zufriedenheit. Das deutlich geringere Topgewicht im Vergleich zum alten Alu Mast verbessert die Segeleigenschaften bei Starkwind erheblich. Die Anströmung des Großsegels, insbesondere im gerefften Zustand, ist merklich besser. Der früher als unvermeidlich geltende Gegenbauch im Vorliekbereich ist verschwunden, das Groß zieht wirklich.
 
Was wir noch nicht beurteilen können, ist die Korrosionsgefahr. Wir haben konsequent Schwarzstahl eingesetzt, lediglich Bauteile, die mechanischer Beanspruchung unterliegen haben wir in Edelstahl ausgeführt (Top Beschlag, Salinganbindung, Mastfuß und Umlenkrollen für die Fallführung über Deck). Den Schwarzstahl haben wir mit drei Lagen Epoxidlack gestrichen. Der Lack wird im konventionellen Kranbau eingesetzt.
 
Als Mastschiene haben wir aus dem Fassadenbau (Seewasserfest ) eine Schwerlastschine verbaut. Das Schienenprofil kann die konventionellen Mastrutscher aus Kunststoff passgenau aufnehmen. Die 11m Länge hat inklusive Transport nur etwa 70 € gekostet...
 
 Ob ein Gittermast auch auf einem traditionellen Holzschiff gut aussehen kann, muss jeder für sich selbst entscheiden. Wir finden, dass das mindestens so gut passt, wie ein Alu Mast. Das belegen die beigefügten Bilder. Das Holzschiff wurde 1952 in Istanbul bei der heute noch bestehenden Werft für traditionelle Fischerboote aus Holz gebaut. Den "Arbeitscharackter" unseres yachtigen Fischerbootes ist erfreulicherweise nicht zu verleugnen. Kein uns bekanntes Segelboot geht so weich und so kursstabil durch die Ostseewelle wie die Eugenia. Offensichtlich herrschen im Bosporus ähnliche Wellenbedingungen.
 
 

 

 

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Letzte Überarbeitung dieser Seite: 19.06.2009

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