Najprostszy samoster wiatrowy

The simplest wind selfsteering gear

Czego oczekujemy od samosteru? Przede wszystkim skutecznego działania i niezawodności. Lepiej używać prostej konstrukcji która doprowadzi nas do mety niż skomplikowanej która zawiedzie w połowie drogi. Podczas regat Setką przez Atlantyk zastosowano jeden samoster z płetwą wspomagającą na krawędzi spływu steru, dwa samostery typu servo-pendulum i osiem najprostszych samosterów działających bezpośrednio na rumpel.  Wszystkie samostery były wykonane samodzielnie. Zawiódł tylko jeden servo-pendulum. W połowie Atlantyku nie wytrzymał obciążeń na dużych falach i przy silnym wietrze.  Prowadzący na drugim etapie Kacper Kania stracił pozycję i ręcznie sterował do końca wyścigu. Najprostsze samostery mieli zwycięzcy Setką przez Atlantyk 2012 i 2016 - Szymon Kuczyński i Lech Stoch.

Poniżej na fotografiach i rysunkach pokazuję najczęściej stosowany samoster. Nie jest szczególnie wrażliwy na zmiany wiatru ani precyzyjny. Ma jednak najważniejsze zalety, jest prosty i niezawodny. Jest przy tym tani i można go zbudować w czasie mniejszym niż jedna godzina. Budowa jest bardzo prosta i każdy sobie z nią poradzi. Koszt znikomy. Jedna rurka, dwie listewki, dwa kawałki sklejki, dwie zawleczki i dwie podkładki mogą Was przeprowadzić przez ocean.  Servo-pendulum precyzyjniej prowadzi łódkę pod dużymi żaglami. Warto jednak zabrać ze sobą prosty zapasowy samoster. 

What do we expect from a self steering gear? Above all, effective operation and reliability. Better to use a simple structure that will lead us to the finish than a complicated one that will fail halfway. During the Setka across the Atlantic, one self-steering with a booster blade on the edge of the rudder trailing edge, two servo-pendulum self-steering gears and eight of the simplest self-steering systems acting directly on the tiller were used. All the self steering gear were self-made. Only one servo-pendulum failed. In the middle of the Atlantic, it could not withstand the loads on large waves and strong winds. The leader of the second stage, Kacper Kania, lost his position and steered by hand until the end of the race. The simplest samosters had the winners of the Hundred by Atlantyk 2012 and 2016 - Szymon Kuczyński and Lech Stoch.

Below, in the photos and drawings, I show the most commonly used self-steering. It is not particularly sensitive to wind changes or precise. However, it has the most important advantages, it is simple and reliable. It is also cheap and can be built in less than an hour. The construction is very simple and anyone can handle it. Negligible cost. One tube, two slats, two pieces of plywood, two pins and two washers can guide you across the ocean. The servo-pendulum guides the boat more precisely under large sails. However, it is worth taking a simple spare self-steering gear with you.

Zapasowy samoster "Skwarka"

Spare self-steering of "Skwarek"

Samoster rozłożony i schowany w forpiku

Self-steering gear unfolded and hidden in the forepeak

Dwa klocki z twardego drewna służą do osadzenia osi samosteru. Osią jest rurka ze stali AISI316 o średnicy 25mm i grubości ścianki 1,5mm.

Two hardwood blocks are used to seat the self-steering axle. The axis is a tube made of AISI316 steel with a diameter of 25mm and a wall thickness of 1.5mm.

Części samosteru

Self-steering gear parts

Wiele rzeczy można rozwiązać indywidualnie. Na przykład sklejkę 4mm mozna zastąpić arkuszem poliwęglanu komorowego.

Many things can be solved individually. For example, 4mm plywood can be replaced with a sheet of cellular polycarbonate.

Wymiary

Dimensions

Na obwodzie koła wiercimy otwory co 5 lub 10 stopni. Linkę mocujemy małą szekielką lub przetyczką. Zakładanie linki na rumpej moze ułatwić niewielki kawałek lekkiego łańcuszka nakładany na osadzoną w rumplu obciętą śruba.

We drill holes every 5 or 10 degrees around the circumference of the circle. Fasten the rope with a small shackle or a pin. Attaching the line to the tiller can be facilitated by a small piece of light chain placed on the cut bolt embedded in the tiller handle.

Aby samoster działał dobrze trzeba zadbać o ustawienie zawiasów tak by poruszały się bez dużych oporów oraz o prawidłowe zrównoważenie steru. Siła na sterze Globe 5.80 powstaje ok. 15 mm za osią obrotu. Moment tej siły jest niewielki a praca samosteru lekka. Żeby tak było trzeba, prawidłowo zamontować zawias do płetwy steru.

For the self-steering to work well, you need to set the hinges so that they move without much resistance and the correct balance of the rudder. The force at the Globe 5.80 rudder is generated approx. 15 mm behind the axis of rotation. The moment of this force is small and the work of the self-steering is light. For this to be the case, properly install the rudder blade hinge.

Bezpieczeństwo na pokładzie. Safety on deck.

Największym zagrożeniem na pokładzie łodzi nie są wielkie fale, sztormy czy atak orki.  Największym zagrożeniem jest możliwość wypadnięcia za burtę. Możemy się przed nią skutecznie zabezpieczyć. Na pokładzie małej łódki nie chodzimy w pozycji wyprostowanej. Opieramy się na kolanach i na dłoniach. W każdym miejscu pokładu musimy mieć mocny handreling. Kolana nie mogą ześlizgnąć się za burtę. Poniżej postawowe zasady obowiązujące na Setkach. Na Globe 5.80 powinno być podobnie.

1. Na pokładzie i w kokpicie zawsze jesteśmy wpięci.

2. Punkty wczepienia liny uprzęży powinny być blisko diametralnej pokładu i nie bliżej jak 1,5 metra od dziobu.

3. Liny uprzęży nie powinny być dłuższe jak 1,5 m. 

The biggest threats on board the boat are not big waves, storms or orca attacks. The greatest danger is the possibility of falling overboard. We can effectively protect ourselves against it. We do not walk upright on board a small boat. We lean on our knees and hands. We must have a strong handrail in every part of the deck. Knees cannot slide overboard. If you fall overboard the rope should keep you above the waterline. Below are the basic rules that have worked well for Setka. It should be similar on Globe 5.80.

1. We are always fastened with a rope on the deck and in the cockpit. 2. The harness rope attachment points should be close to the diametrical deck and not closer than 1.5 meters from the bow. 3. The harness ropes should not be longer than 1.5 m.

Krótka lina i dobry punkt mocowania.

Short rope and good attachment point.

Jeżeli wypadniesz za burtę to nie utoniesz lecz łatwo wrócisz na pokład.

If you fall overboard, you won't drown, but you can easily get back on board.

Podczas pracy na dziobie trzeba być przypiętym blisko masztu.

 When working in the bow, attach the rope to the handle in front of the mast.

Handrelingi na pokładzie.

Handrailings on deck.

Pokład i kokpit malujemy farbą antypoślizgową.

  Paint the deck and cockpit with non-slip paint.

Głęboki kokpit jest bezpieczny. Oparcie będzie jeszcze podwyższone handrelingiem.

The deep cockpit is safe. The backrest will be even higher by handrailing.

Płetwy stabilizujące. Stabilizing fins.

Zdecydowanie warto wykonać i zamocować płetwy stabilizujące. 

Stateczność kursowa to łatwiejsze sterowanie, mniejsze zużycie samosteru i to co najważniejsze - zwiększone bezpieczeństwo. Dlaczego? Macie jacht niestateczny kursowo. Dogania was wysoka fala i chce obrócić łodkę burtą do następnej fali. Samoster okazuje się zbyt słaby by utrzymać kurs. Ta następna fala ustawiony burtą jacht może łatwo wywrócić a nawet zrolować. Płetwy stabilizacyjne umieszczone na rufie ustateczniaja kursowo łódkę i wasza Globe 5.80 nie będzie się ustawiała burtą do fali. Będzie żeglowała spokojnie i bezpiecznie, dobrze trzymając kurs. Płetwy należy podnieść podczas manewrów w porcie, łódka będzie wówczas bardziej zwrotna.

Wśród części żeglarzy, na internetowych stronach i w wielu książkach jachty z długim kilem przedstawiane są jako zawsze stateczne kursowo. To od lat uparcie powtarzana nieprawda. Wiele jachtów z długim kilem ma fatalną stateczność kursową. Sterowanie nimi jest bardzo trudne. Zarówno jachty z długim kilem jak i jachty z krótkim kilem mogą być stateczne lub niestateczne kursowo. To zależy od projektu. Kiedy jacht jest stateczny kursowo? Wtedy gdy środek hydrodynamiczny znajduje się z tyłu za środkiem ciężkości. Tutaj więcej na ten temat http://setkaatlantyk.blogspot.com/search?updated-max=2013-03-12T19:26:00%2B01:00&max-results=7  post z 27 lutego 2013. Wiele znanych jachtów było trudno utrzymać na kursie przy wysokiej fali. Wiele sławnych historycznych rejsów jest świadectwem wielkości żeglarza większym niż myślimy.

It is definitely worth making and installing stabilizing fins. The course stability means easier steering, less wear of the self-steering gear and what is most important - increased safety. Why? You have a yacht that is course unstable. You are sailing a fordewind. A high wave is catching up with you. He turns the boat over to the wave. Self-steering proves too weak to keep the course. The next wave can capsize easily the boat.

The stabilizing fins on the stern keep the boat steady and your Globe 5.80 will not line up with its side to the wave. She will sail calmly and safely, keeping the course well. The fins must be lifted during maneuvers in the port, the boat will be more agile then. Long keel yachts are portrayed as always course stable among some sailors, on websites and in many books. That's not true. Many yachts with a long keel have poor course stability. Steering them is very difficult. Both long keel and short keel yachts can be stable or course unstable. It depends on the project. When is the yacht course stable? When the hydrodynamic center is behind the center of gravity. More about it here http://setkaatlantyk.blogspot.com/search?updated-max=2013-03-12T19:26:00%2B01:00&max-results=7 post from February 27, 2013. Many famous yachts were difficult to keep on course at high wave. Many famous historical voyages bear witness to the greatness of a sailor more than we think.

Profilowane płetwy wycięte ze sklejki. 

Profiled fins cut from plywood. 

Oblaminowana płetwa.

Laminated fin.

Budujemy jarzmo płetwy. 

Płetwę owijamy cienką folią polietylenową. Nakładamy dwa kawałki cienkiej wykładziny podłogowej. Kawałki odpowiadają wymiarowi jarzma.

We build a fin nest.

We wrap the fin with a thin polyethylene film. We put two pieces of a thin floor covering. The pieces correspond to the size of the nest.

Laminujemy jarzma płetw.

We laminate the fin nests.

Łączymy całość.

We bring the whole thing together.

Płetwy będą przytrzymywane gumowymi linami.

The fins will be held in place with rubber ropes.

Ster. Rudder.

 Ster wycinamy ze sklejki o grubości 40 mm. Nie musimy kupować tak grubej sklejki, możemy skleić np. 4 warstwy sklejki 10 mm. Zaczynamy od wycięcia jego kształtu. Okrągłe podcięcie w miejscu poszerzenia płetwy służy temu by uniknąć zjawiska karbu i nadmiernie nie koncentrować naprężeń w okolicy dolnego zawiasu. Po wycięciu kształtu profilujemy strugiem i szlifierką dolną część steru. Wyprofilowany ster wzmacniamy obustronnie pasem tkaniny szklanej 600 G/m2.  Do laminowania używamy żywicy epoksydowej. Następnie laminujemy całą zanurzoną część płetwy do linii L. Podobnie jak w przypadku kadłuba jeżeli ster był wykonany ze sklejki mahoniowej, sosnowej lub innej o podobnej wytrzymałości to płetwę laminujemy jedną warstwą  tkaniny szklanej 200 G/m2. Jeżeli ster był wykonany ze sklejki okume to laminujemy dwiema warstwami tkaniny 600 G/m2. Nie laminujemy steru powyżej linii L. Teraz możemy ster poszpachlować używając żywicy epoksydowej zagęszczonej mikrobalonami. Taką lekką szpachlówką wypełniamy również okrągłe podcięcie. Szlifujemy całość. Część steru powyżej linii L zabezpieczamy głęboko penetrującym lakierem epoksydowym. Następnie malujemy cały ster lakierem poliuretanowym z filtrem UV. Ścianki wszystkich otworów które wywiercimy w sterze nasączamy kilkakrotnie głeboko penetrującym lakierem epoksydowym. Zawiasy przykręcamy na szczeliwo elastyczne (np. sikaflex 291). Ster po zamontowaniu powinien się poruszać bardzo lekko. Jeżeli nie udało się precyzyjnie przykręcić zawiasów to można zmniejszyć (nawet o 1 mm) średnicę sworzni zawiasów steru.

The rudder is cut out of plywood 40 mm thick. We do not have to buy such a thick plywood, we can glue, for example, 4 layers of 10 mm plywood. We start by cutting out its shape. The circular undercut in the area of ​​the fin widening serves to avoid the notch phenomenon and not to concentrate the stress excessively in the area of ​​the lower hinge. After cutting the shape, we profile the lower part of the rudder with a plane and grinder. The profiled rudder is reinforced on both sides with a 600 G / m2 glass fabric belt. We use epoxy resin for laminating. Then we laminate the entire submerged part of the fin to the L line. As in the case of the hull, if the rudder was made of mahogany, pine or other plywood of similar strength, we laminate the fin with one layer of 200 G / m2 glass fabric. If the rudder was made of okume plywood, we laminate with two layers of 600 G / m2 fabric. We do not laminate the rudder above the L line. Now we can smoothen the rudder using epoxy resin thickened with microballoons. We also use this light putty to fill the round undercut. We sanding the whole rudder. The part of the rudder above the L-line should be painted with deep penetrating epoxy paint. Then we paint the entire rudder with polyurethane varnish with a UV filter. The walls of all holes that we drill in the rudder are soaked several times with deeply penetrating epoxy varnish. Screw the hinges onto the flexible sealant (e.g. sikaflex 291). After assembly, the rudder should move very easily. If it is not possible to precisely screw the hinges, the diameter of the rudder hinge pins can be reduced (even by 1 mm).

Wycinamy ster. Strzałka pokazuje okrągłe podcięcie.

We cut the rudder. The arrow shows a circular undercut.

Profilujemy płetwę steru.

We profile the rudder fin.

Laminujemy pas wzmacniający.

We laminate the reinforcing belt.

Laminujemy płetwę.

We laminate the fin.

Szpachlujemy ster i wypełniamy szpachlówką podcięcie.

We putty the rudder and fill the undercut with putty.

Pomalowany ster schnie.

The painted rudder is drying.

Dobrze widać wyprofilowanie płetwy.

The profiling of the fin is clearly visible.

Sklejony rumpel.

Bonded tiller

Montaż zawiasów.

Hinge assembly.

Malowanie kadłuba. Painting the hull.

 Przed malowaniem każdy kawałek drewna  należy zabezpieczyć bezbarwnym, wodorozcieńczalnym preparatem przeciwgrzybicznym. Po wyschnięciu sklejkę i drewno malujemy bardzo rozrzedzonym lakierem epoksydowym. Aby lakier wniknął głęboko w pory drewna mieszamy go z rozcieńczalnikiem nawet 1:1. Następnie malujemy mniej rozrzedzonym lakierem epoksydowym. Lakiery epoksydowe maja zazwyczaj niewielką odporność na promieniowaniw UV więc ostatnią warstwę malujemy lakierem poliuretanowym. Zewnętrzną stronę kadłuba polaminowaną epoksydem możemy od razu malować lakierem poliuretanowym. Poniżej kilka zdjęć z malowania Trekki.

Before painting, each piece of wood should be protected with a colorless, water-soluble antifungal agent. After drying, paint the plywood and the wood with thinned epoxy varnish. In order for the varnish to penetrate deep into the pores of the wood, we mix it with a thinner even 1: 1. Then we paint with a less thinned epoxy varnish. Epoxy varnishes usually have a low resistance to UV radiation, so paint the last layer with polyurethane varnish. The outer side of the hull, coated with epoxy, can be painted immediately with polyurethane varnish. Below are some pictures of Trekka's painting.