Formler for teoretisk fart, deplacement skrog.

[volfro]

Her kommer enno ett omtrentlig svar. Nei, eg kan ikke hjelpe deg med det du spør om og har mine tvil om du vil få noe konkret svar heller. Dette er jo matematikk uten tvil og i dag er det vel mye PC kraft i slike beregninger og med det lille eg kjenner til så er det vel ganske korrekt også mange ganger. Men det er ihvertfall ikke uvanlig å tankteste i tillegg for å fintune/bekrefte tallene før produksjon av dyre skip. Teori og praksis stemmer ikke alltid i denne bransjen heller desverre. Eg fekk titte på en stabilitet/lasteberegning på en moderne fiskebåt her om dagen, den var på ca. 100 sider. Når det gjelder det du spør om så er vel det meg bekjennt mye vanskeligere. Her er en såkalt veldig forenkla studie http://202.114.89.60/resource/pdf/937.pdf

God natt. (eg har ikke lest den og har heller ingen kompetanse på området)

Kan bli spennende å se hva som dukker opp videre i denne tråden.

[snod]

Svar til spørsmålet: nei.

De formlene jeg en gang lærte som gjelder for skip over 30 meter lengde. Den dominerende motstandskraften er alltid uansett bølgemotstanden. I tillegg kommer "friksjon" mellom vann og skrog, og til slutt drag som følge av at vannet separeres fra vannlinje. Dette skyldes for rask overgang mellom b og l. (har lest dette kan forventes ved vinkelendring på vannlinje over 17 gader)

Av disse tre (tror jeg glemmer noe annet også), kan de to første beregnes, mens drag krever modellførsøk eller meget avanerte termodydamiske beregninger som meg bekjent ikke kan utføres for hånd.

[snod]

For øvrig fins det en metode for å beregne denne "friksjonen" mellom skrog og sjø. Husker den ikke, men det er basert på hvilken våte overflate (areal under vann) fartøyet har. Kan sikkert prøve å finne den, men tviler på at den bidrar nok til å bli interressant...

 

Formelen nevnt tidligere i tråden er kun basert på ved hvilken hastighet et skrog begynner å skape bølgemotstand. Et kort deplasementfartøy vil alltid forsøke å klatre sin egen bølge, mens lengre skip vil ha flere bølgetopper og bølgedaler over sin skroglengde. Disse bruker da i tillegg bulb for å skape første bølgetopp foran skipet, slik at selve baugen går i en bølgedal nettopp fordi bølgemotstanden er den største motstanden.

Redigert 18.Februar.2010 av snod (see edit history)

[Mulligan]

Mulligans post lenger fremme i tråden, om det er den det henvises til, er jo også bare resultatet av akkurat det samme gamle standard regnestykket for en "normal" båt, men litt mer fancy presentert på en graf?

 

Egentlig ikke.

Jeg har en numerisk modell av skroget. Denne modellen har jeg kjørt i et skrogprogram som viser de to komponentene som gir motstand, friksjon og bølge, for enhver hastighet båten kan oppnå innen rimelighetens grenser. Dette programmet beregner på bakgrunn av formler og empiri.

Men, som man ser er ikke tommelfingerregelen så hakka gal. Båten er 8.30 i vannlinja og det gir en teoretisk skrogfart på 7.2 knop. Jeg klarer, akkompanert av megen skramling og risting, å presse den opp i 7 knop på flatt vann. Programmet forteller meg også at for å gjøre det trenger jeg 12 bremsehestekrefter. Ikke så galt det heller. Jeg har en 17 hk. VP med S-drev.

Katamaranene som ble nevnt representerer en måte å lure tommelfingerregelen. De har to lange, slanke skrog som skjærer vannet med lite motstand og, svært viktig, slipper vannet uten å bruke for mye krefter på det.

Noen gode eksempler er "Earth Race" og Nigel Irens "ILAN Voyager". Motorbåter som nesten ikke har skrogmotstand og som er istand til å gå mange ganger teoretisk skrogfart. Ikke noe nytt i det som sådan. Steamyachten "Ellide" fra 20-tallet gikk tre ganger skrogfart uten å løfte seg ut av sjøen. Fordi konstruktøren hadde en klar tanke med hvordan den skulle ta og slippe vannet.

Et eksempel på hvordan de ikke skal gjøres er Scand Baltic og lignende båter. Bredde, butte og med tverr hekk samt manglende evne til å løfte seg ut av vannet. All kraft blir brukt til å sette opp en voldsom sjø.

[Ra Balder]

Egentlig ikke.

Jeg har en numerisk modell av skroget. Denne modellen har jeg kjørt i et skrogprogram som viser de to komponentene som gir motstand, friksjon og bølge, for enhver hastighet båten kan oppnå innen rimelighetens grenser. Dette programmet beregner på bakgrunn av formler og empiri

....

Steamyachten "Ellide" fra 20-tallet gikk tre ganger skrogfart uten å løfte seg ut av sjøen. Fordi konstruktøren hadde en klar tanke med hvordan den skulle ta og slippe vannet.

....

 

Hvis jeg hadde hatt en numerisk modell av f.eks. "Ellide" og puttet det inn i denne skrogmodellen, hva tror du svaret hadde blitt?

[Ra Balder]

Sorry - dobbelposting. Slettes.

Redigert 18.Februar.2010 av Ra Balder (see edit history)

[Mulligan]

Tja si det.

Dette programmet håndterer kun hastigheter opp til skrogfart.

Kurven for bølgemotstand hadde vel vært relativt flat og lav vil jeg tro.

[Eppa]

Unnskyld meg, men det var da et ualminnelig lite nyttig innlegg? Linje 1 og 2 er jo bare mitt opprinnelige spørsmål formulert på en ny måte, fulgt av den rimelig opplagte opplysning at hurtige skrog opplever større friksjon enn saktegående skrog?

 

En anelse mindre arrogant holding til de svarene du får vil nok gjøre at flere gidder å svare deg.

[Bjørkski]

Jeg har været en tur i kjelleren og funnet frem gamle lærebøker....

For kunne finne et enkelt, fornuftig svar må det være på det rene at der er tale om et fortrengnings skrog. En katamaran "slipper vannet", som nevnt i tidligere innlegg, og generere dermed en lengre bølge enn lengden på skroget. Mao den "planer" og oppføre seg ikke lengre som et fortrengningsskrog.

Skrogmottstanden kan deles inn i fire hovedgrupper: Friksjon, form-motstand, bølgemotstand og det som bare kaldes tilleggsmotstand (eks luftmotstand for hurtiggående båter)

Der er helt sikker flere metoder og fremgangs måter for og få brukbare resultater. Og at dette ikke er enklt og regne seg frem til er åpenlyst. Der er en god grunn til at mann stadig driver med tankforsøk.

Vedberegnign av friksjonmotstand kan mann bruke en friksjonkoeffisient som ble vedtatt som standard av ITTC

 

Cf=0,075/(log Rn-2)^2, hvor Rn=V*L/v V=legmes hastighet, L= legmes lengde,v=væskens viskositet

 

Dragkoeffisienten Cd=Rt/(1/2*p*U^2*A), hvor U er legemets hastighet, A frontarealet, p væskens tetthet

 

Bølgmotstanden Rw=1/4p*g*SIGMAa^2 SIGMSa er sin w, w=2pi/T, T= bølgeperioden

 

Jeg måtte grave godt i hukomelsen så der er nok noen huller. Kom med innspill..

 

Her er en video av en båt tilsvarende min som IKKE oppføre seg som et forterengningsskrog, men som heller ikke planer som mange vil definere det (som en motorbåt)

[Lett match]

Har ikke noe matematiske formler som beviser min påstand, er det det du vil ha blir du muligens skuffet. (Men det er ditt problem ikke mitt)

 

PÅ spørsmålet om hvorfor katamaraner bryter "grunnreglen" om skrogfart, har jeg denne betraktningen.

 

Det er måten skroget slutter på kombinert med kraften (stort seilareal) som gjør at den bryter skrogfarten. Arealet under vann for en katamaran eller trimaran er større en for en kjølbåt.

Hadde tidligere en katamaran på 26 fot 800 kg og ca 45 m2 seil. I lite vind var det vanskelig å seile fra kjølbåter med samme seilføring selv om de veide mye mer. Ettersom vinden økte økte farten, men siden jeg slapp vannet mye lettere stoppet ikke katamaranen opp ved 8 - 9 knop men nådde gjerne 15 - 17 knop. Kjølbåtene slipper ikke vannet så lett, men drar med seg masse vann som krever mye energi. Dette ser man godt når man slipper ut en bøtte bak båten under fart, den blir liggende å flyte inntil båten.

 

Så jeg tror ikke det har så mye med vannmotstand å gjøre, men det har med utformingen av skroget (Bredde*lengde og rett akterspeil)

[SamH]

Disse formlene sier ingenting annet om skroget enn lengden og et frontareal ((midtspantsareal)/(bredde*dybde)?)

Den sier ingenting om "finheten" til skroget, eller hvordan skroget slipper og entrer vannet.

[Bjørkski]

"siden jeg slapp vannet mye lettere stoppet ikke katamaranen opp ved 8 - 9 knop men nådde gjerne 15 - 17 knop. Kjølbåtene slipper ikke vannet så lett, men drar med seg masse vann som krever mye energi."

 

Det er også mit poeng. Man ser tydelig på snekker som graver seg ned med hekken at de har nått sin max hastighet. De klare ikke og komme over sin egen bølge (ser ut som om de dra med seg vannet).

I det øyeblik en båt slipper vannet ved hekken er båten ikke lengere båt med fortregningsskrog. Og "reglen" om bølgelengden gjelder ikke lengre.

 

Der ble i utgangspunktes etterlyst en formen for beregning av max skrogfart for et fortrengningsskrog som også tar hensyn til lengde/bredde forholdet.

Lengde/bredde forholdet vil være dekket av dregkoeffisienten (formmotstand)+ et bidrag av friksjonkoeffisienten.

Så jeg mener jeg har belegg for og kunne si, meget forenklet, at lengde/breddeforholdet kunne har innvirkning på hvor mye energi som kreves for og oppnå max fart ikkehva som er max hastighet. Dette altså så lenge skroget ikke slipper vannet (er et 100% fortrengningsskrog).

 

"Den sier ingenting om "finheten" til skroget, eller hvordan skroget slipper og entrer vannet."

Denne "friheten" er også formmotstand som dregkoefisienten er et uttrykk for.

 

Dette er et spennende emne.. Så er der ikke noen derute som virklig kan dette

 

Forøvrig brukes disse koeffisenter i forbindelse med tankforsøk.

[Smurph]

Dette at det er noen "regel" for hvor fort et fortrengningsskrog kan gå bygger på en stor, og nokså utbredt, misforståelse.

 

Formelen kommer fra Froudes lov. Froude jobbet med forskning på skipsmodeller for det britiske Admiralitet på attenhundretallet. Han jobbet med modeller i 3, 6 og 12 fots lengder av to ulike skrogformer.

 

Hans observasjon var at, når modellene gikk med en hastighet som var proporsjonal med kvadratet av skroglengden, så genererte de ensartede bølgemønstre. Ut i fra dette formulerte han en lov som sier at motstanden til skip av samme form er proporsjonal med kvadratet av lengden når hastigheten er proporsjonal med kvadratroten av lengden. (elns, har ikke tilgang til noen eksakt norsk definisjon av denne loven). Eller at motstanden varierer med kvadratet av skalaen når hastigheten varierer med kvadratroten.

 

Det er altså en formel som beskriver forholdet mellom to skip av samme form men ulik lengde, feks mellom en tankmodell og det ferdige skipet. Formelen sier altså ingen ting om den maksimalt oppnåelige hastigheten for et skrog av en gitt lengde, men kan brukes som en indikasjon på maksimal økonomisk hastighet med tanke på drivstofforbruk.

 

Det ligger en veldig bra artikkel om dette her: http://www.boatdesign.net/forums/boat-desi...speed-1220.html

Redigert 18.Februar.2010 av Smurf1 (see edit history)

[volfro]

Å det var mye å lese, får ta det senere.

Men rekner med det er en av grunnene til at dette firmaet eksisterer?

http://www.sintef.no/Home/Marine/MARINTEK/...hip-Model-Tank/

[snod]

For å forsøke å svare på spørsnålet igjen:

Spørsmålet som må stilles er nok ikke hvordan lengde/bredde forholdet påvirker motstanden, men heller hvor mye skrogformen endrer seg i alle retninger på ethvert punkt.

Blir vinkelendringen til vannstrømmen for stor på et punkt, vil skroget generere turbulens (vannet slipper) og ekstra drag. edit: dette gjelder kun i akterdelen.

 

Skipsdesign baserer seg mye på dette prinsippet med å lage en skrogform der vinkelendringen blir under denne magiske grensen som en lærd (oppdageren av bulben) anbefaler som 17grader.

 

Kan se om jeg har noen bilder av slik turbulens fra et tankforsøk jeg utførte en gang dersom det er av interresse.

Redigert 19.Februar.2010 av snod (see edit history)

[SamH]

Kan se om jeg har noen bilder av slik turbulens fra et tankforsøk jeg utførte en gang dersom det er av interresse.

 

Jeg vil gjerne se bildene :)

[snod]

Ikke så high tech som du kanskje håper på, men forsøket ble gjort ved å male tynnet maling tvers over skroget, og deretter kjøre med ønsket fart gjennom tanken.

Der malinger er dratt akterut, har man ikke turbulens

Er malingen ikke dratt ut har man turbulens. Spesielt ille er det dersom malingen blir dratt forut.

Her synes det spesielt godt.

 

Utfordringen med dette skroget var at det måtte være 53m bredt over mesteparten av lenden(300m), og det ble umulig å oppnå ønsket form i akterskipet. Resultatet ble et uventet stort energikrav for å oppnå ønsket fart.

[Mulligan]

Ikke så high tech

 

Men stort sett den eneste måten å gjøre det på.

Ser også ut til at strømingen ikke er helt bra rundt skulderen ved overgang bunn/akterskip. (Øverste bilde øverst til venstre).

Her ser det ut til å være endel undertrykk.

Har vært borti noe lignende. En 85 m. lang båt, men på grunn av sluser var dypgående begrenset til 4 m. og bredden til 14.

Alle beregninger og simuleringer så perfekt ut, men ved stillwater test dukket det opp et "hull" i sjøen ca. 3/4 nede på lengden av skroget. Viste seg, ved hjelp av maling, å være den nevnte skulderen som var for skarp. Vi rundet gradvis av skulderen inntil hullet forsvant.

Målingene viste at at båten ved servicefart, 18 knop, brukte en halv kubikk mindre i døgnet sett opp mot det originale skroget. Og det blir ganske mye penger over tid.

[snod]

Ser ut til at vi snakker samme språk.

I tillegg er det slik at alt som stikker ut av underskroget, som vannintak/uttak og baugpropell vil fremprovosere dette fenomene ved at det skaper en lokal turbulens som blir som en slags katalysator? for turbulens akterover. (har ikke helt skjønt hvorfor, men ved modellforsøk limes en stripe sandpapir i i baugen for å simulere dette)

 

For øvrig er jeg som amatør å gjelde i dette faget så jeg er helt sikker på at det er andre fartøyingeniører og andre her som vet mere.

["Mathilde"]

Til trådstarter: Håper du nå har blitt klokere og at du har funnet frem til skroghastigheten din

 

Min konklusjon etter alt dette?? Fortsetter å bruke tommelfingerrelgelen min jeg