MIDSKEPPS INTERCEPTOR OCH AKTERLIGT TRIMPLAN

Transkript

1 PLANANDE MOTORBÅT MED MIDSKEPPS INTERCEPTOR OCH AKTERLIGT TRIMPLAN Syftet med den här presenterade undersökningen är att visa på ett alternativ till en effektivare motorbåt än den vanligt förekommande V-bottenbåten. Resultatet av proven visar att det med bibehållen motoreffekt går att öka farten med 25 % eller att det går att reducera effektbehovet med omkring 40 %. Tekniken är att med en midskepps placerad interceptor skapa en kraftig lyftkraft på en liten yta och därigenom minska den bromsande vattenfriktionen. En interceptor är en vertikal skiva som trycks ner under den planande ytan. Därigenom skapas ett kraftigt övertryck framför interceptorn. En interceptor i bakkanten på en profils trycksida har utnyttjats i andra sammanhang sedan Vaxholm den 16 september 2008 Jürgen Sass

2 En planande motorbåt har en stor friktionsyta. I låga farter, då det företrädesvis bara finns statisk lyftkraft, har denna skrovform ett onödigt stort vågmotstånd. En normal V-botten är endast effektiv i en hastighet, med en belastning och med ett tyngdpunksläge. Dessutom är det optimala tryckpunktsläget svårt att åstadkomma med bibehållen långskeppsstabilitet. För att minska friktionsytan och få kontroll på tryckpunktsläget och därigenom trimvinkeln kan en stegbotten väljas. Dock har detta alternativ mycket stort motstånd i låga farter p.g.a. undertrycket bakom steget. Liksom den vanliga V-bottenbåten har stegbåten endast en belastning och en fart där den är effektivast. En båt med en midskepps interceptor har minsta friktionsyta i det högre fartområdet. Akterskeppet kan utformas så att båten även får lågt vågmotstånd i låga farter. Motståndet vid höga farter är ungefär lika som på båtar med bärplan, dock är interceptorn mycket enklare och robustare. Tryckfördelningen över en plan yta kännetecknas av att den har ett mycket högt tryck vid framkanten och inget tryck vid bakkanten. Tryckcentrum ligger vanligtvis på en fjärdedel av längden framifrån. Tryckfördelningen över en yta med en interceptor i akterkanten har en helt annan tryckfördelning och har omkring 80 % större lyftkraft. Tryckcentrum ligger närmare mitten. Friktionsytan minskar till omkring 60% av stegbåtens yta. Lyftkraften från en botten med en justerbar midskepps interceptor och ett akterligt trimplan med interceptor kan anpassas efter fart och belastning så att minimalt motstånd skapas över ett stort register.

3 Under vintern 2006 och våren 2007 genomfördes några enkla modellprov som bekräftade antagandena som presenterats ovan. Endast de två bästa modellerna redovisas här. Båtarna har dubbla slag och en optimerad bottenbredd för lågt motstånd och mjuk gång i sjö. Genom att göra den planande ytan så smal som möjligt kan bottenvinkeln minskas för att öka lyftkraften utan att båten går hårdare i sjön än en djup V-botten. Resultatet av släpproven redovisas här med dimensionslösa tal. Dessa kan räknas om till alla storlekar och farter på båt. Dessutom kan resultaten jämföras med andra undersökningar som redovisas på samma sätt. Enligt de här modellförsöken skulle en liten båt med trehundra kilos totalvikt vara effektivast vid 20 knop och båt på 5 ton vid 32 knop. Här visas också det beräknade luftmotståndet som är lika för båda båtarna. Som synes har luftmotståndet en stor andel av totalmotståndet på lättdrivna båtar. Resultat från modellerna var så övertygande att ett fullskaleförsök var nästa steg i undersökningen. I oktober 2007 genomfördes ombyggnaden av en båt som tagits ur serieproduktion. Skrovet är en Whisper 55, en redan från början effektiv båt för rodd och liten motor. Botten sänktes några centimeter midskepps för att få ett markant släpp bakom den justerbara interceptorn. Akter om interceptorn monterades ett ventilationsrör för att lättare få luft under akterskeppet i det mellersta fartregistret innan interceptorn har full verkningsgrad.

4 Som väntat visade redan de första provkörningarna i fullskala att farten kunde öka med 25 % med samma effektuttag. En motor med lång rigg på endast 8 hästkrafter valdes, då det är den motorn Whisper 55 maximalt är avsedd för. Allt för att få en så rättvis jämförelse med en standardbåt som möjligt. Med de första bärplanen visade det sig vara svårt att få balans i långskepps- och/eller tvärskeppsledd. Detta var en oväntad motgång i utvecklingsarbetet. Likaså visade det sig svårt att finna lämplig propeller för de nya högre farterna. En stor mängd olika trimbara bärplan provades under våren och sommaren På en del av dem var störningen av flödet över propellern ett problem. Andra åter hade för liten bärkraft när de kom nära vattenytan. Några skapade obalans i alla led. Till slut prövades den ursprungliga idén, som är en tillämpning av samma princip som på den främre lyftande ytan. Den aktuella varianten på trimplan är en plan yta med en interceptor i akterkanten. Planet är monterat på antiluftningsplattan. Denna lösning visade sig vara både enklast och effektivast. Därigenom skapades en godtagbar balans i alla lägen. Dessutom ökade den rena propellerströmmen interceptorns lyftkraft.

5 Ovanstående är endast en kort beskrivning av de mycket begränsade prov på en båt som hittills gjorts. Resultatet visar att tekniken som sådan fungerar som väntat. Det har också visat sig att små förändringar kan ha stora konsekvenser. Framtida undersökningar bör utföras så att teknikens begränsningar och möjligheter klargörs. Vilken bottenvinkel och bottenbredd är den lämpligaste med hänsyn till effektivitet och goda sjöegenskaper? Vilken är den optimala tryckfördelningen tvärskepps och långskepps vid olika interceptordjup midskepps och bordvarts vid olika hastigheter och belastningar? Vilken är den lämpligaste fördelningen av belastningen mellan de lyftande ytorna? Var skall drivningen placeras för att få bästa effekt? Kan tekniken vidgas till ett större fartområde? För den intresserade står jag alltid till förfogande med utförligare upplysningar angående detta och andra utvecklingsprojekt som jag driver. Välkommen Jürgen Sass Vaxholm