Lång och grund eller bred och djup V-botten Ett effektivt alternativ till djup V-botten

Transkript

1 Båt ed dubbla slag och sal planande botten ed liten bottenresning Lång och grund eller bred och djup V-botten Ett effektivt alternativ till djup V-botten Här presenteras ett banbrytande otorbåtskoncept ed hög effektivitet och ycket goda sjöegenskaper över hela fartregistret. Det är en kobination av alla de goda egenskaper so vanligen finns hos en djup V-botten och en traditionell rundbotten. Bako den slutliga foren ligger ett flerårigt utvecklingsarbete ed teoretiska beräkningsodeller och ånga odellförsök. Slutligen genofördes en jäförande studie so ett fördjupningsarbete i kandidatkursen på avdelningen för Marina syste vid KTH i Stockhol. Utdrag ur redovisningen från KTH skrivs ed kursiv stil i den här presentationen. Saantaget kräver den nya båten % indre otoreffekt. Den nya båten går ycket jukare och lugnare i alla farter. Under likadana sjöförhållanden kan den testade båten köras i 29 knop ed saa kofort so otsvarande båt ed djup V-botten so körs i 20 knop. Är det dags att överge föreställningen o den djupa V-bottenbåtens förträfflighet? Vaxhol den 3 juli 2010 Jürgen Sass

2 Kännetecknande för den nya båten är att den har en sal planande botten ed låg bottenresning och dubbla slag. Ovan vattenlinjen är den utlagt för att få invändigt utrye och goda sjöegenskaper. Därigeno skapas dessuto högre statisk och dynaisk stabilitet. Foren och storleken på botten är noga anpassad till belastningen vid både insta och högsta totalvikt. På saa sätt är långskepps tyngdpunktsläge på den planande bottenytan och vattenlinjeytan optierad till det verkliga behovet. Stabiliteten vid stillaliggande är något bättre än vad so kan förväntas av en otsvarande rundbottnad båt därför att sprutlisterna verkar so slingerkölar. Vid gång i sjö är stabiliteten ycket högre tack vare de noga utforade sprutlisterna och det övre slaget strax ovan vattenlinjen. Dessuto påverkas båten förvånansvärt lite av andra båtars svallvågor, även när de koer in från en ogynnsa riktning. Det testade exeplaret har konstruerats och utrustats för att ha lägsta bränsleförbrukning i farter ellan 20 och 25 knop. I alla konstruktioner åste alla ingående paraetrar kontrolleras ed yttersta noggrannhet. Annars är risken stor att an får en vanlig båt ed vanliga egenskaper, såso stort effektbehov, hård och blöt gång, dålig sikt föröver i vissa farter och låg stabilitet. Bottenforen är önsterskyddad, nr 2009/0573 nr

3 Båt ed djup V -botten För att kontrollera att beräkningarna stäer testades två jäförbara båtar parallellt. Den ena var en båt ed en vanligt förekoande skrovfor ed djup V-botten. Den andra var en nykonstruerad båt ed den optierade bottenforen ed dubbla slag. Båda båtarna är byggda i aluiniu. Båtarna har saa invändiga voly och totalvikt. Längd över allt, skrov Längd i slag Lp Längd i vattenlinjen Bredd över allt, skrov Bredd i vattenlinjen Bredd i slag Bpx Djup Bottenresning Vikt totalt Tyngdpunkt fr aktern Prisatisk koefficient Våt yta Vattenlinjearea Motor effekt Högsta hastighet gr kg 2 2 hkr knop V20 U13 6,2 5,4 5,1 2,2 1,9 1,66 0, ,9 0,72 8,0 7, ,5 6,6 6,1 6,0 2,0 1,6 1,33 0, ,3 0,76 8,8 7, ,5

4 Den optierade bottenforen visar sig ha något bättre egenskaper än beräknat i sult vatten. Vid gång i sjö är alla värden ycket bättre än vad kalkylerna visar. Motståndsökningen i sjö är knappt registrerbar. Detta är något helt nytt. Den djupa Vbotten däreot svarar helt ot vad so kan förväntas enligt de väl beprövade beräkningsetoderna. Den nya skrovforen visar inga tendenser till någon instabilitet såso porpoising eller chine walking. Den är stabil i alla förekoande situationer, ycket beroende på foren och de optierade förhållanden ellan de olika tryckpunkterna och viktstyngdpunkten. Relationen ellan tyngdpunktsavståndet från aktern och bottenbredden skiljer sig avsevärt från vad so är vanligt förekoande. Det låga otståndet beror till större delen på att skrovet är långt och salt i relation till totalvikten och den ycket åttliga bottenresningen på bara tretton grader. Lågt otstånd kräver liten drivkraft och däred liten otoreffekt. Vilken i sin tur sparar vikt och däred ger ytterligare lägre otstånd. Det skapas en positiv spiral ot ett iljövänligt alternativ geno lägre bränsleförbrukning. V 20-båten hade vid testtillfället en något för kraftig otor so inte kunde utnyttjas fullt ut. Ovanstående otståndskurva är därför kalibrerad till er sannolika värden för denna båttyp.

5 De här redovisade trivinklarna relaterar till kölen. I verkligheten har båtarna redan vid stillaliggande en trivinkel kring 1,5 grad so kan subtraheras i ovanstående diagra vid de lägsta farterna. Diagraet ovan visar trivinklarna i sult vatten. I sjö rör sig V20 ycket våldsat ellan inus en grad och upp till tio grader. Den nya bottenforen uppvisar ycket lugna rörelser ellan tre och fe grader. Detta syns tydligt i filerna. Viktigt är att den nya bottenforen alltid har så liten trivinkel att det alltid är fri sikt föröver. Medan den djupa V-botten alltid har ett läge där sikten föröver är obefintlig i vissa farter. Därigeno kan den nya båten alltid fraföras i alla farter, edan den djupa V-botten åste köras i låg eller hög fart, det finns inget läpligt ellanläge.

6 Tre olika karaktärer på hur en båt reagerar för ötande sjö kan urskiljas. Båten kan följa sjön, ungefär so en segelbåt noralt gör i lite större vågor, båten vakar. Den kan gå geno sjön so en noralt planande otorbåt gör i åttliga vågor, utan att nänvärt röra sig upp och ner. Och slutligen kan båten studsa och flyga från vågtopp till vågtopp, so planande båtar gör i grov sjö eller när en båt öter kraftiga svallvågor. Beroende på våghöjd i relation till båtens hastighet kan alla tre sorter uppträda i alla hastigheter. Ovanstående diagra visar de uppätta värdena på hur hårt båtarna sätter sig i sjön. Det finns olika beräknings- och urvalsetoder. Alla visar dock på saa relativa resultat. De visar att bottenbredden, det relativa tyngdpunktsläget och trivinkeln är ycket er utslagsgivande än bottenresningen. En djupare V-botten ger i sig en arginell effekt på den vertikala accelerationen. Däreot ökar den otståndet och trivinkeln avsevärt. U13 utsätts för lika stora vertikala accelerationer vid 29 knops fart so V20 gör vid 20 knop. Dessuto brosas U13 inte upp lika ycket när den öter sjön. Detta syns tydligt i filerna där båtarna hade saa fart till att börja ed. Noralt klarar vi av att utsättas för 0,75 g i en till två tiar eller 0,5 g i fyra till åtta tiar. Betalande gäster bör inte utsättas för er än 0,3 g. Att en lätt båt i förhållande till sin längd skulle ge livligare rörelser är en föreställning so häred klart otbevisats. Dessuto visas att den något slankare båten är betydligt effektivare och bekväare i alla situationer.

7 Bildstudie Under experienten togs en hel del bilder och fil på båtarna för att kunna få en bildlig förståelse för hur båtarna uppför sig i sjön, fraför allt i jäförelse ed varandra. I Figur 42 t.o.. 46 ses en sekvens då båtarna körs jäsides ed sjön då detta gav ett långsaare förlopp och lättare kunde observeras och fotograferas. Figur 42. Båtarna på väg att öta en våg. I Figur 42 syns hur båda båtarna går jäsides i sina norala trilägen och snart skall öta sina respektive vågor.

8 Figur 43. Båtarna har ött en våg. U13 tv. i bild. I Figur 43 ses hur båtarna har ött varsin våg och har accelererats uppåt. Här kan noteras att V20 har högre trivinkel än U13, vilket dels kan bero på den kortare längden en antagligen också på att den fått en högre acceleration uppåt p.g.a. den större bottenbredden. Figur 44. Båtarna är på väg ner från sina hopp. U13 tv. i bild. I Figur 44 har båtarna vänt och är på väg neråt ot vattnet igen. Här syns hur U13 nästan har fått tillbaka sin ordinarie trivinkel edan V20 har satt ned aktern so den så karakteristiskt gjorde först och fortfarande är på väg ner ed fören.

9 Figur 45. U13 (i förgrunden) redan i noralläge edan V20 just slagit ned fören. Inte förrän i Figur 45 kan an se att V20 koit ned i vattnet ordentligt igen. U13 har för längesedan stabiliserat sig i sitt gångläge. Figur 46. Båda båtarna har återfått sina norala gånglägen. U13 i förgrunden.

10 I figur 46 syns hur båda båtarna har återgått till sina norala gånglägen. Att det är sådan skillnad på hur lång tid det tar för båtarna att återhäta sig efter en våg säger ycket o deras karakteristik. V20 uppvisar ycket längre återhätningstid än vad V13 gör. Satidigt så hoppar V20 betydligt er än vad U13 gör. Detta kan härledas till den kortare längden och större bottenbredden i aktern för V20, en skrovets utforning har ed stor säkerhet även en inverkan på resultatet. Figur 47. Vattnets flöde efter båtbotten. U13 i förgrunden O Figur 45 ovan betraktas inzooat so i Figur 47 ärks lätt hur vattnet rör sig längs botten. De inringade orådena i bilden visar det intressanta orådet. I fallet ed den Vbottnade V20, längst bak, syns hur vattnet följer hela botten upp till fribordets början och släpper där. Större delen av botten är då i vattnet och skapar stor våt yta. På U13 syns tydligt hur vattnet länkas av längs det nedre slaget och länar botten ut åt sidan. Detta visar att skrovet, ur otståndssynpunkt, fungerar so tänkt för att ge ett indre otstånd. Detta bekräftas också av att båtarnas gick nästan lika fort trots den betydande skillnaden i otorstyrka. Resultatet av fullskaleätningarna bekräftar de resultat so seiepiriska etoder ger. U13 uppvisar lägre vertikala accelerationer än V20 vid näst intill satliga uppätta farter och våghöjder. U13 utsätts för lika stora vertikala accelerationer vid 29 knops fart so U20 gör vid 20 knop, vilket tyder på att andra paraetrar än bottenresningsvinkeln har stor inverkan på koforten. Förarna so fraförde båtarna vid ättillfället var överens o att de skulle föredra U13 o de prioriterade lugn och kofortabel körning i stabbig sjö. U13 är även att föredra vid körning i oråden ed fartbegränsningar, efterso den planar i lägre hastigheter. Niklas Björkblad Karl Bloberg Sion Börjeson Jonas Danielsson Philippe Ghawi Kurs 1700 Marina Syste Kungliga Tekniska Högskolan i Stockhol Peter Sjöde Det är dags att överge föreställningen o den djupa V-bottenbåtens förträfflighet. J. Sass