Veneen vedenalaisten osien vaikutus nopeuteen Joakim Majander

Mitä käsitellään Köliprofiili Läpiviennit ja anturit Potkuri Viimeistelyn puutteet Läpiviennit ja anturit Erilaisten läpivientien vastus Keulapotkuri Potkuri Erilaisten potkureiden vastus Pohjan karheuden vaikutus

Lähtökohta vertailuihin Tavallinen n. 35-jalkainen C/R-vene X-332, Dehler 34, Finngulf 37 jne. Nopeus 6 solmua (n. 3 m/s) Vastus sileässä vedessä ei luovilla n. 600 N (60 kg) Avotuuli/koneajo, ei vasta-aallokkoa ei sivuttaisvoimia Kitkavastus n. 350 N Aallonmuodostusvastus n. 200 N Vastus aallokossa luovilla n. 1000 N (100 kg) Aallokon vastus 50-300-> N Ilmanvastus 30-100 N Indusoitu vastus 150-350 N

Lisääntyneen vastuksen vaikutus +100 N 6 kn vauhdissa Vastus +10% luovilla VMG hidastuu n. 5% Vauhti ja kulma! Vastus +15% avotuulilla Vauhti hidastuu 3-5% Muissa vauhdeissa useimmiten V^2 Kevyessä suurempi vaikutus, kovassa pienempi Aallonmuodostusvastus Luovilla solmumääräinen muutos pysyy melko vakiona 0,2 kn VMG:ssä Avotuulilla solumääräinenkin ero pienenee

Köliprofiili Erittäin pieni vastus Erinomainen sivuttaisvoima/vastus 60 N eli 10% avotuulella Cd n. 0,05 otsapinta-alalle Auto 0,3 Sama vastus kuin: Ohut levy, sama pinta-ala 20 mm tanko, yhtä syvä Erinomainen sivuttaisvoima/vastus Köleillä suuruusluokka 10 Purjelentokoneen siivillä jopa 100

Köliprofiilin virheet Paksu jättöreuna Halvempi tehdä Ei yhtä herkkä vaurioille Vastus lisääntyy, ei juuri vaikuta nostovoimaan Väärä kaarevuus etureunassa Tarkkuusvaatimus suuri Säästöä Vastus lisääntyy ja nostovoima heikkenee Virtaus irtoaa aikaisin Virtaus muuttuu aiemmin turbulenttiseksi

Jättöreunan vaikutus Tunnettu jo kauan NACAn tutkimus 1950 http://ntrs.nasa.gov/archive/nasa/casi.ntrs.nasa.gov/19930082748_1993082748.pdf NACA 0012 profiili katkaistu (paksuudet 1 m jänteelle) Tyypillinen köliprofiili Normaali: jättöreuna 0,25% eli 2,5 mm A: 0,68% eli 6,8 mm B: 1,4 % eli 14 mm Tyypillinen köleille! C: 4,0 % eli 40 mm

Jättöreunan vaikutus Luovilla Cl n. 0,4 A: 6,8 mm B: 14 mm C: 40 mm 4 asteen LW A: 6,8 mm Cd +10% eli 6 N B: 14 mm Cd + 30% eli 20 N C: 40 mm Cd +170% eli 100 N

Jättöreunan vaikutus Avotuulilla Cl n. 0 A: 6,8 mm B: 14 mm C: 40 mm 0 asteen LW A: 6,8 mm Cd +10% eli 6 N B: 14 mm Cd + 50% eli 30 N C: 40 mm Cd +200% eli 120 N

Kölini jättöreuna on liian paksu mitä teen? Ainoa oikea tapa on jatkaa profiilia Ei saa olla taitosta tai kaarevuutta sisään Virtaus irtoaa Ei hyötyä Profiilien viimeinen n. 1/3 on aina (lähes) suora Saattaa olla hiukan kovera, ei koskaan kupera ORC:ssä ei vaikuta mittalukuun Oletetaan oikea profiili Vastus pinta-alan mukaan Jatkaminen siis lisää vastusta Ei muuteta runkotiedostoa

Muu köliprofiili Huolehdi etureunasta Keskialue ei niin kriittinen Sileä ja tasaisen pyöreä Yllättävän tylppä n. 10 mm kaarevuussäde Keskialue ei niin kriittinen Ei kuoppia tms. Profiilien koordinaatteja http://www.pdas.com/profiles.html

Läpiviennit ja anturit Läpivienti kaukana keulasta ”suoralla” osuudella 42 mm reikä 42 mm reikä ja 11 mm x 100 mm uloke 42 mm reikä ja 25 mm x 100 mm uloke 3,5 m pohjaa edessä 2,5 m pohjaa takana 3 m/s eli n. 6 kn

Läpiviennit ja anturit Reikä 11 mm 25 mm

Turbulenssi (efektiivinen visk.) Reikä 11 mm 25 mm

Vanavesi ja kitkakerroin Reikä 11 mm 25 mm

Nopeusprofiili Reikä 11 mm 25 mm Vastus +0,01 N +0,53 N +1,1 N Kitkavastus ei muutu Lisävastus 0,5*rho*V^2*A*Cd Cd ~1 täysin tylpälle, 0,1 hyvin virtaviivaiselle

Keulapotkuri Huomattavasti edellisiä suurempi lisävastus Keula-alueella Pohja kaareva, ei virtauksen suuntainen Virtaus törmää takareunaan Paljon isompi reikä Vastus helposti 100 N, jopa 500 N mahdollinen

Potkuri Halkaisija 15-16” Purjevenevetolaite Potkuri ”torpedon” takana ja virtauksen suuntainen Kiinteälapainen (2 tai 3 lapaa) Lukittuna n. 200-300 N, vapaastipyörivänä n. 100 N 2-lapainen taittolapapotkuri 0-3 N, Volvon käyrälapainen 10 N 3-lapainen taittolapapotkuri Gori alle 5 N, Volvon n. 25 N Kääntyvälapaiset 2-7 N, 2-lapainen Autoprop 20 N

Potkuri Akselivetoinen Akseli kulmassa virtaukseen, potkuri esillä Kulmalla suuri merkitys! Kiinteälapainen Kuten purjevenevetolaitteessa 2-lapainen taittolapapotkuri 0-12 N, Volvon käyrälapaista ei mitattu 2-lapainen kääntyvälapainen 1 N 3-lapainen Autoprop 100 N

Potkuri Akselivetoinen 3-lapainen taittolapapotkuri Gori 130 N, Volvo 115 N 3-lapainen kääntyvälapainen 120 N 3-lapaiset ongelmallisia Lavat supussakin ”esillä” Virtaus ei akselin suuntainen

Pohjan karheus Idealisesti ”hydraulisesti sileiksi” ”Raekoko” Kova vaatimus Karheus 3 kn: 50 mm, 6 kn: 25 mm, 10 kn: 15 mm Yksittäinen viivamainen häiriö 7-kertainen Etuosan laminaarialueella ei suurempi vaatimus ”Raekoko” Hiekkapaperin karheuksia: P1200: 15 mm, P600 25 mm, P400 35 mm, P180 78 mm Hiottaessa tulee sileämpää kuin paperi P400 riittää!

Pohjan karheus Raekokoja Telalla maalattu pohja 50-100 mm Huolellinen ruiskumaalaus 30-40 mm Pahasti limainen pohja 200 mm Pahasti näkinkenkäinen pohja 6 mm 0,1 mm +25% (+90 N) ja 1 mm +100% (+350 N) kitkavastus Evissä karheus vaikuttaa myös nostovoimaan

Tyypillinen tilanne Kölin jättöreuna 14 mm +20-30 N 10 kpl läpivientejä/antureita + 5 N VP 3-lapainen + 25 N Telalla huolella maalattu, mutta hiomaton pohja 50 mm, + 35 N Yhteensä +90 N eli vauhdissa 4%!!! ”Ei tää vene kulje kevyellä” ”Ei tällä voi pärjätä X säännössä” Vertailun vuoksi 1000 kg lisää painoa Vene hidastuu vain reilun 1%