4E1402, Marindesign och 4E1132, Lättviktsdesign Projektdokument, grupp Styrbord Mårten Almkvist och Martin Oswald

Utvärderingsdokument 04-10-07                                           Version 1.0

 

Segel med hydrodynamisk momenthävning

 

Här behandlas konceptet att upphäva det krängande momentet med hydrodynamiska krafter som uppstår vid användande av segel/vinge. Detta koncept bygger på enbart bärplan.

 

Kraftjämvikter i tre plan ställs upp och analyseras för att skapa en bild av konceptets komplexitet samt för- och nackdelar.

 

Vy sedd från aktern

F_K är den krängande kraften vilken ger upphov till avdrift och krängning. Detta motverkas av F_D som förhindrar avdrift samt av F_LS och F_LM som motverkar krängning. F_LM lyfter även farkosten ur vattnet dvs. balanserar F_LS och mg. Jämvikt råder enligt (1.1) och figur 1.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Figur 1. Tvärskepps reaktionskrafter.

 

                                                                                                     

 

Vy sedd ovanifrån

F_F är den framdrivande kraften vilken skall balanseras mot farkostens framdrivningsmotstånd som består av komponenterna F_BM och F_BS vilka genereras av de båda kropparnas bärplan. F_BM består även av motståndet som uppkommer av F_D. Jämvikt råder enligt (1.2) och figur 2.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Figur 2. Reaktionskrafter i horisontalplanet.

 

                                                                                                     

 

Vy sedd från sidan

Denna vy är inte av intresse för ytlig utvärdering av konceptet. De aktuella krafterna presenteras i figur 3.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Figur 3. Reaktionskrafter i långskeppssnittet.

 

Beräkningsexempel

Krafterna från segel/vinge är tagna från ”Optimal kurs” av Fredrik och Joel version 1.1 (1.3). Alla hydrofoiler har beräknats ha ett glidtal på 10. Beräkning av krafter och motstånd följer nedan.

 

                                                                                                                           

 

                                                                                                                       

 

                                                                                                     

 

                                                                                               

 

                                                                               

 

                                                                                         

 

Detta motstånd är större än den framdrivande kraften. Motståndet kan dock minskas genom att ge utriggaren en längre hävarm. Glidtalet är även grovt skattat i underkant vilket ger större förluster en nödvändigt.

 

För och nackdelar med utriggare på lä- eller vindsidan.

 

Vindsidan	Läsidan
+ Dragstag och maststag i ett	+ Bärplan kan aldrig lämna vattnet
- Bärplanet kan lämna vattnet vid för stor krängning vilket leder till krasch.	- Kräver kraftigare infästning, ty inga rena dragkrafter existerar.