Galleeque – Optimalizace trupu

Trup lodi splňuje požadavek jednoduchosti. Prizmatický součinitel lodi (součinitel podélné plnosti – CP) nám napovídá, že právě díky své jednoduchosti budou plavební vlastnosti modelu omezovány. Taková je daň za jednoduchost. Dnes se pokusím optimalizovat loď a balancovat mezi udržením jednoduchosti a vylepšením jízdních vlastností modelu.

Ve své podstatě by se dalo říct, že jde o detail. A ono i trochu jde. Nicméně, optimalizováním CP měníme rozložení hmotnosti. Jednodušeji řečeno v našem případě hmotu přibližujeme těžišti, takže se zlepšuje ovladatelnost a snižuje odpor.

Optimální CP pro lodě třídy Footy vzhledem k poměru délky a rychlosti modelu (S/L poměr) je 0,628. Někteří uvádí, že by měl být ještě nižší (0,580). Jejich předpoklad vychází z prostého přesvědčení, že čím nižší hodnota prizmatického součinitele (dále CP), tím rychleji se loď dostane na maximální rychlost. Na druhou stranu pro různé S/L poměry jsou vhodné jiné hodnoty CP. Dle tabulky amerického admirála Davida W. Taylora je optimální CP právě 0,628.

Součinitel modelu je 0,657. Cílem optimalizace tvaru trupu je snížit CP lodi . Součinitel získám, když objem ponořené části (V) vydělíme délkou na vodorysce (L_HVR) a plochou ponořené části hlavního žebra (S_Ž). Z toho plyne, že musím buď snížit ponořený objem lodi (hmoty pod vodou) anebo zvýšit plochu ponořené části hlavního žebra. Objem mám daný. S ním nepohnu. Co s tím? Zvýším ponor a zkosíme dno. Jinými slovy odlehčím hmotu na přídi a na zádi.

Dno bude klenuté od přídě k zádi. Jeho nejnižší bodu bude v místě těžiště (cca 123 mm od zádi). Výšku klenutí zkusím nastavit na 12 mm.

Potřebujeme se dostat na hodnotu 0,628. Známe potřebné hodnoty, proto smíme vypočítat potřebnou plochu ponořené části hlavního žebra dle vzorce:

S_Žn = V / CP * L_HVR

S_Žn = 500000 / 0,628 * 285

S_Žn = 2745,4 mm²

Aktuální S_Ža modelu je 2554,7 mm².

Tvar hlavního žebra se nám změnil z lichoběžníku na pětiúhelník. Klenutím dna jsem přidal k lichoběžníku trojúhelník o ploše 540 mm². Tuto plochu odečtu od S_Ža a dostanu rozdílovou velikost (S_Žr) pro plochu lichoběžníku. Ta je 349,3 mm².

Při šířce na hraně dna 90 mm je třeba snížit výšku lichoběžníkové části žebra o necelé 4 mm. Nový ponor lodi bude necelých 36 mm (12 + 24). Tuto změnu lze nastavit zcela jednoduše v Nastavení projektu. Tam nastavíme nový ponor na 36 s vědomím, že po optimalizaci CP bude výtlak o něco vyšší než 500 g. Přesnou hodnotu ponoru následně můžeme zjistit v hydrostatických výpočtech programu.

Úkol je podmíněn zachováním výtlaku na hodnotě 500 g. Změnou ponoru a výšky modelu se výtlak zvýšil na 654 g. Nyní mám dostatečný prostor pro odřezávání hmoty ponořené části lodi. V druhém kroku budu ladit zaoblení „kýlové hrany“ (středová čára dna).

Nejnižší část dna bude v místě těžiště. Odtud se bude na obě strany dno zvyšovat. Nejprve posunu okrajové body po ose „Z“ o 12.

Nyní je třeba vyklenout dno. Pomůžu si křivkovou šablonou udělanou v Corelu, kterou nahraji na pozadí. Podle ní nastavím výšku bodů dna v ose lodi.

 

Jak vidno, získali jsme požadovanou velikost CP. Výtlak je při ponoru 36 mm na hodnotě 511 g. Požadovaný výtlak 500 g nastane při hodnotě ponoru 35,4 mm. Proto při dalších výpočtech budu počítat s ponorem 35 mm, který také opravím v Nastavení projektu.

Nyní bude mít model lepší jízdní vlastnosti (i když by se dali vylepšovat ještě více) a zároveň je ještě dostatečně jednoduchý pro stavbu.

Před tím, než začneme model vynášet v CADu, bude třeba určit umístění kýlu, tvar kormidla, plochu plachet a umístit stěžeň. Tím se budu zabývat příště.