Weerstand boot en schaal verhouding
-
Hallo,
Voor mijn pws heb ik na veel testen een romp ontworpen om snel mee te varen. Door de boot door een waterbak te trekken met een gewichtje kon ik redelijk veel berekenen. Ik heb via coach snelheidsgrafieken uitgezet waarmee ik uiteindelijk de totale weerstand heb uitgezet en het vermogen van die weerstand (P=Fw*v).
Nu vraag ik me af hoe ik het beste de golf- , druk- en wrijvingsweerstand kan berekenen. Het voordeel is dat ik de totale weerstand al weet, maar met de formules van Wikipedia kom ik niet ver met het onderscheiden van de druk-, golf- en wrijvingsweerstand.
Mijn tweede vraag (en de belangrijkste) is hoe de verhoudingen van de totale weerstand tegenover de werkelijke boot staan. De schaal is 1:20 (model is 60 cm). Mijn model heeft bijvoorbeeld 2 N weerstand bij een snelheid van 9 m\s. de snelheid van de echte boot is dan ook 9 m/s want die veranderd niet, maar wat is dan zijn weerstand? Is dat de weerstand van het model *10^3 doordat alleen de lengte, de breedte en het gewicht veranderen?
Een bestandje met theorie over deze vragen vind ik ook prima want het is tenslotte mijn Pws.
Alvast bedankt
-
hallo,
Bedankt voor de hulp, hier heb ik inderdaad wat aan. De workshop had ik gezien, maar was hier net te laat voor.
de wrijvingsweerstand gaat zeker lukken maar ik heb een vraagje over de golfweerstand. De golfweerstand benader je met het getal van Froude maar klopt het dat dit een dimensieloos getal is? Ik kan hem berekenen door de wrijvingsweerstand en de luchtweerstand van de totale weerstand af te trekken maar ik zou graag via de officiële weg wat vertellen in mijn pws over de golfweerstand.
de schalen van het model naar werkelijkheid snap ik nu redelijk:
schaal is 1 : 20 dus schaal voor volume, massa en krachten is 1:20^3 = 1:8000(dit is wel goed: Froude getal model= Froude getal werkelijkheid) na even rekenen komt daar 1:4.47 dus het model moet 4.47 keer zo langzaam varen en de tijd moet ook 4.47 zo langzaam.
maar dan nu dit. ik heb voor mijn model het vermogen berekent wat nodig is om het met een constante snelheid te later varen. die schaal berekening lijkt mij erg groot:
P=w\t dus P=f*v
de schaal voor tijd en snelheid is 1;4.47 en die voor massa dus ook krachten is 1:8000de schaal voor het vermogen zou dan dit zijn: (1:4.47)*(1:8000)= 1:35760
mijn vraag is of de schaal van het vermogen wel klopt want als dit zou kloppen, heb ik 350 kW nodig om mijn boot 36 Km\uur laten varen. dat lijkt mij stug
alvast bedankt Joris
Groetjes,
Gerard
-
Hoi Gerard,
Je stelt me interessante vragen. Ik geef ieder jaar de sleeptankworkshop in November. Daar doen we exact wat hier uitrekent.
Om te beginnen met je tweede vraag:
De aanname dat bij het schalen van modelwereld naar werkelijke wereld de snelheid hetzelfde blijft is incorrect. De snelheid wordt geschaald met behulp van het Froude getal. Misschien vind je hier en hier wat informatie daarover.
De totale weerstand schaalt inderdaad met de factor^3, dit is terug te vinden met behulp van de eerste wet van newton: F=m*a.Voor je eerste vraag verwijs ik je ook door naar de tweede link hierboven. Ik zou me focussen op de golfweerstand (Froude) en wrijvingsweerstand (Reynolds). De drukweerstand en viskeuze drukweerstanden (Euler) is zo klein dat hij voor jou project als niet significant mag worden aangenomen.
Hopelijk heb je hier wat aan. Als er nog vragen zijn, kun je die hier stellen.
Groetjes,
Joris
-
Hoi Gerard,
Het is inderdaad altijd verstandig te kijken naar de mogelijke foutmarges die zijn ontstaan uit het doen van een experiment.
Tijdens het planeren stijgt korte tijd de snelheid zonder dat dit een exponentieel stijging van de weerstand tot gevolg heeft. Hier gelden de bekende formules dus niet.Groetjes,
Joris
-
Hallo,
Ik heb nog met mijn docent naar de weerstand grafiek gekeken, en kwamen achter de conclusie dat de beginweerstand wel erg hoog was. Waarschijnlijk is dit het katrol wat niet vloeiend rolt. Hierdoor vallen mijn weerstanden wat hoger uit en dus ook mijn vermogens om de boot te laten varen. ik zal dus even opnieuw rekenen maar weet zeker dat het vermogen voor de boot in het echt lager zal worden als dit opgelost is.
De rompsnelheid heb ik bepaalt en eigenlijk als leuk feitje in mijn pws gezet. Hierdoor weet ik ook dat mijn model op het laatst planeert (topsnelheid 2.2 m/s). Ik weet dat door het planeren de boot wordt opgetild en daardoor sneller kan maar ik neem aan dat dit automatisch wordt meegerekend in de grafieken van Coach.
Is het berekenen van weerstanden tijdens planeren een uitzondering of kun je gewoon verder rekenen met de bekende gegevens?groetjes,
Gerard
-
Hoi Gerard,
Je berekeningen kloppen volgens mij wel aardig. Je moet niet vergeten dat jouw boot in werkelijkheid 12 meter is. Om met zo'n boot een constante snelheid van snelheid ongeveer 20 knopen te halen, moet je heel veel vermogen hebben. Hier zie je een voorbeeld van iemand met een 13 meter boot en een motor die 100 kW levert en dan 8 knopen vaart. Als je in je achterhoofd houd dat je weerstand exponentieel toeneemt wanneer de snelheid hoger wordt, klinkt het dus wel aannemelijk dat je 350 kW vermogen nodig hebt om 20 knopen te varen.
Echter denk ik dat 20 knopen veel te hard is voor jouw model. Met onze modellen gaan we maximaal 10 knopen werkelijke schaal en dat is eigenlijk al te hard. Je moet eens even uitrekenen wat de rompsnelheid van je model is en dat dan schalen naar werkelijke afmetingen. De rompsnelheid is de theoretische snelheid die jouw boot kan halen. Wanneer er meer vermogen wordt geleverd wordt dit voornamelijk omgezet in golven en waterverplaatsing (tenzij je schip in staat is te planeren). Je kunt de rompsnelheid bepalen door een weerstands/snelheid kromme te construeren of door de formule Vromp = 4,49 *sqrt(Lwl). Lwl is hier de lengte van de waterlijn. Hierover kun je genoeg informatie vinden op internet.Hopelijk help ik je hiermee!
Groetjes,
Joris
Groetjes,
Joris
-
hoi Joris,
Ik ben flink opgeschoten met mijn PWS en mag hem vrijdag inleveren. Ik heb alle weerstanden kunnen onderscheiden en berekenen. Door de theorie die je mij hebt gestuurd kon ik zelfs berekenen in coach hoeveel vermogen ik minimaal nodig had om de planerende situatie te bereiken. Zonder jullie hulp had ik nooit zo'n verslag in elkaar kunnen zetten. Bedankt hiervoor en misschien tot volgend jaar ;)
Gerard
