vgbildning frn pasagerarfartyg - KTH

More documents

Recommendations

Info

2. Fartygs motstånd Ett fartygs totala motstånd RT, vid en viss fart är den kraft som behövs för att bogsera fartyget genom lugnvatten. Motståndet består av flera olika komponenter, och summan av dessa benämns släpmotstånd eller totala motståndet. Motståndskomponenterna som är av både aerodynamisk och hydrodynamisk karaktär delas in enligt följande. Friktionsmotstånd RF, orsakat av skjuvspänningar i vattenskiktet närmast intill skrovet. Visköst tryckmotstånd RVP, som motsvaras av den energi som förs bort från skrovet i form av virvlar. Eller om strömningen inte kan följa skrovets krökning och det uppstår en vak. Benämns även virvelbildningsmotstånd eller avlösningsmotstånd. Vågbildningsmotstånd RW, som genereras av den energi som kontinuerlig behöver tillföras för att upprätthålla det vågsystem fartyget genererar i lugnvattenytan. Luftmotstånd RA, orsakat av fartygets ovanvattendels rörelse i luften. Denna uppdelning har sitt ursprung i William Froudes (1810-1879) arbete med modellförsök. Han insåg att motståndskurvor uppmätta i modellskala inte kan omräknas till fullskala genom en enkel uppskalning. Froude utgick ifrån att komponenterna kunde behandlas separat, och han ansåg samtidigt att vågbilningsmotståndet och det viskösa tryckmotståndet var av samma art. Därför sammanfördes dessa till vad som kallades restmotstånd, RR. Detta visade sig senare inte vara helt korrekt. Snarare skall det viskösa tryckmotståndet höra samman med friktionsmotståndet. Detta då båda dessa orsakas av viskösa krafter, till skillnad från det tyngdkraftsberoende vågbildningsmotståndet. Detta har man löst för deplacerande fartyg genom att införa vad man kallar en formfaktor, för halvplanande fartyg har problemet lämnats därhän. 2.1. Dimensionslös fart Vid jämförelse mellan olika fartyg används istället för fart ofta det dimensionslösa Froudes tal. Detta tal kan i olika strömningsapplikationer definieras på många olika sätt och tillskrivas diverse fysikaliska betydelser. Det Froude upptäckte var att ett fartygs specifika restmotstånd, dvs. förhållandet mellan restmotståndet och tyngddeplacementet. Var lika för geometriskt likformiga men olika stora fartyg vid samma värden på förhållandet mellan respektive fartygs fart och kvadratroten på vattenlinjelängden. Fart-längdförhållandet har senare gjorts dimensionlöst med hjälp av tyngdaccelerationen, g. Froudes tal definieras enligt: F nL U = ( 1) g ⋅ L WL Där U är fartygets fart och LWL är fartygets vattenlinjelängd. Vid låg fart är alla fartyg deplacerande. Om skrovform och motoreffekt tillåter det, får ett fartyg vid ökande hastighet en allt större del av sin lyftkraft från dynamiska krafter. Vid någon fart sägs fartyget halvplana och ökas farten ytterligare planar det. Dessa fartområden kan definieras lite olika, men Symfoni är definitivt halvplanande i sitt högre fartområde. För motståndet hos fartyg som halvplanar är deplacementet av större betydelse än vattenlinjelängden. Därför används ofta för jämförelser ett Froudes tal baserat på deplacementet. U Fn ∇ = ( 2) 3 g ⋅ ∇ 4
2.2. Uppskattning av motståndskomponenterna När värdet på motstånd beräknas eller presenteras används ofta dimensionslösa motståndskoefficienter, C. I dessa har man valt att normera motståndet mot fartygets fart och våta yta, enligt: R ½ ρ U C 2 = ( 3) S Fartygets totala motståndskoefficient skrivs som summan av alla motståndskoefficienter. Där det viskösa tryckmotståndet har flyttas ut ur restmotståndet och sammanförs med friktionsmotståndet. Detta åstadkoms genom införandet av en formfaktor, k. C = ( 1 + k) C + C + ΔC + C ( 4) T F R F A Värdet på formfaktorn har valts som det värde som bäst minimerar skillnaden i motstånd uppmätt i modellskala och motstånd i fullskala. För deplacerande fartyg finns det allmänt vedertagna värden, men dessvärre inte för halvplanande fartyg. Formfaktorn sätts alltså till noll i väntan på att något förslag skall vinna allmän acceptans (ITTC 1990). Luftmotståndet på ett modellfartyg är vanligen inte särskilt stort, varför denna del normalt bortses ifrån i modellförsöket. Vid omräkning till fullskala adderas därför en motståndskoefficient, CA, som förväntas motsvara denna del av motståndet. Samma förfarande används för att kompensera för att fullskalefartygets yta inte är lika slät som modellfartygets. Denna motståndskoefficient kallas ytråhetstillägg, ΔCF. Friktionsmotståndet antas vara lika stort som det från en platta med samma längd och våta yta som fartyget. Allmänt används det värde på friktionskoefficienten som antogs av ITTC:s friktionskommite 1957. 0. 075 CF = ( 5) ( ) 2 log Rn − 2 10 Restmotståndet som, efter införandet av formfaktorn, kan ses som (i stort sett) identiskt lika med vågbildningsmotståndet uppskattas vanligen utifrån mätningar på geometriskt likformiga skrov i modellskala. Modellförsök är dock dyra och tidskrävande varför man ofta använder data från systematiska serier av modellförsök för att uppskatta restmotståndet. 2.3. Systematiska serier och semiempiriska metoder. Friktionsmotståndet uppskattas som tidigare beskrivit med hjälp av skrovets våta yta. För restmotståndet finns däremot ingen allmänt vedertagen teori eller metod. Storleken på det restmotstånd ett fartygsskrov upplever vid framfart i vattnet är beroende av en mängd olika faktorer. Farten, storleken på fartyget och skrovets ytbeskaffenhet är några. Fartygets form är en annan. Just formen är, emedan den är helt uppenbart viktig, dessvärre också svår att beskriva i form av ett begränsat antal värden. Längd, bredd och deplacement är exempel på uppenbara mått för att beskriva ett fartyg. Men eftersom dessa egentligen mest beskriver fartygets storlek används dessa mått istället kombinerade i, ofta dimensionslösa parametrar. Dessa parametrar måste vara av sådan art att de alltid går att finna och inte tenderar att beskriva olika saker på olika fartyg. Eftersom det saknas ett sätt att teoretiskt beskriva hur de olika parametrarna påverkar restmotståndet så undersöks detta ofta statistiskt. 5
Page 3: Förord Rapporten utgör mitt exame
Page 6 and 7: Nomenklatur. AT Akterspegelarea. [m
Page 8 and 9: 1. Inledning Klart Skepps skärgår
Page 12 and 13: I systematiska serier varieras en g
Page 14 and 15: 2.5. Uppskalning av modellförsök
Page 16 and 17: transversella vågfronterna som fö
Page 18 and 19: Vågmotståndet är som störst nä
Page 20 and 21: Tabell 2. Resultat av provturer 199
Page 22 and 23: 3.2. Diskussion Att ett fartygs pre
Page 24 and 25: 4. Semiempiriska metoder Semiempiri
Page 26 and 27: skrov som inte användes för att s
Page 28 and 29: man istället påstår att: ”Fem
Page 30 and 31: Tabell 6. Data till jämförelsen.
Page 32 and 33: Figur 18. Mindre jämförelse med
Page 34 and 35: 6. Tidigare utförda modellförsök
Page 36 and 37: Figur 21. Jämförelse av Vindans a
Page 38 and 39: Med detta sagt kan man ur figuren u
Page 40 and 41: Om en trimförändring från 0.7 ti
Page 42 and 43: 8.2. Bygge av modell Modellen byggd
Page 44 and 45: Figur 28. Närbild av modellens dra
Page 46 and 47: fartyget suger ner i vattenytan. Va
Page 48 and 49: För de valda tidsperioderna plotta
Page 50 and 51: Figur 36. Trimvinkelns förändring
Page 52 and 53: 8.7. Resultat mätning av släpmots
Page 54 and 55: farter är effektförbrukningen än
Page 56 and 57: Figur 45. Uppskattning av procentue
Page 58 and 59: 8.9. Slutsatser Modellförsök för
Page 60 and 61:
Möjligheter till att åstadkomma f
Page 62:
Pistani F. & Olivieri A. & Campana
show all

vgbildning frn pasagerarfartyg - KTH

You also want an ePaper? Increase the reach of your titles

Delete template?

Save as template?