End plate?
Nov 2nd, 2009 by Jimmy
Ändskiva, det låter coolare med engelskans ”end plate” men effekten är lyckligtvis densamma. Jag har experimenterat en del med detta tidigare med goda resultat. På min 717 så monterade jag ett roder från en CB66. Detta roder var alldeles för litet för en 717 som egentligen skulle behöva dubbla roder då hon är extremt bred i aktern (lyfter rodret ur vattnet vid 20° krängning). I jakten på effektivare roder monterade jag en simpel platta på botten av rodret bestående av 3mm G10. Det blev otroligt stor skillnad, rodret fick betydligt bättre bett. Jag har sett siffror på upp till 20% mer ”lyft” (Cl max) vid experiment i testtank. Vid mindre anfallsvinklar och lyftkoefficienter så är dock inte ändplattan fullt så effektiv, den undertrycker visserligen den virvel som bildas vid spetsen men eftersom man inte tar ut så mycket lyft så är virveln och därmed det inducerade motståndet inte så stort och risken är då att friktionsmotståndet från den extra våta ytan av ändskivan tar ut den positiva effekten. Detta är anledningen till varför man inte använder denna enkla typ av ändskivor på flygplan. Där använder man istället ”winglets” som ser hyfsat lika ut men fungerar enligt helt andra principer som jag inte tänker gå in på här.
Det mesta på HELLBOAT är konstruerat med denna ändskive-effekt i åtanke. Både för och akterdäck är nära segelplanet, bulben har en såkallad ”beaver tail” vilket minskar det inducerade motståndet och redan på ritningen satt jag en ändskiva på rodret, men inte förens nu har jag kommit till skott och fått dit den på prototypen. Om ändskivan är tillräckligt stor så kan den på en IOM eventuellt även hjälpa på hård läns då IOM:er i allmänhet är väldigt benägna att dyka. Frågan är hur stor ändplattan kan vara utan att märkbart påverka farten i lättvind då våt yta och friktionsmotstånd spelar stor roll?
I helgen seglade jag första regattan i ”IOM Vintercup 2009” vid Gåshaga på Lidning. 18 ekipage på startlinjen och 11 race genomförda race. Om ändskivan fungerar på hård läns vet jag ännu inte då det i helgen var mycket lätt vind, uppskattningsvis 1-3 m/s men istället fick jag ett hyfsat kvitto på att den inte bromsar märkbart. Jag kan normalt upptäcka en prestandaminskning av ett mindre strå av sjögräs som satt sig på fenan men plattan hade uppenbarligen inte så stor bromsande effekt, so far so good!
Helgens resultat finns här: http://www.srss.se/IOM_Vintercup1_2009.htm
Tanktest, roder med och utan ändskiva, NACA 0012 profil, 26 graders anfallsvinkel, 15 knop
Första testet med ändskiva på min 717, rodret kommer från en CB66
Hej Jimmy!
Grattis till segern! Intresant läsning om “ändskivan”. Du nämner följande i din text “Jag har sett siffror på upp till 20% mer ”lyft” (Cl max) vid experiment i testtank.” Gäller detta också för en IOM där farten måste vara betydligt lägre än för 717? Vid eftersnacket på Gåshaga så nämnde du att en IOM i princip har laminär strömning längs hela skrovet. Kanske gäller inte detta för roder och virvelbildnigen? Storbåtar har ju ibland “dubbla” roder, hur skulle detta fungera på en IOM? Klassregeln tillåter väl inte detta även om man upfyller vikt och att de är löstagbara? Kul med dina designediskussioner!
Hälsningar
Magnus SWE48
Konceptet med ändskivor på IOM är för min del obeprövat så dessa slutsatser är än så länge rent teoretiska:
En ändskiva på en IOM blir troligtvis inte lika effektiv som på en båt i större skala, detta grundar jag på det faktum att farten genom vattnet är förhållandevis låg och kordan på rodret är kort. Dessa två parametrar gör att Reynoldstalet blir extremt lågt. Vid låga Reynoldstal någonstans under 200 000 upphör vanliga profiler att effektivt generera lyft . Detta medför att man för det första måste använda tunna profiler för att inte råka ut för ett specialfall inom aerohydrodynamiken som kallas laminär separation och för det andra att rodret inte tål stora anfallsvinklar utan att ”stalla”. Som tidigare beskrivet så fungerar ändskivor sämre vid låga anfallsvinklar och därav kan det vara så att den positiva effekten uteblir på en IOM. I den lätta vinden som rådde i helgen var ändskivan garanterat till mer skada än nytta men trots det upplevde jag inte att den bromsade märkbart, detta kan bero på att det är garanterat laminär strömning över skivan förutsatt att vinkeln, form och finish är rätt och då blir inte friktionsmotståndet så påtagligt. Frågan kvarstår fortfarande hur och om den ger någon positiv effekt i de högre vindregistren (troligtvis inte eftersom ingen i världstoppen har ändskivor monterade), jag ber att få återkomma efter utförligare tester.
Du har rätt när du säger att IOM-regeln inte tillåter dubbla roder, annars skulle detta definitivt vara en bra grej på en IOM, framförallt om båten är av det bredare slaget i aktern och med tanke på att en IOM kränger runt 40 grader på en frisk kryss. Fördelen med dubbla roder är då att man kan vinkla dem så att lärodret fortfarande är vertikalt och på så sätt har optimalt grepp samtidigt som lovartsrodret är helt ur vattnet och därmed inte gör något motstånd. I lättvind och på läns är båda rodren i vattnet men eftersom de är effektivare än ett roder i mitten så kan de göras mindre och därför ha likvärdig våt yta.
//JIMMY
Apropå intresanta diskussioner om hydrodymamiken så väcker den några frågor om aerodynamiken för “små modeller”. Jag har ju inte seglat IOM så länge och mina erfarenheter från segling bygger mest på storbåtssegling. Du har ju funderat mer än de flesta på dessa frågor så jag tänkte ställa följande fråga. Kan man översätta storbåtstrimningens grundprinciper till IOM skalan eller blir det samma principer som Reynoldstal för hydrodynamiken? Det jag främst tänker på är bukdjupet och maxdjupets läge. Jag har en känsla av att jag har något för bukiga segel. I huvudet finns bla. tanken att man ofta behöver power då vågorna ofta är förhållandevis stora för en IOM. För storbåtar med en 12 m mast varierar ju lufthastigheten med höjden över vattnet. Hur ser det egentligen ut för vindhastigheten från vattenytan till 1,7m? Vilken betydelse har bukdjupet på nedre delen av seglen som regleras med uthalen egentligen? Enligt våra deltagare i EM och VM så har bla Kroaterna bukigare segel än “vi”. Jag förstår att frågan är komplicerad, men jag tänkte lägga upp en liten testserie på vattnet för att kolla eventuella skillnader så det vore kul att ha någon teori att bygga på. Du har naturligtvis kommit fram till “ditt” trim på vattnet, menden känsla jag får är att du anaturligtvis bygger den på en teoretisk grund, eller?
Hälsningar
Magnus SWE48
Skotvinklar, tvist och spalt fungerar på samma sätt som på en stor båt men man måste ta hänsyn till att det ofta är grov sjö för båtar i vår skala och trimma därefter. Just bukdjupet kan teoretiskt skilja sig, speciellt just med tanke på Reynoldstal och fenomenet ”laminär separation”. Vid låga vindhastighet, under 2m/s ligger Re under 50 000 för större delen av seglen och då bör seglen ha mycket liten buk. På väldig små RC-plan som ligger inom samma Re-område har man funnit att en tunn buktad skiva med ca 4% krökning fungerar bäst. Detta upptäcktes faktiskt redan i början av 1900-talet av bröderna Wright i deras miniatyrvindtunnel (fast då förstod man inte varför små vingar fungerade bättre med lite camber). Bukens placering bör ligga runt 40% av kordans längd, d.v.s. något framför mitten vid så här låga Reynoldstal.
Om man nu sammanfattar denna teori så bör man i lättvind under 2m/s trimma seglen plant. När vinden och vågorna ökar så kan man successivt tillåta mer buk, mest i botten och minskande mot toppen där kordan är kort och Re lokalt är fortsatt väldigt lågt (i alla fall i alla vindar som man bär rigg 1). Sedan justerar man tvist och skotvinklar för de rådande vågförhållandena.
Jag har också sett bilder från VM och dylikt där många toppbåtar har mycket buk i den nedre delen av seglen och det är väl ok förutsatt att det inte är väldigt lätta vindar enligt principen ovan. Personligen har jag rätt lite buk i nedre delen av storseglet för annars hookar det i samband med små skotvinklar vilket betyder att kraften blir bakåtriktad. Lite mer buk i focken tror jag mer på då detta ger mer driv och ett större spår att styra i.
Borde man inte sätta en platta i masttoppen med? Som flygplanen har på sina vingar?
Hej
Har køpt segel från BM. Med lite mer buk i en vad som annars ær standard. Kan bli så jag seglar med dom på søndag
Johnny
Känner inte till BM, har de någon hemsida? Väntar på rapport!
Men men hihi var nog inte så tydlig…
Tror nog du kommer på det nær jag skriver http://www.magicksails.com/
Jo dom ser bra ut och efter førsta seglingen med dom så har jag inte så mycket att sæga då det blev vældigt många hinder i banan ” IS” och næstan inte någon vind och den vinden som fanns kom lite från alla håll. Men håller dig uppdaterad. Jag gillade hur dom såg ut och Torvald såg på dom och sa Mmmm varfør inte.
Torvald ska bestælla ny båt…..!!!
Vi blev 11st is seglare och jag lyckades navigera mig runt lite av isen.
Var 1a i en segling men tappa 4a plattsen då vi var 4 båtar på 10cm i sista seglingen, hadde alla 3 føre mig tyværr. Så det blev en 5e platts.
Nu blir det inte tævlingar før mig på lite då jag missar næsta som går om 2v. Kommer en i Larvik i børjan av mars.
Johnny
Føresten hur får du till rætt vinkel på plattan under rodret ???
Johnny