Budowa kadłuba jachtu RC- od modelu i formy do gotowego kadłuba krok po kroku [fotorelacja]

[kojani]

Jesli juz "wyladowalismy" przy hydrodynamice, musze powyzszemu stwierdzeniu przynajmniej czesciowo zaprzeczyc. Przede wszystkim zwalczanie oporow w wodzie jest zawsze istotne, tak w modelu slizgu, jak w modelu jachtu. A to ze wzgledu na relatywnie duza gestosc wody.

...

Oczywiście masz rację, ale również nie do przecenienia jest prędkość poruszania się obiektu w ośrodku bo opory są od niej zależne w kwadracie.

Wydaje mi się, że jeśli chodzi o modele jachtów i osiągane przez nich prędkośći to decydujący wpływ ma takielunek i jego odpowiednie zoptymalizowanie oraz przede wszystkim umiejętności sternika RC, co oczywiście nie eliminuje wpływu geometrii i jakości kadłuba.

Z całą resztą Twojej wypowiedzi - a szczególnie z końcowym fragmentem - zgadzam się w pełni - jako poradnik dla początkujących ta technologia wydaje się wątpliwa - nie wykluczone, że wyjdzie z tego dobre kopyto, ale niedoświadczonego adepta ta technologia załąmie i sfrustruje.

 

Kojani

[wapniak]

Jeśli to ma być kopyto pod formę, to wystarczyłoby wylaminować balsę od wewnątrz kadłuba, i praca z nim byłaby znacznie bardziej precyzyjna.

Pozdrawiam.

[mr.jaro]

A to jak? Zdjac to wszystko z deski montazowej i laminowac od wewnatrz? Przeciez po zdjeciu z deski kopyto za wiotkie bedzie i utraci ksztalt.

[wapniak]

Dokładnie tak jak napisałeś, a na koniec zamontować do deski

[mr.jaro]

Poszycie kopyta w pokazanym tutaj wykonaniu jest na takie operacje zdecydowanie za wiotkie. Wszystko sie zwichruje i kopyto utraci wlasciwa forme. Potem juz tego nie doprowadzisz do potrzebnego ksztaltu i ponowne przykrecanie do deski tez nic nie pomoze. Dlatego wczesniej napisalem, ze pod wzgledem technologicznym jeden blad goni za drugim - od wyboru zbyt duzego rozstawu szablonow wreg poczawszy, poprzez brak "wyprowadzenia" formy kadluba na krawedziach szablonow, zastosowanie wiotkiego materialu na poszycie kopyta, wykonanie listewek o niewlasciwej formie (przyczyniajacej sie do zbyt mocnego, miejscowego zeszlifowania poszycia, a przez to dalszego zwiekszenia jego wiotkosci), uzycie kleju o duzej twardosci, nadmiernego szlifowania, uzycia ogromnej ilosci szpachli...

 

Zeby nie bylo nieporozumien - ja od dawna buduje z balsy kadluby (ale nie kopyta!) lodek zawodniczych (klasa IOM), ktore sa potem pokrywane cieniutka warstwa laminatu. Jak dotad, przy zachowaniu zgodnosci z przepisami klasy IOM (wykluczajacymi stosowanie laminatow weglowych i konstrukcji typu "sandwicz") sa to kadluby najlzejsze, ale tez niezwykle wrazliwe na uszkodzenia. By uzyskac minimum potrzebnej w praktyce sztywnosci, trzeba to robic jednak troche inaczej, anizeli pokazano w niniejszym watku na przykladzie kopyta. Dlatego moge napisac, ze kadlub balsowy da sie zbudowac porzadnie, bez uzycia nawet jednego grama szpachli, co nie oznacza, ze jest latwo, gdyz margines pomiedzy udanym i calkowicie sknoconym kadlubem jest bardzo waski. Jednak wykorzystanie zblizonej technologii do wykonania kopyta uwazam za malo rozsadny pomysl.

[btg]

Witam,

 

Cieszę się, że wątek mojej budowy modelu spotkał z tak dużym odzewem

 

Z góry zaznaczam, że to mój drugi model kopyta. Nie uważam siebie w żaden sposób za eksperta w dziedzinie budowy kopyt. Oczywiście, ze istnieje tysiąc metod. Najlepiej przecież wyfrezować z przygotówki aluminiowej w dokładności +/- 0,001 mm... Albo wyfrezować z bloku styropianu z niedomiarem i pokryć specjalną pastą modelarską, aby frezować gotowe kopyto. Tylko to kosztuje grube pieniądze a mój budżet był ograniczony. Nie miałem czasu nabrać doświadczenia w budownictwie modelarskim. Robię według tego, co kiedyś kilku wspaniałych modelarzy mi pokazało, gdy się jeszcze w to bawiłem. Bardziej jestem teoretykiem i doceniam Wasze doświadczenie w zakresie budowy kopyt.

 

Z chęcią porozmawiam natomiast o wpływie szorstkości kadłuba i jego geometrii na opory ruchu i o zastosowaniu algorytmów genetycznych przy optymalizacji parametrycznej kadłuba w zastosowaniach modelarskich.

 

Wyjaśniam wątpliwości jakie się pojawiły:

 

To, co teraz wykonuję to kopyto (forma męska) na podstawie którego zostanie wykonana forma żeńska i z której powstanie kadłub z CFRP UNI.

 

Efekt ugięcia balsy między wręgami zniwelowałem wypełniając przestrzeń od wewnątrz zwykłą poliuretanową pianką montażową z pistoletu. Gdy wrócę do pracowni, porobię odpowiednie zdjęcia.

 

Ostatnie z zamieszczonych zdjęć obrazuje kadłub pomalowany czarną farbą.

 

Następnie kadłub został przeszlifowany papierem 600 i położona została warstwa włókna szklanego 200g. Zapewni to sztywność zewnętrzną kopyta. Balsa po dziś dzień jest jednym z najbardziej docenianych materiałów przekładkowych. Z dołu pianka, z góry laminat- kształt będzie dobry, a tak jak Kolega wcześniej zaznaczył, grunt aby zrobić formę żeńską- ta cała balsa się może nawet potem skruszyć.

 

Po nałożeniu laminatu położyłem cieniutką warstewkę szpachlówki, zeszlifowałem, trysnąłem farbą, zeszlifowałem, zaszpachlowałem znów dołki, pomalowałem, zeszlifowałem. Kształt kadłuba jest już wyprowadzony. Mam teraz tak mało czasu, że nie mam kiedy do tego znów usiąść.

 

Leży kopytko w pracowni i czeka na mój czas.

 

A w planach: zrobienie formy żeńskiej oraz laminowanie z CFRP UNI. Jeśli uda mi się załatwić to w metodzie infuzji, a jak nie to ręcznie epoksydem.

 

Pozdrawiam,

 

Kuba

[mr.jaro]

No, dobrze, ze sie odezwales, bo juz myslalem, ze czyms Ciebie urazilem mimo, ze wcale takiego zamiaru nie mialem.

 

Generalnie, budowa kopyta badz kadluba lodki nie stanowi zadnej nauki tajemnej. Technologie sa znane od dziesiecioleci (przynajmniej w modelarstwie), proste i pozwalaja na osiadniecie wymaganej dokladnosci, ale wymagaja zachowania kilku podstawowych zasad, wynikajacych z najzwyklejszej logiki postepowania. W tym swietle rzecz ujmujac, sieganie do techniki CNC i aluminium nie jest konieczne i stanowiloby rozwiazanie najdrozsze z mozliwych, ktore nie zapewnialoby wyczuwalnie lepszych osiagow. Nawet w produkcji seryjnej szanse chocby na zwrot kosztow wykonania takiej formy przy stosunkowo niewielkim popycie na gotowe kadluby sa znikome. Z drugiej strony Technika CNC pomyslnie stosowana jest do wykonania form pletw kilu. Ale tutaj mamy do czyniania z innymi relacjami.

 

Odnosnie gladkosci (nie mylic z nierownosciami stanowiacymi odchylki od prawidlowej formy) - w najlepszym wypadku powierzchnia kadluba powinna byc "hydraulicznie gladka". Oznacza to, ze pory nie powinny byc wyczuwalne dotykiem palcow. To wszystko. Istnieja przypuszczenia, ze zbyt duza gladkosc powierzchni nie przynosi zadnej korzysci, a niesie za soba niewspolmiernie wysoki naklad pracy, czyli takze koszty. Podobnie ma sie rzecz z celowym stosowaniem zwiekszonej chropowatosci powierzchni (efekt podobny do powszechnie znanych turbulatorow). Takze smarowanie powierzchni kadluba wszelkimi woskami, czy innymi preparatami w nadziei zmniejszenia jej oporow hydrodynamicznych to jak dotad niczym nie poparte mrzonki. Pisze wyzej o przypuszczeniach, bo do dzisiaj nie istnieja zadne opracowania z ktorych jednoznacznie wynikaloby, ze jest tak, czy inaczej. A to dlatego, ze osiagniete w ten sposob zyski (badz straty) sa zbyt male, by dostarczyc miarodajnych pomiarow. Zarowno w dziedzinie jednostek zalogowych, jak i modeli.

 

Natomiast wplyw ksztaltu kadluba na wlasciwosci jachtu jest obecnie dosyc dobrze zbadany. Krotko mowiac, istnieja pewne zasady ksztaltowania kadluba pociagajace za soba takie, czy inne jego wlasciwosci na wodzie. Ale ze wzgledu na objetosc tematu, nie sposob omawiac tego w oderwaniu od pozostalych czynnikow i do tego jeszcze w skrotowej formie na Forum. Proponuje raczej siegnac po literature. Moge jedynie dodac, ze wiekszosc dajacych sie obecnie za pomoca tachniki cyfrowej potwierdzic badz obalic zasad powstawala na drodze empirycznej i znana jest od stuleci. Inaczej mowiac, juz nasi przodkowie konstruowali zadziwiajaco efektywne lodki, doskonale wiedzac co zrobic, by te efektywnosc osiagnac, ale nie bardzo wiedzac, dlaczego tak jest.

[btg]

No, dobrze, ze sie odezwales, bo juz myslalem, ze czyms Ciebie urazilem mimo, ze wcale takiego zamiaru nie mialem.

 

Generalnie, budowa kopyta badz kadluba lodki nie stanowi zadnej nauki tajemnej. Technologie sa znane od dziesiecioleci (przynajmniej w modelarstwie), proste i pozwalaja na osiadniecie wymaganej dokladnosci, ale wymagaja zachowania kilku podstawowych zasad, wynikajacych z najzwyklejszej logiki postepowania. W tym swietle rzecz ujmujac, sieganie do techniki CNC i aluminium nie jest konieczne i stanowiloby rozwiazanie najdrozsze z mozliwych, ktore nie zapewnialoby wyczuwalnie lepszych osiagow. Nawet w produkcji seryjnej szanse chocby na zwrot kosztow wykonania takiej formy przy stosunkowo niewielkim popycie na gotowe kadluby sa znikome. Z drugiej strony Technika CNC pomyslnie stosowana jest do wykonania form pletw kilu. Ale tutaj mamy do czyniania z innymi relacjami.

 

Odnosnie gladkosci (nie mylic z nierownosciami stanowiacymi odchylki od prawidlowej formy) - w najlepszym wypadku powierzchnia kadluba powinna byc "hydraulicznie gladka". Oznacza to, ze pory nie powinny byc wyczuwalne dotykiem palcow. To wszystko. Istnieja przypuszczenia, ze zbyt duza gladkosc powierzchni nie przynosi zadnej korzysci, a niesie za soba niewspolmiernie wysoki naklad pracy, czyli takze koszty. Podobnie ma sie rzecz z celowym stosowaniem zwiekszonej chropowatosci powierzchni (efekt podobny do powszechnie znanych turbulatorow). Takze smarowanie powierzchni kadluba wszelkimi woskami, czy innymi preparatami w nadziei zmniejszenia jej oporow hydrodynamicznych to jak dotad niczym nie poparte mrzonki. Pisze wyzej o przypuszczeniach, bo do dzisiaj nie istnieja zadne opracowania z ktorych jednoznacznie wynikaloby, ze jest tak, czy inaczej. A to dlatego, ze osiagniete w ten sposob zyski (badz straty) sa zbyt male, by dostarczyc miarodajnych pomiarow. Zarowno w dziedzinie jednostek zalogowych, jak i modeli.

 

Natomiast wplyw ksztaltu kadluba na wlasciwosci jachtu jest obecnie dosyc dobrze zbadany. Krotko mowiac, istnieja pewne zasady ksztaltowania kadluba pociagajace za soba takie, czy inne jego wlasciwosci na wodzie. Ale ze wzgledu na objetosc tematu, nie sposob omawiac tego w oderwaniu od pozostalych czynnikow i do tego jeszcze w skrotowej formie na Forum. Proponuje raczej siegnac po literature. Moge jedynie dodac, ze wiekszosc dajacych sie obecnie za pomoca tachniki cyfrowej potwierdzic badz obalic zasad powstawala na drodze empirycznej i znana jest od stuleci. Inaczej mowiac, juz nasi przodkowie konstruowali zadziwiajaco efektywne lodki, doskonale wiedzac co zrobic, by te efektywnosc osiagnac, ale nie bardzo wiedzac, dlaczego tak jest.

 

A dokładniej, chropowatość w um nie powinna być większa niż h=100/V, gdzie V jest prędkością obiektu w m/s.

 

Co do gładkości powierzchni: Oracle zastosowało specjalny film ribletowy minimalizujący opór (http://www.businesswire.com/news/home/20100224006699/en/). W planach jest też stosowanie pokrycia skrzydeł nano powierzchniami reagującymi na prąd elektryczny... Ale wkraczamy już tutaj w modelarskie Science- fiction.

 

To, co wydaje się najrozsądniejszym wykończeniem to papier wodny 2500, potem polerowanie.

 

Z powyższego wzoru wynika, że chropowatość dopuszczalna jest odwrotnie proporcjonalna do prędkości. Odnosi się to również do warstwy przyściennej. Niskie liczby Re w jakich kadłuby modeli się poruszają pozwalają na relatywnie długie zachowanie warstwy przyściennej. Ostatnio byłem w Centrum Techniki Okrętowej, do modeli tankowców dodawali druciki na ich bulbach wby sztucznie wywołać turbulencje warstwy przyściennej i dokładniej móc odwzorować opór tarcia. W skali modeli przepływ laminarny jest zachowywany znacznie dłużej niż dla ,,dorosłych jachtów". To zachęca również do stosowania profili laminarnych z dalekim położeniem maksymalnej grubości, nawet 60 czy 70%, a zatem odsunięcia jak najdalej punktu osiągnięcia minimalnego współczynnika ciśnienia Cp.

 

Modele dają nam znacznie więcej możliwości i nie można powiedzieć, że wszystkie efekty są liniowo skalowane.

 

W kilach robionych w formach z CFRP UNI można uzyskać ciekawe efekty: odpowiednio układając włókna można uzyskać taką strukturę, która w przechyle pod wpływem obciążenia kila będzie zarówno zginana jak i skręcana. Spowoduje to pracę kila w dolnej części pod mniejszymi lub większymi kątami natarcia, w zależności od potrzeb. Bardzo ciekawe i wymagające zagadnienie hydro-elastyki!

 

Wkrótce wrzucę zdjęcia z budowy formy żeńskiej. Jednak mamy teraz znacznie więcej roboty nad ,,dorosłymi łódkami". Gdy tylko będzie trochę więcej oddechu to pobawimy się z tym modelem

[mr.jaro]

A dokładniej, chropowatość w um nie powinna być większa niż h=100/V, gdzie V jest prędkością obiektu w m/s.

 

Jak juz wyzej napisalem, problem w tym, ze wartosci roznic oporow wyniklych z doprowadzenia kadluba jachtu zalogowego "na wysoki polysk" sa na tyle niewielkie, ze nie daja sie pomierzyc z dokladnoscia zapewniajaca wyciagniecie jednoznacznych wnioskow na temat celowosci takiego postepowania. Wnioski nasuwaja sie same. Dla kadlubow modeli owe domniemane zyski (domniemane, bo jak dotad jeszcze sie taki nie znalazl, ktory by je w zadowalajaco miarodajny sposob pomierzyl) mozna od razu pominac i tym samym oszczedzic sobie kupe czasu, ktory lepiej poswiecic na trening, czy chocby dokladniejsza regulacje zagli - tutaj da sie w krotszym czasie wiecej uzyskac, anizeli poprzez zmudna polerke kadluba. Dlatego proponuje od razu zapomniec wartosci rzedu mikrometrow, czy nawet wszelkie proby ustalania dopuszczalnej granicy wielkosci. To czysta, ksiazkowa teoria, podczas gdy w praktyce wystarczy odrobine wiekszy przechyl, pociagajacy za soba niewielka zmiane ksztaltu zanurzonej czesci kadluba, by zmienic opory na tyle, ze wszelkie teorie o gladkosci powierzchni beda nadawaly sie co najwyzej do kosza.

 

Rozsadnym wykonczeniem kadluba modelu bedzie papier wodny 800, bez zadnego polerowania. Gwarantuje Tobie, ze plywajac lodka nawet nie zauwazysz roznicy.

 

Tak na wszelki wypadek: o ile wiem, nigdzie nie postawilem twierdzenia o liniowosci skalowania.