Centerbord, roder – summering av synpunkter på utformning

Ridder:

1984. Roder höglyftprofil med ca 12-15% tjocklek, stor framkantradie och konkav bakre del. Även för centerbord kan samma höglyftprofil användas, med motiveringen att ytan kan minskas.

2004: NACA 64-serien (laminärprofil), konkav avslutning. Elliptisk planform eller form med raka sidor, med längden på spetsen 45% av kordans längd vid basen.

Bransford Eck:

1976: 505 Centerbord alltför hårt belastade för laminära profiler. Dessa kräver små anfallsvinklar, under 5 grader. Problemet för laminärprofiler är den branta vinkeln efter tjockaste punkten. Där skapas en avlösningsbubbla som ökar motståndet. Använd NACA 00-serien = största tjocklek långt fram, mindre än 30% + trubbigare framkant. Ytan omkring 440 kvcm. Kordans längd vid spetsen 34%-40% av basen. Bakåtsvepning 5 grader minskar motstånd. Klassbestämmelserna tvingar fram en rak framkant och elliptisk bakkant (för att få tillräckligt stor yta). Maximal tjocklek 10,8 % av kordan. För roder 12-14 %.

2004: Eck hänvisar nu till tysk matematiker, Eppler, som (1957) med hjälp av nya matematiska modeller kommit fram till att NACA 63-serien är usel och att 00-serien har alltför stor framkantradie. Med hänsyn till detta följande, justerade, slutsatser för 505-cb:380-420 kvcm yta. 38 cm längd för kordan vid basen, 18-20 cm vid spetsen. Största tjocklek 25 % av kordans framkant. Konkav avslutning. Elliptisk akterrunda på planformen. Eck rekommenderar en korda med beteckningen E1161-24-0915

C.A. Marchaj:

Planformens längd 30-40% vid spetsen jämfört med basen. Max tjocklek bör vid spetsen vara längre fram än vid basen – exempelvis 40% vid basen = 30% vid spetsen. Framåtsvepning av centerbord ger bättre lyftverkan än bakåtsvepning. Lyftverkan hos framåtsvepta ligger närmare centerbordets övre del, vid bakåtsvepta närmare centerbordets nedre del. En kortare korda har fördelen av att cirkulationen runt centerbordet minskar, vilket ger mindre motstånd.

Frank Bethwaite / High Performance Sailing:

Sid. 232. Laminära profiler. Motstånd/lyftverkan: Tjocka droppformade framkanter gav lyftverkan nödvändig för låga farter – men nackdelen var stort motstånd, p.g.a. turbulens. Med högre farter minskade behovet av lyftverkan, och därmed önskan om mindre motstånd = laminärprofiler. Dessa håller ned turbulens, trycker in ett gränsskikt mot profilen som gör att denna bara känner av det viskösa motståndet av detta långsamma flöde. Motståndet kan halveras på detta sätt.

Friktion:

Alla överens om fördelen med släta ytor. Man ska alltså polera dem så mycket man kan. Detta är viktigare för laminära profiler än för konventionella. Slipa bort alla ojämnheter och högglanspolera. Ställ in centerbord och roder vertikalt.

För att få litet motstånd:

I framkanten ökar vattnets fart (vattnet måste kompensera sammantryckningen) vilket ger lägre tryck där (större fart = lägre tryck). När profilens högsta punkt passerats saktar farten in, trycket ökar och detta tvingar den sluttande bakdelen framåt. På så sätt återförs den energi som framdelen förbrukade. Desto mer återföring, desto mindre motstånd. Grundproblemet är att pressa undan vatten med minsta möjliga energi = strömlinjeform.

Tester med 0009 och laminärprofil gav resultatet att laminärprofilen var snabbare.

Det var skillnad mellan försök under stabila (tank?) förhållanden och verklighetens ryckiga fartområden. För det första accelererar flödet i profilens början, och ett accelererande flöde är laminärt. Turbulensen börjar där accelerationen slutar. För det andra är flödet inte rätlinjigt utan kurvigt. Detta innebär att centrifugalkrafter spelar in – det snabbare flödet på ”utsidan” av gränsskiktet gör att partiklar hindras från att gå inåt och störa flödet till turbulens. 237. Fick fram sektioner med 90% laminärt flöde fram till tjockaste punkten … profiler som höll det laminära flödet, och därmed högre fart, upp till 3,5 graders anfallsvinkel.

239. Beträffande roder började problemen vid farter över nio knop. Där krävdes allt tunnare profiler, exakt utformade och polerade. Varje ojämnhet ställer till problem.

240. För både höga och låga farter är en parabolisk framkant bästa kompromiss. En trubbig parabol ger bästa lyft vid låga farter. En tunnare parabol ger mindre ventilation vid högre farter.

241. En profil med 9-10% tjocklek med en liten framkantsradie, följd av en jämn parabol kurva över de första 15% av kordan ger bästa blandning av både hög- och lågfartsegenskaper. För farter mellan 4-10 knop ska radien vara1% av kordan – vid högre farter 0,5 %.

243. Fördelen med laminärprofiler = mindre än 3,5 graders anfallsvinkel. Det är alltså viktigt att ytan på centerbordet är tillräckligt stor för att kunna hålla båten i detta område. Det gäller alltså på kryss, där vikten av båt, besättning, hävarmar etc. måste beräknas med hänsyn till centerbordsytan. Farten spelar också in – högre fart ger teoretiskt mindre centerbord.

P.S. Av praktiska skäl använder jag ”Computer Keel” profiler, ”förbättrad NACA 64 -serien” med färdiga mallar. På min fråga om konkava ytor i akterkant fick jag rådet att inte använda sådana.