Hur mycket bromsar bulben?

Förra inlägget handlade om inverkan av form på bulben och om ökat djupgående med lite lättare bulb. CFD analyserna tuggar på och idag handlar det om en jämförelse mellan kölar med och utan bulb. En viktig frågeställning är hur mycket bulben bromsar.

Till skaran av dom tre tidigare undersökta kölarna kommer här en kölfena utan bulb. Fenan har samma djupgående som de två djupa kölarna, dvs Hansson 31 med ett kölblad som sticker 2,05 m djupt. Samma kölprofil, dvs NACA64-010. Samma längd upptill som tidigare men ytan blir lite större eftersom där tidigare var bulb, där är nu en nedåt förlängd fena.

Som tidigare räknar jag ut Lift och Drag, dvs krafterna längs och tvärs avdriftsvinkeln. Beräkningarna är gjorda för 1, 3 och 5 grader avdrift och anströmningshastigheten 3 m/s, dvs knappt 6 knop.

Lift som funktion av avdriftsvinkeln. I diagrammet är datapunkter för kölfena utan bulb markerade med rund gul symbol. Klicka på diagrammet så blir det lite lättare att läsa.

Drag skiljer sig för dom olika kölarna. Förstås har köl utan bulb minst motstånd. Men vid 5 graders avdrift är bromskraften ca 170 N och lika för alla kölarna.

Diagrammen visar enligt min uppfattning två viktiga egenskaper hos de fyra kölarna. För det första har alla fyra kölarna nästan samma egenskaper när det gäller Lift. Det betyder att avdriften blir samma oavsett vilken köl jag väljer. För det andra, så är motståndet hos fenan utan bulb som väntat minst. Skillnaden mellan "Keel64" (bläddra ner till inlägget härunder om du vill läsa detaljerna om den kölen) är ca 30 N vid 1 graders avdrift. Skillnaden mellan Hansson31:ans orginalköl och fena utan bulb är betydligt mindre. Datorerna tuggar vidare och så småningom ramlar en "exakt" siffra ut, men uppskattningsvis blir skillnaden mindre än 20 N vid anströmning rakt framifrån. Vid 3 graders avdrift är skillnaden mellan kölfena och "Keel64" ca 50 N. Det motsvarar bromskraften när jag sticker ner handen i vattnet med lätt kupad handflata mot strömningsriktningen. En ganska saftig broms alltså (båten seglar 6 knop).

Varför blir inte Lift större från kölen utan bulb? En bild illustrerar strömningsförhållandena.

Ett plant skikt vatten som strömmar rakt mot kölens underkant (från höger i bilden) fångas upp av tryckskillnaden mellan lä (övertryck) och lovart (undertryck) och bildar en virvel. Virvelns centrum hamnar över kölens underkant ungefär på samma höjd som de djupa bulbkölarnas avslutande spets. Beräkningen är gjord för tre graders avdrift.

Kölens effektiva djup är ner till virvelns centrum och blir därför nästan samma för de tre djupare kölarna. Pianos köl är grundare och har därför förstås mindre effektivt djup. Jag fortsätter mina undersökningande/beräkningar för att förstå varför det blir lika fast det borde blivit annorlunda. Tills vidare kan jag iallafall konstatera att mitt tilltro till Pianos kapacitet inte har avtagit som följd av dom här analyserna.

Kölen till Hansson31 #26. Kölbultarna som syns precis över flänsarna går ända ner till bulben, där dom är ingjutna. Vi har just epoxilimmat fast de två vakuminjicerade plastskalen. Senare fyllde vi hålrummet mellan skalen med vinylester som armerades med avklippta glasfiberkanter som stacks ner i hålet mellan skalen. Översidan förseglades med en himla massa lager glasfiber/vinyester.

Pianos köl ser lite udda ut. Jag undrar ibland hur Gösta Edvardsson tänkte när han ritade den. En kombination av erfarenheter från konstruktion av propellerflygplan och ett stor portion intuition när det gäller att tolka om flygplanserfarenheter till segelbåtar handlar det om iallafall!

Som jag nämnde i förra inlägget, så ska man ta beräkningen av Drag i det CFD program jag använder med en nypa salt. Så sådär himla bra är kanske inte Pianos köl.  Detta är en hint till SRS tekniska kommite så att dom inte lockas att ge Piano några extra pinnar med anledningen av de beräkningsresultat jag får fram!