Vinkla ner bulben

Här följer resultatet av en serie CFD (Computational Fluid Dynamics) beräkningar jag gjort på inverkan av att vinkla ner bulbens bakkant. Det var en kommentar från Jimmy som gav mig iden. Dvs det handlar om att inte längre ha bulben horisontell. Beräkningarna visar hur kölens sidkraft och strömingsmotstånd ändras som funktion av vinkeln.


2 grader nervinklad bulb.

 Kölen har 63-012 profil, den är 900 mm lång i överkant och 700 mm vid anslutning till bulben. Djupet från bulbens spets till överkant köl är 1,55 m. Bladets area innan bulbens monteras är 1,24 m2.


5,5 grader nervinklad bulb.

Beräkningarna är gjorda för en hel massa vinklar mellan horisontell och 5,5 grader. Beräknar Lift och Drag vid 4 graders avdrift i farten 3 m/s, dvs ca 6 knop. Hela tiden med vertikal köl, dvs ingen krängning. Lift och Drag är krafterna vinkelrätt och längs med båtens avdriftsriktning.

Lift ökar linjärt från 1530 vid horisontell bulb till 1660 N vid 5 grader, dvs ca +8%. Upp till 5 grader nervinkling varierar Drag (hela kölen inklusive bulben) inom intervallet knappt 114 till drygt 117 N. Värdet hoppar lite osystematiskt upp och ner inom det riktigt snäva intervallet. Min bedömning är att Drag i princip är konstant så Lift/Drag stiger från 13,2 till 14,3 (räknar med Drag=115,5 N). Vid 5,5 graders nervinkling börjar bulben bromsa och då slutade jag med beräkningarna.

Beräkningarna är gjorda för väldigt många nervinklingar, helt enkelt som en kontroll av att allt hänger ihop. Från början visste jag inte om det skulle bli ett nästan linjärt samband. Inte heller om det hoppande värdet för Drag hade en trend eller om det mer handlade om att beräkningsprogrammet inte gav så stor precision.

Så här ser diagrammen ut:

Lift/Drag för 13 beräknade nervinklingar. Alla beräknade värden är baserade på L och D för de individuella körningarna.

Lift [N] på Y-axeln, nervinkling [grader] på X-axeln. Trendlinjens ekvation har slunkit med i diagrammet.

Drag [N] på Y-axeln och nervinkling [grader] på X-axeln. Beräknade värden för Drag hoppar lite upp och ner. Det är ett vanligt fenomen vid beräkningar av den här typen. Den stora kraften (Lift) blir relativt noggrannare bestämd än den lilla kraften (Drag).

Nästa bild visar strömlinjer som går igenom en cylinder rakt mot bulbcentrum. Vi tittar alltså rakt mot kölens rörelseriktning. Vattnet letar sig runt bulben och börjar rotera under bulben från lä (t.v.) åt lovart (t.h.). Man ser också att nästan allt vatten inom cylindern passerar kölen på dess lovartsida - tänk dig att ett gummimembran spänns upp av de blå strömningslinjerna. Membranet bubblar ut i lovart.

Bulben är något tillplattad. Nervinkling 5,5 grader. Beräkningarna är gjorda för vertikal köl. Här är den lutad lite för att man bättre ska kunna uppfatta tryck (lä) och sug (lovart) sidorna.

Bakifrån syns tydligt hur virveln lämnar bulben. Lite diffust ser man att bulben har en liten bäversvans dvs den är ordentligt tillplattad därbak och sen kapad lite.

Lovart t.v. och lä t.h. Nervinkling 5,5 grader.

Kölens läsida. Det är glest mellan strömlinjerna, vattnet försvinner snabbt under bulben till lovartsidan. 5,5 grader.

Vad har jag lärt mig av det här? Det första är att det inte alls är fel att vinkla ner bulben. Man kan - precis som Jimmy skrev i sin kommentar till ett tidigare inlägg - vinkla ner ända till 5 grader och det blir bara bättre hela tiden. Hur kan man förklara det? I första hand handlar det om att kölens effektiva djup (som bestäms av djupet till virveln) ökar. Vid 5 grader nervinkling flyttas den 1,6 m långa bulbens bakkant ner 14 cm. Det ger högre prestanda och sannolikt kostar det mättal därefter. Nästa steg blir att utforma en bulb som har plattare undersida, i första hand så att bulbens bakkant ligger vid maxdjup.

Efter att ha gjort den här serien av beräkningar och plottat strömlinjer och tryckfördelningar så inser jag att nervinklingen också ger en vackrare köl. Kan ju glädja alla som dyker och kollar båtar från det hållet. På land finns det risk att båten sätter sig på nosen och ser ledsen ut.

Du kanske undrar vilken båt jag räknat på? Bosses Dynamic 35 förstås! Med kölbladet han just har fräst fram och bulben från RJS. Undrar hur mycket han tänker vinkla ner den?