torsdag 20 mars 2014

Segla i datorn

Med hjälp av kratfulla datorer kan man simulera det mesta. Också segling.
Det som ledde mig in på CFD spåret (dvs att räkna på strömningsproblematik mha en dator) var några simuleringar gjorda av Mikko Brummer i Finland. Mikko seglade 470 i OS för Finlad 1976, han är segelmakare och gjorde seglen till Fredrik Lööf/Max Salminens starbåt. Ett segelmakarguld måste ju kännas bra. Mikkos loft heter WB-Sails, där B förstås står för Brunner.

På WB Sail hemsida står "Quality starts with design", mitt samlade intryck efter att under ett år ha följt vad Mikko gjort är att det också kunde ha stått "Kvalitet kräver grundläggande kunskaper om hur samspelet mellan segel, skrov, roder  och köl fungerar".

Mikko har en gedigna kunskaper i strömningslära och han datorsimulerar så mycket som möjligt för att kunna sy snabba segel men också för att kartlägga hur redskapet båt ska hanteras för att besättningen ska få ut maximal fart. Hur påverkas strömningen runt centerbordet, hur ska seglet utformas för att medelkraften framåt ska bli så stor som möjligt. Andra utfall är tex: hur ska man styra i vågor för att maximera VMG och hur faller vindskuggan. Det blir lite mer komplicerat än att designa en stavhoppsstav även om också det innebär att redskapet går hand i hand med ett rörelsemönster.

På youtube finns några klipp med simuleringar signerade Mikko. Det är korta snuttar som tar lång tid i datorn, typiskt så är beräkningstiden i en vass PC ett dygn för en snutt på 1 sek.

Här kommer åtta korta sekvenser. Den första, som är en ren simulering, dvs alla krafter på segelbåten på både segel och skrov/köl beräknas i datorn. De handlar om hur avdriften för en starbåt ändras när man accelererar efter en stagvändning:




Nästa klipp visar hur en starbåt rör sig i vågor. Också detta är en ren simulering.



I dom följande starbåtsekvenserna har använt inspelade rörelsemönster (mha gyrostabiliserade röelsedetektorer) för att simulera hur strömningen över seglet varierar när starbåten vaggar fram över vågorna.

Den tredje simuleringen visar hur starbåtens förskepp rör sig i cirkel vid segling i vågor.



Vindens strömning över seglet är inte jämn och fin. Det bir mycket oro, kallas vorticitet och kan lite förenklat beskrivas som att det skapas små virvlar i vinden när luten strömmar nära en bromsande yta, tex ett segel. Det här 4-sekunders klippet får du nog köra flera gånger.



När man faller av ändras strömningen över seglet radikalt. Den vackra strömningen på kryss (som seglet är spciadesignat för) blir ganska rörig när anfallsvinkel mot seglet ökar.



Kappsegling innebär också att man ska bromsa konkurrenterna, nästa klipp visar vindskugga på kryss.



Nu lämnar vi stabåtssimuleringarna. Över till gennaker segling. Här får man försöka hänga med på vad som händer:



Nästa klipp är lite lättare att tolka. Vinden blir helt enkelt väldigt snurrig bakom ett undanvindssegel.



De flesta av klippen presenterade Mikko under rubriken "How the sailboat works" vid Teknologidagarna i Otaniemi, Finland den 5te mars i år.

Avslutningsvis kommer "The medal race" i starbåt från OS 2012. Mikkos examensprov och Fredrik Lööfs och Max Salminens triumf. Lyckades inte klistra in videon direkt,  du får ta omvägen över Youtube: (här). Nästan en timme långt.



1 kommentar:

  1. Sten Bergqvist21 mars 2014 18:33

    Hej Anders!
    I första sekvensen så tar det 8 sekunder innan avdriften sjunker till ca 5 grader, ser ut som avdriften är 12-13 grader efter slaget. Det betyder mer än dubbla avdriften efter ett slag innan farten återfunnits. Mvh Sten Bergqvist

    SvaraRadera