Vom Modell zum echten Boot...

[passagemaker]

Zitat von Flip79

Hallo Leute,


Ist es möglich einen Modellbauplan einfach um einen Faktor x zu vergrößern damit man
ein Boot in Lebensgröße bekommt?

Gruß Flip

Ganz einfach: nein

und zwar ohne wenn und aber, nur NEIN.

[clevertherm]

Zitat von Mar-Thar

Klar funktioniert das! Hast Du nie "Der Flug des Phoenix" (wahlweise mit James Stewart oder Dennis Quaid) gesehen?

Dazu ist anzumerken, dass es sich dabei um einen Deutschen Ingenieur gehandelt hat. Nur die können so etwas. Amis wären dafür zu d....f!

zum Thema:
Die Form ist schon beeindruckend und man würde damit zu jeder Zeit und an jedem Ort für Aufsehen sorgen.
... aber ...
Aus rein praktischen Erwägungen würde ich so ein Boot nicht bauen wollen:
kein vernünftiger Platz zum Sitzen, Schlafen, Wohnen usw.
Auch stelle ich mir Anlegemanöver aufgrund der kurzen, am Heck angebrachten Ausleger etwas schwierig vor. Wie soll man das Boot parallel zum Steg festmachen? Der Ein- und Ausstieg über den Bug scheidet eh aus. Da bleibt nur das Heck.

Fazit:
nette Idee aber völlig fern der Praxis

viele Grüße
Arnt

[chromofish]

Die Ausgangsfrage:

Zitat von Flip79

Hallo Leute,

Mich lässt da ein Gedanke nicht mehr los...
Ist es möglich einen Modellbauplan einfach um einen Faktor x zu vergrößern damit man
ein Boot in Lebensgröße bekommt?
Verändern sich dabei die Schwimmeigenschaften?

Gruß Flip

Von mir ein klares "Ja", was die Schwimmlage und die -eigenschaften angeht. Allerdings muss das vergrößerte Boot hinsichtlich Verdrängung und Schwerpunkt neu berechnet werden unter Einbeziehung der nötigen Rumpfdimensionierung sowie der evtl. zusätzlichen Spanten. Also mit "einfach" vergrößern ist es nicht getan.

Begründung:
Herreshoff hat Halbmodelle geschnitzt und daraus seine Rümpfe abgeleitet.
In Tanktests werden Modelle überprüft und nicht etwa das Original.

Flugzeuge werden erst im Modell überprüft usw....

Zeichnungen sind "Modelle", ebenso Entwürfe am PC. Warum das Vergrößern nicht gehen sollte, leuchtet mir nicht ein.

Bert

[passagemaker]

Zitat von chromofish

Begründung:
Herreshoff hat Halbmodelle geschnitzt und daraus seine Rümpfe abgeleitet.
In Tanktests werden Modelle überprüft und nicht etwa das Original.

Nicht so ganz.
Herreshoff (und viele Andere) hat natürlich vor den Halbmodellen bereits das Fahrzeug konstruiert. Das spätere Boot ist auch keineswegs aus dem Modell abgeleitet worden, sondern ganz traditionell entworfen, berechnet und gezeichnet. Halbmodelle dienten dazu den Verlauf der Linien auf evtl. Disharmonien zu kontrollieren, dem Kunden und dem Bootsbauer* die endgültige Form zu veranschaulichen, mehr nicht. Mehr ginge auch garnicht, denn Hydrostatik und Hydrodynamik kann man nur am Vollmodell nachvollziehen.
*die meisten dieser Zunft waren vor 100 Jahren noch nicht ohne weiteres in der Lage, aus dem Riß die endgültige Form in drei Dimensionen zu visualisieren. Laien können das bis heute nicht.

Warum das Vergrößern nicht gehen sollte, leuchtet mir nicht ein.
Bert

Das ist noch kein Indiz dafür das es geht.

Es würde hier den Rahmen sprengen (und auch meine verfügbare Zeit) auf Details einzugehen, aber die zwei obengenannten Faktoren mit "H" z.B. lassen sich nicht geradlinig skalieren.
Also nochmal kurz: es geht nicht.

Gruß
Richard

[chromofish]

Hm, Herreshoff hat laut verschiedenen Quellen wirklich so konstruiert:

Halbmodelle, von denen dann die Offsets übernommen wurden und vom Schnürbodenmeister (Loftsman) übersetzt wurden. Natürlich hatte er Ahnung vom Bootsbau und den Linien, vielleicht hat er es auch vorher berechnet oder aber erst später anhand der Modellidee. Vieles spricht für intuitives Vorgehen. Tatsache: Es gibt von Herreshoff keine LinesDrawings. Siehe hier (Post #4):

http://www.boatdesign.net/forums/boa...ans-16379.html

Nun noch ein persönlicher Fact: Ich habe mein Boot aus Offsets in ein Modell umgesetzt und es hat genau die Schwimmlage (CWL usw.), wie das Original es vorsieht. Nur bei der Rumpfgeschwindigkeit muss man andere Faktoren ansetzen - mein Modell fährt ziemlich rasant in der Badewanne, was das Original voraussichtlich nicht tun wird. Das bedeutet, dass Modelle bzgl. Geschwindigkeit im Wasser und bzgl. des Wellenverhaltens anders funktionieren. Aber auch dafür gibt es Parameter, sonst wäre ein Tanktest am Modell ja irrelevant.

Lass mich nicht dumm sterben - vielleicht nimmst du dir ja die Zeit für eine verständliche Beweisführung - es sollte aber keine Mathematik mit Froude und sonstigen infiniten Elementberechnungen sein, die keiner versteht. Behaupten können wir alle etwas.

[Luftschiffer]

Hallo,

Den Vergleich von tenderbau mit einem F1 Rennwagen finde ich gar nicht so schlecht. Um bei diesem Vergleich zu bleiben: Dann sind wir hier dabei, ein Kart zu planen, und das macht 100% Sinn - weil es im Prinzip auch ein Rennwagen ist und viel Spaßfaktor bei wenig Aufwand bietet.

Ich kenne mich eher mit Aerodynamik als mit Schiffsbau aus und kenne das Ähnlichkeitsproblem daher vor allem aus dem Blickwinkel der (Modell-)Flugzeugkonstruktionen. Wellenwiderstand/Rumpfgeschwindigkeit gibts da nicht, ansonsten ist die Problematik ähnlich.

Zunächst mal, hier geht es ja gar nicht um die Vergrößerung eines Modells.
Sondern um die Verkleinerung eines Originals um ca. Faktor 2,5 unter Zuhilfenahme von Rissen für ein kleines Modell, weil der Threaderöffner vermutet, die Beschaffung der Originalrisse sei zu schwierig.

Also, mein derzeitiger Wissensstand ist dieser:
Viele Parameter eines Originals kann man natürlich auf Modellmaßstab skalieren, wenn man den Skalierexponenten berücksichtigt.Als da z.B. wären: Rumpfgeschwindigkeit mit der Wurzel der Länge, Volumen mit der 3. Potenz, Oberfläche im Quadrat. Daraus abgeleitete hydrostatische und hydrodynamische Größen skalieren entsprechend.

Dann gibt es noch andere Eigenschaften, z.B. die Trägheitsmomente vor allem in der Längs- und Querachse (Rollen und Stampfen, wichtig im Seegang). Um erträgliche Bootsbewegungen im Seegang zu erreichen, kann man dann z.B. das hydrostatische Stabilitätsmaß etwas anpassen, natürlich nur, wenn man die Sicherheit dadurch nicht gefährdet.
Auch die Massenverteilung ließe sich vielleicht etwas steuern, z.B. schwere Einbaukomponenten eher schwerpunktnah oder eher verteilt.

Was nicht mit einem festen Exponenten skaliert, ist die Beschaffenheit der Grenzschicht in der Umströmung des Rumpfes. Die hängt ausschließlich vom umströmenden Medium, der Oberflächenbeschaffenheit und dem Druckverlauf in der Strömung ab. Es gibt zwar die Vergleichsgröße der Reynoldszahl, die hilft aber nur beim Vergleich der Strömungsverhältnisse und ermöglicht keine Umrechnung auf einen anderen Maßstab.
Ich gehe hier auch nicht weiter auf Details ein. Nur ein Beispiel aus der Aerodynamik: Weder könnte unter normalen atmosphärischen Bedingungen eine Mücke mit 10 cm Flügelspannweite fliegen, noch ein exakt maßstäblich verkleinertes Verkehrsflugzeug derselben Größe. In beiden Fällen könnte sich keine vernünftige Auftrieb liefernde Strömung ausbilden.
(Witzigerweise könnte das Verkehrsflugzeug-Modell sehr wohl unter Wasser "fliegen"!)

Dann wäre da noch die Festigkeit: Bei dieser Konstruktion im Original sicher von der Auslegeung auf "Seeschlag-Festigkeit", also dynamische Belastung, dominiert. Ich vermute, diese Belastungen skalieren mit dem Quadrat der Fahrtgeschwindigkeit. Sowas stelle ich mir extrem schwierit zu berechnen vor und würde beim Nachbau einfach versuchen, die Dimensionierung ähnlicher bewährter Konstruktionen zu übernehmen.

Also, Fazit:
Die "Earthrace" in 10m nachzubauen, könnte möglich sein und zu einem befriedigen Ergebnis führen. Der Aufwand ist jedoch ganz erheblich, und ohne eine echte Konstruktion durch Fachleute (gerade bei der speziellen Rumpfform) wäre ein Nachbau sehr riskant. Die hydrostatische Auslegung muss auf jeden Fall überprüft werden. Ich sehe die Probleme hier aber vor allem beim dynamischen Verhalten auf bewegtem Wasser. Nur wenn der Nachbau ausschließlich bei "Ententeich-Wellen" auf Binnengewässern fahren soll, wäre das wurscht. Bloß wäre mir der relative Aufwand dann zu hoch und der Spaßeffekt viel zu klein.

Übrigens, besonders in den USA sind unter Amateurflugzeugbauern leicht verkleinerte Nachbauten von Jagdflugzeugen aus dem 2. Weltkrieg beliebt. Ein typischer Maßstab ist 1,5:1. Die Nachbauten sind ganz erheblich leichter und um ca. Faktor 5 schwächer motorisiert. Das Flugbild ist fast wie beim Original, und der Spaßfaktor offenbar groß. Der Aufwand ist um ein Vielfaches kleiner als der Betrieb eines Originals.

Gruß,
Martin

[passagemaker]

Zitat von chromofish

Nun noch ein persönlicher Fact: Ich habe mein Boot aus Offsets in ein Modell umgesetzt und es hat genau die Schwimmlage (CWL usw.), wie das Original es vorsieht. Nur bei der Rumpfgeschwindigkeit muss man andere Faktoren ansetzen - mein Modell fährt ziemlich rasant in der Badewanne, was das Original voraussichtlich nicht tun wird. Das bedeutet, dass Modelle bzgl. Geschwindigkeit im Wasser und bzgl. des Wellenverhaltens anders funktionieren. Aber auch dafür gibt es Parameter, sonst wäre ein Tanktest am Modell ja irrelevant.

Lass mich nicht dumm sterben - vielleicht nimmst du dir ja die Zeit für eine verständliche Beweisführung - es sollte aber keine Mathematik mit Froude und sonstigen infiniten Elementberechnungen sein, die keiner versteht. Behaupten können wir alle etwas.

FE Methoden braucht es nicht, aber an Froud kommt kein NA vorbei.

Wir können uns das Leben aber viel leichter machen.
Sofern nicht bereits vorhanden lade Dir einmal die freie, aber exzellente Software "Delftship" oder deren Derivat "Freeship" herunter. Letztere bietet umfangreichere automatisierte Berechnungsmöglichkeiten zu Hydrodynamik, Widerstand etc.
Nun lädst Du aus der vorhandenen Beispielbibliothek irgendeinen Entwurf und skalierst ihn nach Deinem Gutdünken. Wenn Du vorher / nachher einige Berechnungen durchlaufen läßt erkennst Du klar, daß die Eigenschaften sich nicht in dem erwarteten Maße mitverändern. Stabilität, Widerstand etc.
Versuchs mal.

Tad Roberts (den ich gut kenne und sehr schätze) hat zu Herreshoff einen wesentlichen Hinweis gegeben als er das Notizbüchlein erwähnte. Zumindest da hat es mit Sicherheit Berechnungen gegeben. Wie kommt ein NA auf seine Wasserlinien? Eben, nur durch Gewichtsberechnungen. Auch hat Herreshoff Modelle der Spanten anfertigen lassen. Damit sind 1:1 mockups gemeint, nicht etwa verkleinerte Modelle. Nach meiner (und nicht nur meiner) Ansicht hat er ja wohl aus vorhandenen, auch eigenen, Schiffen weiter und weiter entwickelt bis zum gewünschten Resultat. Da der Mann in offsets denken konnte (kann ich z.B. nicht), war der Schritt über ein Halbmodell (um die Harmonie der Linien zu kontrollieren) auf den Schnürboden nicht unlogisch.
Also erst offsets, dann Halbmodell (aus skalierten offsets), dann Kontrolle und Feintuning am Modell, dann hochgerechnet auf 1:1 offsets und damit aufgerissen. So sehe ich den Prozess.
War übrigens viele Jahre senior member auf genannter Plattform. Googlest Du "The perfect Passagemaker" findest Du einige der meistgelesenen threads im Internet. Und rate mal von wem die sind....

Gruß
Richard

Zitat von Luftschiffer

Exc.
Dann wäre da noch die Festigkeit: Bei dieser Konstruktion im Original sicher von der Auslegeung auf "Seeschlag-Festigkeit", also dynamische Belastung, dominiert. Ich vermute, diese Belastungen skalieren mit dem Quadrat der Fahrtgeschwindigkeit. Sowas stelle ich mir extrem schwierit zu berechnen vor und würde beim Nachbau einfach versuchen, die Dimensionierung ähnlicher bewährter Konstruktionen zu übernehmen.
Gruß,
Martin

Dáccord !

Zitat von Luftschiffer

Exc.

Zunächst mal, hier geht es ja gar nicht um die Vergrößerung eines Modells.
Sondern um die Verkleinerung eines Originals um ca. Faktor 2,5 unter Zuhilfenahme von Rissen für ein kleines Modell, weil der Threaderöffner vermutet, die Beschaffung der Originalrisse sei zu schwierig.

Womit es dann ja doch wieder um das "aufblasen" eines Spielzeugplanes geht! Genau das hat eben keine Chance zu einem akzeptablen Resultat zu führen.
Einige Gründe führst Du bereits an.
Da sämtliche Festigkeits-, Stabilitäts- und Gewichtsberechnungen (um nur die wichtigsten zu nennen) von Grund auf neu vorzunehmen wären, käme man auf einen ähnlichen, oder sogar höheren Aufwand als bei einer Neukonstruktion. Wo bliebe da der Sinn?
In Anbetracht der recht verwegenen Kostenphantasien die hier genannt wurden, dürften die ca. 150.000€ die da für die Pläne anfallen wohl nicht ganz im Rahmen liegen.

[AvaVM]

Zitat von chromofish

Nun noch ein persönlicher Fact: Ich habe mein Boot aus Offsets in ein Modell umgesetzt und es hat genau die Schwimmlage (CWL usw.), wie das Original es vorsieht. Nur bei der Rumpfgeschwindigkeit muss man andere Faktoren ansetzen - mein Modell fährt ziemlich rasant in der Badewanne, was das Original voraussichtlich nicht tun wird. Das bedeutet, dass Modelle bzgl. Geschwindigkeit im Wasser und bzgl. des Wellenverhaltens anders funktionieren. Aber auch dafür gibt es Parameter, sonst wäre ein Tanktest am Modell ja irrelevant.

Strömungsdynamik ist bei mir schon etwas zu lange her, und leider habe ich es auch damals schon nicht wirklich kapiert
Aber das "Wellenverhalten" sollte im Modell gleich sein. Der Unterschied wird wohl im Gewichtsverhältnis liegen, da man ja, das Gewicht ebenfalls skalieren müsste, und zwar nicht um das Längen-, sondern das Volumenverhältnis. (Ein Würfel mit 10m Kantenlänge hat schließlich 1000 mal mehr Auftrieb, als einer mit 1m). Nur ist das bei komplexeren Volumenkörpern von Hand etwas kompliziert zu berechnen. Zumal bräuchte man zuerst auch das Gewicht des späteren 1:1 Bootes, um es zur Probe runterzuskalieren.

Ich stehe gerade selber vor einer ähnlichen Aufgabe. Und da ich ungern 10x die gleiche Arbeit mache, rechne ich zuerst anhand einer Skizze mein ungefähris "Fertiggewicht" aus, um danach Rumpf und Auftrieb festzulegen.

[swath]

Zitat von Luftschiffer

Zunächst mal, hier geht es ja gar nicht um die Vergrößerung eines Modells.
Sondern um die Verkleinerung eines Originals um ca. Faktor 2,5 unter Zuhilfenahme von Rissen für ein kleines Modell, weil der Threaderöffner vermutet, die Beschaffung der Originalrisse sei zu schwierig.

dito !

boote-forum.de/showthread.php?t=127591

[passagemaker]

Es geht eben nicht um die Verkleinerung des Originals, da die Originalpläne garnicht verfügbar sind! Es wurde ganz eindeutig davon gesprochen einen Modellbauplan "aufzublasen".
Daß der Konstrukteur des Originals auch alle Rechte am Design hat, scheint wohl nicht zu stören?

Aber um den Traum einmal fortzuträumen....

Es handelt sich hier um ein Dreibein, das auf ca. 10m LÜA gebracht werden soll. Da sind die Amas dann zwingend leer um noch Auftrieb zu generieren. Und der Rumpf bietet noch ausreichend Raum für einen Antrieb und 6 Kotztüten. Die braucht man aber garnicht, denn die crew muß eh zurückbleiben. Also wieder Funkfernsteuerung....

Geht also doch!

Erstaunlich wie sich manche Probleme lösen, wenn man bis zu Ende denkt.

[Phleps Kaphorn]

Hallo Jörg,

Vielen Dank für den Tip. habe bereits Kontakt aufgenommen.

Mast und Schootbruch.

[tenderbau]

soweit ich weiss werden Schiffsmodelle im wellenkanal getestet um div. Erkenntnisse zu erhalten.

[passagemaker]

Zitat von tenderbau

soweit ich weiss werden Schiffsmodelle im wellenkanal getestet um div. Erkenntnisse zu erhalten.

Genau,

da wird vom Original ein Modell gebaut, nicht umgekehrt!