Standard Gestaltung des Bugbereiches von Booten im Stahl(selbst)bau nach hydrodyn.EK.

[stefan307]

Zitat von Xtremchris

das ist die Rumpform ...ohne Auf u Anbauten

Ist der Bereich am Bug unter dem Knick, konkav oder konvex geformt?
Frage deswegen, weil mir so eine Bugkonstruktion auch noch bevorsteht...

MFG

[Shearline]

Zitat von stefan307

Ist der Bereich am Bug unter dem Knick, konkav oder konvex geformt? Frage deswegen, weil mir so eine Bugkonstruktion auch noch bevorsteht...

Unabhängig vom aktuellen Projekt: die Spantenrisse unterhalb der Kimm sollten möglichst gerade oder konvex ausfallen.

Konkave Linien sorgen dafür, dass der Auftrieb beim Eintauchen in eine Welle exponentiell zunimmt und das Boot damit stärker aufschaukelt.

Ausserdem nimmt bei einer konkaven Form auch die benetzte Oberfläche zu, da das Wasser die Tendenz hat, den Rumpf aufzulaufen.

Bildquelle: https://www.nap.edu/read/9771/chapter/13#654

[Heimfried]

Zitat von Shearline

Unabhängig vom aktuellen Projekt: die Spantenrisse unterhalb der Kimm sollten möglichst gerade oder konvex ausfallen.

Konkave Linien sorgen dafür, dass der Auftrieb beim Eintauchen in eine Welle exponentiell zunimmt und das Boot damit stärker aufschaukelt.

Ausserdem nimmt bei einer konkaven Form auch die benetzte Oberfläche zu, da das Wasser die Tendenz hat, den Rumpf aufzulaufen.

Bildquelle: https://www.nap.edu/read/9771/chapter/13#654

Moin Ingo,

deine Bemerkungen zur Bugform scheinen mir nun gar nicht allgemeingültig. Auch die Autoren des Artikels, aus dem du die Skizze entnommen hast, urteilen, dass der hochlaufende Wasserfilm bei der konkaven Bugform keine erhebliche Bedeutung hat:
"The thin jet will follow the body surface for a body with concave shape (see figure 2), but it will give a small force on the body surface."

Sie haben das anscheinend auch früher schon näher untersucht:

"A jet flow is created at the intersection between the free surface and the body surface. The thin jet will not contribute much to the total force on the body (see Zhao et al. (1996))."

(Beide Zitate stehen gleich oberhalb der Skizze "figure 2".)

Ich denke auch, dass man diesen Teil der benetzten Oberfläche anders bewerten muss. Die normale benetzte Oberfläche bedeutet ja Bremsung des Rumpfes, weil es Reibung durch die Viskosität des Wassers gibt und weil Wirbel erzeugt werden. Sowohl Reibung als auch Wirbel benötigen aber das ruhende (oder wenigstens "langsame") Wasser der Umgebung (Schichtenmodell der Viskosität). Die Umgebung des sich am Rumpf hochziehenden dünnen Wasserfilms ist aber Luft, die weitaus weniger Reibung und Wirbel erzeugen kann.

[Shearline]

Zitat von Heimfried

Moin Ingo,

deine Bemerkungen zur Bugform scheinen mir nun gar nicht allgemeingültig. "

Nun... im Grunde genommen behaupte ich nicht anderes, als das hier:

"When a convex transverse section enters a wave, buoyancy also increases but the rate of increase decreases with depth of entry because of the convex shape."

http://www.boatdesign.net/forums/boa...tml#post244582

Und Tom Lathrop sollte wissen, wovon er da redet.

Auch die Nachteile der benetzten Fläche werden in diesem Thread mehrmals erwähnt.

"Convex sections tend to throw the water clear of the hull, reducing wetted surface - drag
Convex sections are stronger" (Imaginocean Yacht Design)

[Shearline]

Im Zuge winterabendvertreibender Lektüre von einschlägigen Fachbüchern bin ich noch auf eine interessante Aussage von Juan Baader gestoßen.

Ich füge das mal hier ein, um meine obigen Darstellungen für die Skeptiker noch entsprechend fundiert zu untermauern

Quelle: Juan Baader "Motorkreuzer und schnelle Sportboote" S 68

[hein mk]

Moin Ingo
Das ist schön und sauber begründet.nur in der praktischen Umsetzung echt schwer zu bauen.Bei Knickspantern mit mehr oder weniger starkem V-Boden passiert es fast immer,dass die Bodenplatten beim Dreh zum Stevenknie eine leicht konkave Form bekommen.Das habe ich seiner Zeit bei vielen Werftbauten(Wibo und den französichen Aludingern)in Augenschein genommen,bei Reinke-Plattböden kommt das nicht vor weil der Boden nicht verdreht sondern nur hochgezogen wird,entsprechend der Vorfusskontur.Bei Einfachknickspantern(Meerenport,Dompcruiser)tritt das noch deutlicher zu Tage das mit der konkaven Verformung,was bei Segelbooten wohl auf grund der niedrigeren Geschwindigkeiten nicht viel ausmacht,denke ich mal.
Metallgefühlsmäßig steht meines Erachtens die konvexe Kontur auch einer guten Abwickelbarkeit der Bodengänge entgegen.
Na,ik weet ok nich hein

[stefan307]

So jetzt hab ich zuerst noch eine grundsätzliche Frage, es ging ja von anfang an um einen Verdränger Rumpf, die wenn ich eure Ausführungen noch mal lese kommt mir der Verdacht das es hier eher um höhere Geschwindigkeiten und damit um Gleiter handelt?

EDIT:
Wie ja schon zu erahnen haben meine Fragen einen konkreten Hintergrund:
Hier seht ihr meine Alexa:

Aus dieser Perspektive läst sich ihre Vergangenheit als Lastkahn nicht leugnen, der Stumpfe Bug mit dem hochgezogenen Boden ist ja typisch.
Jetzt ist so eine Buggestalltung, zwar einfach herzustellen, aber natürlich alles andere als Optimal. Bereits ab 10 Km/h schieb sie eine Beachtliche Bugwelle und auch die Höchsgeschwindigkeit ist mit knapp 12 km/h für eine Wasserlinienlänge von 13m deutliche unter der rechnerischen Rumpfgeschwindigkeit. Auch aus weiteren Gründen hab ich deswegen folgende Idee entwickelt:
Imbau des Buges im "Sinne eines Multiknickspantes" unter beigehaltung der Seitenteile sowie des Schanzkleides...
In etwa so wie ich hier mal ne ganz Grobe Skizze gemacht habe

Ich Hoffe das ist verständlich, der Plan ist Quasi eine "Spitze" an den jetzigen Bug zu schweißen, die buchstabierten Flächen sollen quasi die Abwicklungen sein...
Das Ganze ist natürliche (noch) eine ganz grobe Idee weit von der Realisierung, geschweige denn vom Gelingen entfernt.
Was soll das genze nun bringen?
1. Geringere Bugwelle
2. Besseres Einsetzen in Wellen (weniger schlagen)
3. schaffen von Platz für ein Bugstrahlruder
4. Verlängerung der Wasserlinie bei gleichen Gesammtabmessungen
5. Reduzierung des Strömungswiederstandes
6. ein vorderer Balastwasser Tank zumtrimmen
7. ein zusätzlicher Dieseltank
8. bessere Optik

Ich erwarte keine Wunder, in der Praxis wird sich manches kaum bemerkbar machen, insgesammt denke ich aber schon das eine solche Maßnahme Sinn macht.
im Anhang noch ein paar Bilder damit man sich den jetzigen Bug besser vorstellen kann


MFG S

[Shearline]

Zitat von hein mk

Moin Ingo
Das ist schön und sauber begründet.nur in der praktischen Umsetzung echt schwer zu bauen.Bei Knickspantern mit mehr oder weniger starkem V-Boden passiert es fast immer,dass die Bodenplatten beim Dreh zum Stevenknie eine leicht konkave Form bekommen.

Moin Hein,

kann dieser Effekt vielleicht damit zusammenhängen, dass Segelboote doch wesentlich schlanker geschnitten sind und damit im Bugbereich auch eine deutlich stärkere Änderung in der Aufkimmung haben?

Zitat von hein mk

Metallgefühlsmäßig steht meines Erachtens die konvexe Kontur auch einer guten Abwickelbarkeit der Bodengänge entgegen.
Na,ik weet ok nich hein

Interessanter Einwand. Dabei würde ich es eher umgekehrt erwarten. Ein klassischer Verdränger - mit sagen wir mal konvexen Spanten - hat ja auch im Längsriss eine deutliche Wulst. Dabei ergäbe sich soetwas wie eine sphärische Form, die ja eigentlich leichter auszuarbeiten sein müßte - mit weniger Spannung in den Platten.

Aber gut... meine Metallbaukenntnisse kommen aus dem Karosseriebau. Im Bootsbau bin ich ja reiner Holzwurm.

Ik weet ok nich jenau...

[Shearline]

Zitat von stefan307

So jetzt hab ich zuerst noch eine grundsätzliche Frage, es ging ja von anfang an um einen Verdränger Rumpf, die wenn ich eure Ausführungen noch mal lese kommt mir der Verdacht das es hier eher um höhere Geschwindigkeiten und damit um Gleiter handelt?

Bei Gleitern kommt das Ganze sicher mehr zum Tragen. Keine Frage.

In Deinem Fall würd' ich mich einfach darauf konzentrieren, was bei der vorgegebenen Rumpfform leichter umsetzbar ist. So oder so wird ein Umbau die Bugwelle im Vergleich zu dem hochgezogenen Plattboden verringern.

Was hältst Du von einem Modellversuch, um das Ganze mal im kleineren und günstigeren Maßstab auszuprobieren?

Nachsatz: eine ganz andere Richtung, aber vielleicht wäre das hier eine Inspiration: http://blog.tadroberts.ca/2013/03/bulbous-bows/

...erschiene mir bei der vorliegenden Geometrie irgendwie naheliegend.

[stefan307]

Zitat von Shearline

B

Nachsatz: eine ganz andere Richtung, aber vielleicht wäre das hier eine Inspiration: http://blog.tadroberts.ca/2013/03/bulbous-bows/

...erschiene mir bei der vorliegenden Geometrie irgendwie naheliegend.

Das erscheint mir aber reichlich kompliziert in der Dimensionierung, da wären wohl wirklich umfangreiche Modellversuche erforderlich. Auserdem wollte die die Möglichkeit mit dem Flachen Bug (Tiefgang ist knapp 50cm) am Ufer anzulanden nicht verlieren...

Was die bauliche Ausführung angeht hatte ich auch schon mal an einen "Halben Origami" gedacht, der Dart würde dann in den knick zwischen Boden und Seiten "Gang" auslaufen...

[Shearline]

Zitat von stefan307

Ausserdem wollte die die Möglichkeit mit dem Flachen Bug (Tiefgang ist knapp 50cm) am Ufer anzulanden nicht verlieren...

Dein Pflichtenheft schränkt die Anzahl der Optionen natürlich ein

Vor dem Hintergrund wäre die Lösung auf Deiner Skizze sicher praktikabler.

Auf jeden Fall würd ich mal zumindest ein simples Modell anfertigen. Die Rumpfform macht es hier wirklich nicht leicht und am Ende soll's ja auch ansehnlich proportioniert sein, das "Implantat".

[stefan307]

Zitat von Shearline

Dein Pflichtenheft schränkt die Anzahl der Optionen natürlich ein

Ist das jetzt Fluch oder Segen für einen Konstrukteur wenn man ihm genau sagt was man haben will?

Zitat von Shearline

Vor dem Hintergrund wäre die Lösung auf Deiner Skizze sicher praktikabler.

Die Skizze geht ja von einem "Multiknickspant" als Abwicklung nur in einer Richtung gebogener Bleche aus, das sollte sich in der tat als Modell recht einfach ausprobieren lassen.
Aufgrund des recht einfachen Rumfaufbaues sollte sich das doch aber auch als 3d Modell im Computer umsetzen lassen. evtl. ergibt sich so auch die Möglichkeit die Strömungsverhältnisse zu simulieren?

Zitat von Shearline

Die Rumpfform macht es hier wirklich nicht leicht und am Ende soll's ja auch ansehnlich proportioniert sein, das "Implantat".

Im Idealfall sieht es so aus als wäre es schon immer so gewesen...

MFG S

[Shearline]

Zitat von stefan307

Ist das jetzt Fluch oder Segen für einen Konstrukteur wenn man ihm genau sagt was man haben will?

...in der Praxis nicht immer leicht zu beantworten:

[CHEERIO 3]

Stefan ich würde es sein lassen

Mit viel Glück und erheblichem Aufwand gewinnst du vielleicht 2-3 Km/h mehr Speed, beim Verbrauch 10-20% also im Deziliterbereich

Dafür würde ich mir die traditionelle Linien deines Klassikers nicht verunstalten

Sorry meine Meinung

Jürg

[stefan307]

Zitat von CHEERIO 3

Mit viel Glück und erheblichem Aufwand gewinnst du vielleicht 2-3 Km/h mehr Speed, beim Verbrauch 10-20% also im Deziliterbereich

Das ist auch garnicht meine Priorität, die Nummern oben geben die Bedeutung für mich an, Geschwindigkeit und Verbrauch sind Abfallprodukte...

Zitat von CHEERIO 3

Dafür würde ich mir die traditionelle Linien deines Klassikers nicht verunstalten

Das ist auch garnicht meine Absicht, es soll soviel erhalten bleiben wie möglich, darin sehe ich auch die große Schwierigkeit, das das hinterher nicht wie angestücketl aussieht.
Was aber diesen Platten hochgezogenen Bug angeht, den empfinde ich eher als hässlich und nur der wird verschwinden...

MFG S

[stefan307]

So Grundvorraussetzung, ist ja den vorhanden Schiffskörper zu vermessen, wie macht man das am besten? Es fehlen ja "Fixe Bezugspunkte" wie man sie auf einer Helling hätte...

MFG S

[CHEERIO 3]

Vermessen brauchst du doch nicht

Geht doch am einfachsten mit Schablonen, deine 2 B-Stücke anpassen, anheften, anschliessend die 2 "Bodenplatten.

Jürg

[stefan307]

Zitat von CHEERIO 3

Vermessen brauchst du doch nicht

Geht doch am einfachsten mit Schablonen, deine 2 B-Stücke anpassen, anheften, anschliessend die 2 "Bodenplatten.

Jürg

Naja etwas "wissenschaftlicher" wollte ich das schon angehen. Ingos Idee mit dem Modell (evtl auch im Computer) finde ich schon sinnvoll. Das ganze soll auch nicht übers Knie gebrochen werden, hat schon Zeit.

MFG S

[CHEERIO 3]

Sorry bin halt der Praktiker

Deinen Rumpf so zu vermessen damit du ihn digital verarbeiten kannst wird glaub ich schwierig.

3D-Scanner

Jürg

[Shearline]

Die Idee mit dem Modell war ja, das Ganze mal von den Proportionen her hinzubekommen - und weniger ein mm genaues Abbild zu kreieren.

Ich würd' so an die Sache herangehen:

Mit einem Laser markierst du Dir im Abstand von 30-50cm senkrechte auf die Seitenwände und ziehst sie mit Kreidestift nach. Das sind jetzt deine virtuellen Mallen. Parallel zum Kiel legst Du eine Latte am Boden, als Referenz bzw. Nullinie für die Breiten. Dann fertigst Du Dir einen einfachen Abtaster an: eine senkrechte Latte, mit Höhenmarkierungen alle 30cm und einen horizontalen, in der Länge verschiebbaren Tastarm. Dann arbeitest Du das Raster ab, misst jeweils die aktuelle Höhe und den Abstand zum Rumpf und bekommst so eine Art "Offset Tabelle".

Den ganzen Rumpf brauchst Du dazu ja nicht vermessen. 2 bis 3 Meter vom Bug weg sollten ja ausreichen.



Quelle: http://www.boatdesign.net/forums/att...old-jpbdf1.jpg

[stefan307]

OK, so in die Richtung, hatte ich sowieso schon mal gedacht, wenn Alexa das nächste mal an Land ist, den Rumpf zu vermessen und danach ein Freeship o. Delftship Modell zu machen...

Natürlich reicht das nicht zum Lasern etc. , die Bleche wird man mit der Flex an den Rumpf anpassen müssen, ganz gerade ist sie sicher auch nicht...

MFG S

[stefan307]

So ich hab mir noch mal den Kopf zerbrochen, wesentliches Konstruktionsmerkmal wäre ja der Winkel des Stevens zur Wasserlinie. Dazu gibt es doch sicher noch mehr zu beachten als Optik. Ich gehe mal davon aus er großen Einfluss auf das Verhalten in den Wellen hat...

MFG S

[Shearline]

Solange Du nicht zwischen den Extremen wie positiv/negativ geneigter Steven pendelst, wird der Effekt beim Umbau ein rein wissenschaftlicher sein.

Viel mehr Einfluss hat da schon die Gestaltung der Seitenwände im Bugbereich, also wie stark die Konvexität dort ausgeprägt ist und damit in welchem Umfang sich der Auftrieb beim Einfahren in die Welle ändert.

Es gibt dazu ein paar Studien von der Navy. Muss mal schauen, ob ich die noch finde.

[stefan307]

Ich habe jetzt mal ganz praktisch gedacht, es gibt ja quasi 2 Fixkanten, für die Seitenteile, der Steven sowie die Kante zwischen Seiten- und Bodengang des jetzigen Rumpfes. Ich hatte jetzt die Idee ein "Brett" als "Stevendummy" zu befestigen um einen ersten Eindruck zu bekommen...