Profilentwurf für das Ruder des Katamarans „Tornado“ Profilentwurfsseminar 2008/2009 Niko Mittelmeier [email protected] www.nt-tornado.de Inhaltsverzeichnis Profilentwurf für das Ruder des Katamarans „Tornado“ ................................................... 1 Inhaltsverzeichnis .................................................................................................................. 2 1 Besonderheiten................................................................................................................ 3 1.1 Schiebewinkel ............................................................................................................ 3 1.2 Kavitation ................................................................................................................... 4 2 Randbedingungen ........................................................................................................... 4 3 Vergleichsprofile.............................................................................................................. 5 3.1 Naca 63 010............................................................................................................... 5 3.2 Eppler Profi E 836 ...................................................................................................... 7 4 Entwicklungsziele ............................................................................................................ 9 5 Das neue Profil................................................................................................................. 9 6 5.1 Eingabe Daten ........................................................................................................... 9 5.2 Ausgabe ................................................................................................................... 10 Vergleich der Profile ...................................................................................................... 12 6.1 Kavitationsgüte ........................................................................................................ 12 6.2 Ca – Cw Polare ........................................................................................................ 12 6.3 Ca – Cm – Umschlags – α – Polaren....................................................................... 13 7 Fazit................................................................................................................................. 13 8 Literaturverzeichnis....................................................................................................... 14 9 Kontakt ........................................................................................................................... 14 Profilentwurf für das Ruder des Katamarans „Tornado“ 1 Besonderheiten 1.1 Schiebewinkel Segel mit Mast am Profil, bestehend aus drehbarem Mast und Segel, setzt Die Anströmgeschwindigkeit und der Fahrtgeschwindigkeit zusammen. Der Auftrieb sich aus dem wahren Wind ergeben zusammen eine Aerodynamische Kraft . Diese lässt und der Profilwiderstand sich aufteilen in eine Vortriebskraft und eine Seitwärts Kraft . Segel mit Mast Schwert muss vom Schwert unter Wasser ausgeglichen werden, da sonst das Die Seitwärts Kraft zu Boot abtreibt. Ein symmetrisches Profil braucht einen Anstellwinkel, um diese Kraft erzeugen. Diesen Winkel nennt man Schiebewinkel. Er beträgt 0°-3°je nach Bootstyp. [3] Seite 3 Profilentwurf für das Ruder des Katamarans „Tornado“ 1.2 Kavitation Durch lokale Geschwindigkeitserhöhung fällt der Druck unter den Dampfdruck des Wassers und der Phasenübergang von Flüssig zu Gasförmig findet statt. Es bilden sich Gasbläschen, die stromab in Gebiete mit höherem Druck transportiert werden. Wenn diese wieder zusammen fallen entstehen Druckspitzen, die die Oberfläche des Profils beschädigen können, oder zum Verlust der Steuerbarkeit führen. (Folge: Kenterung) Luftdruck: 1,01325 10 Dampfdruck des Wassers: 0,001937 10 Dichte des Wassers: 998,6 Maximale Fahrtgeschwindigkeit 15 Kritischer Druckbeiwert 2 2 Randbedingungen Wind Bootsgeschwindigkeit Ruderausschlag Cp kav Re 6 kn 8-10 kn 8° -8,1 1,2 E6 8 kn 12 kn 5° -5,6 1,5 E6 10 kn 16 kn 4° -3,2 2,0 E6 15 kn 20 kn 3° -2.0 2,5 E6 25 kn 30 kn 1° -0,9 3,7 E6 1 kn = 1 Seemeile/Stunde ≈ 0,5144 m/s • Profilabmessungen t = 0,25 m • Schiebewinkel (0° - 3°) [3] • Ruderausschlag (0° - 8°) • Laminar Delle Ca ≈ ±0,3 Seite 4 Profilentwurf für das Ruder des Katamarans „Tornado“ 3 Vergleichsprofile 3.1 Naca 63 010 Seite 5 Profilentwurf für das Ruder des Katamarans „Tornado“ Seite 6 Profilentwurf für das Ruder des Katamarans „Tornado“ 3.2 Eppler Profi E 836 Seite 7 Profilentwurf für das Ruder des Katamarans „Tornado“ Seite 8 Profilentwurf für das Ruder des Katamarans „Tornado“ 4 Entwicklungsziele • kleineres Cw • keine Kavitation bei definiertem Ruderausschlag • günstigeres Abreisverhalten • größeres Ca max 5 Das neue Profil 5.1 Eingabe Daten REMO1 REMO1 *P@1P@2ROFILENTWURF @1T@2ornadoruder @1NM@2 13 TRA1 1 15 0 19.5 0.5 21.5 0.7 23.5 1.1 25.5 1.7 TRA1 1 27.5 2.5 29.5 3.5 0 4.7 30.5 -4.7 32.5 -3.5 34.5 -2.5 TRA1 1 36.5 -1.7 38.5 -1.1 40.5 -0.7 45 -0.5 60 0 RAMP 3232 TRA2 1 2.5 11 2 2 .8 2.5 11 2 2 .8 6 0.5 0 ALFA 1 0 2.2 5 8 10 DIAG 1 ALFA DIAG *N@1NM@2 13 1 0 2.2 5 8 10 *N@1NM@2 13 ALFA 2 1 0 2.2 5 8 10 DIAG *N@1NM@2 13 ALFA 1 0 2.2 5 6 7 8 9 10 RE 3 1200 3 3700 CDCL ENDE Seite 9 Profilentwurf für das Ruder des Katamarans „Tornado“ 5.2 Ausgabe Seite 10 Profilentwurf für das Ruder des Katamarans „Tornado“ Seite 11 Profilentwurf für das Ruder des Katamarans „Tornado“ 6 Vergleich der Profile 6.1 Kavitationsgüte 6.2 Ca – Cw Polare Seite 12 Profilentwurf für das Ruder des Katamarans „Tornado“ 6.3 Ca – Cm – Umschlags – α – Polaren 7 Fazit Naca 63010 vs. NM 13 9 kleineres Cw (6,9% besser bei 0°) 9 keine Kavitation bei definiertem Ruderausschlag 9 günstigeres Abreisverhalten 9 größeres Ca max E 836 vs. NM 13 9 kleineres Cw (4,9% besser bei 0°) Das E 836 ist besser bei kleinen Reynolds Zahlen und günstiger für ungeübte Segler, doch der Tornado erreicht höhere Geschwindigkeiten und wird professionell gesegelt. Somit eignet sich das NM13 hervorragend für den Einsatz am Tornado. Seite 13 Profilentwurf für das Ruder des Katamarans „Tornado“ 8 Literaturverzeichnis 1. Lutz, Dr.-Ing. Torsten. Profilentwurf. s.l. : IAG, 2008/2009. 2. Eppler, Richard. Airfoil Design and Data. s.l. : Springer-Verlag, 1990. 3. Bethwaite, Frank. Hochleistungssegeln. s.l. : Delius Klasing, 1995. 4. Eppler, Richard. Airfoil Program System User's Guide. 9 Kontakt Sollten noch Fragen aufkommen, können Sie gerne Kontakt aufnehmen: [email protected] www.nt-tornado.de Seite 14
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