Konstrukce plachetnice aneb jak si sám navrhnout a spočítat

[kanic]

Pepo, zmatek v tom nevidím.
Těch horních min. 26 cm ( 10 %) tam bude a uvidím, možná se synem ještě něco vymyslíme.
Dole bude max 39 cm. Základní souřadnice bych bral, pokud Tě to neobtěžuje.

Plochu kýlu v poměru k plachtám necháme být, tu spočítal Pan konstruktér. A navíc je oplachtění ve dvou verzích a my zachováme keč.

Jinak jsem Tvůj výkres s novým kýlem nakresleným na původním kýlu spolu s plány bokorysu lodi předal klukovi, který pracuje na počítačových programech jako konstruktér. Taky mu dodám Tvůj doporučený profil a vše, co jsi mi tady vysvětlil.
Vím, že jsem byl mimo mísu, ale myslím si, že teď už je čeho se chytit a mladej to zvládne.

Pomohl jsi mi s tím více, než jsem čekal a s takovým nasazením, jaké se jen tak nevidí.

Ještě jednou Ti děkuji a jsem Tvým dlužníkem. kanic

[Pepa]

kanici, dvakrát jsem ti psal, že ty obrázky jsou ilustrativní. Je pravdou, že jsem je kreslil v cadu a relativně přesně. Tedy, ten kdo se vyzná, by z toho nějaký použitelný výstup udělal, ale je to zbytečné. Souřadnice budou daleko přesnější.

Souřadnicový systém je přesný. Máš jej v tabulce. Tabulka obsahuje všechny tři profily, o kterých jsme zde hovořili. digi4. NACA 63..., a NACA 65...,
Abych předešel chybám při opisování, tak jsem ti tabulku naskenoval přímo z knihy
PRINCIPLES OF YACHT DESIGN, o které jsem psal v předešlích příspěvcích.
Tabulka neobsahuje konkrétní rozměry, ale s její pomocí si přesný výrobní rozměr v měřítku 1:1 vypočítáš.
Souřadnice a následně tvary si nakreslíš třeba na sololit. Potom tvar zmenšíš o tloušťku plechu /např 4 mm/ a máš konečný tvar, který si dáš vyříznout /paprsek, plazma/.

Trochu předběhnu události. Další, velmi důležitý detail kýlu je jeho čelní náběžná hrana a její průměr a jeho zasazení do profilu. Vrátím se k tomu později.

Jak z tabulky dostaneš tvůj tvar kořene /vrchní profil/ a patu kýlu /spodní profil/
Začneme spodním profilem. zvolili jsme NACA 63 18%
DÉLKA TETIVY = podélná středová osa profilu = 220 cm /zvolím jednotku pro výpočet - dávám přednost cm/
sloupec X jsou vzdálenosti bodů v procentech z délky tvé tětivy /220cm/ a na tětivu
je vynášíš vždy z bodu 0
což je špice /nos /profilu

sloupec Y /63-010/je druhý, který budeš používat. Nesplést.Šířky jsou opět vyjádřeny v procentech z délky tvé tětivy /220cm/
Hodnoty Y ze stejného řádku, vyneseš na osu Y, která je kolmá na tětivu v bodě X. Y vyneseš dvakrát - nad tětivu a pod tětivu - tabulka je pro poloviční hodnotu tloušťky profilu.

Ještě jinak - Z hodnot x dostaneme délkovou souřadnici a z hodnot Y dostaneme šířkovou souřadnici profilu, respektive polovinu šířky, protože tloušťku odměřujeme od středu profilu/=tětiva=osa/ na obě strany.

Doporučuji začít tak, že se dle hodnot X a Y vytvoří druhá tabulka se skutečnými hodnotami /rozměry/ a tyto připravené hodnoty nakreslíš třeba na ten sololit, nebo s nimi budeš procovat jiným způsobem. Budou to už ale skutečné rozměry.

konkrétní přepočet ...

naše skutečné X = procentuální koeficienty z tabulky /sloupeček X/ (*vynásobíme) skutečnou délkou našeho profilu / 220 cm /

naše skutečné Y = procentuální koeficienty Y z tabulky ve sloupečku pod zvoleným profilem, musíme nejprve upravit. Uvedené hodnoty jsou v tabulce pro profil 10%. Koeficient Y tloušťky profilu z tabulky upravíme dle svého zvoleného procentuálního koeficientu tloušťky profilu. V našem případě chceme 18%. Tedy každý procentuální koeficient šířky /Y/ v tomto sloupečku, nejprve vynásobím hodnotou 1,8. Získáváme nový procentuální koeficient Y pro námi zvolený profil 18%. Teprve touto hodnotou vynásobíme skutečnou délku profilu / 220 cm / a tím získáme skutečnou šířku profilu - přesněji - v tomto případě poloviční šířku.

TABULKA...........SKUTEČNÉ ROZMĚRY
0/0/--------------0/0
0,5/0,829--------1,1/3,282
0,75/1,004-------1,65/3,975
1,25/1,275-------2,75/5,049
2,5/1,756--------5,5/6,952
5/2,440----------11/9,662
7,5/2,950--------16,5/11,682
10/3,362---------22/13,314
15/3,994---------33/15,816
20/4,445---------44/17,602
25/4,753---------55/18,821
30/4,938---------66/19,554
35/5,000---------77/19,800
40/4,938---------88/19,554
45/4,766---------99/18,874
50/4,496--------110/17,805
55/4,140--------121/16,394
60/3,715--------132/14,711
65/3,234--------143/12,806
70/2,712--------154/10,738
75/2,166--------165/7,798
80/1,618--------176/6,406
85/1,088--------187/4,308
90/0,604--------198/2,391
95/0,214--------209/0,847
100/0-----------220/0

Odmítám jakoukoli odpovědnost za mnou provedené výpočty v poslední tabulce, a žádám tě, aby jsi si všechny hodnoty přepočítal - reálná možnost chyby.


Zde je obrázek již skutečného rozměru a tvaru spodní části tvého kýlu.
Kroužek v přední části profilu a osy 2 x 45° z jeho středu vysvětlím později.
Tento obrázek je ve formátu pdf. Kreslil jsem je v cadu, dle mnou vypočtných skutečných rozměrů a mám jej tedy i ve formátu dwg. Některá zařízení by jej dle tohto formátu již přímo vyřízla.

Příště horní část profilu a náběžná hrana

Pepa

Edit: upraven odstavec vysvětlující postup výpočtu hodnot Y

[kanic]

Jo, Pepo. Vynášení chápu.
Ten spodní profil je pěkná kapka. . Možná se bude taky někomu hodit jako externí nádrž na vodu.
Překvapil mě u něj tupý náběh a naopak štíhlá odtoková část.
Co mi poradíš , být na mém místě ? Mám kvůli odporu profil trochu zeštíhlit, nebo je to v normě a zanedbatelné ?
Dík za tabulku a výpočty. k.

[kanic]

Teď jsem si uvědomil, že dolní hrana bude mít zaoblení, takže těch teoretických 39 cm tam reálně nebude a směrem nahoru bude tloušťka ubývat. (od extrému do extrému)

[Pepa]

Abych tě uklidnil - co do tebou zvolených hodnot a možná i pobavil, jak hodně jsi se trefil

Výše zmiňovaná dvojice autorů knihy postupně prochází veškeré výpočty potřebné pro konstrukci lodě. Podrobně vysvětlují podstatu problému v širších souvislostech. Přejdou ke konkrétním výpočtům a na závěr definují optimální hodnoty či rozsah těchto hodnot.
Úplně na konci každé kapitoly vyberou nějaký výsledek pro stavbu své lodě /40 st./ a svoji volbu odůvodní. Na poslední straně čtyřiceti stránkové kapitoly týkající se výpočtu kýlu, ve zdůvodnění své volby mimo jiné píšou
(YD-40 je pracovní název jejich lodi).
.


.
Volně přeloženo:
Pro YD-40 jsme vybrali profil NACA 63 – 10,5% pro kořen /vrch kýlu/ a profil 65 – 17,5% pro patu /spodek kýlu/. Profily jsou lineárně měněny mezi dvěma extrémy.
To znamená, že dochází k rovnoměrné změně mez vrchní profilem 10,5% a profilem ve střední části kýlu, ke je již hodnota 14% a tato změna postupuje dál, od středu kýlu až ke spodku kýlu, kde je již hodnota koeficientu tloušťky 17,5%. Střední část s 14% se nachází 65 cm od vrchní části kýlu. Toto dává poněkud větší rozpětí /z kontextu jinde-míněn úhel náběhu/ ve spodní části kýlu, ve srovnání s rovnoměrnou variantou /z kontextu jinde-míněn koeficient tloušťky/ mezi kořenem a patou kýlu.
Pepa

[Pepa]

zdt - řekl bych, že toto vlákno je nezajímavé až zbytečné pro, řekněme, konzumní jachtaře z vod sladkých i slaných.
Je určeno té menšině, jež našla rodast ve vlastní stavbě lodí, v jejich úpravách, přestavbách či dokonce v celých návrzích svých lodiček. Takových osob sanozřejmě není mnoho, ale jsou tu a v budoucnu mohou přijít další. Já, pokud vím a mohu, snažím se jim pomoci tím, že některé konstrukční zásady a výpočty zjednodušuji a transformuji do výkaldu pochopitelné snad každému - tedy fakt se o to snažím.
Z tvé rakce /díky za ni, aspoň mám pocit, že to někdo čte/ ale vidím, že jsem ve svém snažení jaksi neschopný.
Pokud tě tedy něco skutečně zajímá a nerozumíš, polož konkrétní otázku, pokusím se to vysvětlit jinak.
Pepa

[marks]

Jojo Pepo je to super, čím víc píšeš tím líp.

[kanic]

Pepo,
vysvětluješ dobře a obětavě. Zatím jsem porozuměl všemu kolem kýlu.
Jedině, když mi naznačuješ něco osobního, tak jsem natvrdlý.

Tu knihu jsem neviděl, natož abych ji četl. Byla to náhoda.
A ten profil jsi vybral Ty.

Jinak spoléhám na intuice (odhad, nápad).

Jen tak dál, bo je to fakt věda. k.

[kanic]

Souhlasíš s tím dát dolů ten profil 65? Má ostřejší náběh a max. tloušťku více vzadu.
Nebo radši nechat 63?
Přepočítávat kóty nemusíš, máme na to mladého. k.

[mlejn]

[font=Courier New]Ahoj,
s velkým zájmem sleduji tuto diskuzi (a vůbec celé fórum). Dovolil bych si uvést následující příspěvek. Prosím o shovívavost, je to můj první. Dříve popsaný postup výpočtu obsahu plochy a polohy jejího těžiště je šikovný v případě ploch ohraničených přímkami. V následujícím textu se pokouším nastínit metody výpočtu plochy ohraničené hladkými křivkami (zvláště těmi, které vznikly průhybem materiálu na kreslícím prkně i v reálu). Metody jsou známy pod souhrným názvem "numerická integrace". Neděste se, není to nic složitého. Pro dále uvedené tvary ploch lze použitím těchto metod získat výsledek rychleji a přesněji než při dělení zkoumané plochy na troj- a čtyřúhelníky.

Nejlépe bude vše osvětlit na příkladu typického tvaru lodního trupu, u kterého chceme zjistit plochu laterálu pod vodoryskou. Průmět vodorysky je přímka, která plochu laterálu ohraničuje shora. Dále je plocha určena bokorysem dna. Plochu rozdělíme na sudý počet stejně širokých úseků, viz následující obrázek. Šířka každého dílu neboli interval je d, dílů je sudý počet (zde 6), a jednotlivé z výkresu odečtené "výšky" jsme označili jako a0 až a6.




Obsah plochy mezi vodoryskou a křivkou dna lze určit ze vztahu


S = (d / 3) * (a0 + 4*a1 + 2*a2 + 4*a3 + 2*a4 + 4*a5 + a6)

Formuli lze rozšířit na jakýkoli lichý počet "výšek". První a poslední koeficient je 1, a mezi těmito kraji se stále střídají 4 a 2. Jinou formulí je vztah

S = d * (a0/2 + a1 + a2 + a3 + a4 + a5 + a6/2)

, který můžeme použít pro jakýkoli počet dílů, sudý i lichý. Metoda je zvláště výhodná v případě, že první a polední "výška" je nulová, viz obrázek.



Vztah se zjednoduší na

S = d * (a1 + a2 + a3 + a4 + a5)

Přesnost výpočtu závisí na "jemnosti" dělení. Zjednodušeně lze říci, že při dělení na 10 dílů je přesnost druhé metody více než dostačující, a že první metoda je obvykle několikanásobně přesnější.

Polohu těžiště určíme tak, že vezmeme vztah v závorce, a ten rozdělíme od středu na dvě stejně široké části, levou a pravou. Musíme tedy i při použití druhého vztahu rozdělit plochu na sudý počet dílů. Jednotlivé členy v levé i pravé části vynásobíme "rameny" od středu. Provedeme součty "momentů" (výška * rameno) vlevo a vpravo, odečteme je od sebe, podělíme hodnotou celého vztahu v závorce, a vynásobíme intervalem d. Dostaneme vodorovnou vzdálenost těžiště od středu.

Při použití první formule je vodorovná vzdálenost těžiště od středu

x = d * ((3*a0 + 2*4*a1 + 1*2*a2) - (1*2*a4 + 2*4*a5 + 3*a6)) /
(a0 + 4*a1 + 2*a2 + 4*a3 + 2*a4 + 4*a5 + a6)

, při použití druhé formule je vodorovná vzdálenost těžiště od středu

x = d * ((3*a0/2 + 2*a1 + 1*a2) - (1*a4 + 2*a5 + 3*a6/2)) /
(a0/2 + a1 + a2 + a3 + a4 + a5 + a6/2)

, a v případě nulového prvního a posledního členu

x = d * ((2*a1 + a2) - (a4 + 2*a5)) / (a1 + a2 + a3 + a4 + a5)

Pokud vyjde x záporné, je plocha pravé strany větší než plocha strany levé, a proto těžiště leží vpravo od středu a naopak.

Přejdeme od teorie k praxi, a vypočteme obsah a polohu těžiště plochy zadané touto tabulkou:

d          a0        a1        a2        a3        a4        a5        a6        a7        a8

100        0         5         15        20        18,1      13,3      6,9       1,9       0

koef       1         4         2         4         2         4         2         4         1

koef * ax  0         20        30        80        36,2      53,2      13,8      7,6       0
          ------------------------------------------------------------------------------------
           součet koef * ax = 240,8

rameno     4         3         2         1         0         1         2         3         4

moment     0         60        60        80                  53,2      27,6      22,8      0
          -----------------------------------               ----------------------------------
           součet momentů vlevo = 200                        součet momentů vpravo = 103,6

Obsah plochy = (100 / 3) * 240,8 = 8026

Poloha těžiště = 100 * (200 - 103,6) / 240,8 = 40 vlevo od pozice 4, neboli 360 od pozice 0.

Nyní použijeme druhou formuli:

d          a0        a1        a2        a3        a4        a5        a6        a7        a8

100        0         5         15        20        18,1      13,3      6,9       1,9       0

koef       1/2       1         1         1         1         1         1         1         1/2

koef * ax  0         5         15        20        18,1      13,3       6,9      1,9       0
          ------------------------------------------------------------------------------------
           součet koef * ax = 80

rameno     4         3         2         1         0         1         2         3         4

moment     0         15        30        20                  13,1      13,8      5,7       0
          -----------------------------------               ----------------------------------
           součet momentů vlevo = 65                         součet momentů vpravo = 32,6

Obsah plochy = 100 * 80 = 8000

Poloha těžiště = 100 * (65 - 32,6) / 80 = 40,5 vlevo od pozice 4, neboli 359,5 od pozice 0.

Chyba určení obsahu plochy a polohy těžiště je v obou případech v řádu desetin procenta. Dosáhli jsme tedy více než dostatečné přesnosti výpočtu.

No, a to je celé. Snad to někomu pomůže.

-mlejn[/font]
Nahrál jsem znovu oba obrázky. Pepa

[Crazymen]

Chci poslat Pepovi a dalším velký dík za propracované vysvětlení výpočtů
Mám jen dotaz, či spíš připomínku, několikrát jsou používány termín Laterál x Laterát, možná by stálo zato upřesnit jednotný pojem.
Ještě jednou, díky!

[Pepa]

Crazymene, není moc co upřesňovat. První, základní část tohoto vlákna jsem tvořil po nocích jako jeden celek. Bohužel, jsem začal používat špatný tvar...laterát = nemá žádný význam. Správně je laterál = postrnní, boční. Když jsem na to přišel, protože to slovo bylo v textech již použito snad tisíckrát, nenašel jsem sílu všechno opravovat. Nechal jsem to osudu. Kupodivu, nikomu to nevadilo, význam slova byl každému jasný a tak to zatím všichni taktně přecházeli a nikdo mi oprávněně "hlavu neumyl". Bylo mi ale jasné, že jednoho dne na to musí dojít.
Pepa

[Crazymen]

omlouvám se neb jsem v tom nevinně,
poukázal jsem na tvoje výpočty při jedné přednášce pro začátečníky v jachtingu a vrátilo se mi to jako bumerang s tímto dotazem..tak teď už snad bude stačit toto vysvětlení pod čarou a budeme mít oba pokoj ...

[sintr]

Dobrý den
Dovolil jsem se, po dlouhém váhání, zaregistrovat na tento web, byť nejsem aktivní jachtař, protože můj kamarád vlastní loď Mušketýr (Mousquetaire) a já mu rád občas pomůžu s její údržbou. Nedávno jsem viděl druhého Mušketýra a překvapilo mne, jak rozdílně je řešen kýl a kormidlo, přestože oba mají pevný kýl.
Začal jsem pátrat jak by to vlastně mělo být správně a jako laik jsem nikde nenašel informace, které bych dokázal použít, až jsem narazil na tento příspěvek, který mne velmi zaujal a chtěl bych si podle něho ověřit, která varianta je lepší.
Bohužel se mi nezobrazují skoro žádné obrázky a odkazy na ně taky nefungují a u některých pasáží, si nejsem zcela jist jestli je chápu správně, prostě obrázek někdy vydá za spoustu slov .
Připadá mi jako velká škoda, aby tento, i pro neodborníka použitelný návod, zapadl a tak jsem si dovolil se mezi vás vmísit a požádat tímto autora, zda by byl ochoten poskytnout tyto obrázky i někomu mimo aktivní jachtaře a dokompletovat tak tento zajímavý návod třeba i pro další zájemce.
Zkoušel jsem i odkaz na článek, ale tam se mi obrázky taky nezobrazují a když kliknu na odkaz, tak se otevře stránka Image Shock, ale obrázky tam také nenajdu.
Předem děkuji.
sintr

[Pepa]

Díky Sintr a Václavu F jsem se konečně donutil, myslím potřetí, znovu obnovit všechny obrázky v tomto vlákně.
Pepa

[sintr]

Děkuji moc, teď jenom doufám, že se tím dokážu prokousat a neotravoval jsem zbytečně.

[Pepa]

Až si to pročteš, zjistíš, že to je naprosto jednoduché.
Pokud by jsi něčemu nerozuměl, klidně se ptej.
Pokud máš slušné výkresy v dig. formě, pošli mi je a já na to kouknu souběžně s tebou.
Pepa

[JirkaHouba]

Ahoj Pepo,

se zájmem jsem pročítal celé vlákno a vzhledem k jeho velikosti bych měl prosbu. Nešel by celý text poslat na email? Já bych si to s chutí vytisknul a po večerech se vzdělával:-).

JH

[sintr]

Ahoj Pepo,

se zájmem jsem pročítal celé vlákno a vzhledem k jeho velikosti bych měl prosbu. Nešel by celý text poslat na email? Já bych si to s chutí vytisknul a po večerech se vzdělával:-).

JH

Snad nebude vadit, že odpovím já místo tázaného, ale zkopírovat si to můžeš sám klasickým způsobem - označit text - kopírovat a následně vložit třeba do wordu.

Pepo, výkresy nemám, takže si je budu muset vyrobit sám dle skutečnosti, tedy spíše jenom bokorys. Loď je zatím na vodě a možná po sezóně se bude předělávat kormidlo, které je hodně špatně konstrukčně zpracováno a možná i měnit kýl za jiný, který se získal z jiného Mušketýra, kterého majitel nechal totálně zničit. Proto jsem začal s předstihem shánět informace, abychom mohli posoudit, zda měnit i kýl nebo nechat původní a případně pohnout stěžněm, který je možno usadit do patky v různých pozicích až cca 200 mm rozdílně od pozice, kam se momentálně dává.

[Pepa]

jirka: jak ti píše sintr a stejně tak si stáhneš přímo i obrázky.

sintr: rozumná minimální plocha kormidelního listu pod cwl je 1,2 až 1,5 % z plochy základnícho oplachtění.
Rozumná minimální plocha kýlu je 3 až 3,5 % z plochy základního oplachtění.

Pepa

[Andrejjeep]

Hodne poučný článok.

Hneď som skúsil prerátať ťažisko lateralu a plochy plachiet na mnou plánovanej plachetnici Sztranek, Pri 10m2 plachotvia je ťažisko plachiet cca okolo 10%CWL pred Laterálom, ale pri 12m2 , väčšia predná kosatka tak mi to už vychádza cez 14%CWL, čo zrejme ešte pôjde v pohode, docela.

Skúšal meniť aj plochu a tvar kýlu, zaujímavé ako to vie ovplyvniť ťažisko laterálu.


A.D.

[lynx]

Ahoj, existuje nějaký obecný vzorec pro velikost plochy plachet (základního oplachtění) v závislosti na délce lodi?
Vím, že se to může hodně lišit (například bude určitě značný rozdíl mezi lodí turistickou a závodní), ale chtěl bych něco pro orientaci. Mám na mysli loď jednotrupou, cruiser.
Hledal jsem to zde, ale nenašel.
Jedná se mi o cosi jako:
P [m2] = 3-4 l[m]
(Tohle je jen příklad, který jsem si právě vymyslel.)
Chci mít nástroj k prvotnímu posouzení velikosti oplachtění. Viděl jsem například osmimetrovou loď, která měla jen 24 m2 plachet a jinou, která měla 35 m2 (no, obě byly dlouhé asi osm a čtvrt metru). Obě byly turistické. Přijde mi to jako dost velký rozdíl.
Dík.

L.

[kanic]

Možná záleží více na výtlaku, než na délce.
(u nás ca 12 m2 /T)