Zeilprestaties van een 13.5 meter LOA Cruiser-racer

Rapport No. 401

LABORATORIUM VOOR

SCHEEPSBOUWKUNDE

TECHNISCHE HOGESCHOOL DELFT

mei 1974

ZEILPRESTATIES VAN EEN 13.5 M - LOA CRUISER - RACER

door

- 1

-1. UITGEVOERDE METINGEN

De 13.5 m cruiser-racer is ontworpen door J. de Ridder. Bij de opdracht is

ge-steld dat het schip een snelzeilend toerschip, geschikt voor solo-tochten,

moet zijn. Hiertoe is de romp niet te breed gemaakt en de waterlijnvorm symmetrisch gehouden om een grote vertrimming bij helling te voorkomen. De

prismatische coefficient is kleiner dan voor wedstrijdschepen gebruikelijk is.

De kiel heeft een groot oppervlak om de drifthoek te beperken. Het grote opper-vlak is echter verkregen door de koorde te vergroten, waardoor de aspektver-houding klein is. Het roer is aangehangen om het opzetten van een windvaan te

vergemakkelijken. De prestatiemetingen aan de 13.5 m cruiser-racer zijn

uitge-voerd op de in het Laboratorium voor Scheepsbouwkunde gebruikelijke wijze. De

resultaten zijn gegeven in de volgende tabellen en figuren

Tabellen

: Belangrijkste gegevens van schip en model II : Weerstand rechtop en zonder drift

III : Vergelijking van de weerstand per ton waterverplaatsing van de romp

IV : Prestaties bij standaard windsnelheden

V : Zeiloppervlak bij systematisch gevarieerde masthoogte

VI : Snelheid-voor-de-wind bij variabele masthoogte

VII : Gezeilde tijd op een standaardbaan

VIII: Gemeten en berekende dwarskrachtproduktie.

Figuren

1 : Vorm testwaterlijn en kromme van spantoppervlakken

2 : Snelheid-voor-de-wind

3 Snelheid-in-de-wind

4 : Vergelijking dimensieloze snelheid-in--de-wind

5 : Snelheid-in-de-wind bij systematisch gevarieerde

masthoogte en stabiliteit

2. RESULTATEN

-2

Rechtop varend, zonder drift, heeft de weerstand in kg per ton waterver-plaatsing een gemiddelde waarde bij lagere snelheden en tendeert naar waarden

boven het gemiddelde als de snelheid hoger wordt (ongeveer vanaf Fn=.20).

Voor dit laatste zou de kleine prismatische coefficient de oorzaak kunnen

zijn. Het zeiloppervlak is voldoende om voor-de-wind een snelheid te bereiken die in de lijn ligt met andere vergelijkbare schepen.

De snelheid-in-de-wind is. lager dan die van naburige schepen in figuur _4.

Er moet echter in aanmerking genomen worden dat dit zeer goede

wedstrijd-schepen zijn.

Aan-de-wind zeilend zijn de aangenomen hellingshoeken gemiddeld of iets lager dan gemiddeld. Tesamen met de vorm van de kromme van de snelheid-in-de-wind

(fig. 3) wijst dit op een voldoende'stabiliteit in relatie tot het

zeil-oppervlak. De drifthoeken zijn duidelijk kleiner dan gemiddeld, wat te danken

zal zijn aan het grote kiel- en roeroppervlak.

De overeenkomst tussen de gemeten en berekende dwarskrachtproduktie (tabel VIII)

is goed, vooral als men bedenkt dat de berekeningsmethode hier gebruikt is voor

een kiel met een kleine aspektverhouding, een grote tapsheid en een betrekke-lijk grote pijlhoek. Onder helling bbetrekke-lijkt de dwarskracht bij benadering even-redig te zijn met cos2(P.it betekent dat _{ruwweg aangenomen kan worden dat} bij een drifthoek de invalshoek op kiel _{en roer gelijk is aan ßcos} cp en dat

de geproduceerde liftkracht loodrecht op het vlak van kiel en roer staat

(1) _{Modelschaal: 60.5}

Tabel I : c,u,ise, _racer.

en model : Belangrijkste gegevens van schip

symbool _omschrijving

een-heid schip model (1)

LOA lengte over alles ni /3.5bo 2.082.

LT lengte op testwaterlijn ni /1.000

_{/ .6y4}

MAX maximum breedte 3.930

o.606-TWL max. breedte op testwaterlijn

3.33o

0.5/2

TH diepgang van de romp

0.795

0.0/2

diepgang tot onderkant kiel _2.2oo

_0.339

AH deplacement van de romp in zoet water kg

/0796.

_39.3/2

A _{deplacement totaal in zoet water}

kg

_/10/o.

_.3/3

_.00di

LCBH ligging drukkingspunt tov midden

testwaterlijn

-0.305

1/3

LTWL/AH lengte deplacement verhouding

1.9?-7

13741/TH

LCBH/LTWL

(slankheidsgraad)

breedte diepgang verhouding relatieve ligging drukkingspunt

2f 2

-

2.77

CPH prismatische coefficient co.syy S zGs

totaal nat oppervlak

ligging gewichtszwaartepunt _tov waterlijn 2 in in .36

.87

-0.331

0.8727 hoogte voordriehoek ni

_/7.00

basis voordriehoek In

5.6o

Pe effektieve lengte voorlijk grootzeil _/5.70 E _{lengte onderlijk grootzeil}

ni

_q.2o

SAeb effektief zeiloppervlak aan-de-wind _{m2 73.41} SAed

zCE

e

effektief zeiloppervlak voor-de-wind effektief zeilpunt boyen testwaterlijn kielhoogte

m2

/87.20

7'30

gemiddelde koorde kiel

ni

/

_.4150 2.700 a

A

geometrische aspektverhouding _kiel pijlhoek

gr

0 .531.

Tabel II : 13.5 v.,

- racer.

: Weerstand rechtop en zonder drift.

(1) : Fn-vs(m/s)

girr-vs m/s V s kn RTs kg Fn(1) RTs/AH kg/ton 1.275

2.4,9

/3.9

0.123

/.29

1.530

2.g7

/

3 .3

0./4'

1.79

/

.786

3.47

25.9

0.172

2.39

2.040

3.96

35.7

0.196

3.5o

2.295

v.46

_07-7

0.22/

9.91

2.550

_4.96

40.9

0.24,S

5.6y

2.97

5.20

67.5

0.258

6.25

2.804'

s-.4,5-

74'.5

0.270

6.90

2.532

5.70

U.

0.282

7.79

3 . 053

5.95

93.1

0.295

61.63

3.18?.

6.20

/01.9

0.307

_{9 17*}

3.3i/

.4 .4,y

/12.1

0.3/5

/

0 .39

3

99t

6.6y

/25.7

0.3.3/

// .6/

3.6-49

'.9r

/4,6

./

0.34/v

_/3.53

3.657

_7./y

/71.7

0.356

/5.90

3

,N2y

_7.4'3

_2/1.4'

_0.369

2 .9.52

7.68

259.3

0.380

_tt.01

i/ c>>75,

9 207

7.93

8.i8

5/ 2 .7.

372 .71

0.353

0.1/06-28.96

37.52

4'.339

6.93

94/6.2

0.9/?

41/.33

4'.4162

8.67

-5-$'77 4' o . V.30

50.71

y .6-8y

8.92

_{66/ .6}

_{o V Vt}

_¿1.25

4' '77/17

9.17

770.o

o..y5y

_{71 632}

.5' 6199

9.1/2

988.2

o.66

82.27

Tabel III :

rm Crtkiser

racer.

: Vergelijking van de weerstand per ton waterverplaatsing

van de romp. Fn RTs/AH kg /ton model /10 model 132 L =it. 0 0 wl. TWL

Lim: 10.00 ws.

L_TT/1L=

%.06

OM 0.10 . -a . 7 0.15 _/.65

_1.78

1.49 0.20

_3.q6

_{3 . 46 3 .3} 0.25

4.96

5.55'

_{5.5_}

0.30

_8.y5

_P.96

_9.1

. 0.35

r

.66

_JY.9

0.40 .3-Z .

/6

28.7?

25 . ?.

0.45

₆₁

'95

59.0

Tabel IV :

l _re,

Crui5e.r

-

racer.

: Prestaties bij standaard windsnelheden

(1) :

I5.s wt Cri4;er

-

rey.

:

Model

//o

: Model /32

L

troo m

Twr., : _{LTWL = /0}

00 In

: LTWL=

m

LTWL= m. Vd = snelheid-voor-de-wind in m/sec. vmg = snelheid-in-de-wind in m/sec. .

vs = scheepssnelheid in m/sec. bij zeilen aan-de-wind

= hellingshoek in graden, aan-de-wind $ _{= drifthoek in graden, aan-de-wind}

g _{= versnelling van de zwaartekracht,}

_9.81

_m/sec2

LTwL= effektieve lengte testwaterlijn. wind-snelheid grootheid (1)

(2)

(3)

(4)

3.5

m/s

_vd/41;17

0./yo 0.202

0./79

. mg TWL 0.170 0.151

0 .179

.

v

/

gli;

s TWL 0.234/

0.252

0.24'! . 4, 8.

7./

3.1

6.41

3.6

8.6

.1. . . 7.0 m/s v

/47.,--d TWL

0.350

0.34

0.335

v

/

el-7-mg TWL 0. 255 0 .2.76

o.22

. s TWL 0.320

0.33?

0.3/9

. 0 1)7.5 /5.6

/5,

.6 . 8 _{S'.3 9.6} 1g'./ . 10.0 m/s _v /Viir---d TWL 0,41/8 . 0 .4//3 .

v

/1i-L---mg TWL 0.280

0.600

0.273

vs/4I;T1J

0.345

0.9

0.34'2 . 0 26.0 .t.V.o 28./ 13 5.7

6.9

5.9

.

Tabel V : r5.5

cr,zser_

: Zeiloppervlak bij systematisch gevarieerde masthoogte

Tabel VI : i3.5 _vim

Crutiser

- raceir..

: _{Snelheid -voor -de -wind bij variabele masthoogte}

I

m

effektief zeiloppervlak hoogte effektief

zeilpunt boyen TWL m aan-de-wind m2 voor-de-wind m2 /5.30

65.9

_/69.1

_6.73

/6 .

/5 63 . 6

/77./7

7.0/

/7.00

₇₃

_i'

/07.2

7.30

/7.85

;47 . 2

/9g . 7

7.59

/9.7o

8/ ; 0

£06.2 17.-86 I m snelheid-voor-de-wind in m/s vtw=3.5 m/s

v=70 m/s

_vtw=10.0 m/s /5.3o _/.93

_3.58

_f.28

/6.45

_1.95

_3.4/

_f.31

17.00

1.97

_.3.6y

_f.3f

/

7

.85

1.95

_3.

_9.37

/9.70

2.0/

_3.65

Tabel VII 1.3.= _{Cvb,k;se.r race.r.}

: Gezeilde tijd op een standaardbaan (1)

(1) _{: De baan is 10 mijl lang}

en wordt heen en terug gevaren. De wind-richting is evenwijdig aan de baan

schip

LT141,

m

gezeilde tijd in uur/min/sec. vtw=3.5

m/s v=7.0 m/s

vtw=10.0 m/s I 1,.swi. Crwisevvace.r 11.00

5

/

_3/

/ 00

3 /2.// 14' 2

/VDT

.

1/

II

II

model 1/0

/0.00

_5/15124 3//9/4,19 2154'4? model / 32 /y. 06

y

ky/y8

_{3 /0//44/}

Onder helling

10 2 .8

3.3

12.4' _/3.2

N.B. _{: Hceel de dwarskrachten}

godeeld sijn door

v2 _{blijken de} excerimentele _{aarden cok dan nog licht afhlIkelijk}

van de snel-heid te zijn. Net

snelheidsgebied waarin de meting Ilitgevoerd

*

is, is daarcm aangegeven.

F = 0.20 n _Fn=0.35 vs= 2.o8 v =3.16y s , 2,

cos 0 ((i

_vs)

berekend _12.6

/2.6 F

cos V

_{(3 -v) gemeten} /2.1 _/1.8 Vs m/s 7

Ili

COS kg s9 2x

/03 V

s)

gemeten

/ graad

m2

2,

FH /(19 cos cp.vs)

kg

s2

/

_{graad m2} 20

_{/7 .2}

12.7

30

3.6

/Da

_13.5

Tabel

h.

_Cru.15er

_racer.

Gemeten en berekende. _{dwarsi.r..rachtproduktie}

100

50

o

APP

Ligging drukkingspunt romp in

lengte

ligging waterlijnzwaartepunt

in

Lengte

Fig. 1: Vorm testwatertijn en kromme van spantopperviakken

10

FPP

TWL

CSA

TWL

CSA

(19(A)

_

i/

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

9

8

5 1. 3

2

3

4

in /sec

Vd

Sneth

-voioc-de-wind

e-w

r.

5

12

11

10

m/sec

9

vtw

Fig.3. Snetheid- in-dewind

2

0.3 0.2

a

0.2

a

0. 10

LTWL

15

Fig.4:

Vergelijking dimensieloze snelheid-in-de-wind.

vtvi--10.0 m/sec

' O O

0

o

00

o

o

_

0o

c 009

_o

o

o

o

o

0

vtw.7.0 m/sec

e

...

_..

₈

o

e

_%

vtw. 3.5 m/sec

e O dtto O

_a0

O cP

8

o

:

@

o

t b

o

o

o

o

A

vtw=3.5 m/sec

1940

v= 7.O

misec

'ego

rn

1

17.95 17.0e

164

15.30

-0.55

-0 55

zGs

- 0.11

Fig.5a: Snelheid-in-de-wind

bij

variabele masthoogte

en stabiliteit

....

.41

EWE

151,4,

- 0.53

-0. yy

- 0.2/

zGs

rn

vw-

-10.0 m/sec

Irrn

Fig. 5b:Snelheid- in-de-wind

bij

variabele masthoegt (e

en stabiliteit

0.55

43.4/4 - 0412

6

\

Fa zo.to

o BEREKEND (roer in middenstand )

+ GEMETEN

( s,

BEREKEND (effektieve invalshoek roer en

kiel gelijk )

Fig.

Aangrijpingspunt dwarskracht

bij

helling nu