Onderwerp: Kiel Loper shapen, welk profiel?

Dag zeilers,

Om de aandewindse eigenschappen van mijn Loper te optimaliseren lijkt het me leuk en leerzaam om als een voorjaarsklus de kiel te voorzien van een geoptimaliseerd profiel. Dus uitgaande van de bestaande vorm een laag plamuur opbrengen om het gewenste profiel te krijgen. NB Ik wil niet gaan slijpen in het gietijzer; er kan dus alléén materiaal bij

Wie van jullie heeft ervaring hiermee; ik ben ook benieuwd wat het beste systeem hiervoor is, uitgaande van een kaal gietijzeren kiel. Welke primer, type plamuur, handigste werkwijze etc.

Mijn nieuwe elliptische balansroer roer heb ik destijds in een symmetrisch NACA 0015 profiel geshaped, wat erg goed bevalt. Vrij dik genomen qua constructiesterkte en goed sturen in golven. NACA 00xx is overal "bol", heeft stompe leading edge en scherpe trailing edge (voor zover dat laatste te realiseren valt natuurlijk).
Qua kiel lijkt het huidige profiel juist een holte te hebben (zie plaatje hieronder), wat volgens "High Performance Sailing" goed zou zijn bij zeer lage snelheden. De leading edge is echter scherp nu, wat met geen enkel textbook profiel overeenstemt. Met welke "angle-of-attack" etc zouden jullie rekenen bij een Loper?

Overigens vind ik een Loper heerlijk zeilen, loopt nu ook al hard en hoog, maar wie weet valt er nog wat te verbeteren; ik weer dat zowel kiel als roer hier een belangrijke invloer op hebben...

groeten Maarten

Capo en Paradyske hebben daar een draadje over geschreven.
deze:
www.zeilersforum.nl/index.php/...2-kiel-shapen#243858

Met onze jouwt gaan we dit voorjaar ook met het onderwaterschip aan de slag en wil ik iets vergelijkbaars overwegen... Ik heb er echter nog geen tips voor je... Lees graag mee

Dankje voor de link, die legt in ieder geval veel uit over de methode.

Qua profiel: dankzij een tip van Trotti op het Loper forum lijkt het me het meest haalbaar het origineel bedoelde profiel zoals op tekening te fitten in een zo goed mogelijk passend NACA profiel en dit profiel dan te realiseren.

Vraag blijft dan over hoe breed de trailing edge te maken (denk profiel afkappen op plm 1 cm breedte? En de overgang naar de kielzool? Die is nu aan de randen afgerond, met in het midden van de ook een knikje. Anyway wat ik daar ook probeer: ten eerste moet de kiel dan vrijhangen wat een aangepaste bok of kraan vereist en tern tweede: met een keer goed aan de grond lopen zal ik weer op het staal zitten ben ik bang Concentreren op de zijkanten?

groet Maarten

als je de dikte van de kiel en de totale lengte invult in de NACA formule, komt daar vanzelf een naca profiel uit. Dat geeft dan weer je angle of attack.
Als je een pb-tje stuurt met je e-mail- adres kan ik je een excel bestand mailen waar je de twee parameters zo in kan vullen. Excel rekent dan het hele profiel uit en zet dit in een plaatje. Als het om een roer gaat dan print ik dit plaatje uit, knip het uit en plak het op een plintje om er een profiellatje van te maken. Om een profiel voor een kiel te printen krijg je een erg groot blad en moet je misschien op zoek naar een A2 printer.

Om het profiel van een kiel en een roer aan te passen heb ik wel eens epoxy plamuur van de IJssel gebruikt. Ondanks de (te) lage temperatuur waarbij we dit verwerkt hebben zat het er na jaren nog net zo op.

Gr Rob

Rob, welke verbetering heb jij gemerkt na je aanpassing?

het is niet zo ingewikkeld...

als je het voorste 1/3 deel van de koorde van de kiel een mooi NACA0012 of iets dikker profiel maakt en vanaf de grootste dikte gewoon vlak naar de trailing edge dan is het wel prima.
Vooral de voorkant zelf is erg belangrijk!
Holle stukken zijn verboden, alleen echt vlak, na de grootste dikte.
Trailing edge zelf: kan best minder dan 1 cm breed, ideaal is een scherpe punt, 3 mm is mooi
Tegen teveel wervels kan je de trailing edge naar 1 kant afschuinen, dat scheelt weer ietsje in de weerstand.

roozeboos schreef :
dat was op een 40+ft ORC 1 boot. We hadden boven de 6 kn een hele zware brom in de boot. Met de epoxy de trainling edge van zowel de kiel als het roer scherp en a-symetrisch gemaakt en weg brom. En in theorie heb je dan meer snelheid, en daar ging het om.

Aan het profiel zelf hebben we niets veranderd. Wel eens bij een lezing in lelystad geweest van de winnaar van de IMS van dat jaar er voor. Die had een halve winter met een haakse slijper onder zijn boot gezeten om de kiel te shapen. Volgens hem was dat één van de redenenen dat hij dat jaar de IMS had gewonnen.

Gr Rob

De keuze van het NACA profiel is afhankelijk van het type vaargedrag dat je wil optimaliseren.. Voor High performance boten is dat anders dan voor waterverplaatsers.. en daarbinnen heb je vast ook nog keuzes..
www.aerospaceweb.org/question/airfoils/q0041.shtml geeft een overzicht hoe eea uitwerkt voor vliegtuigvleugels...

en hier heb je de spreadsheets (naar onderen scrollen...)

groups.google.com/forum/?fromg...etchUp3d/aIZaovyIHjA

De Loper is ontworpen door een hele goede ontwerper!
Zou die het verkeerd gedaan hebben?

douwe schreef : Maar zou hij het met de kennis van nu net zo hebben gedaan?

Over Frans Maas: Daar twijfel ik zeker niet aan!

Echter is het profiel wat onder de boot hangt niet gelijk aan die op tekening, waarschijnlijk vanwege afwijkingen in de gietmal. Vooral de leading edge wijkt af, die is bij mij scherp (als een driehoekje). Denk dat in het voorste 1/3 gedeelte van het profiel, zoals Klusbaasje schrijft, veel te verbeten valt door het door Frans Maas bedoelde profiel te maken. Daar wordt tenslotte de lift gegenereerd.

Daartoe moet ik wel eerst weten wat het profiel op tekening precies is. Zal wel wat grafische trail&error worden met de verschillende NACA generators op het net. Maar het huidige profiel heeft (zowel op tekening als onder de boot) een holling in het achterste 1/3 gedeelte; het is door Maas dus ook niet getekent als een NACA-00xx serie. Wat dan wel en met welke bedoelingen? Dat wil ik graag weten.

groeten Maarten

roozeboos schreef :
Goede vragen; denk dat de laatste 35(!) jaar (zo oud is de dame) niet zoveel nieuwe inzichten zijn ontstaan op hydrofoil gebied. Hoewel, nu valt er veel meer te simuleren en optimaliseren, vroeger waren er vnl. vuistregels (hooguit sleeptankproeven).

Ik ben een paar jaar terug wel zo eigenwijs geweest het roer te herbouwen, behoorlijk afwijkend van die van Frans Maas. Zie plaatjes voor het orginele profiel en vergelijking van de form-factor. Aspect-ratio is van 2.4 naar 3.4 gegaan bij gelijk oppervlak; balansdeel is vergroot van 12 naar 17%. Ik heb me verbaasd over de drastisch toegenomen controle; nooit meer uit het roer gelopen en spinnakeren in flinke wind/golven zonder nog uit het roer gelopen te zijn...

Hier is het profiel nogal gewijzigd van (wie weet het?) naar NACA-0015. Wie heeft het oorspronkelijke profiel vaker gezien en weet waarom dit dan zo gekozen zou kunnen zijn? Tegenwoordig worden de meeste roeren met NACA-00xx ontworpen; zag je die vroeger niet of is dit een bewuste keuze geweest? Over de form-factor: zie je nu nog zeilboten ontworpen met de rechthoek-vorm zoals links in het plaatje!?

groet Maarten

Oorspronkelijk profiel roerblad:


Vergelijking form-factor origineel en nieuw roer. Vette lijnen zijn drukkingspunten, uitsparing bovenin is vanwege skegje:

zo'n kiel is van gietijzer.
dat wordt gegoten in een zandmal.
en die zandmal is gemaakt rond een houten dummy van de kiel.
die houten dummy slijt elke keer weer ietsje, er gaat stukkies af, komen butsen in, hij droogt wat uit, hij wordt eens drijfnat....
het zand is ook niet zo stabiel dat er elke keer een perfecte kiel uit de mal komt.
kortom, Maas kan iets moois ontwerpen, de kielengieter maakt er na een 10tal jaren mishandeling van die houten plug iets heel anders van.....

en dat roer, de originele is te dik, te smalle voorkant, holle zijkanten, zeker geen NACA00xx.
Een 0015 is een mooie maat, niet teveel drag, en nauwelijks te overtrekken (op een Loper dan).
Een goed geshapede kiel gaat je 5 graden minder drift opleveren, en sneller aanspringen na een overstag!

roozeboos schreef : Inderdaad niet! Hij zou een compleet andere boot ontwerpen!

Klusbaasje schreef :
Wat zijn de theoriën betreft die holling? Lijkt erop dat dit zowel bij kiel als roer een bewuste keuze is geweest.

De eigenschappen waarnaar te ontwerpen lijken me:

* maximalisatie lift/drag verhouding bij verschillende aanstoomhoeken/snelheid (gebied afhankelijk boottype en zeilvoering, een planerende cat op vlak water is heel wat anders dan een Loper op zee)

* moment van overtrekken als functie van aanstoomhoek en bootsnelheid (doet een kiel dit uberhaubt of is dit zelden een issue);

* "oppakken na overstag": maximalisatie lift bij lage aanstroomsnelheid/grote aanstroomhoek;

* minimaliseren hoeveelheid plamuur/realiseerbaarheid

Wat mis ik?

groet Maarten

voor de theorie achter de (niet-)holing hebben we Erik de Jong nodig...
misschien was het toen gewoon in de mode. Op dat deel van de kiel heb je toch al geen laminaire stroming meer, maar een holling is, vergeleken met een rechte lijn, een ongewenste omweg voor het water. die holling moet de hele tijd gevuld worden met nieuw water, dat kost vast energie... Erik?

een NACA0015 roer is prima voor een Loper, iets dunner kan ook wel maar dat overtrekt eerder en heeft maar heel weinig minder drag.
voor de kiel heb je niet zoveel keuzes, de dikte is al bepaald en de koorde ook, dus je NACA00xx staat al vast.... op een enkel procentje na als je de zijkant dikker wil maken.

lift van de kiel is kwadratisch met bootsneheid, dus met weinig snelheid (net na een overstag) kan je een kiel best wel overtrekken.
een goede leading edge helpt dat verminderen, idd maximalisatie lift bij lage snelheid en flinke AoA.

ook een plotselinge verandering van de helling (te wild overstag) ruineert de laminaire stroming bij de voorkant van de kiel en leidt direct tot overtrekken.

minimaliseren plamuur is alleen een kostenkwestie, het weegt niets.
als je lekkere dikke epoxy neemt met glassbubbles of zo dan zet je zomaar vele milimeters (tot centimeters) dikte ineens erop.

de trailing edge noem je niet, maar 30 graden afschuinen (SB langer ) van een 5mm brede achterkant is goed tegen lawaai, wervels en weerstand.

de 63xx serie is toch hol aan de achterzijde? heb al jaren niet meer met "rechte" profielen gevaren.

JRomkes schreef :
63xx is toch a-symmetrisch SB/BB, dus met camber?
wel leuk als je er 2 hebt (zwaarden), niet leuk voor een Loper-kiel....

Bij zulke technische kennis krijg ik soms een Deja Vu

Klusbaasje schreef :
oeps, ja klopt, is een hydrofoil met lift, wordt vaak op moths toegepast, maar ook niet op de cat, die zijn ook symmetrisch. zal even zoeken welke profielen dat wel zijn dan.

Edit: 63012...

Maarten, heb je het al bij Frans Maas zelf nagevraagd? Hij staat gewoon in het telefoonboek...

Toen ik hem eens met wat vragen opbelde was hij zeer welwillend om ze te beantwoorden en hij was nog steeds erg enthousiast over de Loper!

Groeten,
Johnnie

Een 63A0xx kan best eens een goede optie zijn. Die zijn in theorie nog iets efficienter dan de 00xx-serie en voorin wat slanker waardoor je minder volume hoeft op te brengen aan je leading-edge. Dat scheelt dan weer werk.

FMJ schreef : Echter deze profielen zijn extreem gevoelig voor maatafwijkingen. Een afwijking die meer dan 2% (!) afwijkt van de theoretische maat heeft direct grote gevolgen voor het gedrag van de stroming.

Het mooie van NACA 00xx profielen is dat die veel toleranter zijn voor kleine maatafwijkingen. Het verschil in performance is ook dusdanig klein dat het nauwelijks de moeite waard is om voor andere types NACA profielen (zoals de NACA 640xx) te kiezen. Alleen voor boten die na de wedstrijd weer op de kant gaan is het te overwegen om een ander profiel dan de 00xx serie toe te passen.

Zie daar ook de reden waarom het NACA00xx profiel niet alleen bij zelfbouwers, maar ook bij seriebouw steeds meer opgang vindt.

Dank jullie wel voor de constructieve reacties en alternatieven voor 0013 en hun eigenschappen. Ik meen in het boek van Frank Bethwaite ook iets gelezen te hebben (staat nu niet hier) dat één van de 63- alternatieven in zeer specifieke condities een lagere drag heeft, maar dat dit in een zeer klein gebied geldt en gevoelig is voor oppervlak, aangroei etc. Dit is ook wat ilCigno zegt...

Ik heb wat zitten hobbyen en de opties naast (onder) elkaar weergegeven. Telkens uitgegaan van een dikte van 13% koorde (origineel op tekening is 12.5%).

In vergelijking met 0015:

* Is de 63A013 voorin wat slanker en heeft de grootste dikte iets verder naar achteren. Dit profiel is overal "bol";

* De 63-013 is eveneens voorin iets slanker, grootste dikte ligt ook iets verder naar achteren. Dit profiel is achterin "hol".

Het origineel getekende (niet gerealiseerde!) profiel lijkt nog het meest op de 63-013, maar zoals eerder vermeld met nogal afwijkende leading edge.

Tsja en dan is er ook nog de 64 en 65 serie, met grootste dikte nog verder naar achteren, ten eerste heb ik dit nooit gezien en ten tweede wijkt dit wel heel erg ver van het origineel af...

Wat me opvalt aan de commentaren is dat NACA 0013 de meest robuuste, dus veilige optie is en minder gevoelig voor kleine afwijkingen, type antifauling, aangroei etc. Ik denk dus een veilige keuze.

Onderaan in het plaatje heb ik 0013 over de getekende gelegd. De hoeveelheid plamuur zit voornamelijk aan de voorkant en ter opvulling van het holle gedeelte.

Wat vinden jullie? Eric? Voor 0013 gaan?

groeten Maarten

Ik denk dat het 0013 profiel inderdaad een goede keuze is. Let er wel op dat de achterrand een zekere breedte krijgt. Om dit te bereiken moet je de koorde verlengen en het profiel 'afkappen'. Ik kan je eventueel wel helpen om de juiste maat te bepalen bij een gegeven breedte van de trailing edge. Om te voorkomen dat het profiel dikker wordt kan je uiteraard het NACA profiel gewoon iets verkleinen, bijvoorbeeld 0012,8 of zo.

Je vergelijkt het 0013 profiel nu met het theoretisch getekende profiel, de hoeveelheden plamuur zullen voor het ware bestaande profiel natuurlijk nog afwijken.