LIUKUVAN VENEEN PERÄPEILIVOIMAT

Samankaltaiset tiedostot
LIUKUVAN VENEEN PERÄPEILIVOIMAT. Tekesin Vene-ohjelma

KJR-C1001 Statiikka ja dynamiikka. Luento Susanna Hurme

P 967 RV ARANDA PERUSKORJAUKSEN MERIKOEOHJELMA B

766323A Mekaniikka, osa 2, kl 2015 Harjoitus 4

Motocrosspyörien melupäästömittaukset

Ultrakevyen lentokoneen OH-U312 koelento

Liikemittaukset purjeveneessä, MP:n kilpakoulu

Perusopintojen Laboratoriotöiden Työselostus 1

Vetolaitteet. Yleistä vetolaitteista PGRT

Muuntajan toiminnasta löytyy tietoja tämän työohjeen teoriaselostuksen lisäksi esimerkiksi viitteistä [1] - [4].

Torqeedo. Palkittu, suorituskykyinen sähköperämoottori.

TEHTÄVIEN RATKAISUT. b) 105-kiloisella puolustajalla on yhtä suuri liikemäärä, jos nopeus on kgm 712 p m 105 kg

Akselipainolaskelmat. Yleistä tietoa akselipainolaskelmista

Suomen Venetarkastajat ry. VENETARKASTUSRAPORTTI. Tarkastuksen tilaaja: Purjehtija X

Keskustaajaman asemakaavan päivitys

Potkurit. Tip: 1 (25 mm) muutos nousussa vaikuttaa moottorin kierroslukuun karkeasti arviolta, 200/250 kierrosta.

TILAX - UUDEN SUKUPOLVEN TERÄSRAKENNEJÄRJESTELMÄ

F75E ALKUPERÄINEN OHJEKIRJA

SEISOVA AALTOLIIKE 1. TEORIAA

Mekaaninen energia. Energian säilymislaki Työ, teho, hyötysuhde Mekaaninen energia Sisäenergia Lämpö = siirtyvää energiaa. Suppea energian määritelmä:

Runkotyyppi F700 F800 F950 F957 F958 Runkoleveys ja toleranssi (mm) ,5 R11 R11

Fysiikan valintakoe , vastaukset tehtäviin 1-2

KJR-C1001 Statiikka ja dynamiikka. Luento Susanna Hurme

AC-Radiaalituuletin. kommandiittiyhtiö toimipaikka Mulfingen Käräjäoikeus Stuttgart HRA

E 3.15: Maan pinnalla levossa olevassa avaruusaluksessa pallo vierii pois pöydän vaakasuoralta pinnalta ja osuu lattiaan D:n etäisyydellä pöydän

FYS206/5 Vaihtovirtakomponentit

TASA- JA VAIHTOVIRTAPIIRIEN LABORAATIOTYÖ 5 SUODATINPIIRIT

FYSIIKKA (FY91): 9. KURSSI: Kertauskurssi KOE VASTAA KUUTEEN (6) TEHTÄVÄÄN!!

VLT 6000 HVAC vakiopaineen säädössä ja paine-erosäädössä. (MBS 3000, 0-10V)

Speedwayn melupäästömittaukset

Luvun 10 laskuesimerkit

KJR-C1001: Statiikka L2 Luento : voiman momentti ja voimasysteemit

5-2. a) Valitaan suunta alas positiiviseksi. 55 N / 6,5 N 8,7 m/s = =

KULMAVAIHTEET. Tyypit W 088, 110, 136,156, 199 ja 260 TILAUSAVAIN 3:19

Tuulen nopeuden mittaaminen

SÄHKÖMOOTTORI JA PROPULSIOKÄYTTÖ

33 SOLENOIDIN JA TOROIDIN MAGNEETTIKENTTÄ

Tehtävänä on määrittää fysikaalisen heilurin hitausmomentti heilahdusajan avulla.

Auton säätäminen & Systemaattinen testaaminen. Henri Niskanen & Kalle Jokinen

ja J r ovat vektoreita ja että niiden tulee olla otettu saman pyörimisakselin suhteen. Massapisteen hitausmomentti on

Purjeiden trimmausta aloitteleville kilpapurjehtijoille

Akselipainolaskelmat. Yleistä tietoa akselipainolaskelmista

2. harjoitus - malliratkaisut Tehtävä 3. Tasojännitystilassa olevan kappaleen kaksiakselista rasitustilaa käytetään usein materiaalimalleissa esiintyv

SUOMEN MERIPELASTUSSEURA. Koulutuspäivät 2008 Alukset, Lasse Kämäräinen

AC-Radiaalituuletin - RadiCal

Purjeiden trimmaus SPV kilpapurjehdusseminaari 2015

ÄÄNTÄ VAHVISTAVAT OLOSUHDETEKIJÄT. Erkki Björk. Kuopion yliopisto PL 1627, Kuopion 1 JOHDANTO

Tekijä Pitkä matematiikka Suoran pisteitä ovat esimerkiksi ( 5, 2), ( 2,1), (1, 0), (4, 1) ja ( 11, 4).

PIENTEN SIILOJEN NOSTO OHJE (Ø4, 60m Ø 5,35m & Ø6,10m)

Asennusohjeet FIX Road system

AC-Aksiaalituuletin - HyBlade

Hernesaaren osayleiskaava-alueen aallokkotarkastelu TIIVISTELMÄLUONNOS

RATKAISUT: 22. Vaihtovirtapiiri ja resonanssi

Pietarsaaren lukio Vesa Maanselkä

RAIDETESTERIN KÄYTTÖOHJE

Sisäilman lämpötila- ja kosteusolosuhteet palvelurakennuksissa Tuomas Raunima, Tampereen yliopisto

Sähköstatiikan laskuissa useat kaavat yksinkertaistuvat hieman, jos vakio C kirjoitetaan muotoon

IL Dnro 46/400/2016 1(5) Majutveden aallokko- ja virtaustarkastelu Antti Kangas, Jan-Victor Björkqvist ja Pauli Jokinen

= Kgm. = Nm. Nivelyksiköitä on saatavana usealla eri akselihalkaisijalla ja usealla eri sovitelaipalla merivaihteen mukaan.

ELEKTRONISET JÄRJESTELMÄT, LABORAATIO 1: Oskilloskoopin käyttö vaihtojännitteiden mittaamisessa ja Theveninin lähteen määritys yleismittarilla

AC-Aksiaalituuletin - HyBlade

3 TOISEN ASTEEN POLYNOMIFUNKTIO

Suomen Navigaatioliitto Finlands Navigationsförbund rf

Nestepisaran höyrystymistutkimus I vaihe

Laskukunto. Voidaanko vene laskea veteen?

1.4 Suhteellinen liike

Suomen Navigaatioliitto Finlands Navigationsförbund Rannikkomerenkulkuopin tutkinnon ratkaisut

Kertaus. Integraalifunktio ja integrointi. 2( x 1) 1 2x. 3( x 1) 1 (3x 1) KERTAUSTEHTÄVIÄ. K1. a)

Tapa II: Piirretään voiman F vaikutussuora ja lasketaan momentti sen avulla. Kuva 3. d r. voiman F vaikutussuora

Torsioheiluri IIT13S1. Selostuksen laatija: Eerik Kuoppala. Ryhmä B3: Eerik Kuoppala G9024 Petteri Viitanen G8473

AC-Radiaalituuletin. taakse taipuva

Satelliittipaikannus

Forest Big Data -tulosseminaari

Vaihtolava-ajoneuvot. Yleistä tietoa vaihtolava-ajoneuvoista

AC-Aksiaalituuletin. taivutetut siivet (S-rivi) Pyöreällä imukartiolla

Rajoitetun kantaman ja pitkän kantaman luotien kehitys ja stabiliteettitarkastelut (RaKa-Stab vaihe 2, )

(5)+liitteet

Oppipojankuja 6, Kuopio puh TIKALAN OY:N YMPÄRISTÖMELUMITTAUS. Mittausaika:

LOPPURAPORTTI Lämpötilahälytin Hans Baumgartner xxxxxxx nimi nimi

Vetopalkit ja vetokytkimet

(a) Potentiaali ja virtafunktiot saadaan suoraan summaamalla lähteen ja pyörteen funktiot. Potentiaalifunktioksi

VIM RM1 VAL / SKC VIBRATION MONITOR RMS-MITTAUSJÄRJESTELMÄLLE KÄSIKIRJA. VIM-RM1 FI.docx / BL 1(5)

Venesuunnittelu, Vivace-projekti Bibbe Furustam MP:n Kilpakoulussa

Servo-case, tilanne

VALTION MAATALOUSKONEIDEN TUTKIMUSLAITOS

TITAN Megashore -tuentajärjestelmä

Koesuunnitelma. Lennokin paikan määrittäminen kiihtyvyys datan avulla. Jani Mäkelä, Jussi Tamminen, Tuomas Keski-Heikkilä ja Markus Laitinen

Hiukkaskoko maks. 5 µm. Teoreettinen vääntömomentti. Materiaalit:

Oikosulkumoottorin vääntömomenttikäyrä. s = 0 n = n s

Aaltomittaukset ja aaltomallilaskelmat Helsingin rannikkovesillä

5$32577, 1 (8) Kokeen aikana vaihteisto sijaitsi tasalämpöisessä hallissa.

= 6, Nm 2 /kg kg 71kg (1, m) N. = 6, Nm 2 /kg 2 7, kg 71kg (3, m) N

WintEVE Sähköauton talvitestit

Mitä on pätö-, näennäis-, lois-, keskimääräinen ja suora teho sekä tehokerroin? Alla hieman perustietoa koskien 3-vaihe tehomittauksia.

Suomen Navigaatioliitto Finlands Navigationsförbund Rannikkomerenkulkuopin tutkinto

TDC-CD TDC-ANTURI RMS-CD MITTAUSJÄRJESTELMÄLLE KÄSIKIRJA. TDC-CD_Fin.doc / BL 1(5)

Voiman momentti M. Liikemäärä, momentti, painopiste. Momentin määritelmä. Laajennettu tasapainon käsite. Osa 4

LMM KARTING TEAM. Rungon perussäädöt

Suomen Navigaatioliitto Finlands Navigationsförbund Rannikkomerenkulkuopin tutkinnon ratkaisut

Transkriptio:

LIUKUVAN VENEEN PERÄPEILIVOIMAT Tekesin Vene-ohjelma Tausta Peräpeili on erityisen lujuuskriittinen osa perämoottoriveneissä. Vanhat kokemusperäiset mitoitustavat eivät enää päde, koska Markkinoille on tullut jatkuvasti uusia, suurempia perämoottoreita, jotka korvaavat sisä- ja sisäperämoottoreita suurehkoissakin (7-8 m) veneissä. Perinteinen rakennustapa on muuttumassa. Samalla rungon, jäykisteiden ja kannen integrointi lujuusmielessä vaihtelee. Tarkemman rakennesuunnittelun pohjaksi tarvitaan luotettava kuormatieto, jota nykyisin ei ole saatavilla. Kevyempien, helpommin valmistettavien ja luotettavien (reklamaatiovapaiden) rakenteiden suunnittelemiseksi tarvitaan uusia menetelmiä 2 1

Tavoite Luoda luotettava ennustemenetelmä perämoottoriveneen peräpeiliin kohdistuvalle kuormalle eri olosuhteissa. Tämä on oleellinen lähtötieto veneen peräosan tarkemmalle rakennesuunnittelulle ja varmentamiselle, joka voidaan tehdä Yksinkertaistettujen kaavojen avulla FE-analyysin avulla Kokeellisesti varmentaen (esim. väsytyskokeet) 3 Projektin sisältö Toimenpiteet: Suunniteltiin ja toteutettiin mittausjärjestelmä peräpeiliin kohdistuvien voimien mittaamiseen. Tarkasteltiin analyyttisesti aallokossa ajon aiheuttamia voimia ja niiden suuruusluokkaa peräpeiliin kohdistuvien rasitusten kannalta. Suoritettiin täysmittakaavamittaukset riittävän kovissa olosuhteissa Muodostettiin edellisten kohdan perusteella käyrästöt kuormitusten määrittämiseksi Projektin yritysosallistujat: Boomeranger Boats Oy Konekesko Oy Marine Terhitec Oy Silver-veneet Fiskars Oy Inhan tehtaat Rajavartiolaitos 4 2

Peräpeiliin vaikuttavia voimia 5 Voimiin (ja mittaukseen) vaikuttavia parametreja Paino- ja kiihtyvyysperäiset voimat Perämoottorin paino ja painopiste Rungon dynaamiset nosteominaisuudet; AP/D 2/3, C D = D/1005*B C3, b, V/(9,81B C 0,5 ), P 0,5 /D 2/3 Värähtelyilmiöt moottorista, veneen liikkeistä ja propulsiosta Systeemin paino ja painopiste; LCG, VCG Perämoottorin hitausmomentti ja systeemin hitausmomentit Kiihtyvyydet peräpeilissä ja perämoottorissa (jousitettu rakenne) Propulsiovoima Potkurin hyötysuhde ja suurin työntö eri tilanteissa Moottorin teho ja vääntöalue Rikin korkeus, asennuskorkeus ja etäisyys peräpeilistä Propulsion suunta Potkurin pyörimissuunta Rungon vanavesi Tukireaktiot peräpeilissä Kiinnityksen ja rikin mitat Pulttien määrä ja mitat sekä kiristysmomentti Peräpeilirakenteen taivutusjäykkyys ja siirtymät 6 3

Mittausjärjestelmä, johon päädyttiin: Prikka-anturit 4 kpl mittavat pulttien jännitystä GPS Max Kiihtyvyysanturit x y ja z suunta Kierrosluku Peräpeiliä ja konetta kuvattiin videolla, kertoo milloin potkuri on ollut ilmassa Johtopäätökset ensimmäisistä mittauksista Talvella Yamarinin kalibroinneissa prikka-anturien käyttö näytti lupaavalta, vaikka eri pulteista mitatuissa arvoissa oli suuria eroja. Vesillä kokeita ei kuitenkaan päästy tekemään kuin tyynessä vedessä Boomerangerin kokeissa prikka-anturien kalibroinnit tehtiin paaluvetokokeena. Hajonta oli suurta ja toistettavuus huono. Kokeet ajettiin kohtuullisessa aallokossa, veneen hypyt olivat vielä maltillisia Pystykiihtyvyyden mitatut maksimiarvot n. 11 g (korkealla taajuudella) Kiinnityspulttien kautta mittaaminen on liian epäherkkää ja virhealtista luotettavien tulosten aikaansaamiseksi. Tämä johtuu rakenteen joustavuudesta, kitkoista ja virumisesta Siirryttävä instrumentoituun brackettiin (monikomponenttivaaka) 4

Monikomponenttivaaka 8 venymäliuskoitettua mittaussauvaa Kaikki voimat ja momentit, joilla moottori kuormittaa peräpeiliä, kulkevat mittaussauvojen kautta Mittaussauvojen päät kiinnitetty nivellaakereilla Moottori irrotettava asennuksen yhteydessä Koordinaatisto peräpeilin pinnan suuntainen Pienempi versio <150 hv moottoreille toinen 150 hv tehoille Siirtää konetta 80-120 mm taaksepäin Paino 43,0 113,5 kg Takakappaleen paino 24,5 70,5 kg 9 Voima- ja momenttivektorit Peräpeilikoordinaatistossa Oikeankäden säännön mukaiset X-akseli veneen keulan suuntaan Y-akseli poikittain, positiivinen oikealle Z-akseli pystyssä, positiivinen alaspäin Y ja Z akselit ovat peräpeilin tasossa, eli Z poikkeaa ja luotisuorasta X kölilinjasta 10 5

Voimien ja momenttien lausekkeet Lausekkeet johdettu vektorilaskennalla Vaa'an takaosa oletettu jäykäksi kappaleeksi X OY VY OA VA OR VR Y PA PY Z OR VR k RZ k RX M M M Y Z X h 2 R OY VY OA VA OY VY OA VAh VR OR k k h k d PY PAd d OY OA VY VA OR VR m b 2 h 2 b 2 P VR ORk RZ PA PY PA PY h m m k RX b 2 RX h 2 RX m RZ m 11 Kiihtyvyysanturien sijainti ja voimamittausinstrumentit 12 6

Kuormitustapaukset kokeissa Painopiste laskettiin ja mitattiin Mittauslaiteboksi 50 kg takapenkin etupuolella Bracketin aiheuttama muutos painopisteeseen kompensoitiin hiekkasäkeillä keulassa (Buster ja Silver) 13 Merikokeet aallokossa ja tyynellä säällä Merikokeiden yhteiset faktorit: A. Alumiinipotkuri / teräspotkuri B. Vastatuuli / myötätuuli C. Täysi kuorma / kevytkuorma Aallokkokokeet: 1. A,B,C: Marssinopeus aallokossa 2. A,B,C: Täysinopeus aallokossa Suorituskyky ja tilanteet tyynellä säällä: 1. A,B,C: Kiihdytys huippunopeuteen vakiotrimmi 2. A,B,C: Kiihdytys matkanoputeen vakiotrimmi 3. A,B,C: Kiihdytys ja trimmin säädöt täydellä kaasulla, ala-yläala 4. A,B,C: Asteittainen kiihdytys, suorituskyky kierroksittain 5. A,B,C: Nopeat kiihdytykset 6. A,B,C: Kaarrokset, vaihtelevaa ajoa 14 7

Silver 90 hv aallokkoajot Ajettiin 28.10 ja 3.11.2010 Melkin ja Katajaluodon välisellä alueella 28.10 tuuli noin 9 m/s SW ja aallokko hieman alle metrin 3.11.2010 tuuli noin 10 m/s SW aallon korkeus noin metri Ajettiin myötä ja vastatuuleen Kokonaispainot 1125 kg ja 1325 kg Alumiinipotkuri 18 ja teräspotkuri 17 15 Melkin eteläpuolella 28.10 & 3.11 16 8

Peräpeilivoimat aaltohypyssä, ilmiö 1. Hyppy aallosta My nollaan (käy negatiivisella puolella, kun peräpeilin jännitys vapautuu) 2. Potkuri saa otetta vedestä, työntövoima kasvaa 3. Runko iskeytyy aaltoon, suuri kiihtyvyyshuippu z- suunnassa momentti peräpeilissä kasvaa My ja Z-voiman huippuarvoon 4. Samaan aikaan voima X (työntö) putoaa negatiiviseksi, kun perämoottori nyökkää alas (ja palautuu sieltä ylös) 5. Moottori palautuu 17 Silver mittausdataa 18 9

Silver mitatut arvot 19 Buster 70 hp aallokkoajot Ajettiin Katajaluodon luoteisella alueella Vanhaa aaltoa yön n. 10 m/s jäljiltä lounaasta Tuuli noin 5 m/s luoteesta, lievää ristiaallokkoa korkeus noin 0,5 m Kokonaispainot 825 kg ja 1000 kg Ajettiin vain 17 alumiinipotkurilla 20 10

16.11.2010 Katajaluodon länsipuolella 21 Buster mittaus data 22 11

Buster mitatut arvot vasta-aallokko 23 Buster mitatut arvot myötäaallokko 24 12

Yamarin aallokkoajot Itä-Helsingin edustalla Merkitsevä aallonkorkeus 0,5-1,0 m Sipoonselällä, nopeus 40-45 kn) Kuiva Hevosen länsipuolella ja Hanskisessa 1.0-1,5 m, nopeus pääosin yli 30 kn, ajoturvallisuuden takia kilpaveneilijäkään ei pystynyt ajamaan kovempaa Jatkuva tuuli SW 8 m/s puuskissa 12 m/s Paino n. 2800 kg Potkuri nelilapainen HST 15,25 x 21 Kiihtyvyydet veneen runkopalkista kuskin alla, peräpeilistä ja moottorin lohkon takaa 3 suuntaan Mittaustaajuus 200Hz, alipäästösuodatus 20 Hz 25 22.6.2011 Itä-Helsingin edustalla 26 13

Yamarin mittausdata 27 Yamarin mitatut arvot Matkanopeus vasta- ja myötäaallokkoon 28 14

Yamarin vasta-aalloko kova ja ylikovaa 29 Mitatuista kiihtyvyyksistä laskettu teoreettinen voima ja momentti 30 15

Mitattu vs. kiihtyvyyksistä laskettu My max (Buster) 31 Mitattu vs. kiihtyvyyksistä laskettu My max (Silver) 32 16

Mitattu vs. kiihtyvyyksistä laskettu My max (Yamarin) 1 33 Mitattu vs. kiihtyvyyksistä laskettu My max (Yamarin) 2 34 17

Raportti Tulokset julkaistaan VTT raportissa, numero VTT-S-07579-11 Edellisten tulosten lisäksi runsaasti muuta mittausdataa myös sivusuuntaisista voimista ja momenteista Lisäksi osallistuville yrityksille dataa vastuksesta ja erikoistilanteista 35 Yhteenveto ja tulosten hyödyntäminen Mitatut voimat ja momentit suurempia kuin ennakkoon arvioitiin, johtuen lähinnä suurista pystykiihtyvyyksistä Tulosten avulla veneen peräosan lujuus voidaan varmistaa ja toisaalta optimoida. Näin säästetään veneen valmistus- ja käyttökustannuksia, ja toisaalta vältetään alimitoituksesta syntyvät reklamaatiot. Tulokset ovat lähtötietoina yrityskohtaisille rakenneanalyyseille. Näistä voidaan tarvittaessa käynnistää erillisiä yritysprojekteja. Monikomponenttivaa at ovat käytettävissä ostopalveluna myös uusiin mittauksiin. Mittausten sivutuotteena saadaan veneen vastustiedot (perämoottorin työntö = veneen vastus). 36 18