Statisk hållfasthetsanalys av bärplansstag
HydrofoilStaticStructuralAnalysisFlowLiftDragPitching momentBärplanStrömningHållfasthetHållfasthetsanalysBärplansstag fritidsbåtStrömningLyfkraftStrömningsmotståndStegringsmomentRullningStampningKnäckningSträckgräns
I kursen TMMT06, Maskinteknik ? projektkurs, genomförs ett obligatoriskt projekt. Projektet utförs som kandidatexamensjobb i studentpar och delas i detta fall av tre kandidatpar. Det projekt som detta kandidaterbete ingår i behandlar dimensionering av bärplan och deras prestanda. Kandidatarbetet är riktat mot en hållfasthetsanalys av bärplansstag för statiska fall under inverkan av genererad lyftkraft och strömningsmotstånd.Syftet med kandidatarbetet är att skapa ett konstruktionsunderlag till det projekt som delas av kandidatparen. Målet med kandidatarbetet är att genom en hållfasthetsanalys ta fram vägledande underlag för dimensionering av bärplansstagens monteringsvinklar och storlek.Med hjälp av vedertagna ekvationer för lyftkraft och strömningsmotstånd och bärplansdata analyseras de krafter och spänningar som är dimensionerande vid utformning av stagets tvärsnittsprofil och monteringsvinklar.Två strömlinjeformade homogena stag med tjockleken 15 mm och bredden 100 mm monterat på ett bärplan med profilen Eppler 818 studeras i ett statiskt fall utan dimensionering för oväntade händelser såsom kollision. För hastigheter som är rimliga för en båt kan det konstateras att det aldrig uppstår fara för knäckning. Spänningen för dessa hastigheter blir inte heller tillräckligt hög för att orsaka plastisk deformation, men säkerhetsfaktorn blir relativt liten.Risken för knäckning ökar aldrig oavsett val av monteringsvinklar och upphör helt för angreppsvinklar som är mindre än ?4°. Risk för plastisk deformation ökar däremot markant om konstruktionen ges monteringsvinklar som inte är vinkelräta mot horisontalplanet. För större stagprofiler kan konstruktionen ges något större vinklar, men att vinkla stagen bör om möjligt undvikas. Analysen visar också att båten inte bör stampa mer än 6° vid höga hastigheter för att undvika för stora spänningar.De största dimensionerande spänningarna i staget uppträder i infästningspunkterna mellan skrov respektive bärplan. För att i övrigt minimera stagtvärsnittets tjocklek, och därmed minska strömningsmotståndet kan staget lokalt göras tjockare i dessa punkter. Analysen visar även att endast en liten ökning av stagtvärsnittets dimensioner får ett stort positivt genomslag i säkerhet mot knäckning och deformation.Fler bärplansprofiler än Eppler 818 studeras inte, men resultaten ger en god vägledning till konstruktion av bärplansstag med avseende på hållfasthet.