En konceptuell patrullbåt har stegvis utvecklats av teknologer på KTH. Båten är i sitt stealth‐utförande 51 fot lång, väger 11,5 ton och har en projekterad topphastighet på 80 knop. Den är utrustad med två ytskärande propellrar kopplade till två motorer på stela axlar. Konceptbåten är riktad till den Estländska kustbevakningen som idag saknar en snabbgående patrullbåt. Rapporten beskriver framtagningen av patrullbåtens styrsystem som ska bestå av två roder med kylvattenintag, monterade bakom vardera propeller. Systemet dimensioneras efter extremfallet då båten gör ett fullt roderutslag på 35° i 80 knop. Utformningen bygger på de krav och behov den Estländska kustbevakningen kan tänkas ställa på en sådan båt. Rodrens totala area har beräknats med avseende på båtens topphastighet, deplacement och vattenlinje. Den totala arean har sedan fördelats på två roder. Djupet på den del av rodret som är i vattnet vid topphastighet, dess Spann, har beräknats utifrån ett förhållande till rodrets area som kallas AspectRatio. Rodren balanseras genom att dess area fördelas så att 17 % ligger framför rodrets vridningslinje. Detta för att underlätta styrningen. Vidare har rodrens vattentryckscentrum lokaliserats för att därefter kunna beräkna det vrid‐ och böjmoment trycket ger upphov till. Slutligen väljs styrstam, lager och hydraulik som klarar dessa påfrestningar. Projektet har resulterat i två stycken spadroder med ett paraboliskt kilformat tvärsnitt för minskat motstånd i vattnet. Den totala roderarean är 0,176 m2 och rodrets Spann är 449,7 mm. Det vridande momentet vid topphastighet och fullt roderutslag är 1 697 Nm orsakat av vattentryckskraften, P, på 38 089 N. Kraften orsakar också ett böjmoment på 20 807 Nm som tillsammans med vridmomentet dimensionerar den ihåliga styrstammens ytterdiameter till 90 mm. Varje roder monteras i två lagerhus som fästs i två tvärgående balkar lokaliserade i båtens akterparti. De konceptuella rodren är konstruerade utifrån matematiska formler och förhållanden. Rodrens design minimerar vattenmotståndet och skapar god styrförmåga i hastigheter över 30 knop. Övergången till ett strömlinjeformat tvärsnitt mot rodrens topp ökar deras effektivitet då båten inte planar. Resultatet är ett unikt högpresterande styrsystem som är anpassat till patrullbåten Wanton. / A conceptual patrol boat has been gradually developed by engineering students at KTH. The boat is in its stealth design 51 feet long, weighs 11.5 tons and has a projected top speed of 80 knots. It is equipped with two surface‐piercing propellers connected to two engines on rigid axles. The concept boat is directed to the Estonian Coast Guard that currently lacks a fast patrol boat. The report describes the development of the patrol boat's steering system, consisting of two rudders with cooling water intake, mounted behind each propeller. The system is designed for the extreme case when the boat makes a full rudder deflection on 35 degrees at 80 knots. The design is based on the requirements and needs of the Estonian Coast Guard may impose on such a boat. The total rudder area has been calculated with regard to the boat's top speed, displacement and waterline. The total area has then been divided into two. The depth of the rudder at top speed, Spann, is calculated by a ratio called AspectRatio at 2.3. The rudders are balanced by allocating its area so that 17% is in front of the rudder pivot line to facilitate governance. Furthermore, the water pressure center is located to be able to calculate the torsion and bending of the rudderstock. Finally, the rudderstock, bearings and hydraulics that can handle these forces are selected. The project has resulted in two spade rudders with a parabolic wedge‐shaped cross‐section of less resistance in water. The total rudder area is 0.176 m2 and the rudder span is 449.7 mm. The rudder exposed at top speed and full rudder deflection generates a torque of 1 697 Nm caused by the water pressure force, P, of 38 089 N. The force also causes a bending torque of 20 807 Nm along with the dimensions of the hollow outer diameter of the stem to 90 mm. Each rudder is mounted in two bearing houses that attaches in two transverse beams located in the boat's transom. The conceptual rudders are designed based on mathematical formulas and relationships. The rudders design minimizes water resistance and creates good maneuverability at speeds over 30 knots. The transition to a streamlined cross‐section of the rudders peak increases their effectiveness when the speed is low. The result is a unique high‐performance steering system that is adapted to the patrol boat Wanton.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:UPSALLA1/oai:DiVA.org:kth-181029 |
| Date | January 2010 |
| Creators | Bråvander, Per, Tollin, Axel |
| Publisher | KTH, Maskinkonstruktion (Inst.) |
| Source Sets | DiVA Archive at Upsalla University |
| Language | English |
| Detected Language | Swedish |
| Type | Student thesis, info:eu-repo/semantics/bachelorThesis, text |
| Format | application/pdf |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | MMKB 2010:08 IDEB 028 |
Page generated in 0.0017 seconds