Schaalregels voor varende modellen

Hallo allemaal,

Bij de bouw van mijn eerste schip heb ik erg moeten zoeken om een goede combinatie van propellor, motoren, vertragingsbak en accuspanning te vinden voor de romp. Er lijken bij vele modelbouwers heel veel waardevolle kennis en vuistregels bekend te zijn, maar het is moeilijk die bij elkaar te vinden en daar een duidelijke conclusie aan te trekken.

Met dit draadje hoop ik een bijdrage te leveren aan het bij elkaar zetten van de belangrijkste regels voor het bouwen van schaalmodellen met electromotoren.

Omdat ik hier zelf (nog) weinig vanaf weet heb ik enige tijd geleden een vraag neergelegd bij TU-Delft en daarop het antwoord in het volgende bericht gekregen.

Ik hoop dat jullie je kennis ook in dit draadje willen bijdragen. Het onderwerp van stromingen rond schroeven en romp is erg ingewikkeld maar ik weet dat enkele van jullie hier al spreadsheets van gemaakt hebben.

Het uiteindelijke doel zou kunnen zijn om een spreadsheet te bouwen die op basis van gegevens van het echte schip (rompvorm, gewicht, lengte), aandrijving (toerental, vermogen) en andere factoren een advies kan geven voor de juiste in te bouwen apparatuur.

Groeten Freek

 

TU-Delft samenvatting van schaalregels voor modelschepen

Schaalfactoren in de bouw van model motorschepen

De Technische Universiteit Delft biedt de mogelijkheid aan het publiek om via Internet een technische vraag te stellen (http://faqtory.tudelft.nl/).

Bij het bouwen van mijn eerste modelschip (LCF De Zeven Provincien) was ik tegen het aloude probleem opgelopen dat de lengte, gewicht, snelheid en motorvermogen niet-lineair schalen. In mijn geval had ik een 1:150 modelbouwtekening gekocht, en wilde dit schip mbv de ‘bread and butter’ methode bouwen (bij deze methode bestaat de romp uit een stapel in vorm gezaagde en verlijmde planken). Omdat deze methode een relatief zware romp werd mij het advies gegeven het schip vooral groot genoeg to bouwen.
Wat berekeningen gaven mij het toch wel verassende inzicht dat het model op schaal 1:150 2.5kg mocht gaan wegen (licht gezien mijn bouwmethode en de noodzaak motoren, accus e.d laag in het schip te krijgen). Ik ben dus overgestapt naar 1:100 en heb me met die stap een hoop problemen bespaard.

Toen heb ik de TU-Delft gevraagd wat de algemene schaalregels voor het bouwen van model motorschepen zijn. Mijn vraag werd doorgestuurd naar Di. Ir. Henk de Koning Gans, Assistent Professor van de Sectie Maritime and Transport Technology van de TU Delft. Hij stuurde me het onderstaande epistel. Schrik niet van de formules, volgens mij weten jullie dit allemaal al!!


Schaalfactor α
Eerst moet eerst de schaal worden bepaald. De schaal wordt berekend door de lengte van het model Lm te delen door de lengte van het ware grootte schip L:

Formule 1: α = Lm/L

Aangezien de lengte van het model kleiner is dan de lengte van het ware grootte
schip is α < 1.

Schroef schaalfactoren
De schroef diameter, welke ook een geometrische grootheid is,
wordt dan ook met de schaalfactor α geschaald. De schroefdiameter van het
model Dm is derhalve:

Formule 2: Dm = α D

waarbij D de schroefdiameter van het ware grootte schip is.

De spoed van de modelschroef Sm is ook een geometrische grootheid en dus
kan spoed van de model schroef berekend worden als:

Formule 3: Sm = α S

waarbij S de spoed van de schroef van het ware grootte schip is.

De spoed-diameter-verhouding Sm/Dm blijft voor het model gelijk aan de de spoed-
diameter-verhouding S/D van het ware grootte schip.

Formule 4: Sm/Dm = S/D

De volgende twee modelregels zijn gebaseerd op het Froude schaling. Een gevolg
van Froude schaling is dat het golfsysteem van het ware grootte schip en het
model identiek zijn. Dit houdt in dat bij een bepaalde snelheid een aantal gol-
ven rondom het ware grootte schip zijn geformeerd, dat hetzelfde aantal golven
ook rondom het model zijn geformeerd.

Het schroef toerental van het model Nm kan als volgt worden berekend:

Formule 5: Nm = n/√α

waarbij nhet toerental van de schroef van het ware grootte schip is.

Schaalfactoren voor motorvermogen

Ten slot het vermogen van het model Pm:

Formule 6: Pm = (α^3.5)(1-β3log α)/log(VL/10-6)–2)P

waarbij:
P het vermogen van het ware grootte schip is.
V de snelheid van het ware grootte schip is.
L de lengte van het ware grootte schip is.
βfractie van de wrijving weerstand. Neem deze β= 0.8
log logaritme functie van het grondtal 10.

Uiteraard worden al deze berekeningen in het zogenaamde S.I. (Standard In-
ternational) uitgevoerd. Dat houdt in:
L;D; S lengte-eenheden in meters [m]
n Toerental in omwentelingen per seconde [omw/s ]
V Snelheid in meters per seconde [m
P Vermogen in Watt [W]

Opgemaakt door H.J. de Koning Gans

Hiernaast geldt natuurlijk de algemener bekende schaalregel voor max snelheid:

Vmax = 2,42√Lwaterlijn

Hierbij is Vmax de maximum snelheid van het model in knopen, en Lwaterlijn is de lengte van het schip in meters over de waterlijn.


Wat betekende dit nu voor mijn fregat ‘De Zeven Provincien’?

Wat ik ervan geleerd heb is dat je eigenlijk een schroef op schaal moet kiezen (aantal bladen, diameter en spoed), maar het toerental met de wortel van de schaalfatcor moet vergroten (dus voor een 1:100 schip moet het toerental 10x dat van het echte schip zijn.

Met een schaal van 1:100 leverden deze berekeningen op:

Werkelijke schip:
Lengte: 144m
Gewicht: 6000 ton
Schroef diameter 5.1m
Max toeren 165 rpm
Max snelheid 30 knopen
Motor Vermogen 33600 kW

Model
Lengte: 1.44m
Gewicht: 6kg
Schroefdiameter: 5.1cm
Max toerent: 1650rpm
mAx snelheid: 3 knopen
Motor vermogen: 6Watt

Het zou natuurlijk erg mooi zijn als dergelijke berekeningen een soort adviesmodel kunnen leveren waarbij een advies over de juiste motorkeuze, reduceerkoppeling die het toerental bepaald, en accuspanning gegeven wordt. Dat is mij als chemicus net even teveel Engineering!

Hoop dat dit nuttig is,

Freek

 

Gooi het maar in mijn Pet hoor.
Begrijp er geen ene mallemoer van.
En met mij nog wel meerdere denk ik.
Want er zit heel veel JONG spul op het Forum.
Ik doe het wel expirimenteel .
Als mijn opduwer van 1.16 mtr een kratje bier over het op de clup staande bad trekt ben ik zeer tevreden en vind dat ook heel leuk
Mvg
Frederik

 

Frederik;

Heb je daar een filmpje van?

Grtz...

Marc

 

hallo


helemaal weer eens met frederik (het wordt echt een gewoonte hoor)
van al dat bereken klop geen meter
standaard opstelling is bij mij
een motor zonder vertraging de schroef niet groter dan de diameter van de motor
dit bij een 3 blads schroef
met een vertraging 1/3 de schroef diameter 1 derde groter nemen

loopt de boot te hardt gewoon gas terug nemen en later een kleinere schroef monteren
eerst testen met plastieke daarna messing schroeven maar die geven meer rendement dus loopt de boot iets harder

groetjes raf

met al dat bereken en dergelijk is het mooi en fantasties maar het water kan je niet op schaal brengen

 

Hoe wordt dit berekend in Delft???

De volgende twee modelregels zijn gebaseerd op het Froude schaling. Een gevolg
van Froude schaling is dat het golfsysteem van het ware grootte schip en het
model identiek zijn. Dit houdt in dat bij een bepaalde snelheid een aantal gol-
ven rondom het ware grootte schip zijn geformeerd, dat hetzelfde aantal golven
ook rondom het model zijn geformeerd.

Hebben ze daar waterschaalmonecullen ???

groeten, Brandaris

 

Dat gaat net als met modelvliegtuigjes ... als je als deelfactor voor de snelheid de wortel uit schaalverhouding neemt krijg je lucht/water stromingen rond het model die sterk overeenkomen met het 1:1 geval ....

"Het" rekensommetje schip schaal 1:100 dus dan wordt de deelfactor wortel 100 = 10
het "echte" schip vaart 45 km/u dus gaat het model 45 : 10 = 4,5 km/u varen

Kijken we naar de rompsnelheid die is 4,5 x de wortel uit de waterlijn in meters gegeven als km/u ... stel het schip is 100m op de waterlijn dan is de rompsnelheid 4,5 x 10 = 45 km/u

het 1:100 model heeft dan een waterlijn van 1 meter en een rompsnelheid van 4,5 x 1 = 4,5 km/u

 

Op zich leuke berekeningen, en het geeft je wel een indicatie waar je heen moet.
Alleen mist een fregat op volle schaalsnelheid de dynamiek die het origineel wel heeft op volle kracht.
M.a.w. wil je het zelfde beeld hebben van een op volle kracht varend schaal model als van het orgineel, zul je dus (veel) harder moeten varen als de schaalsnelheid.
Persoonlijk zou ik zelf dus hoger gaan zitten dan de schaalsnelheid.
Maar goed dat is een keuze die iedereen voor zich zelf moet maken.

1650 toeren voor de schaal aandrijving lijkt mij "gevoelsmatig" wat aan de langzame kant.

 

Dirk , wat je hier boven schijft kan ik helemaal volgen, is ook duidelijk.
Wat ik wil zeggen is: als het regent zijn druppels voor schaal 1:1 groter op mijn model schaal 1:100 of het moet mieseren !
Golven worden onder andere veroorzaakt door wind, voor een boot schaal 1:1 is windkracht 7 op zee het zelfde als voor mijn model windkracht (wortel7) +/- 2.65

of heb ik het fout??

 

Het is maar net of je alles in schaal wilt hebben (dus ook de snelheid) of dat je juist die wat hoger wilt nemen voor de hierboven al genoemde dynamiek.

Nu heb ik niet veel meer met modelschepen als dat ik 8 jaar gevaren heb en dus verder van de modellen geen verstand maar ik zie dit ook bij andere schaalmodellen terug. Alles moet op schaal behalve de snelheid

Berekeningen zien er verder prima uit.

 

En dat is iets waar ik mij ook vaak schuldig aan maak...
Als je op "schaalsnelheid" vaart, met de juiste motor/reductie/schroef/toerental sta je versteld hoe lang je met een accu kan varen.

Bas Busking zou over de berekeningen wel iets zinnigs kunnen roepen; ik kan het tot op zeker niveau volgen, maar op enig moment haak ik af...

 

Frederik,
Als het nou niet lukt, bel dan ff.
Ik help je heel graag hoor.

Met het kratje lichter maken dan


Een sleepboot vaart zelden op volle kracht, maar ik heb een brandweerboot en een reddingsboot daar valt het niet op als je over de ware snelheid heenzit, die zijn gebouwd op snelheid.

 

Bel me dan even Michiel rij ik met je mee naar Veghelroost:roost:

 

Ik heb niet over kracht gesproken Pergotje
Ik had het over de losse boot

De motor ontwikkeld de kracht ook niet he met een losse boot te varen
Als de motor op toeren is
ontwikkeld hij echt ze.n pka.s niet
Maar de snelheid die hij dan ontwikkelp is genoeg voor een diepe kuil bij de voorroef hoor
En een kratje bier weegt echt niet veel onderwater hoor
Dus daar zal ik geen hulp bij nodig hebben

 

Dat is nou jammer Frederic we wilde jou alleen maar van je bier af komen helpen en naar je vloot en stoomwerktuigen komen kijken.

 

hallo


wel als je toch graag rekent hier een filmpje en wat uit leg
de driehoek is 30,30,30 meter en de startboei licht op 15 meter van de linker boej
de tijd kan je aflezen want zolang duurt het filmpje
als je van 1:1 naar schaal kan reken dan kan het ook anders om



groetjes raf
ps op 1:1 snelheid wil ik dus zeker niet op deze boot zitten dan liever met frederik aan aan kratje bier

 

Ik heb geen trek in bier meer als ik met dat bootje schaal 1:1 mee moet varen.

Volgens mij wordt het druk bij Frederic, nog maar een paar kratjes bij halen !!!

roost: roost: roost:

 

+/- 255 mtr dus in 15 seconden. Als je nu de schaal van de boot weet dan kan je verder gaan rekenen. Als dit schaal 1:1 is dan blijft de snelheid gelijk (ongeveer 60km/h)

 

Je zou het kunnen terug rekenen ... 90m x3 +15 =285 meter in 15 seconden = 19m/sec = 68,4 km/u stel de schaal van het bootje op 1:10 dan is de 1:1 snelheid 684 km/u en corrigeer je dit met de schaal factor 3,16... (wortel 10) dan krijg je nog een snelheid van 216,4... km/u wat als behoorlijk snel te betitelen is, vooral in het bochtenwerk ... ;-)