Cool, mein 10cm langes Fockausgleichgewicht freut sich schon auf seinen Einsatz

so hier kommt der Hintergrundbericht:

Schritt 1:

das projekt ZERO sollte etwas besonderes werden, Foliendeck und extrem ausgebaute funktionen etc. zunächst wurde also das Deck durchdacht. die herkömlichen versionen von foliendecks gefielen mir nicht unbedingt. die funktion des decks ist die weiterleitung der kräfte die aus wanten, stagen und mast kommen. das ganze muß dann möglichst in der addition eine konstante null ergeben also stabil sein. was bei schlechter dimensionierung und weiterleitung der kräfte passiert ließ sich mal beim AC an American Youth (???) sehen. die kräfte konnten nicht aufgenommen werden und das schiff brach mittig durch. dieses szenario ist für die mm zwar übertrieben aber eine böe soll ja z.b. in vortrieb umgemünt werden und nicht in verformungen des rumpfes...
wenn man nun die spannungslinien im deck betrachtet dann stell man fest, dass ein großteil des decks in der tat nur fassade und nicht für die weiterleitung von kräften zuständig ist. wenn man das deck analysiert müßen zunächst einmal alle spannungsableitungen richtung mast bzw. kieltasche laufen. zusätzlich würde das deck bei spannung die tendenz haben sich bananen förmig aufzuwölben. dazu würde sich der rumpf vorne in die breite ziehen müßen. um das zu verhindern und um bei kollisionen trotz randloser bauweise genügend festigkeit zu haben wird also das deck entlang der spannungslinien verstärkt. die verstärkung ist der einfachheit halber aus carbon wegen gewicht und festigkeit. d.h. zunächst sind wantenabspreizer und die vorschiffsabspreizung zu planen. dann braucht man wdie deckversteifungen, die sich möglichst genau an die decksform anpassen müßen. für den bereich vom bug bis zum heckansatz habe ich dazu eine CAD zeichnung gemacht und die entsprechenden teile cnc fräsen lassen. für den bereich im heck habe ich die carbonteile grob vorgefräst und dann von hand zurechtgefeilt und geschliffen (im eingeklebten zustand). durch die anpassung an den rumpf kann das nicht oder nur schlecht gefräst werden, da dazu eine 5d fräse oder ein variabler aufspanntisch nötig wären. vielleicht findet sich da aber auch noch eine lösung um das fräsen zu lassen.
bleiben noch die beiden verstärkungen die später die halterung des deckels tragen sollen und die das extra servobrett tragen. zum besseren halt wurden diese teile als überblattung zusammengefügt.

im anhang stehen die ersten detailsfotos zu diesem thema.

Dieser Beitrag wurde zuletzt bearbeitet: 14.09.2007 21:09 von Henning D..

schritt 2:

wie oben schon gesagt wurde das deck auf die statischen funktionen beschränkt. daraus ergibt sich der verzicht auf das komplette cockpit da dieses keinerlei statische funktion hat. die halterung die ursprünglich am cockpit befestigt war muß allerdings bei diesem schiff nicht nur die kräfte des ruders sondern auch des achterstags aufnehmen. daher wurde ein stück eines 6/0,5 mm mastes geviertelt und als verstärkung/abstandshalter/folienhalter eingeklebt. die carbonverstärkungen werden mit einem speziellen 2k kleber eingeklebt. danach habe ich mit einem cutter die überstehenden abs teile einfach abgeschnitten. am rumpf befindet sich ein ca. 3mm breiter überstand zur verklebung. bei der berechnung der carbonteile habe ich mit diesem 3mm überstand gerechnet und die teile soweit nach innen versetzt. der überstand kann aber größer als diese 3 mm sein, die cnc fräse hat auch etwas spiel, die zeichnung ist aus den manuell genommenen maßen des decks entstanden, und und und. der punkt ist also den überstand zu beseitigen und das deck dann mit kreppband mit dem rumpf zu verbinden. hier habe ich viele klebepunkte gesetzt und das deck so bestmöglich positioniert. dank der großen löcher im deck kann man nun von innen das ganze mit sekundenkleber festkleben. der kleber läuft dabei schön in die ritze zwischen deck und rumpf. die verbindung macht so einen festen eindruck. dann habe ich den rand mit einem dremel abgeschnitten, nochmals mit sekundenkleber gefüllt und dann geschliffen. das ergebnis ist nicht perfekt weil ich ein paar fehler in der verarbeitung gemacht habe... ich habe den rand nicht weit genug weggeschnitten...

die knackpunkte bei den verbindungen (bugspitze und wanten) sind mit stabilit verstärkt. das cockpit wurde bereits vor dem verkleben mit folie bezogen um am "cockpitboden" von innen noch eine folie gegenziehen zu können um ein abheben zu verhindern. nachdem verkleben, schleifen, beziehen, lackieren etc. ist das schiff dann auch schon fertig. der innenausbau stand ja noch von Hippo light.

gewichtsmäßig liegen klare vorteile vor. die haube wiegt zum bespiel im original 21 g ohne gummi und bei ZERO gerade mal 7 g mit gummi was aber noch rauskommt. das deck wiegt ca. 1/4 vom vorherigen gewicht ist aber sehr stabil auf seitliche verformung und hat eine perfekte kraftübertragung und weiterleitung.

Dieser Beitrag wurde zuletzt bearbeitet: 14.09.2007 22:53 von Henning D..

Schritt 3:

klar, ohne diesen schritt geht es ja nicht... verbesserungen, veränderungen, neue ideen...

einen fehler meines designs bzw. meiner ausführung liegt in der bugspitze. die entstehenden kräfte in der fockaufhängung habe ich schlicht unterschätzt. das deck biegt sich an dieser stelle jetzt etwas hoch wenn man druck gibt. bei einer zweiten version würde ich da wohl eher eine zuätzliche querverstrebung einziehen. für den moment schätze ich das problem ab und setze evtl. einfach ein rohr wie von thomas vorgeschlagen ein. das schiff ist ja innen nahezu vorbildlich zugänglich. der steg ist auch etwas kurz, sodass die kraftübertragung zur masttasche nicht ideal ist. hier werde ich ein bißchen stabilit einsetzen um das quasi zu verlängern. die stabilität ist aber super und ich bin zufrieden mit den eigenschaften. das heck könnte in der breite etwas stabiler sein aber es hält den druck vom achterstag noch rcht gut. evtl. klebe ich da noch ne dünne stange als verstärkung quer rein, aber ich glaube eher nicht. die folie hält sehr gut und ist irre stabil. nach der verklebung von deck und rumpf habe ich das ding überkopf gelagert damit der kleber überall gut reinläuft. dabei ist das heck mit der folie auf dem ständer gelegen und ich habe gedrückt. da ist jetzt eine 1 cm tiefe delle in der folie aber sonst nichts. kein riss, kein loch...

die verklebung in der falz war wie erwartet schwierig weil die falz ja auch noch gebogen ist... daher wird der deckel jetzt nur eingesteckt und einfach mit folie zugeklebt. durch den magnetschalter braucht man das schiff nicht immer öffnen.

nächster schritt könnte bei der variante sein den kielkasten auch durch folie zu ersetzen. das geht aber dann doch ziemlich weit... das ABS deck könnte ganz wegfallen... der rumpf könnte von innen dünner geschliffen werden... der kiel könnte durch eine carbonplatte ersetzt werden. bei der größe des schiffes blaube ich nicht an hydrodynamische feinheiten. vorne und hinten etwas verschliffen, hinten etwas mehr..... naja mal sehen.

erstes fazit:

bei tests gegen das light ist zu bemerken, dass die beschleunigung schon besser ist. auch das verhalten bei böen ist durch den tieferen schwerpunkt eindeutig besser. getestet habe wir im binnenhafen von stavoren (vor liegeplatz 207 ) bei böigen 3-4 und im westerhafen von medemblik bei 4 (draußen 7). dazu ein kurzer test im yachthafen friese hoek in lemmer bei fast 0 wind. beschleunigung ist super. endgeschwindigkeit ist einen hauch besser als beim light (ZERO: groß MT, fock ersatzweise RT; light: groß und fock standard). bei böen krängt das schiff weniger weg und beschleunigt schneller. vvorwind ist ZERO mit den optimierten bäumen eindeutig schneller als light. ZERO ist interessanterweise bei Kielposition maximal hinten kursstabil. light ist bei einer mittleren Kielposition kursstabil. da zeigt sich der schwerpunkt evtl. der beim light etwas weiter hinten liegt.

soweit also höchste zufriedenheit in den wichtigen bereichen.

Dieser Beitrag wurde zuletzt bearbeitet: 14.09.2007 23:54 von Henning D..

lieber Henning,

ein spannendes Projekt. Irgendwie wirkt die Hippo zero in meinen Augen fürchterbar zerbrechlich, wobei ich dir aber glaube, dass sie es nicht ist.
Wie sieht denn jetzt die Gewichtsbilanz in Summe aus?

vG Kalle

Auf der einen Seite glaubst du nicht an Hydrodynamik bei der Bootsgröße, aber das Boot soll durch die breiteren Bäume vor dem Wind schneller sein??

naja die bilanz ist etwas geschätzt weil ich keine hochauflösende waage habe. meine badezimmerwaage zeigt quasi noch nicht mal an ob das schiff draufsteht oder nicht

bei ralph hatten wir das mal gemessen und da war die haube 14 g leichter wenn ich mich recht erinnere und das deck mit teilen ohne folie aber mit überstand ca. 45 g leichter.  das sollte im verbauten zustand auch so sein, weil ich wenig kleber verwendet und ich ja noch einiges weggeschnitten habe. insgesamt vermute ich, dass das deck mit haube 60 - 65 g bringt. nicht zu vergessen, dass da schon alle verstärkungen mit drin sind d.h. es muß keines von den holzteilen verwendet werden, die ja beim normalen deck auch noch was wiegen würden. wenn ich die teile mal mit 20 g schätze, dann bin ich bei 80 - 85 g. d.h. die gewichtseinsparung sollte so um die 9 - 10 % liegen.

ein etwas konservativeres foliendeck kann evtl. dieselbe gewichtsersparnis bringen da ja die carbonteile auch was wiegen. allerdings leidet die stabilität dann doch erheblich weil das abs wenn es in schmale streifen geschnitten wird einfach keine schubkräfte übertragen kann. das faltet sich dann glatt weg. genauso ist es mit biegebeanspruchungen, da fängt es an zu wellen. ich habe da mal 2 zeichnungen gemacht. eine mit Mittelsteg und eine ohne.

wenn du die erste zeichnung siehst dann ist klar das der druck den ich aus dem vorstag bekomme über den mittelsteg weitergeleitet wird. die verteilung auf die seiten die ja auch etwas von dem druck abkriegen ist recht gering. das system ist so recht stabil. die seiten versuchen dennoch leicht nach aussen zu biegen weil ja die bugspitze nach oben will. das sieht man sehr schön wenn man den rumpf mal ohne deck beansprucht. hinten die blauen pfeile zeigen letzlich dasselbe problem an.
beid er version ohne mittelsteg muß die kraft komplett über die seiten übertragen werden um das aufbiegen des bugs zu verhindern. dabei hilft natürlich auch die decksfolie aber wer will sich darauf verlassen, denn die ist ja schließlich einigermaßen flexibel. generell ist aber die kraftübertragung bei geraden teile viel besser als bei gebogenen daher ziehe ich den mittelsteg vor. wenn wir jetzt das carbon mal wegdenken dann wird das ganze vorschiff bei den foliendecks der alten bauart nur von der folie gehalten weil diese die seitenspannungen aufnimmt. bei meiner konstruktions ist das ganze einigermaßen spannungsfrei. es wäre z.b. auch etwas anderes ein fichtenhölzchen einzuleimen. bei deiner anmerkung zum aufgeplatzten deck bei arielle kam mir folgendes in den sinn. wenn du ein gerades hölzchen nimmst und das unter spannung einleimst dann ist da im system eine große interne spannung. das hölzchen will ja letzendlich auch wieder in die gerade.
bei den vorgefrästen teilen ist alles spannungsfrei. alle rammings etc. (heute mit dani getestet) werden von der spannung her direkt in das carbon eingeleitet. der kleber hält da gar nichts. am bug und an den wanten werden die spannungen über eine extra portion kleber weitergeleitet. da sehe ich den vorteil zum normalen foliendeck. das ganze sollte bei meinem design bei evtl. gleichem gewicht wesentlich stabiler sein...

was noch zu beweisen wäre. bei der nächsten regatta läßt mich ja evtl. mal jemand sein foliendeck fühlen

Dieser Beitrag wurde zuletzt bearbeitet: 15.09.2007 15:16 von Henning D..

@ kym

die breiten bäume sollten in punkto segelfläche einiges bringen sind immerhin 2x 15x220 mm² oder so um den dreh. im vergleich zur segelfläche sollte das was sein. auf der kreuz sollte der druckverlust nicht so groß sein, etc.

wenn ich dagegen beim kiel ein sehr flaches profil habe was evtl. nicht ganz tropfenförmig ist sondern in der mitte flach... ich weiß nicht ob es das macht. mal sehen, vielleicht teste ich das mal.


es sit ja auch so das ich immer zugebe: ich habe keine ahnung ob es was bringt oder nicht... es sieht meistens toll aus und macht spaß es zu bauen. manchmal glaube ich sogar es bringt wirklich was

Dieser Beitrag wurde zuletzt bearbeitet: 15.09.2007 15:36 von Henning D..

Hier nochmal ein paar segelbilder...

jetzt mal ein kleiner nachtrag:

das schiff ist jetzt so in dieser servoausstatung seit einem jahr unterwegs und ich kann mal ein fazit ziehen:

groß und fock getrennt
super sache. man braucht eine pc-funke mit mischer aber es lohnt sich. die trimmmöglichkeiten sind fantastisch, man kann die fock zum einfacheren wenden öffnen und das groß bleibt dicht, man kann das groß oder die fock in böen seperat fieren... das feature will ich nicht mehr missen.

achterstagtrimmung
gut sache. benutze ich gerne in böen aber relativ selten. es passiert nicht oft, dass man das achterstag in böen noch nachtrimmen muß.

baumniederholertrimmung
möchte ich absolut nicht mehr missen. diese trimmung sieht man auch von weitem und sie beeinflußt den speed vielleicht am meisten. im gmmc zum beispiel bei wechselnden winden sehr wertvoll. die trimmung wird immer der fock angepasst und gut ists. das ist vielleicht das wertvollste feature am ganzen schiff.

unterliektrimmung
selten verwendet. die ganzen umlenkungen sind zu schwergänging. für änderungen am grundtrimm bzw auf der kreuz bei wind aber gut zu gebrauchen. den knopf benutze ich höchstens einmal pro kreuz und nicht mehr. in der führung der strecker steckt noch viel potential.


soweit ein kleines fazit zu den trimmmöglichkeiten. zusammenfassend kann man es so sehen. wenn man weiß was man tut kann man ein auf der kreuz schnell nachtrimmen, wenn man sieht, dass der gegner schneller ist. das war zumindest beim gmmc diesmal vielleicht ein vorteil, weil man vor dem start mal eben eine kurze kreuz gegen jemanden anziehen und den trimm optimieren konnte. die möglichkeit dazu ist gegeben und läßt sich leicht nutzen. ist das ding einmal eingestellt und die bedingungen konstant (wann ist das schon mal so?) dann braucht man es eigentlich nicht. ändern sich die bedingungen kann man schnell auch während des laufes reagieren.


Foliendeck
kein kommentar. es sieht halt geil aus und bringt vielleicht auch was. die freie sicht ins schiffsinnere ist da ein vorteil, die möglichkeit mal schnell was umzubauen, wenn man die folie abzieht eine andere. ich habe gerade nachträglich ein kleines röhrchen für die fockaufhängung a la scharmer eingebaut und das kann man ohne foliendeck nur schwer nachträglich machen. das deck ist stabil (sowohl die folie als auch die steifigkeit) und es bringt zumindest mal keinen nachteil. der gewichtsvorteil? keine ahnung ob der sich auswirkt, wo wir doch eh meistens schwerere kiele fahren.

Bäume
sehen toll aus, würde ich immer wieder bauen... das schiff ist meiner meinung nach vorwind eins der schnellsten. ob es an den bäumen, der lackierung oder den privatböen aus altem techseglerbestand ist??? keine ahnung.


soweit mein resumee nach etwas mehr as einem jahr. das ganze ist verblüffend einfach zu bauen, weil man mittlerweile z.b. die carbonrumpfverstärkungen auch bei rt-sails bekommen würde. es ist recht effektiv und man muß kein programmierer sein, um die steuerung in den griff zu bekommen. insgesamt kann ich jedem dazu raten es auch mal zu versuchen. man kann nicht nennenswertes falschmachen, wenn man sich vor jedem schritt überlegt warum das wie und wo und wann funktionieren soll.