Поддержание высоты - Гурит
Взлет… галочка. Прерывистый полет… галочка. Устойчивый полет над волнами и океанами… нагрузки почти зашкаливают. Тем не менее, с помощью блестящей композитной инженерии это происходит.
Со времени появления первых захватывающих снимков Чарала Джереми Бейу в полете, теперь есть много свидетельств того, что это впечатляющее зрелище не было разовой вечеринкой. Для многих во флоте Imoca 60 полеты на море с семитонным 60-футовым катером, движущимся со скоростью более 20 узлов на волнах, балансируя на гигантской фольге с подветренной стороны и плавником по погоде, теперь являются новой нормой. Поэтому неудивительно, что эксперты по композитам
Gurit уже потратил более 6,000 часов на различные проекты Imoca 60, в которых они участвуют со времени последней выставки Vendée Globe. Разработка конструкции, способной выдержать такие экстремальные характеристики, редко была настолько важной. Gurit Composite Engineering тесно сотрудничает с Imoca 60s более 20 лет. Со времен знаменитого Kingfisher Эллен МакАртур, который был спроектирован в сотрудничестве с Humphreys Yacht Design и Owen / Clarke, компания накопила значительный опыт в этой области, который внес свой вклад в создание семи из восьми новых лодок флота Vendée Globe в этом году с использованием материалов Gurit, в то время как В 12 кампаниях инженеры Gurit участвовали в разработке инженерных решений. Из новых лодок во флоте, Чарал, Хьюго Босс и DMG Mori несут подпись Gurit Structural Engineering в сотрудничестве с VPLP yacht design.
Также увеличилось время, затрачиваемое на отдельные проекты.
«По сравнению с предыдущим циклом время, которое мы потратили на эту итерацию проектов Vendée, увеличилось как минимум на 50 процентов», - говорит главный инженер Gurit Паоло Манганелли. «Поскольку команды все больше сосредотачиваются на достижении преимущества в производительности, мы тратим больше времени на начальных этапах проекта, где мы работаем над различными концепциями дизайна и вариантами, чтобы обеспечить такой прирост производительности».
За последние 20 лет средняя скорость во всем мире увеличилась примерно на 30 процентов, при этом максимальная скорость увеличилась примерно на 50 процентов, а конструкции стали легче. И по мере того, как стремление к производительности продолжается, нынешний урожай способен выполнять балансирующее действие, как никто другой, бросая вызов законам физики и бросая вызов традиционным представлениям о том, каково это - управлять гоночной лодкой.
Подобные примеры в других странах редки, за исключением Кубка Америки, который возглавил атаку на срыв и показал огромные скачки в производительности за короткий промежуток времени. Итак, насколько чашка повлияла на новый облик Imoca 60s или повлияла на него?
«Кубок, безусловно, помог разработать инструменты и процессы проектирования для прогнозирования поведения лодки и, следовательно, моделирования нагрузок», - говорит Манганелли. «Это большой вклад. Кроме того, благодаря работе, проведенной в Кубке, улучшилась способность предсказывать положение лодок в полете.
Но несмотря на то, что между этими двумя областями есть сходство и связь, лодки Cup каждый день возвращаются в док и преследуют лодки поблизости. Imoca 60 может не вернуться через месяц или больше, поэтому мы действительно сталкиваемся с совершенно другим набором проблем, когда речь идет о том, как эти лодки работают в своих обычных условиях ».
Для Imoca 60s поднять лодку из воды - это одно, но влияние на дизайн, проектирование и строительство претерпело значительные изменения в других местах, что потребовало гораздо более тесного сотрудничества между дизайнерами, строителями и поставщиками материалов, чем когда-либо прежде.
«Введение фольги изменило условия нагрузки, поскольку фольга с подветренной стороны работает вместе с ребром наклонного киля, чтобы поднять лодку на большой скорости», - объясняет Манганелли. «Таким образом, нам нужно не только иметь дело с опорной структурой самой фольги, но и теперь мы должны учитывать дополнительные нагрузки, которые прикладываются к конструкции лодки.
«Структура вокруг фольги довольно сложная, и некоторые расчетные нагрузки того же порядка, что и нагрузки на киль. Фактически, мы добавили дополнительный восстанавливающий момент, создавая придаток, который придает лодке большой дополнительный момент. В результате у вас есть второй важный структурный элемент, с которым нужно работать в масштабе, аналогичном киля, и все же мы на самом деле не увеличиваем вдвое вес опорной конструкции киля в этих лодках. Вместо этого мы интегрируем опорную конструкцию из фольги в опорную конструкцию киля, так что некоторые элементы служат двойной цели, чтобы избежать увеличения массы лодки ».
«Структура лодки также претерпела изменения, поскольку нам нужно решить несколько дополнительных задач. Например, в случае попадания фольги во что-то нужно убедиться, что лодка не разорвана на части. В Hugo Boss Столкновение в прошлогоднем Transat Jacques Vabre - хороший пример, когда лодка получила серьезные повреждения, но вернулась на берег.
«Для достижения этой цели мы используем опыт, накопленный при разработке ряда конструкций несущих конструкций из фольги для проектов с участием Maxis, Imoca 60s, лодок Volvo Ocean Race и других. Так что это сложная дизайнерская задача, но она не является чем-то незнакомым ».
Но это не конец проблемы. Подобно тому, как изменение подачи мощности в автомобиле повлияет на различные другие области, включая коробку передач, тормоза, шасси и так далее, изменение путей загрузки и условий загрузки затронет почти все компоненты на борту лодки.
«С этим последним поколением, комбинацией балластных цистерн, наклонного киля и регулировки наклона крыльев, есть так много всего, что нужно настраивать, изучать и настраивать, и так много параметров; это постоянная и стремительная эволюция. Если учесть рост производительности Чарал с момента его спуска на воду и до настоящего времени, улучшение довольно необычное, как и для других во флоте. Уже существовала некоторая разница между характеристиками, которые ожидались от лодки на этапе проектирования, и тем, что она действительно показала, когда отправилась в плавание. А потом был еще один шаг вперед между тем, что она делала полтора года назад, и тем, на что она способна сейчас. Суть в том, что изменения были невероятно быстрыми, а кривая обучения - крутой. Поэтому наша задача - опередить эту кривую. Это стало возможным благодаря тесному сотрудничеству с командами.
По мере увеличения производительности ударная нагрузка становится еще одной важной областью, и хотя Corecell стал предпочтительным материалом для сердечника в нижней части корпуса, мы смогли еще больше оптимизировать его использование благодаря лучшему пониманию его динамического поведения. В последние годы мы получили чрезвычайно ценную информацию о свойствах Corecell при высоких скоростях деформации благодаря обширным испытаниям, проведенным нашим офисом в Новой Зеландии в сотрудничестве с Оклендским университетом. Часть этих знаний вошла в наши проекты. Тесное сотрудничество с командами является ключом к дальнейшему улучшению нашего понимания новых конфигураций загрузки, которым подвергаются эти лодки. '
Имея дело со многими ведущими мировыми игроками, включая такие компании, как CDK Technologies и Carrington Boats, которые выпустили множество самых экстремальных оффшорных машин, а также более молодые компании, такие как Black Pepper Yachts, которые построили радикально выглядящую L'Occitane от Armel Tripon. В Провансе технический менеджер по продажам Gurit Янник Ле Морван видит это воочию.
«Сотрудничество - ключ к продвижению этих проектов вперед», - говорит он. «Детализация, с которой строятся современные проекты, означает, что вся работа - это сотрудничество, а не предыдущие отношения, когда партнеры могли просто предоставить материалы и / или данные. Хорошим примером того, как это работает на практике, является конструкция ламината и точная укладка волокон.
«Для данной области мы теперь добавляем больше слоев, которые являются более тонкими и расположены более точно для достижения наилучших структурных свойств. Если раньше мы могли использовать 300 г / м2 волокна под углом 0 ° и, скажем, 90 °, теперь большая часть ламината состоит из 150-граммовых слоев, уложенных в нескольких направлениях. Это означает, что процесс простоя должен быть более точным, что, в свою очередь, занимает больше времени, а в некоторых случаях требует немного другого подхода. Процесс разуплотнения также более сложен, так как вам нужно удалять воздух между каждым слоем.
«Более изысканная природа ламината также влияет на циклы отверждения, которые часто более сложны и где вам нужно больше разбираться в науке о материалах, чтобы создать лучшую структуру.
«Учитывая эти и другие факторы, было здорово работать с технологиями CDK, потому что именно такое партнерство помогает продвигать эти проекты вперед».
Не каждая команда в текущем цикле Vendée Globe могла позволить себе роскошь начинать свои проекты с чистого листа. Для таких команд, как Isabelle Joschke's MACSF и Бориса Херманна СиЭксплорер (обе компании извлекают выгоду из сотрудничества между Gurit Structural Engineering и VPLP), модернизация дизайна предыдущего поколения для принятия современного фольклорного мышления потребовала немного другого подхода в некоторых местах. Эти лодки изначально не были спроектированы с учетом нынешнего уровня защиты от крыла, что затрудняет включение достаточной конструкции, позволяющей выдерживать новые нагрузки от крыла без увеличения общего веса.
«В этих случаях, помимо обеспечения достаточной опорной конструкции для фольги, вам также необходимо убедиться, что вы не собираетесь сломать существующую конструкцию в другом месте лодки», - говорит Манганелли. «Вам нужно обойти макет, который изначально не был оптимизирован для этого размера и положения фольги, и вам также необходимо принять во внимание возрастающие нагрузки, которые переносятся в другое место. Кроме того, по мере того, как лодки идут быстрее, они будут сильнее хлопать, и поэтому многие из лодок более раннего поколения в конечном итоге стали усиленными корпусами в результате установки новых крыльев ».
Щелкните здесь, чтобы получить дополнительную информацию о Gurit »
Эта статья была первоначально опубликована в журнале Seahorse Magazine и любезно воспроизведена с их разрешения. Чтобы проверить их архив бесплатных статей, посетите https://seahorsemagazine.com/archive/2020-archives
Чтобы подписаться на Seahorse со скидкой, нажмите здесь: http://bit.ly/SHMIN20
