Further development of the patrol boat Wanton : Construction of the steering system

Abstract: 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.