การประมาณค่า Wake Distribution - โรงเรียนนายเรือ

ปที่ ๔ ฉบับที่ ๒ เมษายน – มิถุนายน ๒๕๔๗๑๓๒. วิธีการประมาณของ D.W. Taylor ๔นอกจากการประมาณดวยรูปแบบที่ซับซอนดังในสมการที่ (๒) แลว ยังมีวิธีการประมาณของD.W. Taylor ที่มีรูปงายกวามาก ดังนี้w (๓)= 0 . 5 ⋅Cb− 0.05โดย C b = สัมประสิทธิ์แทงตันของเรือสมการที่ (๓) ใชไดดีมากกับเรือแมแบบในอนุกรมของ Taylor แตขอควรระวังคือ หลังจากการเผยแพรผลงานศึกษาของ Taylor ในปค.ศ. ๑๙๕๐ เปนตนมา รูปรางตัวเรือของเรือสวนใหญเปลี่ยนแปลงไปอีกมาก จึงควรเลือกใชวิธีการประมาณที่ทันสมัยและเหมาะสมกับเรือแตละแบบ๓. วิธีประมาณของ Holtrop and Manen ๕Holtrop และ Manen พัฒนาการประมาณคาเฉลี่ย Wake Fraction จากผลงานศึกษาตาง ๆจํานวนมาก วิธีการประมาณของ Holtrop และ Manen ใชไดทั้งกับเรือใบจักรคู (Twin-screw Ship’s)และใบจักรเดียว ดังนี้wa๓.๑ เรือใบจักรเดียว=C9( 1 + 0.015 C )( [ 1 + k)C + C ]stern[( 1 + k)CF+ C A ]( 1.315 − 1.45 C + 0.0225 LCB)PBL(1.315 − 1.45 C pFA+ 0.0225 LCB)โดยมีสัมประสิทธิ์รูปรางทายเรือ ( C stern ) แบบตาง ๆ เปนดังนี้LTA+ 0.27915+ C19× ( 0.050776 + 0.93405 C11×( 1 + 0.015 C )stern( 1 + 0.015 C )stern×(๔)ตารางที่ ๑ สัมประสิทธิ์รูปรางทายเรือใบจักรเดียว

ปที่ ๔ ฉบับที่ ๒ เมษายน – มิถุนายน ๒๕๔๗๑๔๓.๒ เรือใบจักรคูโดยที่ C 9 = C8เมื่อ C b 〈 28 หรือและDwa b b F A 23BT16C 9 = 32 − เมื่อ 8 28( C8− 24)C 〉⎛ ⎞⎜ 7BS − 25⎟BSB⎜ ⎟C 8 = เมื่อ 〈 5 หรือ⎝ TA⎠ B8 =( LDT A ) T A⎛ ⎞⎜ BT− 3⎟ALD⎜ ⎟⎝ TA⎠TCA11 = เมื่อ T A 〈 2 หรือ 2⎛ T ⎞C11 = 0. 0833333 ⎜ ⎟ + 1.D D⎝ D ⎠33333= 0 . 3095 C + 10 C [(1 + k)C + C ]-0.(๕)C เมื่อ 〈 5T AAเมื่อ 2D〉และC19=0.12997 0.11056−C B C p( 0.95 − ) ( 0.95 − )0.18567เมื่อ C 〈 0. 7= − . + . C p เมื่อ p 〉 7( 1.3571−C )m0 712760 38648pC0.ตอมาวิธีการของ Holtrop and Manen ถูกนําไปพัฒนาใหครอบคลุมเรือใบจักรเดียวและใบจักรคูที่มีรูปรางตัวเรือแตกตางกัน แตอยางไรก็ตามวิธีการนี้ยังมีขอจํากัดอยูหลายประการ (อธิบายไวในเอกสารการศึกษาที่เผยแพรโดย Holtrop and Manen ในป ค.ศ.๑๙๘๘)

ปที่ ๔ ฉบับที่ ๒ เมษายน – มิถุนายน ๒๕๔๗๑๕๔. การประมาณคาเฉลี่ย Wake Distribution ตามแนวรัศมี (Radial)โดยทั่วไปการประมาณคาเฉลี่ยของ Wake Distribution ตามแนวรัศมี นิยมใชไดอะแกรมของVan Lammeren ๖ ดังในรูปที่ ๒รูปที่ ๒ เสนโคง Radial Wake Distribution ของ Van LammeranVan Lammeren ใชพารามิเตอรที่เปนคา Vertical Prismatic Coefficient ( C pv ) เพียงตัวเดียว ทําใหไมสามารถใชไดดีกับเรือทุกชนิด แตนับเปนวิธีการประมาณคาเฉลี่ย Wake ตามแนวรัศมีใบจักรที่ดี ซึ่งตอมา Harvald นําขอมูลการศึกษาของ Van Lammeren ไปปรับปรุงใหเปนคาเฉลี่ย Wake ตามรัศมีใบจักร ของเรือใบจักรเดียวที่มีลักษณะตัวเรือเปนแบบ V หรือ U ที่อัตราสวน D / L = ๐.๐๐๔ แตมีคาสัมประสิทธิ์แทงตัน ( C b ) และอัตราสวนความกวางตอความยาว ( B / L ) ตาง ๆ กัน (ดูรูปที่ ๓ประกอบ) โดยใหความสําคัญกับผลการยอขนาด (Scale Effects) ระหวางเรือจําลองกับเรือจริงเปน อยางมาก นอกจากนั้น Harvald ยังไดขยายผลการพิจารณาไปครอบคลุมเรือใบจักรคูที่มีอัตราสวน D / L =๐.๐๓ อีกทั้งยังปรับแกผลของ Boundary Layer ที่เกิดกับอุปกรณยึดเพลาดวย รูปที่ ๔ เปน ตัวอยางคาเฉลี่ย Wake ตามแนวรัศมีของเรือใบจักรคูที่เพลารอยผาน Bossing

ปที่ ๔ ฉบับที่ ๒ เมษายน – มิถุนายน ๒๕๔๗๑๖รูปที่ ๓

ปที่ ๔ ฉบับที่ ๒ เมษายน – มิถุนายน ๒๕๔๗๑๗สรุปรูปที่ ๔การประมาณคา Wake Distribution ดวยวิธีตาง ๆ ที่อธิบายขางตนมีประโยชนในการออกแบบเรือเบื้องตน ชวยใหนาวาสถาปนิกสามารถประมาณขนาดพลังขับเคลื่อนที่เรือตองการตอไปได วิธีการประมาณทั้งหมดที่อธิบายในบทความนี้ใชไดกับเรือจริงเทานั้น ไมเหมาะกับนําไปใชกับขอมูลที่ประกอบกับการทดลองเรือจําลอง และจนถึงปจจุบันยังไมมีวิธีการใดเหมาะสมที่สุด เนื่องจากการศึกษาที่ผานมาสวนใหญจะทดลองจากแบบจําลอง ซึ่งยังไมมีความแนนอนเชื่อถือไดวาจะสามารถอธิบายลักษณะสนามการไหลที่จะเกิดขึ้นกับเรือจริงไดรอยเปอรเซนต เพราะสภาพแวดลอมการทํางานของใบจักรในสนามการ

ปที่ ๔ ฉบับที่ ๒ เมษายน – มิถุนายน ๒๕๔๗๑๘ไหลจริงมักแตกตางจากสนามจําลอง ปจจัยที่สําคัญคือความเร็วของเรือที่มักเปลี่ยนแปลงอยูเสมอ และผลจากการลดขนาด (Scale Effects) ที่นาวาสถาปนิกยังคงตองทําการศึกษาตอไป๑๒๓๔๕๖Harvald, SV.Aa. Estimation of Power of Ships. ๑๙๓๓Harvald, SV.Aa. Wake of Merchant Ships. Danish Technical Press, ๑๙๕๐.Schoenherr, K.E. Propulsion and propellers. Principles of Naval Architecture, Vol. ๒p. ๑๔๙, ๑๙๓๙.Taylor, D.W. Speed and Power of Ships. Danish Technical Press, ๑๙๕๐.Holtrop, J. A statistical re-analysis of resistance and propulsion data. ISP, ๓๑,November ๑๙๘๘.Lammeren, W.P.A. van, Troost, L., Koning, J.G. Werstand en Voortsluwing van Schepen,๑๙๔๒.