Polska 1

Członek zespołu badawczo - projektowego Fundacji Polski Jacht w Pucharze Ameryki Polska1 - dr inżynier Lech Tamborski jest wybitnym polskim specjalistą hydrodynamiki kadłuba okrętu i jego części wystających.
 
Leon Popielarz: - Na czym polega wyścig projektowy, do którego się włączamy. Czy np. na wymyślaniu coraz to lepszych technologii, czy na doskonaleniu narzędzi, czy na powiększaniu kapitału doświadczeń. Jeżeli na wszystkim i jeszcze na czymś innym to jak by Pan to uszeregował w hierarchii ważności.
 
Dr inż. Lech Tamborski: - Następujące informacje:
- przepisy klasy IACC
- informacja o miejscu i czasie następnych regat (przewidywane średnie warunki hydrometeorologiczne)
- zbiór szczegółowych rozwiązań technicznych z poprzednich edycji Pucharu, zwłaszcza ostatniej
- zbiór informacji o awariach w poprzednich edycjach Pucharu
- zbiór regulaminów dotyczących następnych regat
- zbiór dotychczasowych precedensów prawnych
stanowią warunki brzegowe naszych poszukiwań projektowych, jednocześnie zakreślające obszar wszystkich możliwych rozwiązań. W tymże obszarze poruszają się także pozostałe syndykaty. "Wyścig projektowy" polega na tym, by poruszając się w tym obszarze znaleźć rozwiązanie najlepsze czyli zaprojektować najszybszy jacht. Z kolei najszybszy jacht to taki, którego część nadwodna potrafi wygenerować największą aerodynamiczną siłę napędową w stosunku do wszystkich oporów, zwłaszcza hydrodynamicznych powstających na części podwodnej jachtu. W projektowaniu chodzi o to, aby tak ukształtować i tak skonfigurować wszystkie elementy obu części jachtu, by w końcu osiągnąć powyższy cel. Obszar poszukiwań wbrew pozorom nie jest zbyt szeroki. Jachty, które zostają zgłoszone do regat niewiele się między sobą różnią - nawet wytrawny konstruktor często nie potrafi na pierwszy rzut oka dostrzec różnicy. A różnice tkwią w tysiącu szczegółów, które w końcu składają się na końcowy sukces w postaci jachtu szybszego o kilkadziesiąt sekund na trasie 2.5 godzinnego wyścigu.
Zatem "wyścig projektowy" polega na tym, by wychodząc z posiadanego zasobu wiedzy oraz budżetu, przebadać jak największą liczbę możliwych konfiguracji (opcji projektowych) różniących się wspomnianymi wyżej szczegółami i ostatecznie wybrać rozwiązanie najlepsze.
Dzisiaj zespół projektowy bazuje przede wszystkim na analizach obliczeniowych (hydro- , aerodynamicznych, wytrzymałościowych) z bardzo szerokim zastosowaniem technik CAD (Computer Added Design). Posługuje się przy tym bardzo zaawansowanymi narzędziami obliczeniowymi w postaci specjalistycznych programów liczących i wysoko wydajnego sprzętu komputerowego. Ostatecznie ze zbioru nawet kilku tysięcy opcji projektowych wybiera się kilka, kilkanaście konfiguracji, które materializują się w postaci modeli (jacht w skali 1:3, 1:4), które następnie badane są w wyspecjalizowanych ośrodkach badań modelowych. Na końcu całego procesu projektowania wybiera się zwykle jedno lub dwa rozwiązania (w przypadku, gdy syndykat zakłada z góry budowę i zgłoszenie dwóch łodzi).
W "wyścigu projektowym" wygrywa ten syndykat, który:
- posiada szerszą wiedzę bazującą na dorobku projektowym poprzednich edycji Pucharu,
- posiada bardziej zaawansowane narzędzia obliczeniowe i potrafi je lepiej skonfigurować
- korzysta z usług bardziej doświadczonego ośrodka badań modelowych
- potrafi lepiej zorganizować proces projektowania i zarządzać całym projektem
Z powyższego wynika, że ważnym czynnikiem sukcesu są ludzie - ich wiedza i doświadczenie, inwencja twórcza oraz sprawność w posługiwaniu się narzędziami projektowo-obliczeniowymi. Oczywiście, ważnym czynnikiem zawsze pozostaje budżet oraz minimum szczęścia.
 
LP: - Jak powstał model - chodzi tu o ciąg zdarzeń, które rozpoczął Andrzej Armiński mierząc jacht "MK Cafe - Posti" klasy America's Cup a kończąc na wykonaniu modelu w modelarni CTO w Gdańsku?
 
LT: - Podstawowym źródłem informacji potrzebnej do wykonania modelu są dane kształtu zewnętrznego kadłuba i wszystkich części wystających (płetwy balastowej i sterowej, gruszki balastowej). Niestety nie dysponowaliśmy dokładnym zapisem numerycznym kształtu w postaci tabeli rzędnych, lecz tylko nienajlepiej zeskanowanym rysunkiem linii teoretycznych. Pomiary Andrzeja pozwoliły wybiórczo potwierdzić wiarygodność rysunku. Na podstawie tegoż rysunku basen odczytał rzędne kształtu i następnie przy popmocy specjalistycznego programu komputerowego o nazwie NAPA obrobił te dane dokonując upłynnienia linii kształtu. Uzyskaną dokładność odtworzenia kształtu można uznać za zadawalającą. Cały proces kończy się wygenerowaniem przez program NAPA plików sterujących frezarką - maszyną skrawajacą odtwarzajacą kształt w drewnie. Obecnie rozpoczęliśmy bardzo interesujący etap badań jachtu "MK Cafe-Posti" - hydrodynamiczne badania eksperymentalne, wykonywane w skali modelowej na specjalnie przystosowanych do tego celu obiektach Ośrodka Hydromechaniki Okrętu (Centrum Techniki Okrętowej w Gdańsku).
Są dwa zasadnicze cele, które chcemy tu osiągnąć:
- rozpoznanie i dostateczne opanowanie trudnej techniki i technologii wykonywania takich badań, które znacznie różnią się od typowych badań modelowych statków transportowych, a którymi na co dzień zajmuje się Ośrodek Hydromechaniki Okrętu;
- równolegle będziemy wykonywać analizy obliczeniowe jachtu i porównywać uzyskane wyniki obliczeń z wynikami badań modelowych, co będzie prowadzić do wzajemnej weryfikacji obu metod badawczych; wiedza, jaką tu zdobędziemy jest niezbędna do wyeliminowania wszelkich błędów w przyszłości.
 
LP: - Jakiego rodzaju informacje zamierzacie uzyskać z hydrodynamicznych badań modelowych w CTO?
 
LT: - Będą to pełne charakterystyki hydrodynamiczne jachtu, czyli dane na temat wszystkich sił generowanych na zanurzonych elementach kadłuba, rozkładu ciśnień, prędkości przepływu itd oraz ogólny i szczegółowy obraz opływu z układem fal powstających na powierzchni wody. Podobne badania wykonuje się w innych dziedzinach techniki środków transportu: technice samochodowej i lotniczej (badania w tunelach aerodynamicznych). W przypadku samochodów uzyskuje się dane oporu powietrza, które pozwalają na takie kształtowanie elementów nadwozia, aby wynikowy opór wyrażony współczynnikiem Cx był jak najmniejszy. W naszym przypadku charakterystyki oporowe również należą do najważniejszych, bo bezpośrednio decydują o osiągach jachtu. Jednak niemniej ważne są dane na temat innych sił, jakie powstają podczas ruchu jachtu, którego niemal każda powierzchnia opływana wodą czy powietrzem (kadłub, płetwa balastowa i sterowa, żagle, maszt) stanowi powierzchnię nośną, tzn. generowana jest na niej tzw. siła nośna.
Podsumowując: badanie jachtu MK Cafe-Posti służy skonfigurowaniu warsztatu projektowo-badawczego oraz zdobyciu wiedzy i sprawności zespołu projektowego (podobnie jak załogi pływającej). Zakupienie tego jachtu jest dla nas bezcenne. Bez niego nie mielibyśmy w swoich poszukiwaniach badawczych od czego zacząć.
 
LP: - Kto tworzy zespół. Czy może Pan wymienić środowiska naukowo - badawcze, z których wywodzą się członkowie zespołu?
 
LT: - Trzon zespołu muszą tworzyć ludzie o dużym doświadczeniu i sprawności w stosowaniu narzędzi CAD oraz w modelowaniu i prowadzeniu analiz inżynierskich w oparciu o FEM (Finite Element Method) i CFD (Computational Fluid Dynamics). Krótko mówiąc, potrzebni są do podstawowej roboty ludzie młodzi, zdolni i sprawni - nie koniecznie utytułowani specjaliści w wąskiej dziedzinie - najlepiej wywodzący się z branży okrętowej i lotniczej.
 
Wyłaniają się następujące grupy projektowe:
 
Hydrodynamika kadłuba i części wystających
- dr inż. Lech Tamborski z zespołem (Stocznia Szczecińska, Politechnika Szczecińska - Wydział Techniki Morskiej)
 
Hydrodynamika kadłuba i części wystających
- badania modelowe basenowe mgr inż. Adam Grzonka (Centrum Techniki Okrętowej, Ośrodek Hydromechaniki Okrętu w Gdańsku)
 
Aerodynamika ożaglowania
- dr inż. Krzysztof Kubryński z zespołem (Politechnika Warszawska - Wydział Mechaniczny Energetyki i Lotnictwa)
 
Takielunek
- dr inż. Wojciech Skórski z zespołem (Politechnika Warszawska - Wydział Mechaniczny Energetyki i Lotnictwa)
 
Technologia wykonania, wytrzymałość
- mgr inż. Andrzej Armiński (Szczecin) z zespołem (Politechnika Warszawska - Wydział Mechaniczny Energetyki i Lotnictwa)
 
Projektowanie ogólne, Symulacja w pełnej skali (VPP)
- mgr inż. Andrzej Armiński z zespołem (Szczecin)