Focus 650 - mój pierwszy projekt "z komputera"

MENU

Contact

Książka!

Artykuły

2023-12-03 - Focus 650 - mój pierwszy projekt "z komputera"

W ostatnich Mistrzostwach Polski tytul v0ce mistrza w klasie T1 zdobył załoga jachtu "Gosica". Niezły wynik jak na zbudowana przed 20 laty jednostkę typu Focus 650 o wyraźnie turystycznym wyposażeniu (bramka, relinki, wnętrze do mieszkania). Trzeba uzupełnić, że zaprojektowałem go przed ponad ćwierć wiekiem.

Ożna by powiedzieć, że sama łodka nie wygrywa, ot trafił się odpowiedni armator i załoga. Z pewnością plus trochę szczęścia również do warunków to gwarancja sukcesu.

Muszę jednak powiedzieć, że Focus 650 nie powstał w sposób typowy dla tamtych czasów:zaprojektowałem go bowiem przy wsparciu metod numerycznych. Był to więc mój pierwszy jacht "z komputera". Projekt prezentował zupełnie nową jakość w porównaniu do tradycyjnego projektowania na papierze, kiedy błędy rysunkowe wynikające ze skali (przeważanie 1:10) trzeba było pracowicie korygować w trakcie trasowani, by uzyskać jaką taką płynność linii kadłuba.

Problem jednak w tamtych czasach (koniec lat dziewięćdziesiątych) nie tkwił w sprzęcie, lecz w softwarze- specjalistycznym oprogramowaniu. Na zachodzie wykorzystywano do projektowania programy typu CAD dedykowane o takich celów, ale ich koszt porażał, zwłaszcza w porówaniu z zarobkami w tamtych czasach. Ale wtedy jeszcze obowiązywała zasada:jeśli nie możesz kupić- zrób to samemu, a przynajmniej spróbuj.

Po pierwszych przymiarkach do algorytmu z udziałem Wojtka Hofmana- fizyka z PAN nieco zwątpiłem. Próbowaliśmy znale źć rozwiązanie problemu bez uwzględnienia grafiki wektorowej, o której obydwaj mieliśmy blade pojęcie. Bezskutecznie. Było to na tyle deprymujące, że zawiesiłem wszelkie działania w tym kierunku. Wydawło się, że trzeba się przeprosić ć z deską kreślarską, krzywikami i kalkulatorem.

Nie zaprzestałem jednak zupełnie. Zacząłem sprawdzać, która z krzywych, oprócz wielomianu n-tego stopnia, nadawałaby się do opisania przebiegu przekrojów poprzecznych kadłuba , czyli wrężnic. Stary poradnik matematyczny podpowiedział mi, że najlepiej opisuje ten kształt krzywa wykładnicza typu z=c+ ayb.

Zacząć trzeba było jednak od dwuwymiarowych rysunków nawet odręcznych : wrężnicy (przekroju poprzecznego w miejscu maksymalnej szerokości), lni burty, linii stępki i linii wodnej. Wyznaczenie współczynników równania wymagało rozwiązania układu rwnań nieliniowych tak aby wrężnica przechodziła dokładnie przez założone współrzędne:y=o, z=Zan (c); y=ylw, z=0 ; y=yb, z= zb .

Darujmy sobie szczegółowy opis procedury rozwiązania układu tych równań. Kluczem okazało się ich przekształcenie do postaci równań liniowych przez ich zlogarytmowanie, po wyeliminowaniu współczynnika c (współrzędna zanurzenia wrężnicy), przeniósłszy go na lewą stronę równania.

Ten pierwszy krok otwierał dopiero pętle obliczeń (iteracji) , w których, metodą aproksymacji nieliniowej, wyznaczało się skorygowane dokładne współrzędne wszystkich linii teoretycznych kadłuba, Program miał też moduł obliczający parametry hydrostatyczne (wypór, położenie środka ciężkości, powierzchnia wodnicy).

Kosztowało to wiele godzin pracy, tym bardziej, że trzeba było zarazem uczyć się podstaw programowania. A wiadomo jakie komputery były wówczas dostępne. Moja Amiga 500, mimo śmiesznie małego RAM-u, jednak dawała radę na tym poziomie, choć twórcy nie dedykowali tego komputera do obliczeń. Język programowania czyli Basic -też nie można uznać za najodpowiedniejszy. Taki jednak znałem i Amiga nieźle sobie z nim radziła, nie grzesząc wszelako szybkością. Oczywiście, program nie miał interfejsu, gdyż nie było potrzeby jego tworzenia. Nie zamierzałem go komercjalizować.

Tuż przed rozpoczęciem prac nad programem Janek Młynarczyk (obecnie prof. Politechniki Gdańskiej na emeryturze) przesłał mi ręcznie pięknie skopiowane,tajne wówczas (u nas), rezultaty badań, zespołu z uniwersytetu w Delft, nad wpływem kształtu (parametrów) kadłuba na jego opory hydrodynamiczne. Raport Janka zwierał zarówno wielomian wynikowy jak i tabele jego współczynników zależnych od liczb Reynoldsa i Frode'a. Grzechem byłoby nie skorzystać.

Dopisałem więc moduł optymalizacyjny z pętlą iteracji sterowanych jednak "ręcznie", gdyż automatyzacja w tym języku programowani i na tym sprzęcie raczej nie wchodziła w rachubę. Wymagałoby to bowiem procedury optymalizacji nieliniowej w przestrzeni wielowymiarowej parametrów kadłuba. Dziś takie programy nie szokują; sztuczna inteligencja potrafi wszystko.

Ja optymalizowałem kadłub Focusa 650 zmieniając kolejno parametry i porównując wyniki stosunku tzw. oporu resztkowego i oporow tarcia do wyporności. Na szczęście ilość parametrów była ograniczona (opisałem je szczegółowo w książce" Szybciej niż wiatr"). Zajęło mi to wiele dni i tygodnie. Warto jednak było. Zgodnie z kierunkiem optymalizacji, Jacht powinien żeglować szybko zwłaszcza na słabych i średnich wiatrach. I rzeczywiście optymalizacja nie zawiodła. Potwierdziły to wyniki regat jakie osiągnąłem na moim osobistym Focusie, liczne miesca na pudle armatorów innych egzemplarzy tego jachtu, jak i, przytaczane tu wyniki ostanich Mistrzostw Polski.

Pokład już oczywiście projektowałem tradycyjnie na desce.

Już w rok później zmieniłem nie tylko komputer (na Peceta), zapisując od nowa program w nowocześniejszym "szybszym" języku . Być może Pascal + nie najlepiej się nadawał do obliczeń, ale taki właśnie dobrze znał mój syn Paweł. Wszystkie moduły działały parę razy szybciej. Udało się nim zaprojektować kadłuby następnych jachtów w tym Jumpera 550, odnoszącego sukcesy w regatach klasy Micro.

Z programem jednak rozstałem się, gdy stał się możliwy dostęp, drogą kupna, do profesjonalnego australijskiego pakietu MaxSurf. Trudno go uznać za tani nawet po uzyskaniu specjalnego rabatu, zapewne przyznanego mi z tytułu pierwszeństwa(jaki pierwszy klient firmy w Polsce) Pakiet nie miał ograniczeń mojej amatorskiej produkcji. W swoim module VPP (Span) obliczającym opory i biegunowe prędkości także wykorzystywał rezultaty prac na Uniwersytecie w Delft. Co najważniejsze, pozwalał też na swobodne kształtowanie bryły okładu. Służy mi do dzisiaj, oczywiście, po niezbędnym "updatowaniu".