design for model ships

7/29/2019 design for model ships

1/22

Design your own hull using circular arcs

CONVENTIONS

All lengths are in mm, all angles in degrees. Areas in sq.cm, volumes in cu.cm.

Required data entry cells are in red. Optional data parameters are in light blue.

The major calculated results are shown in green cells.

It is assumed that the stem and transom both just touch the load waterline,ie neither immersed nor above the water level. Some calculation inaccuracy otherwise occurs.

METHOD

The cross-section at each station is a circular arc.

The centre of the arc's parent circle is placed at the "axis" point.

The "axis" point is 0 for the stem, and the "axis ht" for the transom. Other stations are distributed

between these two extremes in some way; five methods for "fA" are provided.

1: circular arc. The arc centres are distributed over a convex curve

derived from the rocker arc of rocker method 1.

2: linear increment. The arc centres are distributed over a straight

line between stem and transom.

3: reverse parabolic. The arc centres are distributed over a convex parabola

derived from the rocker parabolic arc of rocker method 4.

4: rev parab + linear. The arc centres are distributed over a convex parabola

derived from the rocker parabolic arc of rocker method 4, to which is added

a linear trend. The two are mixed in the proportions specified in the relevant cells.5: reverse hyperbolic. The arc centres are distributed over a convex hyperbola

derived from the rocker hyperbolic arc of rocker method 6.

6: rev hyp + linear. The arc centres are distributed over a convex hyperbola

derived from the rocker hyperbolic arc of rocker method 6, to which is added

a linear trend. The two are mixed in the proportions specified in the relevant cells.

The radius of an arc's parent circle is determined by the placement of its circle centre, the "axis",

plus the desired draft or rocker of the hull at that station, "d".

The rocker is calculated according to one of the following methods, ensuring

that the specified maximum rocker draft is utilised. The rocker "d" methods are:

1: circular arc. The rocker is a circular arc, whose radius is calculated

to ensure that the specified maximum rocker draft is placed at station 5.


2/22

2: (- nothing- an interim column for method 3)3: parabolic arc. The rocker arc is derived from the segment of a parabola.

The parabolic arc to be used starts with the value set as "param A" andends with the value set as "param B".

4: reversed parab. The arc of method 3 usually places the max rocker forward ofsection 5. This reverses the arc, placing max rocker draft aft of station 5.

5: (- nothing- an inteim column for method 6)

6: hyperbolic arc. The rocker arc is derived from the segment of a hyperbola.The hyperbolic arc to be used starts with the value set as "param A" andends with the value set as "param B".

7: reversed hyp. The arc of method 6 usually places the max rocker forward of

section 5. This reverses the arc, placing max rocker draft aft of station 5.

STATIC CALCULATIONS

Specify the rocker method; the calculated rocker depths are placed at each station.

Change the rocker depth "d" values at each station to whatever other values you prefer.Specify the axis method to distribute the arc centres on the axis; the arc radius "R" is calculated.Change the "fA" function to distribute the axis heights to any other you prefer. The functionvalues must start at 0 for the stem.

From the arc radius, the semi-beam at the waterline is calculated. Double the value of "L" to obtain the beam.From the semi-beam and other measures, the area of the immersed arc is calculated as "Seg".

RESULTSThe wetted area is calculated from the girth (circumference) at each station.The volume or displacement of the hull body is calculated from the section immersed areas.

For a 4kg IOM, the volume should allow for about 220cc of lead bulb plus fin and rudder volumes.To get the right volume, adjust the maximum rocker.

The longitudinal centre of bouyancy is shown. The value can be read as mm from the stem.The prismatic coeff is the ratio of the largest section area to the hull volume.


3/22

LWL must be 1000 for an IOM Param A: 1 1Use 1270 for a Marblehead Param B: 3 3

a 2342 -0.37 0.33

Axis ht: 80 "fA" method: 4 Max rocker: 54 b 1 1LWL: 1000 "d" method: 3 c -0.63 -1.33Stn sp: 100 inc 0.2 0.2

------------ "d" method #: ------------Stn fA Axis d R L Th G Pie Seg Wtd 1 2 3 4 5 6 7

0 0.00 0.0 0.0 0.0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 01 0.14 11.1 24.6 35.7 34 72 90 1602 1223 2447 1 19.6 0.022 24.6 16 0.1 30.4 13

2 0.27 21.6 40.7 62.3 58 70 152 4723 3461 10384 2 34.7 0.037 40.7 29.7 0.15 46.3 24.93 0.39 31.2 50.1 81.3 75 67 191 7786 5439 21756 3 45.4 0.045 50.1 40.7 0.18 53.2 35.44 0.50 40.0 54.0 94.0 85 65 213 9999 6594 32970 4 51.9 0.049 54 48.7 0.18 54 44.25 0.60 47.8 53.3 101.1 89 62 218 11021 6763 40580 5 54 0.048 53.3 53.3 0.17 50.6 50.6

6 0.68 54.4 48.7 103.1 88 58 209 10783 6020 42139 6 51.9 0.044 48.7 54 0.15 44.2 547 0.75 59.6 40.7 100.3 81 54 187 9396 4586 36691 7 45.4 0.037 40.7 50.1 0.12 35.4 53.28 0.79 63.3 29.7 92.9 68 47 153 7096 2791 25115 8 34.7 0.027 29.7 40.7 0.08 24.9 46.39 0.81 64.9 16.0 80.9 48 37 104 4189 1054 10536 9 19.6 0.014 16 24.6 0.04 13 30.4

10 0.80 64.0 0.0 64.0 0 0 0 0 0 0 10 0 0 0 0 0 0 0 10.049 0.18

[Accuracy 1%] Wetted area (cm^2) 1537

[.1%] Volume (cc) 3800 222619 "d1": circular arc[.3%] LCB (station) 4.87 "d2": (- nothing-)LCB from stem (mm) 486.9 "d3": parabolic arcPrismatic coeff 0.562 "d4": reversed parabRocker "entry" angle at Stn.2 17.3 "d5": (- nothing-)

"d6": hyperbolic arcHEELED CALCULATIONS "d7": reversed hypEnter the angle of heel. (Max of 30deg for realistic calculations.)

Then, enter various values of "trial incr" until the heeled volume is similar to the static volume.(Similar -- within, say, 1%. The "trial incr" is a trial waterline change due to heel.)

When the volumes are similar, enter various values of "trial trim" until the heeled and static LCB's agree.(The result is the change of trim associated with heeling; a negative value indicates "bows down".)

You may need to go back and change the "trial incr" a fraction if "trial trim" is large.Given "trial incr" and "trial trim", the heeled waterplane is calculated. Its co-ordinates are shown.


4/22

Boats with significant transom beam show a "slewed" waterplane; the approximate angle of slew is calculated.The increased righting moment is calculated, relative to the length of the fin specified.The helm "movement" - increased weather helm as a result of heel - is estimated

relative to the movement seen from a "standard" hull tube.

The change in wetted area should be small.

GRAPHS

LINES: an approximate plot of the hull lines. Change the sheerline if nesessary.ROCKER: a plot of the rocker profile.Set heel to 0 for the following graphs to show the static (ie not heeled) design.

AREAS: a plot of the immersed section areas.

WATERPLANE: a plot of the waterplane.

Vol LCBHeel: 30 Trial incr: 6.76 Flat 3800 4.87

Fin 420 Trial trim: -0.5 Heel 3800 4.87Slew (approx) 1.834Righting incr 10.6% (approx)Helm movement 160% (compared to "std" hull tube)

Wet area chg -0.3%

S(h) 0.5 S(t) -0.009 C(h) 0.866 Waterline beam

HEELED Axis d" R L' Th' G' Pie' Seg' Wtd Stbd Port RM0 0 -1.605 0 0 0 0 0 0 0 0 0 01 11.144 23.61 35.743 33.62 70.2 87.5 1564.5 1157 2313.4 39.19 -28.1 128902 21.587 40.25 62.297 58.27 69.3 151 4692.4 3408 10224 69.06 -47.5 735663 31.247 50.06 81.348 75.09 67.4 191 7782.6 5433 21734 90.72 -59.5 2E+05

4 40.023 54.27 94.023 85.2 65 213 10027 6639 33197 105.2 -65.2 3E+055 47.793 53.73 101.09 89.31 62.1 219 11071 6841 41045 113.2 -65.4 3E+056 54.4 49.13 103.08 87.83 58.4 210 10837 6098 42688 115 -60.6 3E+05

7 59.645 40.93 100.3 80.85 53.7 188 9430.7 4631 37049 110.7 -51 3E+058 63.262 29.54 92.918 67.95 47 152 7081.8 2775 24979 99.58 -36.3 2E+059 64.889 15.24 80.899 47.27 35.8 101 4083.6 980.4 9804 79.71 -14.8 63617

10 64 -1.758 64 0 0 0 0 0 0 32 32 0

Wetted area 1534 37963 44.7 Estimated righting radius


5/22

Volume (cc) 3800 223032LCB (station) 4.87

d' = R - (Axis+incr).Cos(Heel)d" = d' - Sin(tilt).StnGap(LCB-Stn)


6/22


7/22


8/22

Mixing proportions0.8 0.2 0.2

"fA" method #: --------2 3 4 5 60 0 0 0 0

0.1 0.3 0.14 0.24 0.13

0.2 0.55 0.27 0.46 0.250.3 0.75 0.39 0.66 0.370.4 0.9 0.5 0.82 0.480.5 0.99 0.6 0.94 0.59

0.6 1 0.68 1 0.680.7 0.93 0.75 0.98 0.760.8 0.75 0.79 0.86 0.810.9 0.46 0.81 0.56 0.83

1 0 0.8 0 0.8

ircular arcinear increverse parabolicev parab + lineareverse hyperbolic

ev hyperb + linear


9/22

ev hyp + linear


10/22

LINES

Sheerline 60 5

-130 -125 -120 -115 -110 -105 -100 -95 -90 -85 -80 -75 -70

Axis d R R^2 #### #### #### #### #### #### #### 9025 8100 7225 6400 5625 4900

0 0 0 0 #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A

11.14 24.6 36 1277.6 #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A

21.59 40.71 62 3881 #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A

31.25 50.1 81 6617.5 #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A 16.5 -0.3 -1040.02 54 94 8840.4 #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A 12.8 -0.2 -9.4 -17 -23

47.79 53.3 101 10220 #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A 33 13.2 1.75 -6.9 -14 -20 -25

54.4 48.68 103 10625 #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A 29.4 14.4 4.15 -3.9 -11 -16 -21

59.64 40.66 100 10061 #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A 51.9 27.5 15.4 6.39 -0.9 -7 -12

63.26 29.66 93 8633.7 #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A 40.2 25.7 16 8.41 2.16

64.89 16.01 81 6544.6 #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A 52.9 34.6 24.3

64 0 64 4096 #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A

### #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A

#N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A

#N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A#N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A



#N/A #N/A #N/A #N/A #N/A 60 29.4 14.4 4.15 -3.9 -11 -16 -21

#N/A #N/A #N/A #N/A #N/A 60 51.9 27.5 15.4 6.39 -0.9 -7 -12

#N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A 60 40.2 25.7 16 8.41 2.16

#N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A 60 52.9 34.6 24.3


-60

-40

-20

0

20

40

60

80

Beam

Approximate Hull Lines

Page 10


11/22

LINES

If some of the lines above the waterline seem "funny",

that is because Excel is struggling to draw something it wasn't designed to do!

Page 11


12/22

LINES

-65 -60 -55 -50 -45 -40 -35 -30 -25 -20 -15 -10 -5 0 5 10 15 20

4225 3600 3025 2500 2025 1600 1225 900 625 400 225 100 25 0 25 100 225 400

#N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A

#N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A 3.89 -8.3 -14 -18 -21 -23 -24 -25 -24 -23 -21 -18

#N/A 4.82 -7.7 -16 -21 -26 -30 -33 -35 -37 -39 -40 -41 -41 -41 -40 -39 -37

-18 -24 -29 -33 -37 -40 -42 -44 -46 -48 -49 -49 -50 -50 -50 -49 -49 -48-28 -32 -36 -40 -43 -45 -47 -49 -51 -52 -53 -53 -54 -54 -54 -53 -53 -52

-30 -34 -37 -40 -43 -45 -47 -49 -50 -51 -52 -53 -53 -53 -53 -53 -52 -51

-26 -29 -33 -36 -38 -41 -43 -44 -46 -47 -48 -48 -49 -49 -49 -48 -48 -47

-17 -21 -24 -27 -30 -32 -34 -36 -37 -39 -40 -40 -41 -41 -41 -40 -40 -39

-3.1 -7.7 -12 -15 -18 -21 -23 -25 -26 -27 -28 -29 -30 -30 -30 -29 -28 -27

16.7 10.6 5.56 1.29 -2.3 -5.4 -8 -10 -12 -13 -15 -15 -16 -16 -16 -15 -15 -13

#N/A 41.7 31.3 24.1 18.5 14 10.4 7.47 5.08 3.21 1.78 0.79 0.2 0 0.2 0.79 1.78 3.21

#N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A 0 60 #N/A #N/A #N/A

#N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A -25 -24 -23 -21 -18

#N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A -41 -41 -40 -39 -37#N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A -50 -50 -49 -49 -48



-26 -29 -33 -36 -38 -41 -43 -44 -46 -47 -48 -48 -49 -49 #N/A #N/A #N/A #N/A

-17 -21 -24 -27 -30 -32 -34 -36 -37 -39 -40 -40 -41 -41 #N/A #N/A #N/A #N/A

-3.1 -7.7 -12 -15 -18 -21 -23 -25 -26 -27 -28 -29 -30 -30 #N/A #N/A #N/A #N/A

16.7 10.6 5.56 1.29 -2.3 -5.4 -8 -10 -12 -13 -15 -15 -16 -16 #N/A #N/A #N/A #N/A

60 41.7 31.3 24.1 18.5 14 10.4 7.47 5.08 3.21 1.78 0.79 0.2 0 #N/A #N/A #N/A #N/A

Page 12


13/22

LINES

Page 13


14/22

LINES

25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100 105 110

625 900 1225 1600 2025 2500 3025 3600 4225 4900 5625 6400 7225 8100 9025 #### #### ####


-14 -8.3 3.89 #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A

-35 -33 -30 -26 -21 -16 -7.7 4.82 #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A

-46 -44 -42 -40 -37 -33 -29 -24 -18 -10 -0.3 16.5 #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A-51 -49 -47 -45 -43 -40 -36 -32 -28 -23 -17 -9.4 -0.2 12.8 #N/A #N/A #N/A #N/A

-50 -49 -47 -45 -43 -40 -37 -34 -30 -25 -20 -14 -6.9 1.75 13.2 33 #N/A #N/A

-46 -44 -43 -41 -38 -36 -33 -29 -26 -21 -16 -11 -3.9 4.15 14.4 29.4 #N/A #N/A

-37 -36 -34 -32 -30 -27 -24 -21 -17 -12 -7 -0.9 6.39 15.4 27.5 51.9 #N/A #N/A

-26 -25 -23 -21 -18 -15 -12 -7.7 -3.1 2.16 8.41 16 25.7 40.2 #N/A #N/A #N/A #N/A

-12 -10 -8 -5.4 -2.3 1.29 5.56 10.6 16.7 24.3 34.6 52.9 #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A

5.08 7.47 10.4 14 18.5 24.1 31.3 41.7 #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A


-14 -8.3 3.89 60 #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A

-35 -33 -30 -26 -21 -16 -7.7 4.82 60 #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A-46 -44 -42 -40 -37 -33 -29 -24 -18 -10 -0.3 16.5 60 #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A

-51 -49 -47 -45 -43 -40 -36 -32 -28 -23 -17 -9.4 -0.2 12.8 60 #N/A #N/A #N/A

-50 -49 -47 -45 -43 -40 -37 -34 -30 -25 -20 -14 -6.9 1.75 13.2 33 60 #N/A






Page 14


15/22

LINES

Page 15


16/22

LINES

115 120 125 130

#### #### #### ####

#N/A #N/A #N/A #N/A

#N/A #N/A #N/A #N/A

#N/A #N/A #N/A #N/A

#N/A #N/A #N/A #N/A#N/A #N/A #N/A #N/A

#N/A #N/A #N/A #N/A

#N/A #N/A #N/A #N/A

#N/A #N/A #N/A #N/A

#N/A #N/A #N/A #N/A

#N/A #N/A #N/A #N/A

#N/A #N/A #N/A #N/A

#N/A #N/A #N/A #N/A

#N/A #N/A #N/A #N/A

#N/A #N/A #N/A #N/A#N/A #N/A #N/A #N/A

#N/A #N/A #N/A #N/A

#N/A #N/A #N/A #N/A

#N/A #N/A #N/A #N/A

#N/A #N/A #N/A #N/A

#N/A #N/A #N/A #N/A

#N/A #N/A #N/A #N/A

#N/A #N/A #N/A #N/A

Page 16


17/22

ROCKER

54

0 0 0

1 25 -25

2 41 -41

3 50 -50

4 54 -545 53 -53

6 49 -49

7 41 -41

8 30 -30

9 16 -16

10 0 0

-60

-40

-20

0

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Draft

Station

Rocker Profile

Page 17


18/22

ROCKER

Page 18


19/22

AREAS

0 0

1 1223

2 3461

3 5439

4 6594

5 6763

6 60207 4586

8 2791

9 1054

10 0

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

8000

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Area

Station

Curve of immersed areas

Page 19


20/22

AREAS

Page 20


21/22

WATERPLANE

0 0 0

1 39.2 -28

2 69.1 -47

3 90.7 -59

4 105 -65

5 113 -65

6 115 -617 111 -51

8 99.6 -36

9 79.7 -15

10 32 32

-200

-150

-100

-50

0

50

100150

200

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9WLbeam

Station

Waterplane

Page 21


22/22

WATERPLANE

10

Date post:	14-Apr-2018
Category:	Documents
Upload:	kyvacka
View:	221 times
Download:	0 times

design for model ships

Documents