Några karakteristiska för långfärdsbåten

Peter Ibold, brittisk båtkonstruktör, skrev för några år sen en artikel i Yachting Monthly där han diskuterade hur man kan utvärdera prestanda och lämplighet hos havsgående segelbåtar. En intressant artikel som, bearbetad till svenska förhållanden, har fått ligga till grund för följande redogörelse.

Till att börja med delar Ibold upp en segelbåts rörelse i sex delar: Heave, Roll, Pitch, Surge, Sway och Yaw. Vi kan översätta dessa till

  • Hävning, båtens rörelse i lodrät led
  • Rullning i sidled runt en axel längs med båten genom tyngdpunkten
  • Nigning, rullning i längdled genom en axel tvärs genom tyngdpunkten. I svårare sjö talar man om stampning.
  • Böljning, ojämn gång orsakad av vågornas växelvisa uppbromsning och acceleration
  • Svajning  eller pendling, förflyttning i sidled fram och tillbaka
  • Vridning i sidled runt en lodrät axel genom tyngdpunkten

Alla rörelser har betydelse för hur man upplever båtens egenskaper, och deras amplituder kan variera inom vida gränser. Hävningen, som orsakas av att båten ibland befinner sig i en vågdal och ibland på vågtoppen, ger upphov till tröghetskrafter; det kan liknas vid att åka berg- och dalbana. På toppen reduceras ekipagets tyngd med upp till 20% och i vågdalen ökas den med lika mycket. Denna rörelse är antagligen en starkt bidragande orsak till sjösjukan.

I fortsättningen ska jag göra en sammanställning av olika tekniska faktorer som har betydelse för en båts prestanda.

Nu kanske somliga säger: "Jag är bara intresserad av långfärdssegling. Fart och prestanda struntar jag i." Men Ibold har ett svar på denna invändning i slutet av sin artikel: "Det är nonsens! Hyggliga prestanda (absolut sett och inte som resultat av en mätregel) står för säkerhet. Det ger oss ofta den enda möjligheten att undvika, eller undkomma, svåra eller farliga situationer. Fram för lyckliga och säkra långfärder!"

Relativ fart och skrovlängd

Det är välkänt att en deplacementsbåt har en högsta teoretisk fart baserad på vattenlinjens längd. Förhållandet kan skrivas som:

dvs farten i knop är lika med en koefficient gånger kvadratroten ur vattenlinjens längd.

Mäts längden i fot är det teoretiska värdet på koefficienten 1,34 och mäter vi i meter blir den 2,43. Formeln, som egentligen beskriver en ostörd vågs hastighet på djupt vatten som funktion av våglängden, kan användas därför att när den bildade vågens längd är lika med båtens vattenlinjelängd kommer båten att liksom hänga mellan två vågtoppar. En fartökning försvåras då av den uppförsbacke som bildas när aktern ska lämna sin vågtopp efter sig.

I själva verket är koefficienten beroende av skrovets utformning; hur lätt aktern släpper, hur stort överhäng båten har, osv. Ett rimligt värde för en segelbåt är ungefär 2,5 (1,4 om man mäter i fot). Vid ett värde på 4,5 (2,5) är båten på gränsen till planing med aktern djupt nere och vid värdet 6,5 (3,5) ligger båten helt uppe på vattenytan, och aktern har definitivt lämnat häckvågen efter sig. Detta kräver en extra kraft och uppnås aldrig normalt vid segling. En segelbåt kan dock surfa nerför en stor våg och tillfälligt komma upp i farter över tröskeln, men detta är inte planing i egentlig mening.

Deplacement

Den faktor som har störst betydelse för en båts karakteristiska är deplacementet och hur det är fördelat. Det står för en stor del av motståndet och är alltså bromsande, men är också betydelsefullt för komforten ombord. Ett användbart mått för att jämföra olika båtar är därför förhållandet mellan deplacement och vattenlinjelängd, som vi kallar för relativt deplacement. För att göra kvoten oberoende av enhet upphöjs längden till tre. Mäts längd i fot och deplacement i ton blir då formeln:

En "normal" långfärdsbåt har värden mellan 100 och 300 med 200 som ett genomsnittsvärde för en tiometersbåt. (Mäter vi LWL i meter måste det då erhållna resultatet divideras med 35 för jämförelsens skull.) Större värden ger större komfort: mer plats ombord och mindre rörelser i sjön, och motsatsen förstås för låga värden.

Effekter av rigg och segel

Fundamentala för båtens rörelse i sjön; det är välkänt för den som färdats med sin båt i avmastat skick i grov sjö. Anledningen är motståndet mot rullning, både tvärs och i längdled, fast det senare i mycket mindre grad. Det är det s.k. tröghetsmomentet som spelar roll, dvs summan av alla massor multiplicerade med avstånden till vridningsaxeln tagna i kvadrat. I en normal båt kan riggen anses svara för 2/3 av motståndet mot rullning i sidled (därtill kommer förstås också vindtrycket), kölen för endast 1/3 beroende på dess ringa avstånd från vridningscentrum trots den mycket större massan; kanske 30-40% av deplacementet mot mindre än 5% för riggen. När tröghetsmomentet ökar, ökar också perioden vid rullning, dvs svängningstiden. För rullning i längdled, nigning, spelar deplacementets fördelning den avgörande rollen; här är det betydelsefullt att samla vikten centralt, eftersom det största motståndet mot framfarten i grov sjö orsakas av detta nigande. Lågt tröghetsmoment i denna dimension ger snabba och korta rörelser som lättare dämpas.

Lättbriskoefficienten

SA/Sw är ett mått på hur lättdriven båten är i svaga vindar. Det utgörs av förhållandet mellan segelarean och våta ytan. Ett normalvärde för en långfärdsbåt kan anses ligga mellan 2 och 2,5. Låga värden antyder att båten inte kan föra tillräckligt med segel.

Friskbriskoefficienten

Vid ökande vind kommer det största motståndet inte från våta ytan utan från vågbildningen. (Självklart ökar också friktionen med farten, men dess andel av totala motståndet går ner.) Ett lämpligt mått blir därför förhållandet mellan segelarea och deplacement (mätta antingen i kvadratfot eller kvadratmeter och i kubikfot eller ton), där det senare upphöjs till 2/3. Formel, som alltså är oberoende av enheterna fot eller meter, är alltså

och bör ligga mellan 15 och 20. Högre värden ger större acceleration hos båten.

Stabilitetskoefficienten

När vinden friskar blir också stabiliteten mer avgörande, dvs förmågan att bära segel. En gammal tumregel som jag ofta refererar till är att en långfärdsbåt ska kunna föra fulla segel vid bidevindssegling i 20 knops vind och då luta högst 20 grader. Det finns ett användbart mått som kallas för Dellenbaughvinkeln efter denne konstruktör. Formeln är

där SA är segelarean och H avståndet mellan segelcentrum och en punkt under vattenlinjen på 40% av köldjupet. RM är det rätande momentet per grads lutning. Värdet av uttrycket ger lutningsvinkeln vid ett segeltryck av 1 lbf/sq ft, något som uppnås vid bidevindssegling i Beaufort styrka 4, dvs runt 8 m/s. Man kan lika gärna använda metriska mått, kvadratmeter, meter och newtonmeter. Vindtrycket mäts då i Pascal varför man måste multiplicera resultatet med 50 (1 lbf/sq ft = 50 Pa). Ett lämpligt värde på Dellenbaughvinkeln för en 10-meters båt ligger mellan 13 och 18 grader. Ju högre värden desto vekare båt och tvärtom. Men ett lågt värde betyder också stötigare gång varför en långfärdsbåt av bekvämlighetsskäl inte bör vara alltför styv.

Att uppskatta segelarean är inget problem för båtägaren, men att beräkna H och RM är lite knepigare. RM kan bestämmas genom att belasta båtens reling med en vikt (t ex ett par gubbar) samtidigt som man mäter lutningen med en inklinometer (t ex Silvas krängningsmätare). RM blir då avståndet från vikten till centrumlinjen multiplicerat med belastningen i Newton, dvs vikten i kg gånger 10, och allt dividerat med lutningen i grader. H kan konstrueras från en segelritning genom att dra medianerna från seglens hörn för att beräkna varje segels tyngdpunkt och sedan beräkna ett efter resp. segels area vägt medelvärde på lodräta avståndet till läget under vattenlinjen.

Överlevnadskoefficienten

The survival factor kallar Ibold något dramatiskt den femte faktorn. Den kan användas för att bedöma chansen för att en båt som kapsejsat ska vända sig på rätt köl. Enligt upphovsmännen, Kirkham och McCurdy, är beräkningen enkel: man dividerar bara maxbredden i fot med tredje roten ur deplacementet i pund dividerad med 64. Det är endast maxbredd och deplacement som har betydelse märkligt nog. Som resultat får man ett värde som ska ligga under 2. Båtar som ger större värden ska inte gå till havs, utan bör hålla sig nära kusten. Mäts deplacement i ton och bredd i meter får vi samma tal, eftersom vikten i pund dividerad med 64 ger volymen av undanträngda vattnet i kubikfot. Formeln blir då:

wpe1.jpg (1828 bytes)

Dvs en 3 meter bred båt bör väga minst 3,4 ton!

 

Bekvämlighetsfaktorn

Den sjätte och sista faktorn kallar Ibold för Motion Comfort ratio, MCR. Av namnet framgår att det är välbefinnandet som premieras och formeln lyder:

Om deplacementet D mäts i pund, längd och bredd i fot får man värden mellan 25 och 35 för en normal tiometersbåt och mellan 35 och 45 för en 50-fotare. Ju större värde, desto större komfort. En lättviktsmaxi kan dock få värden som motsvarar de för en betydligt mindre långfärdsbåt! För att jämföra när man använt metriska mått, ton och meter, multipliceras resultatet med 140.

Tillbaka till hemsidan