Båtens fart genom vattnet

Det är inte bara seglen, som bestämmer farten. Undervattenskroppens yta och form har även stor betydelse. Trots, att konstruktören redan till en stor del har bestämt båtens prestanda, kan denna ändå till en viss del påverkas av besättningens åtgärder.

När en båt seglar genom vattnet bildas ett motstånd. Detta kan delas upp i två komponenter:

-friktionsmotstånd, vilket uppstår när vattnet strömmar kring undervattenskroppen

-inducerat motstånd eller vågbildningsmotstånd, vilket generares av själva båten

 

1. Friktionsmotståndet

Detta är ett vanligt strömningsmotstånd. Storleken beror på:

- friktionskoefficienten

- kroppens totala omströmmande yta (våta ytan)

- farten genom vattnet.

Friktionskoefficienten kan hållas låg genom att man har en slät och ren botten.

Våta ytan är oftast minst, när båten seglas parallellt med sin konstruktionsvattenlinje. Extra vikt ombord ökar våta ytan om än relativt litet. En extra gast ombord i en IF-båt ökar våta ytan 1.3 %.

Fartberoendet är ungefär kvadratiskt, dvs. motståndet blir fyra gånger så stort, när man dubblar farten.

2. Vågbildningsmotståndet

Detta beror på, att det bildas vågor för och akter om båten. Motståndets storlek beror i huvudsak på tre komponenter:

-fartens relation till vattenlinjelängden

-deplacementet

-skrovformen.

a) Fartens relation till vattenlinjelängden

Hydrodynamikern Fruode kom för länge sedan på, att en båt kan segla fortare, om den är längre. Förhållandet mellan en båts fart genom vattnet och kvadratroten ur den effektiva vattenlinjelängden har utgjort - och utgör fortvarande grunden till praktiskt taget alla respitregler.

b) Deplacementet

Ju tyngre båten är, desto mer vatten måste förflyttas från för till akter, och desto större kraft måste till för att behålla farten. För att kunna segla och accelerera lika fort, behöver en lika lång men dubbelt så tung båt dubbelt så stor framdrivande kraft och därigenom dubbelt så mycket segel.

c) Skrovformen

Skrovformen kan i detta avseende med god noggrannhet approximeras med:

-Cp prismatiska koefficienten, vilket är förhållandet mellan volymen av båtens

undervattenskropp och en kropp med konstant tvärskeppssektion, som är

lika med båtens mittspant, och med längden lika med båtens vattenlinje

-LCB Deplacementets tyngdpunkt i långskeppsled

-Bwl/Tc Förhållandet mellan max vattenlinjebredd och max djupgående, kölen ej

medräknad)

-Lwl/(Depl)1/3 Förhållandet mellan vattenlinjelängd och tredje roten ur deplacementet

(s.k.slankhetstalet)

Cp ska öka med ökad fart

LCB ska ligga mer föröver vid låg fart

Bwl/Tc ska öka med ökad fart

Lwl/(Depl)1/3 ska vara stor vid hög fart

Med gastarnas placering kan man till viss del påverka Cp, LCB och Bwl/Tc. Vad gäller slankhetstalet blir detta större för en lätt båt. Vid höga farter får alltså en extra vikt i båten dubbelt negativ påverkan.

Vågblidningsmotståndet ökar med ungefär 5-e graden av farten. Därför har det ingen betydelse vid låga farter och mycket stor betydelse vid höga. Det är detta motstånd, som gör, att en deplacementbåt inte kan öka sin fart mer än till en viss relation till sin vattenlinjelängd.

För en båt med mycket högt slankhetstal, t.ex. en katamaran eller (segel)kanot, ökar vågmotståndet med lägre potens (endast cirka kvadratiskt) vid höga farter. Därför kan dessa båtar gå mycket fort i relation till sin längd.

 

3. Motståndskurvan

Om man har tillgång till en båts spantruta eller linjeritning, kan man bestämma ovanstående parametrar och teoretiskt sätt räkna ut båtens motståndskurva. I Universitetet i Delft i Holland har professor J. Gerritsma och hans medarbetare gjort en hel del teoretiskt och praktiskt arbete i detta ämne. Deras arbete ligger bland annat till grund för de principer, på vilka man har baserat IMS-regeln. Genom att sätta in båtens parametrar i professorns ekvationer, kan man alltså beräkna motståndskurvan.

4. IF-båten

IF-båtens samband mellan fart och motstånd finns uträknad och uppritad i Figur 1. Två kurvor finns i figuren nämligen det totala motståndet och friktionsmotståndet. Man kan se, att under två knop finns endast friktionsmotstånd. Vid fyra knops fart är friktionsmotståndet ännu nästa 2 gånger större än vågbildningsmotståndet, men redan vid knappt fem knops fart har friktionsmotstånd och vågbildningsmotstånd blivit lika stora. Vid sex knops fart har vågblidningsmotståndet blivit cirka 2.5 gånger större än friktionsmotståndet. Bogvågen är vid denna fart lika lång som båtens vattenlinjelängd, och den börjar nu komma i resonans med aktervågen. Vid sju knops fart har vågbildningsmotståndet vuxit till mer än 5 gånger friktionsmotståndet. Båten gräver ner sin akter och en jättelik aktervåg bildas en liten bit bakom båten.

Om den nu inte får hjälp av surfvågor, kan IF-båten inte seglas mycket fortare....

Som man kan se i figuren, har friktionsmotståndet stor betydelse vid farten för kryss. Därför gäller det att hålla båtens stora bottenyta jämn och ren. Annars får man problem med både farten och höjden.

Marek Janiec, SSIF

IF-829 "Ingela"