nauCAT
Samim pogledom na trup motornog broda može nam se mnogo reći o njegovoj prirodi. A dobar brod počinje s trupom, piše Barche a Motore. Plovila za glisiranje mogu imati klasični V-oblik trupa ili stepenasti s udubinom u trupu plovila. Mogu se vidjeti na modelima svih duljina od Axopara 22 (7 metara) do Cigarette Tirranna 59 (18 metara) i više. Ali čemu služe stepenice trupa? I kako rade?
Pitali smo tri gurua ove vrste trupa: Jarkka Jämsena i Navia Design tim, Harryja Miesbauera iz /H/arry Miesbauer Yacht Designa i Teda Mannefelta iz Mannerfelt Design Teama
O čemu ćemo govoriti u ovom članku
Stepenasti trupovi: za koje se brodove koriste?
Motorni brodovi i stepenice trupa: kako rade?
Stepenasti trupovi: prednosti
Stepenasti trupovi: mane
Stepenice u motornim brodovima: koliko ih je potrebno i koje
Stepenasti trupovi: za koje se brodove koriste?
Namijenjeni su za brza glisirajuća plovila, tj. ona plovila koja ‘klize’ nad vodom umjesto da pomiču vodenu masu ispred sebe.
Gliseri i kut podizanja:
Kada govorimo o glisiranju plovila, ne možemo zanemariti koncept uzgona. Što je to? Sila koja pod utjecajem brzine podiže naš brod iznad površine vode.
Uzgon je vertikalna reakcija na otpor gibanju ravnih ili gotovo ravnih površina dok se one kreću s minimalnim upadom na površinu vode. Ili kad su uronjeni u njega. Sve ovisi o pritisku vode na površinu uronjenog tijela i upadnom kutu.
Koliki je upadni kut? To je kut između smjera kretanja tijela (u odnosu na tekućinu) i smjera brzine tijela u odnosu na tekućinu. Kada se upadni kut smanji, uzgon se povećava i tako poboljšava trim plovila.
“Sva glisirajuća plovila,” objašnjava Navia Design, “mogu imati koristi od ovog stepenastog trupa. Konačni dizajn tada može malo varirati ovisno o zahtjevima. Drugim riječima, stepenasti trup može se optimizirati za velike brzine ili da bude učinkovitiji u potrošnji goriva pri brzini krstarenja.”
Uglavnom, dobri su za svaki tip glisera. A za koje nisu dobre?
"Nisu dobri", kaže Ted Mannerfelt "za brodove s IPS-om, hidrojetove ili s osovinskim prijenosom."
A što se tiče duljine? Jedan od najmanjih brodova s dvije stepenice je Axopar 22 koji su dizajnirali Jarkko Jämsen i njegov tim.
“Za proizvodni brod,” predlaže Navia Design, “mogli bismo početi od duljine od 5 metara naviše. To je također zato što stepenice uključuju povećanje težine koje se više osjeti na malom brodu. Za brod malog deplasmana izrađenog po mjeri koji koristi posebne materijale i smanjenu težinu u svojoj konstrukciji, mogli bismo početi od 3 metra naviše.”
Motorni brodovi i stepenice trupa: kako rade?
”U osnovi stvaraju zračni jastuk,” objašnjava Harry Miesbauer, “što znači da ima manje ovlažene površine i stoga manje trenja. To stvara mekoću pri udaru, ali i stabilnost i veću najveću brzinu.”
Te smo efekte vidjeli na primjer na Frauscher 1212 Ghost, jednoj od najnovijih motornih jahti koje je dizajnirao Harry Miesbauer.
Foto: Mannerfelt Design Team
Na gornjem crtežu koji je dao Ted Mannerfelt možete vidjeti kako zrak prolazi ispod trupa i smanjuje trenje.
Uglavnom, zbog učinka brzine, voda nailazi na stepenicu i sklizne ispod nje, pronalazeći vakuum. Između površine vode i samog trupa stvara se zračni džep koji djeluje kao jastuk. Ovo podupire trup. Ovisno o prisutnim stepenicama, ovaj učinak će se ponoviti svaki put kada voda naiđe na jedan. Tlak zraka tako stvara uzgon i istovremeno smanjuje navlaženu površinu trupa. Kao rezultat imamo manje hidrodinamičkog trenja.
Stepenasti trupovi: prednosti
Ovi su trupovi poznati po svojoj izvrsnoj upravljivosti i učinkovitosti pri velikim brzinama, dobroj kontroli trima i dobrom držanju mora čak i na valovima. Ali ima toga puno više.
“Naš tim,” objašnjava Ted Mannerfelt, “proučava ovu vrstu dizajna brzih glisera više od 30 godina u svijetu utrka. Naši trkaći brodovi u povijesti su donijeli kući 25 svjetskih prvenstava. Tako smo iz iskustva i dobrih rezultata u utrkama svoje znanje pretočili u brodove za razonodu. Glavna prednost što se nas tiče je da smanjujete otpor za oko 5-12% na brodu normalne proizvodnje.”
To omogućuje brža plovila s boljim performansama i potrošnjom goriva, čak i s manjom snagom. U slučaju izvanbrodskih motora, to također znači imati manje motora, što potvrđuje Navia Design.
“Prednosti ove vrste dizajna,” nastavlja Navia, “sa stepenastim trupom mogu se vidjeti pri brzini od 15 čvorova naviše. Glavna prednost je smanjenje otpora zbog smanjenja mokre površine. Stepenasti trupovi imaju bolji omjer izdizanja/mokre površine. Ovo smanjenje otpora omogućuje veću maksimalnu brzinu i manje motore u kombinaciji s manjom potrošnjom goriva. Dobar primjer bio bi Axopar 37 koji nudi dobar kompromis između performansi i potrošnje goriva s dva motora. Nije neuobičajeno vidjeti brodove slične duljine u SAD-u koji s tri ili čak četiri izvanbrodska motora imaju marginalnu prednost u performansama.”
Ako se pitate utječe li to na bilo koji način na stabilnost, odgovor je ne.
Harry Miesbauer potvrđuje: “Ovaj oblik trupa ne utječe na stabilnost trupa, ni na moru ni na sidru. A prema mom iskustvu postoje i prednosti u pogledu posrtanja. Međutim, ono što se povećava je maksimalna brzina koja se može postići i mogućnost izgradnje brodova koji su širi i stoga udobniji, uz zadržavanje visokog standarda performansi. Zapravo, unatoč širini, brod još uvijek ima nisko trenje.”
Stepenasti trupovi: mane
Postavlja se pitanje: ako su toliko povoljni, zašto svi gliseri nisu napravljeni ovako?
“Nedostaci ovog dizajna,” objašnjava Navia, “počinju s povećanom složenošću dizajna. Postoji veći rizik od pogrešaka, a konstrukcija je također složenija. Tu je i nešto veća težina, a pri malim brzinama (ispod deset čvorova) učinkovitost je niža. Ako također namjeravamo napraviti analizu troškova za brodogradilište, imati stepenasti dizajn trupa ima ekonomskog smisla samo za ojačanu stakloplastiku (GRP). Kad bi se ekvivalentan dizajn napravio od, recimo, aluminija, bio bi znatno skuplji od GRP-a.
“Pri malim brzinama više se mučite,” nastavlja Harry Miesbauer, “i brodu treba više vremena da se izglisira pri malim brzinama. Ali brodovi za koje je odabran ovaj dizajn nisu dizajnirani da dugo ostanu u stanju deplasmana”.
Pitanje “kazne” u smislu težine o kojem je dosad bilo riječi uglavnom se odnosi na brodove za razonodu od stakloplastike. To je zato što su brzi brodovi, na primjer, izloženi većim naprezanjima kada plove preko valova, pa im je stoga potreban jači trup. U isto vrijeme, trkaći stepboat u potpunosti izrađen od karbona može težiti čak i manje.
Još jedan čimbenik koji se ne smije zanemariti na primjeru broda od 6-7 metara je činjenica da se može voziti na prikolici. I stepenice u ovom slučaju mogu biti prepreka.
“Pored svakako skuplje konstrukcije,” primjećuje Ted Mannerfet, “moglo bi biti teško izvaditi brod iz prikolice ako su valjci premalog promjera. A onda u fazi projektiranja, njihovo pogrešno postavljanje na trup nedvojbeno donosi nedostatke.”
U svakom slučaju, ovo rješenje vas ne sprečava da "trolate" svojim plovilom. Imamo praktičnu demonstraciju u ovom prikazu ispod Cigarette 42, s dvostrukom stepenicom, s kotačima.
Stepenasti trupovi i motorni brodovi: koliko ih je potrebno i zašto
Brod može imati jednu, dvije, tri ili čak četiri stepenice. Ali postoji li pravi broj i ako postoji, koji je to? Dobar dizajn mora uzeti u obzir mnoge čimbenike. Sve ovisi o duljini broda, duljini na vodenoj liniji, ne zaboravljajući težinu, težište itd.
“Za plovila između 5 i 15 metara,” kaže Navia Design, “najbolji kompromis je imati 2 ili 3 stepenice. Ali za još duže dizajne s malom širinom mogli bismo imati još više. U određenom trenutku, međutim, koristi se počinju smanjivati zbog dodavanja težine. Na primjer, poznato je da neki vrlo brzi RIB-ovi i trkaći trupovi imaju pet ili više stepenica.”
“Ispod 10 metara to je pitanje osjećaja,” prema Harryju Miesbaueru, “Na ovoj veličini, tj. malim brodovima, dobro rješenje može biti jedna stepenica, ali izraženija. U ovom slučaju govorimo o brodu od oko 6-7 metara.”
“S našim iskustvom,” objašnjava Ted Mannerfelt, “više volimo dvije stepenice, ali u nekim slučajevima i tri. Ovisi o vrsti plovila.”
Izvor: Gregorio Ferrari / Barche a Motore
Povezani članci
Nautička industrija
NAVAN dva modela na jednom trupu
Modeli NAVAN C30 i S30 ističu spoj napredne tehnologije s vrhunskim performansama, svestranosti i udobnosti
