Ισχύς & αντίσταση τριβής στο σκάφος

Η απαιτούμενη ιπποδύναμη για το σκάφος

Του Μάκη Ματιάτου

Τι ισχύς απαιτείται για το σκάφος μας; Για να δώσουμε την απάντηση σε αυτή την ερώτηση, χρειάζεται να λάβουμε υπόψη μας το μέγεθος του, τον τύπο του, πόσο γρήγορα θέλουμε να ταξιδεύουμε και πολλά άλλα τεχνικά στοιχεία, τα οποία όμως δεν θα αναλύσουμε εδώ.

Ο υπολογισμός της ισχύος είναι θέμα ειδικής μελέτης. Εμείς θα προσπαθήσουμε στις επόμενες αράδες να δούμε μόνο τις βασικές παραμέτρους για μια κατά προσέγγιση εκτίμηση.


Αν αναλογιστούμε πόσο λίγη δύναμη ή έλξη χρειάζεται για να κινήσουμε ένα βαρύ σκάφος μέσα στο νερό, θα εκπλαγούμε. Για παράδειγμα, ένα άλογο θα μπορούσε να σύρει μια φορτωμένη φορτηγίδα περίπου δύο μίλια σε μια ώρα
(ταχύτητα 2 κόμβοι). Αν θελήσουμε να διπλασιάσουμε την ταχύτητα στους 4 κόμβους, δεν θα χρειαστούμε δύο, αλλά πολύ περισσότερα άλογα. Η αιτία είναι η αντίσταση τριβής, που αυξάνεται με την ταχύτητα και για να αντισταθμιστεί χρειάζεται μεγαλύτερη δύναμη, όπως χαρακτηριστικά φαίνεται στο σχήμα 1. Βλέπουμε δηλαδή ότι όσο αυξάνεται η ταχύτητα, η δύναμη που απαιτείται γίνεται δυσανάλογα μεγαλύτερη, μέχρι που όσο και να την αυξήσουμε δεν πετυχαίνουμε να δώσουμε μεγαλύτερη ταχύτητα στο σκάφος.


Τα σκάφη ημιεκτοπίσματος και ελαφρού εκτοπίσματος, τα σκάφη δηλαδή που πλανάρουν, κατορθώνουν να ξεπεράσουν τη δυσκολία αυτή, μειώνοντας το εκτόπισμά τους, άρα και την αντίσταση που προβάλλουν στο νερό πλανάροντας. Το ειδικό σχήμα της γάστρας τους τα βοηθάει να ανασηκωθούν και να πλανάρουν, αυξάνοντας έτσι την ταχύτητά τους στα επιθυμητά επίπεδα. Στο σχήμα 2 φαίνεται η σταδιακή αύξηση της ταχύτητας και της αντίστασης μέχρι το σημείο πλαναρίσματος. Βλέπουμε ότι μέχρι το σημείο Π, το σκάφος συμπεριφέρεται σαν ένα συμβατικό σκάφος βαρέος εκτοπίσματος. Στο σημείο Π, με τη συνεχιζόμενη αύξηση της ταχύτητας και βοηθούμενο από το σχήμα της γάστρας του, αρχίζει να ανασηκώνεται και να πλανάρει, μειώνοντας το εκτόπισμά του και φυσικά την αντίσταση τριβής του μέσα στο νερό.


Η ταχύτητα ενός σκάφους πλαναρίσματος εξαρτάται από την αντίσταση τριβής της γάστρας του, το εκτόπισμά του, την ισχύ και τη γωνία τριμαρίσματος. Η ταχύτητα του μπορεί να υπολογιστεί με βάση τον τύπο
V = K √ ΗΡ / D,
όπου ΗΡ είναι η ισχύς της μηχανής στον άξονα, D είναι το εκτόπισμά του και Κ μια σταθερά, ένας συντελεστής που εξαρτάται από το σχήμα της γάστρας, τη σχέση μήκους/πλάτους, την αντίσταση τριβής, το τριμάρισμά του, τα εξαρτήματα της γάστρας που προεξέχουν και δημιουργούν τριβές, την αντίσταση του αέρα στα έξαλα του σκάφους κ.α.


Το συντελεστή Κ του σκάφους μας μπορούμε να πληροφορηθούμε από τον κατασκευαστή του, εφόσον έχει γίνει τέτοια μελέτη ή έχει περάσει κάποιο tank test, Ο πίνακας της δεξαμενής δοκιμών δίνει την τιμή της ισχύος που απαιτείται για διαφορετικές ταχύτητες και αλλαγές στο εκτόπισμα. Το συντελεστή Κ μπορούμε να βρούμε κατά προσέγγιση, εφόσον γνωρίζουμε την ισχύ των μηχανών στον άξονα, την ταχύτητα και το εκτόπισμα, με βάση τον παραπάνω τύπο διαμορφωμένο ως εξής: K = (V/√HP)/D.

Close