Φουσκωτό σκάφος και ιπποδύναμη

Πόσα… καθαρόαιμα χρειάζεται το φουσκωτό σκάφος σας;

Του Σταύρου Ψαθέρη

Πόσες φορές προβληματιστήκατε και πονοκεφαλιάσατε για να βρείτε την ιπποδύναμη που χρειάζεται το φουσκωτό σκάφος σας, ώστε να “πιάσει” την ταχύτητα που θέλετε; Μήπως είναι καιρός, με τον πιο απλό τρόπο, να κάνετε τους σωστούς υπολογισμούς;

Πολλοί ιδιοκτήτες φουσκωτών σκαφών προβληματίζονται για το πώς θα προσδιορίσουν την ιπποδύναμη, που πρέπει να χρησιμοποιήσουν, ώστε το φουσκωτό σκάφος τους να “πιάσει” την επιθυμητή για αυτούς ταχύτητα. Καταρχήν θα πρέπει να γνωρίζετε ότι, όλα όσα περιγράφονται πιο κάτω ισχύουν μόνο για σκάφη, που έχουν μελετηθεί ώστε να πλανάρουν εύκολα. Αυτό σημαίνει ότι, τα προς εξέταση σκάφη θα πρέπει να είναι φουσκωτά ταχύπλοα σκάφη και να κινούνται με εξωλέμβια μηχανή.

Είναι λογικό ότι, για τον ακριβή υπολογισμό της απαιτούμενης ιπποδύναμης χρειάζονται αρκετοί, κατά κάποιο τρόπο δύσκολοι ναυπηγικοί υπολογισμοί. Σκοπός μας φυσικά, δεν είναι να σας μπλέξουμε με τέτοιου είδους πολύπλοκα προβλήματα, αλλά να σας “διδάξουμε με τον πιο απλό τρόπο, πώς θα υπολογίσετε μόνος σας την απαιτούμενη ιπποδύναμη για το φουσκωτό σκάφος σας. Τα αποτελέσματα, που θα έχετε, δεν θα είναι ακριβή 100%, αλλά με μια τόσο καλή προσέγγιση, που θα μείνετε ικανοποιημένοι στην πράξη. Και πρώτα από όλα θα πρέπει να προσδιορίσουμε την αντίσταση, που θα έχει το φουσκωτό σκάφος μας, όταν κινείται στη θάλασσα με μια ορισμένη ταχύτητα (δηλαδή με την ταχύτητα, που εμείς επιθυμούμε). Η αντίσταση αυτή σε γενικές γραμμές, αποτελείται από την αντίσταση, λόγω δημιουργίας κυμάτων κατά την πλεύση (την ονομάζουμε R1) και την αντίσταση λόγω της τριβής του σκάφους μέσα στη θάλασσα (την ονομάζουμε R2).

α) Αντίσταση από τη δημιουργία κυμάτων κατά την πλεύση (R1).

Μας τη δίνει ο εμπειρικός τύπος: R1 = 0,0175 x γωνία διαγωγής x εκτόπισμα
σκάφους. Με τον όρο γωνία διαγωγής εννοούμε τη γωνία, που σχηματίζει η γραμμή πυθμένα του σκάφους ή η γραμμή ισάλου του, όταν είναι σταματημένο (συνήθως για ταχύπλοα σκάφη οι γραμμές αυτές είναι παράλληλες ή έχουν μια μικρή διαφορά) με τη γραμμή ισάλου του σκάφους (επιφάνεια θάλασσας), όταν το σκάφος κινείται (βλ. σχήμα 1). Η τιμή αυτή μπορεί να βρεθεί με ακρίβεια, αλλά απαιτούνται πολύπλοκοι υπολογισμοί. Πάντως μπορούμε να δεχθούμε ότι, μια γωνία διαγωγής της τάξεως των 4º έως 5º είναι μέσα στα αποδεκτά πλαίσια. Από πειράματα έχει αποδειχθεί ότι, με γωνία διαγωγής 4º το σκάφος έχει τη μικρότερη αντίσταση κατά την κίνησή του. Με τον όρο εκτόπισμα εννοούμε το συνολικό βάρος του σκάφους συν το βάρος της μηχανής και του εξοπλισμού του, συν τα 3/4 του βάρους των καυσίμων και του νερού (αν διαθέτει δεξαμενές νερού), συν το βάρος των επιβαινόντων (η τιμή του εκτοπίσματος σκάφους για την περίπτωσή μας είναι εκφρασμένη σε κιλά).

β) Αντίσταση από την τριβή του σκάφους μέσα στη θάλασσα (R2).

Μας τη δίνει ο εμπειρικός τύπος: R2 = 0,049 x (πλάτος ισάλου)² x (ταχύτητα)².
Με τον όρο πλάτος ισάλου εννοούμε το μέγιστο πλάτος του σκάφους στην ίσαλο γραμμή (η τιμή του πλάτους ισάλου είναι εκφρασμένη σε μέτρα). Με τον όρο ταχύτητα εννοούμε την ταχύτητα, που θέλουμε να “πιάνειΆ το σκάφος (η τιμή της ταχύτητας είναι εκφρασμένη σε κόμβους).

γ) Ολική αντίσταση (R).

Μας τη δίνει ο τύπος R = R1 + R2. Για τον υπολογισμό της απαιτούμενης ιπποδύναμης, ώστε να αναπτύσσει το σκάφος μας ορισμένη ταχύτητα,
χρησιμοποιείται ο εμπειρικός τύπος: Απαιτούμενη ιπποδύναμη = 0,0117 x ολική αντίσταση x ταχύτητα (η τιμή της απαιτούμενης ιπποδύναμης είναι εκφρασμένη σε ίππους). Όπως και στην αρχή του θέματος περιγράφεται, αυτή η μέθοδος υπολογισμού της ιπποδύναμης θα μας δώσει μόνο μια καλή και ικανοποιητική προσέγγιση. Για μεγαλύτερη ακρίβεια θα πρέπει να ληφθούν υπόψη και άλλοι παράγοντες, όπως το κέντρο βάρους του σκάφους, το σχήμα του, η ανύψωση, η μορφή του πυθμένα κ.α. Όλα όμως αυτά θα μπερδέψουν τον απλό ενδιαφερόμενο, που στο τέλος ίσως να μην μπορέσει να υπολογίσει τίποτα. Και τώρα ας πάρουμε σαν παράδειγμα τον προσδιορισμό της ιπποδύναμης, που χρειάζεται ένα ταχύπλοο σκάφος με τα εξής χαρακτηριστικά:

ολικό μήκος: 6,30 μέτρα
μέγιστο πλάτος: 2,48 μέτρα

πλάτος ισάλου: 2,14 μέτρα
εκτόπισμα: 1.040 κιλά
γωνία διαγωγής: 5º
επιθυμητή ταχύτητα: 28 κόμβοι.

Αντίσταση από τη δημιουργία κυμάτων κατά την πλεύση R1 =0,0175 x γωνία διαγωγής x εκτόπισμα σκάφους= 0,0175 x 5 x 1.040 = 91 κιλά.

Αντίσταση από την τριβή του σκάφους μέσα στη θάλασσα R2 = 0,049 x (πλάτος ισάλου)² x (ταχύτητα)² = 0,049 x 2,14² x 28² = 0,049 x 4,58 x 784 = 175,94 κιλά.

Ολική αντίσταση R = R1 + R2 = 91 + 175,94 = 266,94 κιλά.

Υπολογισμός απαιτούμενης ιπποδύναμης: Απαιτούμενη ιπποδύναμη = 0,0117 x ολική αντίσταση x ταχύτητα = 0,0117 x 266,94 x 28= 87,45 ίπποι.

Το ταχύπλοο σκάφος του παραδείγματός μας θα χρειαστεί μια εξωλέμβια 87,45 ίππων (λέμε 90 ίππων) για να αναπτύξει μέγιστη ταχύτητα 28 κόμβων.

Εδώ όμως δεν τελειώνουμε, γιατί μέχρι αυτή τη στιγμή καλά τα είπαμε, αλλά εκ παραλλήλου θα πρέπει να ελέγξουμε δύο ακόμα χρήσιμους παράγοντες:
α) Την ελάχιστη απαιτούμενη ιπποδύναμη για να πλανάρει το σκάφος.
β) Τη μέγιστη ασφαλή ιπποδύναμη της μηχανής, που μπορεί να δεχθεί το προς εξέταση σκάφος, ανάλογα με τις διαστάσεις του.

Αυτό βρίσκεται πάρα πολύ εύκολα, αρκεί να παρατηρήσουμε το διάγραμμα του σχήματος 2. Ο οριζόντιος άξονας αντιπροσωπεύει το γινόμενο του ολικού μήκους του σκάφους x το πλάτος ισάλου του σκάφους. Ο κάθετος άξονάς του αντιπροσωπεύει την απαιτούμενη ιπποδύναμη της μηχανής.

Ας εξετάσουμε το ταχύπλοο του παραδείγματός μας. Ολικό μήκος x πλάτος ισάλου σκάφους = 6,30 x 2,14 = 13,48. Στον οριζόντιο άξονα (βλ. σχήμα) σημειώνουμε την τιμή 13,48 και από το σημείο αυτό φέρνουμε μια κάθετη γραμμή (συμβολίζεται με διακεκομμένη), που κόβει τις καμπύλες του διαγράμματος σε συγκεκριμένα σημεία. Το ένα σημείο, μας δείχνει ότι, η ελάχιστη ιπποδύναμη, που απαιτείται για πλανάρισμα είναι 61 ίπποι. Το άλλο σημείο, μας δείχνει ότι, η μέγιστη επιτρεπτή ιπποδύναμη για ασφαλή πλεύση είναι οι 112 ίπποι (λέμε 110 ίπποι). Από αυτό μπορούμε να συμπεράνουμε ότι, το ταχύπλοο σκάφος του παραδείγματός μας μπορεί να αναπτύξει μεγαλύτερη ταχύτητα από τα 28 κόμβους, αν χρησιμοποιήσουμε εξωλέμβια μηχανή μεγαλύτερη από 90 ίππους και μικρότερη από 110 ίππους.