Σχέσεις στοργής…
Τα σκάφη και τα μυστικά τουςΣχέσεις και συντελεστές της ασφάλειας και επιδόσεων του ιστιοφόρου.
Του Μάκη Ματιάτου
Η μεγαλύτερη απαίτηση που έχουμε από ένα ιστιοφόρο σκάφος έχει δύο σκέλη, την εγκάρσια ευστάθεια, που θα το αποτρέψει να αναποδογυρίσει κάτω από ακραίες καιρικές συνθήκες και την ικανότητα να μπορεί να αντισταθεί στα τεράστια φορτία που ασκούνται από τα κύματα. Αυτά σε πρώτη επιλογή, γιατί στη συνέχεια έχουμε τις επιδόσεις, που οπωσδήποτε μας ενδιαφέρουν μετά από την ασφάλεια. Οι τόσο «αποκαλυπτικές» αυτές σχέσεις μας βοηθούν να κάνουμε κάποιες στατιστικές αναλύσεις βασισμένες σε παλιά και νέα μοντέλα ιστιοφόρων.
Το «καλοτάξιδο» ενός σκάφους δεν είναι ένα στοιχείο που μπορεί να μετρηθεί με αριθμούς. Το ζητούμενο σε ένα ιστιοφόρο και όχι μόνον είναι να έχουμε ένα σκάφος «φιλικό» στους επιβαίνοντες, σε ό,τι έχει σχέση με την κίνησή του στο νερό. Η ασφαλής κίνηση του σκάφους μέσα στο νερό εξαρτάται κυρίως από τρεις παράγοντες, την αδράνεια, την ευστάθεια και τον περιορισμό της εγκάρσιας ταλάντωσης (μπότζι). Άλλα σημεία που επηρεάζουν το «καλοτάξιδο» του σκάφους είναι οι προεξοχές της πλώρης και της πρύμης πάνω από το νερό, το ύψος των εξάλων και το flare της μάσκας.
Η προεξοχή της πλώρης είναι φυσικό να αυξάνει τη διαμήκη ταλάντωση του σκάφους, δηλαδή το βούτηγμα της πλώρης στο επερχόμενο κύμα στη μάσκα, αφού η πλώρη βρίσκεται αρκετό μακριά από το κέντρο βάρους που βρίσκεται στο κέντρο περίπου. Η προεξοχή της πρύμης παρουσιάζει το ίδιο αποτέλεσμα όταν ταξιδεύουμε στα πρύμα, αλλά το φαινόμενο δεν είναι πολύ συχνό. Στην περίπτωση αυτή μπορούμε να πούμε ακόμα πως μερικές φορές η προεξοχή της πρύμης έχει ευεργετικό αποτελέσματα, γιατί περιορίζει τη διαμήκη ταλάντωση όταν ταξιδεύουμε με τον καιρό από πλώρα. Το ύψος των εξάλων της πλώρης, ειδικά αν διαθέτουν αρκετό, προστατεύει το κατάστρωμα από τη «ζωντανή» θάλασσα, που μπορεί να ανέβει πάνω, αλλά και το spray που έρχεται από την πλώρη στο cockpit, όταν ταξιδεύουμε στα όρτσα. Και όλοι ξέρουμε πόσο σημαντικό είναι για τα σκάφος μας να είναι στεγνό.
Ένα ακόμα σημείο, στο οποίο θα πρέπει να αναφερθούμε, είναι η ισορροπία μεταξύ του πλωριού και του πρυμιού τμήματος της γάστρας. Πολλά ιστιοφόρα της δεκαετίας του ?80 διέθεταν πολύ «γεμάτα» πρυμιά τμήματα και λεπτά πλωριά. Αυτό τους έδινε πολύ καλές επιδόσεις στο πλανάρισμα, αλλά μείωνε δραστικά την ευστάθεια πορείας τους, ειδικά με τον καιρό από τις μπάντες, κάνοντας το τιμόνεμα πολύ δύσκολο. Οι τάσεις, όμως, στη σχεδίαση έχουν αλλάξει στις μέρες μας και έτσι σήμερα συναντάμε σκάφη με περισσότερο εξισορροπημένο το πλωριό και πρυμιό τους τμήμα.
Αυτές σι λεπτές ισορροπίες που αναφέραμε παραπάνω έχουν με τα χρόνια παρατηρηθεί και καταγραφεί σε στατιστικές «οδηγούς» που παρουσιάζονται με σχέσεις και αναλογίες των κυρίων χαρακτηριστικών των ιστιοφόρων, όπως οι σχέσεις μέγιστου μήκους/μέγιστου πλάτους, μήκους ισάλου/βυθίσματος, μήκους ισάλου/βυθίσματος χωρίς το φτερά της καρίνας, μήκους ισάλου/όγκου
εκτοπίσματος και ολικού μήκους/μήκους ισάλου. Επίσης σημαντικές είναι και οι σχέσεις ύψους εξάλων πλώρης/μήκους ισάλου, ύψους εξάλων πρύμης/μήκους ισάλου. Τέλος, η γνωστή μας σχέση έρματος/εκτοπίσματος
ή σχέση εκτοπίσματος, όπως είναι περισσότερο γνωστή, εξακολουθεί να μας αφορά, όπως θα δούμε στη συνέχεια.
Μέγιστο μήκος/μέγιστο πλάτος
Όσο μεγαλύτερη είναι η σχέση, τόσο πιο στενό είναι το σκάφος, άρα και
μεγαλύτερες οι δυνατότητές του σε επιδόσεις υπό ορισμένες συνθήκες. Το αυξημένο πλάτος προσφέρει μεγαλύτερη εγκάρσια ευστάθεια στο ιστιοφόρο, αλλά παράλληλα δημιουργεί μεγαλύτερες αντιστάσεις και περιορίζει το ταξίδεμα στα κλειστά όρτσα. Όσο πιο μεγάλο είναι ένα σκάφος, τόσο πιο μεγάλος είναι και ο συντελεστής του. Όσο πιο μεγάλο είναι το σκάφος, τόσο σχετικά πιο στενό είναι. Η εξήγηση είναι πολύ απλή. Αν μεγαλώσουμε αναλογικά και κατά κλίμακα ένα σκάφος 10 μέτρων και το κάνουμε 20 μέτρα για παράδειγμα, η εγκάρσια ευστάθειά του θα αυξηθεί πολύ
περισσότερο απ? όσο είναι αναγκαίο για τη ροπή ευστάθειας από την ιστιοφορία του. Η ευστάθειά του γίνεται υπέρμετρη, κάτι που δεν χρειάζεται και δεν είναι απαραίτητο για κάποιο ιδιαίτερο λόγο. Κάποιο μικρότερο πλάτος θα ήταν αρκετό για να προσφέρει την ευστάθεια που απαιτείται. Αν, λοιπόν, στο παράδειγμά μας μεγαλώσουμε αναλογικά το σκάφος μας καθ? όλα τα άλλα χαρακτηριστικά του, αρκεί να μεγαλώσουμε το πλάτος του τόσο σαν να ήταν το μήκος του μόνο τα δύο τρίτα των 20 μέτρων (περίπου 14 μέτρα).
Επομένως, αν διπλασιάσουμε το μήκος του, το πλάτος θα μεγαλώσει κατά 25% μόνον. Το παράδειγμα αυτό έχει απόλυτη εφαρμογή σε σκάφη από 5 μέχρι 15 μέτρων, γιατί σε μεγαλύτερα υπεισέρχονται και άλλοι παράγοντες, που πρέπει να ληφθούν υπόψη, όπως η σχέση εκτοπίσματος, η θέση τοποθέτησης του έρματος, το ύψος της ιστιοφορίας κ.ά. Από τα παραπάνω μπορούμε να συμπεράνουμε πως είναι απόλυτα φυσικό ο συντελεστής να αυξάνει με το μήκος, εφόσον το πλάτος δεν αυξάνει ανάλογα. Στο διάγραμμα Α παρατηρούμε την αύξηση του συντελεστή με το μήκος του σκάφους, σύμφωνα με αυτά που προαναφέραμε. Πάνω και κάτω από τη γραμμή ίσων συντελεστών παρατηρούμε μια περιοχή με σκίαση, μέσα στην οποία κυμαίνονται οι τιμές σκαφών που σύμφωνα με στατιστικές έχουν καταγραφεί και που συνιστούν το 95% του συνόλου των σύγχρονων σκαφών μήκους μέχρι 15 μέτρων. Επίσης παρατηρούμε πως η σκιασμένη περιοχή κάτω από τη γραμμή ίσων συντελεστών ανταποκρίνεται σε απόκλιση μόλις 15% από τη γραμμή, ενώ από πάνω οι τιμές έχουν μεγαλύτερη απόκλιση, φτάνοντας ακόμα και τη σταθερή τιμή 5 του συντελεστή. Συμπερασματικά, από το διάγραμμα έχουμε το χαρακτηριστικό παράδειγμα ενός σκάφους επτά μέτρων, που έχει συντελεστή 3, ενώ ένα σκάφος διπλάσιο σε μήκος έχει 3,75, δηλαδή μία αύξηση μόλις κατά 25%.
Μήκος ισάλου/βύθισμα
Στο διάγραμμα Β, όπως και στο διάγραμμα Α, βλέπουμε πως ο συντελεστής αυξάνει με το μήκος του σκάφους. Ένα μεγάλο σκάφος έχει μεγαλύτερο συντελεστή αφού έχει και σχετικά μικρότερο βύθισμα. Η περίπτωση με το συντελεστή αυτό είναι καλύτερη και γενικότερη για κάθε κατηγορία μεγέθους ιστιοφόρου από την προηγούμενη σχέση. Μια καλή προσέγγιση στο συντελεστή σε σχέση με το βύθισμα είναι Μέγιστο πλάτος = 1,6 x Βύθισμα (ΒΜΑΧ = 1,6 x Τ), που ισχύει σχεδόν για όλα τα σκάφη ανεξαρτήτως του μήκους. Η σχέση αυτή ανταποκρίνεται απόλυτα στη γραμμή ίσων τιμών του διαγράμματος Β, με μια μικρή απόκλιση μόλις 5% πάνω και κάτω από αυτήν. Η επιλογή του βυθίσματος στην περίπτωση ενός ιστιοφόρου κρουαζιέρας είναι ένας συμβιβασμός μεταξύ επιδόσεων και πρακτικών επιλογών, όπως η προσέγγιση στα ρηχά.
Μήκος ισάλου/Βάθος κύτους (χωρίς το φτερό του έρματος)
Καθώς τα σύγχρονα ιστιοφόρα διαθέτουν καρίνα φτερό, έχουμε τη δυνατότητα να προσδιορίσουμε το βύθισμα του σκάφους χωρίς το φτερό. Στο διάγραμμα Γ ο προσδιορισμός του συντελεστή με την αύξηση σε μήκος του σκάφους είναι πιο σχετικός. Μια Χαρακτηριστική τιμή του συντελεστή για ένα ιστιοφόρο μεσαίου εκτοπίσματος είναι 18. Τα πολύ ελαφριά αγωνιστικά ιστιοφόρα τύπου dinghy μπορούν να φτάσουν την τιμή του συντελεστή μέχρι 26, ενώ τα βαρέος εκτοπίσματος παλαιότερα ιστιοφόρα με μικρό πλάτος φτάνουν ένα συντελεστή μόλις 12.
Μήκος ισάλου/όγκος εκτοπίσματος
Ο συντελεστής αυτός είναι από τους πλέον βασικούς γιο τον προσδιορισμό της αντίστασης του σκάφους στις μεγάλες ταχύτητες. Καθώς το πλάτος και το
βύθισμα δεν αυξάνονται γραμμικά με το μήκος tου σκάφους, το εκτόπισμα αυξάνει λίγο αργότερα από το μήκος του σκάφους στο τετράγωνο. Στην πραγματικότητα, με τις ίδιες υποθέσεις, το εκτόπισμα αυξάνεται αναλογικά σε σχέση με τα επτά τρίτα του μήκους (7 x Μήκος / 3) που σημαίνει πως ο συντελεστής επίσης αυξάνεται αναλογικά σε σχέση με τα δύο ένατα του μήκους (2 Μήκος / 9). Και στην περίπτωση αυτού του συντελεστή η έκταση της στατικής είναι ασύμμετρη, όπως φαίνεται στο διάγραμμα Δ. Τα κατώτερα όρια έχουν απόκλιση από τη γραμμή ίσων τιμών 12% από κάτω και 20% από πάνω.
Ολικό μήκος/μήκος ισάλου
Όσο μεγαλύτερος είναι ο συντελεστής, τόσο πιο γρήγορο είναι το σκάφος
συγκριτικό με κάποιο άλλο του ιδίου μήκους. Οι προεξοχές της πλώρης και της πρύμης, δηλαδή η προέκταση της κεντρικής γραμμής στο επίπεδο της ισάλου πρώρα και πρύμα, έχουν περιορισθεί σημαντικά στα σύγχρονα σκάφη. Αντίθετα, οι τάσεις θέλουν όσο γίνεται μεγαλύτερη ίσαλο, που εξηγεί, πέρα από την εκμετάλλευση του χώρου, την αντίστροφη κλίση της πρύμης. Η σχέση στα σύγχρονα σκάφη παίρνει μια τιμή 1,23 με μια απόκλιση 0,15 προς τα πάνω ή προς τα κάτω, Δεν υπάρχει διακριτή διαφορά όταν υπολογίσουμε την ίδια σχέση με το μήκος κύτους αντί του ολικού.
Ύψος εξάλων
Σχέση ύψους εξάλων πλώρα/μήκους ισάλου
Σχέση ύψους εξάλων πρύμα/μήκος ισάλου
Σχέση εξάλων πλώρης/εξάλων πρύμης
Είναι εύκολα αντιληπτό και γνωστό σε όλους μας το γεγονός πως το σχετικό ύψος εξάλων μειώνεται με το μήκος του σκάφους. Με απλά λόγια και για να εννοήσουμε τη σημασία της λέξης «σχετικό», θα πούμε το εξής παράδειγμα. Το ύψος του (κυρίου) καταστρώματος από την επιφάνεια της θάλασσας ενός
10μετρου σκάφους είναι έστω 90 εκατοστά. Αυτό δεν σημαίνει πως
στην περίπτωση ενός 20μετρου σκάφους το ύφος θα είναι 180 εκατοστά. Θα είναι οπωσδήποτε μικρότερο. Ειδικά στο μικρό σκάφος, που υπάρχει ανάγκη να δώσουμε ικανοποιητικό ύφος στο εσωτερικό του, φυσικά το ύφος των εξάλων, θα είναι σχετικά μεγάλο σε σύγκριση με το μεγαλύτερο σκάφος, στο οποίο δεν συντρέχει ο ίδιος λόγος. Σε σύγκριση, τώρα, έχουμε άλλες δύο σχέσεις, που αφορούν την πλώρη η μία και την πρύμη η άλλη. Η σχέση ύφους εξάλων πλώρης και πρύμης έχει μία μέση τιμή γύρω στο 1,3. Στο διάγραμμα Ε μπορούμε να δούμε χαρακτηριστικές τιμές της σχέσης
ύψους εξάλων πλώρα/μήκους ισάλου.
Σχέση έρματος
Η σχέση έρματος, δηλαδή η σχέση βάρους έρματος με το ολικό βάρος του σκάφους, διαφέρει κατά πολύ στα σύγχρονα σκάφη. Είναι μία ένδειξη του ποσοστού του ερματισμού του ιστιοφόρου σε σχέση με το εκτόπισμα. Δεν είναι ενδεικτικό επιδόσεων, γιατί υπεισέρχονται και άλλα κριτήρια, όπως η θέση του κέντρου βάρους, του κέντρου πλευρικής αντίστασης κ.λπ. Μία καλή τιμή της σχέσης είναι 0,45. Τα περισσότερα σκάφη κυμαίνονται μεταξύ 0,35 και 0,55 (διάγραμμα ΣΤ).
Βέβαια, υπάρχουν και πολλές άλλες σχέσεις, που μας επιτρέπουν να
συγκρίνουμε σκάφη μεταξύ τους. Οι σχέσεις που βγαίνουν από τα κύρια χαρακτηριστικά είναι πολύ «ομιλητικές» για την ασφάλεια, την ευστάθεια, την επίδοση σε ταχύτητα αλλά και τη «φιλικότητα» στους επιβαίνοντες. Είναι επίσης χρήσιμες για να κάνουμε συγκρίσεις μεταξύ σκαφών της ιδίας κυρίως κατηγορίας. Αναλύοντας και μελετώντας τις σχέσεις αυτές, μπορούμε να μάθουμε πολύ περισσότερα για αυτό το άγνωστο και πολυσύνθετο ναυπήγημα που λέγεται ιστιοφόρο σκάφος αναψυχής.