LANGUAGE

Inkaernes Oceangående Balsaflåder

Styrken ved skrog og stævn

---

Skroget: LAV fremadrettet vandmodstand kombineret med HØJ sideværts ditto

---

Regel for frit flydende legmer:

Enhver ting som kan flyde frit, kan vi flytte og sejle med hænder og fødder, med stager, padler eller årer - eller med en motor af en eller anden slags -
Den udtalelse er rigtig nok, men hvis vi ønsker at bruge sejl til andet en sejlads med vinden, så må vi sørge for at udvikle undervandsskroget på vores fartøj med LAV fremadrettet vandmodstand og en HØJ sideværts ditto

Sejlskibes udvikling

Et sejldrevent skib har brug for en klar akse for at holde en stabil kurs når vi sejler fremad med vinden på tværs. 'Klar akse' er her en med tydelig mindste vandmodstand sammenlignet med enhver anden sejlretning.
En 'klar akse' betyder ikke nødvendigvis et symmetrisk skrog, fordi et krængende sejlskib har altid et asymmetrisk undervands skrogform - mere krængning = mere asymmetri - og på trods af deres påsatte "sidevogn", så viser hverken Stillehavets udriggerkano eller den 'flyvende proa' fra Marianerøerne noget som helst sejlproblem - tvært imod. Skroget på en proa er normalt asymmetrisk langs aksen, og er speciel ved altid at have samme side - udriggersiden - imod vinden. Den skifter sejlretning ved at skifte ende når den krydser.
Den elegant formede Venetianske gondol er formgivet med en asymmetrisk skrogform, men det er for at kompensere for den ensidige fremfrift fra hendes enlige åre.

Undervandsformen af et skrog skal have en (og kun een) sejlretning, som er kendetegnet ved den laveste vandmodstand - og den retning skulle helst være identisk med styret kurs. For at tage hensyn til vind både fra styrbord og bagbord, så ville det være et godt valg at have midterlinien som den foretrukne sejlretning - og ikke en diagonal eller andet.
- i alle andre retninger så skulle et fartøj, der drives af sejl, helst have en forøget vandmodstand, specielt på tværs af sejlretningen - for at gøre hendes kurs stabil og gøre holde afdrift mindst mulig.
Hvad du end bruger til fremdrift, så indikerer lektien lært igennem hundreder af års udvikling at en spids stævn og en jævn bagende gør sejlads lettere og hurtiger, men men de forløbne år lærte os også, at en skrogform med et højt længde/bredde-forhold - eller et skrog med lige sider vil forøge stabiliteten af den styrede kurs. Siden hen lærte vi at tale om "strømlinet" form.

Når vi i forhistorisk tid prøvede at sætte et sejl på vores fartøjer for at fange vinden, så drev vi først afsted med vinden, men ikkedestomindre så havde vi fået en en drivkraft, som i nogle situationer var et supplement til vores padling. Men det var ikke hver gang vi hejste sejl, at vinden blæste der hen hvor vi ønskede at sejle med vores fartøj, og vi måtte derfor få fat i noget andet, som kunne drive os fremad og holde en styret kurs - selv med vinden på tværs.
Og det kunne vores robåde, så vi fik ikke besværligheder med det. Men at bruge sejl som eneste fremdrift er mere problematisk, fordi vi har kræfter fra vinden, der går på tværs af vores sejlretning. Men snart efter lærte vi at håndtere sejlet når vi sejlede afsted i andre retninger, end den hvor vinden blæste.
Men den gamle styreåre forblev i mange hundreder af år på dens vante plads agter i styrbords side, der hvor den var havnet med vores kanoer og robåde.

Den skjulte køl

Køl kalder vi den gennemgående "rygrad" midt i skroget - også selv om der ikke er nogen ydre finne at se.
I historisk tid er der meget få sejlskibe der havde en typisk ydre køl, fordi alle skibe var byggede på kysten - eller i de større tilfælde på en bedding. Ikkedestomindre så gav formen på skroget den nødvendige sejl-stabilitet. Lang og slank for fart - eller mere bred for bedre lastekapasitet - men alle fartøjer sejlede godt i den styrede sejlretning.
Strømlinede var skrogene, og med kun een tydelig akse - og ikke hverken kvadratisk eller cirkulær, da disse former havde mere end en sejlakse.

Samspillet mellem skrog og sejl

Den gammelkendte statiske måde at bruge CE og CLR:
Overslag over krængning - eller beregning af ballaststen

For kun få århundreder siden gik vi i skibsbygning fra ekstrapolering af erfaring og modelbygning til beregning af konsekvenser.
Beregning af CE og CLR startede i den sidste ende af sejlskibenes tid, mest for at beregne værste tilfælde af krængning af fuldriggere og store sejlbåde - ved at sætte kræfterne i disse centre i balance med vægten af fartøjet samlet i tyngdepunktet og opdriftskræften gennem Metacentret.
Det var dengang da ballasten stadig var placeret i bunden af skibet som kampesten.

Citat fra Thomas Waltons bog: 'Know your own ship', 1899 Web link

Det er sådan, at hvis et skib krænger på grund af vinden, så vil en vis procent af vindens kræfter på sejlene alene presse nedad og forøge vægten af skibet - og dermed øge størrelsen af den neddykkede del af skroget: 10° krænget - giver +17% af vindkræften, 20° krænget giver +32% af vindkræften - og 30° krænget giver +44% af vindkræften som tillæg til vægten af skibet.

Krængning og ballast er ikke af megen interesse for balsa-flåder, men kernen i de nævnte teorier om CE og CLR, der blev udviklede hundreder af år siden, synes at være brugbare til at forklare Guara-styre systemet og den statiske drejning på en mere teknisk måde - men også som en supplerende teori, som er specielt brugbar til bredbugede fartøjer så som flåder og katamaraner.

Den DYNAMISKE virkning af strømmende vand

---

Når vi skøder ud, så begynder fartøjet at sejle, og hun vil accelerere indtil vandmodstanden imod denne fremadrettede bevægelse er vokset til samme størelse, som den fremadrettede kraft fra sejlet.

Teknisk så er bidraget fra de dynamiske kræfter der hidrører fra sejladsen forklaret med få skitser
- og det er det samme hvad enten du har en tilspidset, en rundet eller en lige afskåret bov.

Første figur - Det statiske CLR er mere eller mindre i det geometriske center af undervands-skroget

Anden figur - Sejlende fremad:
Skuden vil støde sin bov ind i søen, og på grund af vandtrykket i bovbølgen så er boven holdt fast og forhindret i at drive sidelæns - hvorimod vandet slipper agterenden uden at hindre noget som helst.
Resultatet af greb af vandet omkring stævnen spiller sammen med det gamle statiske CLR og dannet et nyt = et dynamisk CLR vandcenter længere fremme. Og sejlende med mere fart - så endnu længere fremme.
Dette nye 'dynamiske vandcenter' er her angivet med en blå ring og er kombinationen af det gamle CLR + vandet der presser imod boven.
Pilen angiver her en almindelig hydraulisk modstand og dens angrebspunkt - og intet vedrørende bevægelse.

Tredje figur - Drivende sidelæns:
De samme hydrauliske regler for et fartøj der driver sideværts; men på grund af den kendsgerning, at de fleste fartøjer har en høj sideværts vandmodstand,så er driften sidelæns meget mindre, trykket i den skabte "bovbølge" er lille, hvorfor CLR kun flytter sig en lille smule imod læ.

Fjerde figur - den resulterende situation:
Og når vinden blæser ind over siden, så er resultatet af disse to bevægelser - som skyldes henholdsvis fremdrift og afdrift - at det dynamiske CLR rykker længere fremad og en smule imod læ.
Sandheden er, at vi sjældent regner med nogen sidelæns "bovbølge", fordi den er totalt domineret af de ændringer der kommer fra et krænget undervandsskrog - men den eksisterer!

I almindelig tale siger vi kun: "Når vi sejler fremad, så flytter CLR fremad " - uden at sige meget mere.

---

Forløb af hændelser:   Når vi sætter sejl, så etablerer vi et CE = Center for vindens kræfter, og dette vil spille sammen med det aktuelle CLR - først det statiske CLR og så det dynamiske - og efterhånden som fartøjet når op i hastighed så rykker CLR fremad.

Det klassiske ror og CLR

 
Bemærk:   Ethvert brædt /Guara sat ned + ethvert ror /styreåre drejet ud - vil bremse farten fremad.
          - og både brædt og ror virker sammen med vinden ved at flytte vandmodstandens center forud eller agterud CLR = Center Lateral Resistance.
Bemærk forskellen: et sejldrevent fartøj sejler normalt med roret vinklet ud, for at holde kursen - på et motordrevent fartøj, så står roret næsten altid neutralt.

---

Resumen af de 4 forskellige styresystemer.

Den sejlede kurs er resultatet af de to centre: CE og CLR. De sætter kursen, og en ændring skyldes ene og alene en en manipulation af det ene elle det andet af disse to centre.

På et rorstyret sejlfartøj, så gør naturen af den dynamiske komponent, at rorgængeren næsten konstant skal have hånden på rorpinden
På en Guara-styret flåde, så vil den statiske komponent gøre, at fartøjet vil stå stabilt som en vejrhane så længe som vinden blæser stabilt fra samme retning.

Kon-Tiki sejlads:   Modforholdsregler imod vind-girrighed:

Hvis der er flere sejl, så kan du modvirke (eller trimme) ved at flytte CE sejlenes vindcenter fremad (eller agter ud). Det kan du gøre ved at justere sejlene (hvis der er flere sejl), sætte et forsejl, en fok eller lignende.
Men kun et enkelt råsejl, så kan skipper ikke gøre så meget ved sit CE - men han har muligheden for at tippe (hvad der normalt er lettere end at flytte) masten fremad med rak og rå og måske også hals og skøde.
Alternativet til at flytte vindcentret CE fremad er at flytte vandcentret CLR agetrud, hvad der det mest normale at gøre; og den modforholdsregel er den samme hvad enten du har af styresystem.

Den afslappede forklaring: Afbalancere afdriften af AGTER-enden imod FOR-enden.
Den mere tekniske /videnskabelige forklaring: Flyt dit CLR bagud på en eller flere af disse måder:

Og efter dette så vil vinden som altid gøre resten: blæse CE ned i læ af det aktuelle CLR - og dermed sætte kursen på din båd /flåde.

Fordelen ved en skærende bov = en skarp stævn

- og fra drager der flyver i blæsten er det ikke svært at se, hvad der vil ske med med en flådes stævn i strømmende vand og samme V-form -
- selv en mindre ændring (her vist 10 grader) i kursen skaber øjeblikkelig et kurskorrigerende vandtryk -
- og vi kunne også tænke over, hvad indflydelse som bov-vinklen har på reaktionskræfterne imod en mindre slingren -
- og ydermere kunne vi spekulere over hvad en bulbstævn vil tilføje til det -

Gennemsyn af flåde-stævne

Pas på med en lige afskåret stævn

Forstå det gamle CE og CLR mere rumligt

Bemærk den simple kendsgerning, at den dynamiske bidrag af både vand og vind vil svinge på grund af vindstød og bølger, og at dette gør nøjagtige beregninger af CE og CLR umulige; og derfor kan vi ikke lave nogen forudberegnet tuning.
Men det er der heller ingen behov for, fordi med disse teorier, så ved skipper i hvilken retning han skal flytte CE og CLR for at opnå den ønskede reaktion fra sit fartøj, og det vil han så gøre med sejl og Guaras.

Med andre ord:

"Vindcentret Ce vil blæse til læ af Vandcentret CLR" - (og det er simpelt hen sådan, fordi der ikke er andre kræfter som har indflydelse på situationen)
Det vi gør er, at vi "styrer". Vi reagerer på 'nu-situationen', med det vi ved om CEs og CLRs natur, og vi flytter enten CE eller CLR ved at ændre en eller begge af de dynamiske komponenter - eller alternativt en eller begge af de statiske komponenter.
Også det klassiske ror arbejder med CLR.

Og hvis du ved et uheld eller dumhed har bygget dit fartøj, og den sideværts vandmodstand synes utilstrækkeligt til dit formål, så må du prøve at forøge denne ved at montere en finne, en sænkekøl, et stiksværd eller et sidesværd - eller du kunne sætte en række Guaras op langs siden af dit fartøj - eller måske du kunne montere en udrigger.

Final Conclusion:

Beviset:

En tømmerflåde er et fladbundet sejlfartøj, på samme måde som ethvert af de sejlskibe med sidesværd der er afbildede tidligere Ref: fladbundet
De fartøjer der er viste er alle fladbundede sejlfartøjer uden køl, men ikke destomindre så er de uden større problemer i stand til at krydse imod vinden og holde en stabil kurs - men naturligvis vil et sidesværd af en eller anden type kunne få hende til at krydse tættere til vinden - eller som i Humber Keel-tilfældet give et drejepunkt for et plansidet og stabilt fartøj.

Teknisk kommentar:

Rorstyring og Guarastyring gør begge det samme: de flytter på CLR = vandets modstandscenter.
Rorstyring arbejder ved dynamisk at skubbe på det forbistrømmende vand - som skubber tilbage når det afbøjes på roret.
Guara-styringen flytter på den statiske position af undervaqndsskrogets Vandcenter - CLR

Og hvis du ikke kan lide at arbejde med CE og CLR, så kunne du sige:
Når der sejles fremad med vinden på tværs, så hindres boven i afdrift af presset fra bovbølgen - og det er afdriften af agterenden som du modarbejder og bringer i balance med forenden, ved enten at bruge dit ror, styreåre, Guara eller 'dyppe en paddel' - eller hvad du har.

Næste Side