Flytläge och rätande moment - Z31 (4)

Detta är fjärde inlägget om Z31, vill du läsa från början så klickar du på länken (här).

Z31 lanserades 2003. Ritad av CDE, hur klarar sig nästan 15 år gamla skrovlinjer jämfört med de chinelinjer som dom idag hetaste båtarna visar upp. Chines ser fräckt ut, VOR 65, Class40 och IMOCA60 tex har det. Flera mindre båtar har det, tex Seascape27 och Flaar26 för att bara nämna två.

Flaar26, länk (här). Tittar du noga på vattnet under lovartsrodret så ser du den platta vattenytan som bildas pga medströmmande vatten bakom det snedanströmmade skrovet. Skrovet går riktigt snett genom vattnet.

I beskrivningen av Flaar26 framhävs två positiva egenskaper hos skrovlinjerna. Skrovet har extremt liten våt yta och skrovlinjerna bibehålls symmetriska när båten kränger. Jag har lite svårt att svälja det första argumentet, såvida inte besättningsvikten flyttas fram så att den breda aktern lyfts upp ur vattnet. Det andra argumentet stämmer säkert, men det blir ett långsmalt skrov som måste gå snett genom vattnet för att den nödvändiga sidkraften på kölen ska kunna skapas. Fan trot. En segelbåt ska kunna kryssa, är chines på småbåtar som man ske segla hem efter alla slörar i själva verket kejsarens nya kläder? Hur ser Z31:ans skrovlinjer ut i det här perspektivet?

Z31 kryssar på Riddarfjärden. Smutsranden avslöjar flytläget vid bryggan, den vita bottenfärgen är ordentligt uppdragen. Spantrutan vidgas ovanför vattnet i förskeppet. Den här bilden visar inte samma platta vattenyta vid lovartsrodret som bilden på Flaar26 ovan.  Det tyder på mindre medströmmande vatten pga snedanströmning. Foto Johan Granath.

Z31, utpräglade U-spant i förskeppet. Bild från Johan Larsvall, Idesign

Z31 har en fallande akter, dagens mode innebär vertikala akterspeglar.

Fallande akterspegel och glidsegling i 2 m/s

Jag tycker vertikal akterspegel och chines ser tufft ut. Vare sig chines eller akterspegelns lutning gör sannolikt till eller ifrån när det gäller seglingsegenskaper. I dom följande bilderna som visar flytlägen hos Z31 har jag tillåtit mig att räta upp akterspegeln, då kan jag tom få en vision av ett skrov som far som en vinthund över haven.

Skrovet är analyserat i ett standard CAD program, skrovlinjerna fick jag från Idesign. Den modifierade aktern har jag snickrat ihop själv. Syftet med undersökningen är att se formen på undervattenskroppen och att beräkna skrovets rätande moment. Alla beräkningar och CAD bilder är framtagna för 2,87 ton deplacement, dvs tom båt plus 500 kg, som antingen är en hord besättningshen eller vattenballast + besättning.

Skrovet sett framifrån något snett underifrån. Mixad röd/blå färg anger undervattenskroppen. Klicka på bilden så ser du tydligt!

Skrovet kränger 18 grader. Skrovet tippar då 1 grad framåt för att lyftkraftens läge i längsled ska bibehållas.

Denna och resterande bilder visar också 18 grader krängning och 1 grad framåtlutning.

1 grads framåtlutning innebär att fören doppar ca 1 dm. Anmärkningsvärt harmonisk undervattenskropp.

Undervattenkroppens riktning är ca 5 grader från långsskeppslinjen. Till detta ska adderas den nödvändiga avdriftsvinkeln för kölen på ca 4 grader, dvs totala snedanströmningen på skrovet blir ca 9 grader. Då känns det bra att botten är riktigt flack så att inga virvlar bildas (chines under vattnet ger virvlar vid snedanströmning). En nackdel kan vara att det nertryckta förskeppet flyttar fram tryckcentrum på skrovet vilket ger större lovgirighet.

Luftmotståndet på akterskeppet bidrar säkert också till ökad lovgirighet

Fin utsikt när man rejlar långt bak, relingshöjden är 1,5 meter.

Jag har frågat Z31 seglare om deras erfarenheter av båten. Dessutom har flera av mina seglarvänner haft synpunkter på båten och den har fått rykte om sig att segla dåligt. Johans egen bild är att det rätande momentet är lågt, Z31 kränger tidigare och mer än andra båtar. Betraktare utifrån anger att skrovet tippar framåt. Mina beräkningar som redovisas i bildtexterna ovan bekräftar framåtlutningen som är 1 grad vid 18 graders krängning på helt platt vatten. En grad låter inte mycket, men fören doppar 1 dm och det uppfattar man tydligt. I lättvind med bara några graders krängning är framåtlutningen förstås försumbar (se slörbilden ovan) och ändrat flytläge framåt/bakåt beror då på placeringen av besättningen. På en hårdvindskryss eller en tuff halvvind/slör där det handlar om att ha maximalt rätande moment är 18 graders krängning normalt. Då går det fort och vågbildningen lyfter både förskeppet och aktern. Men ännu så länge har jag avhållit mig från att analysera undervattenskroppens form i den situationen.

Avslutningsvis lite om storleken på det rätande momentet. Som jämförelse har jag siffran för min Hansson 31:a Piano som har ett rätande moment på 20 kNm vid 30 graders krängning. Stabilitetskurvan är approximativt linjär upp till 30 grader, vilket innebär 10 kNm vid 15 graders krängning, som är ett typiskt värde när vi seglar hård kryss. 18 grader ger 12 kNm. Till det kommer hävarmsbidraget från besättningen som blir större för Z31 pga det bredare skrovet.

För Z31 har jag tagit med tre faktorer.

1. Skrovet, jag antar två olika positioner på skrovets tyngdpunkt: 400 och 600 mm ovanför flytvattenlinjen. Detta är den samlade tyngdpunkten för skrov/däck/rigg/besättning. För att flytläget ska bli korrekt, så är kölens vikt också medtagen. Tänk dig att hela kölvikten är placerad i kölinfästningen till skrovet, ungefär som på den gamla goda tiden då IOR båtarna seglade med inombordsballast (blytackor staplade i botten på båten).
2. Kölen när 700 kg bulb flyttas ner 1,7 m under skrovbotten.
3. Vattenbarlast, 400 liter på vardera sidan med tyngdpunkten 1,4 m från centrumlinjen.

Det första diagrammet visar rätande moment när skrovets tyngdpunkt ligger 400 mm ovanför flytvattenlinjen vid plattvatten.

Tyngdpunkt 400 mm ovanför flytvattenlinjen. Rätande moment från enbart skrov (streckad linje), skrov + nedflyttad bulb (streckprickad) och hela kittet (heldragen linje). VBL=vattenbarlast. Diagrammet visar att enbart VBL ger samma rätande moment som 7 graders krängning utan VBL (jämför heldragen och streckprickad linje). Ligger jag vid bryggan och fyller VBL på ena sidan kränger båten 7 grader! 

Nästa diagram visar rätande moment när skrovets tyngdpunkt är uppflyttad till 600 mm ovanför flytvattenlinjen.

Tyngdpunkt 600 mm ovanför flytvattenlinjen. Det rätande momentet vid 18 grader minskar från 12 till 10 kNm, dvs ca 20% jämfört med 400 mm. Tyngdpunktens position kan man påverka med tex skifte till kolmast. Om jag nu fyller VBL på ena sidan lutar båten knappt 9 grader.

Beräkningarna av rätande moment visar höga värden. Tyngdpunktposition 400 mm ger samma rätande moment som Piano dvs 12 kNm vid 18 grader, med vattenbarlast ca 17 kNm vid 18 graders krängning. Vid beräkningarna har jag hela tiden tagit hänsyn till den successiva lutningen framåt.

Mina slutsatser av flytläge- och rätande moment analyser är att Z31 kan vara ett riktigt vasst alternativ. Undervattenskroppen vid ökande krängning är harmonisk (vad kunde man annars vänta av en CDE design?) och med en djup köl med 700 kg bulb blir rätande momentet högt. Med vattenbarlast ordentligt högre och då  måste masten dimensioneras upp. Vattenbarlasten innebär också att man kan välja ett nästan horisontellt flytläge vid måttlig vind. Då är kölen effektivare  och snedanströmningen på skrovet mindre.

På Johans lista över vad som kännetecknar den perfekta båten står fällköl, dvs möjligheten att komma in i alla fina skärgårdsvikar vi besökte när båtarnas djupgående var omkring en meter. Inget hindrar att man istället för fast bulbköl väljer fällköl, för att ha kvar den låga tyngdpunkten med nedfälld köl gör man kölbladet djupare. Prestandamässigt är jag övertygad om att det åtminstone nästan är ett lika bra alternativ.

Med några kritiska modifieringar kan Z31 bli en riktigt kul båt. Och dessutom lite fräckare med vertikal akterspegel!

Länken till nästa avsnitt i historien om Z31 har du (här).