Zainteresowany żywą dyskusją na forum żeglarskim o dzielności morskiej postanowiłem zrobić mały eksperyment i odpowiedzieć sobie na pytanie, czy katamarany faktycznie posiadają tak nadprzyrodzone własności jak im się przypisuje. Na katamaranach się nie znam, ale po dyskusji na forum postanowiłem się choć trochę poznać. Wynikiem tego zainteresowania jest przeprowadzony eksperyment.
Postanowiłem stworzyć dwa modele o identycznej długości i wyporności. Jeden został zrealizowany jako katamaran, a drugi jako monokadłubowiec. Modele są nieoptymalizowane, są stworzone na szybko na potrzeby niniejszego eksperymentu. Fakt ich podobieństwa podnosi wartość eksperymentu. To prawda, są mocno abstrakcyjne, o abstrakcyjnych zanurzeniach, ale żeby cokolwiek porównywać musiałem zastosować pewne uproszczenia, skróty myslowe. Poniżej prezentuje wartości jakie uzyskałem.
katamaran | Mono | |
Dług. LOA | 6.13m | 6.13m |
Dług. KLW | 5.75m | 5.76m |
Wyporność | 420 kg | 420 kg |
Delta/L | 61.5 | 61.3 |
Powierzchnia zmoczona | 7.585m2 | 7.128m2 |
Powierzchnia wodnicy (jest) | 7.267m2 | 7.035m2 |
zanurzenie | 0.110 | 0.120 |
Waga vs. Powierzchnia wodnicy (jest) | 57.795kg/m2 | 59.701kg/m2 |
Powierzchnia wodnicy (powinno być minimum) | 2.86m2 | 2.86m2 |
Waga vs. Pow. Wodnicy zalecana) powinno być minimum. | 146.85kg/m2 | 146.85kg/m2 |
Maksymalny stosunek całkowitej Pow. Żagli do wyporności | 31 | 22 |
Maksymalna pow. ożaglowania | 17.4 m2 | 12.34m2 |
Pierwsza różnica jaką dostrzegamy to niewielka różnica w powierzchni zmoczonej z korzyścią dla monokadłubowca. Różnica wynosi ok. 3% więc można powiedzieć, że jest żadna. Jednak dla wyczynowców każdy procencik może mieć znaczenie.
Kolejne niewielkie różnice obserwujemy w powierzchni wodnicy. 7.267m2 kontra 7.035m2 dla monokadłubowca. Pod względem uzyskiwanej siły noszenia a więc zdolności pokonania bariery prędkości wypornościowej minimalnie lepiej w tym przypadku wypada katamaran.
Jednak w sprawie porządanej powierzchni wodnicy konstrukcyjnej musimy spojrzeć na kwestie komfortu. Czym mniej kg/m2 tym większe przyspieszenia uzyskujemy w konfrontacji z falą. Sprawy porządanych obciążeń wodnicy podnosili między innymi w swoich publikacjach Ted Brewer i Dave Gerr. Przekształciłem wzór Ted’a Brewera żeby łatwiej było nim operować, ale zasadniczo jest zgodny z tezami postawionymi przez obu panów.
Wynika z tych wzorów, że dla optymalnego komfortu potrzebujemy prawie trzykrotnie większego obciążenia wodnicy dla uzyskania optymalnego komfortu. Ok. dla sportu możemy pozbyć się komfortu, ale dla kondycji załogi w rejsach długodystansowych, szczególnie w warunkach sztormowych wg mnie, jest to ryzykowne podejście. Koledzy podkreślali ten aspekt, że katamaran w szczególny sposób zachowuje się w kontakcie z falą. Powyższe liczby tego nie potwierdzają. Jak sprawa tego wyważenia wygląda, wie każdy, kto kiedykolwiek wyważał spławik. A jeśli nie wyważał, to naprawdę zachęcam do zrobienia takiego prostego doświadczenia, jak niewielkie dokładanie lub odejmowanie masy wpływa na zachowanie spławika. Może przy bardziej ludzkich kształtach katamaranu uda się to poprawić (zwiększenie zanurzenia, większa smukłość) ale katamaran musi jeszcze pozwolić na jakąś sensowną mieszkalność. A przy zwiększeniu zanurzenia i tym samym smukłości, może być z tym problem.
Zdolność niesienia żagli, tutaj bezkonkurencyjnie wygrywa katamaran, bo ma kolosalną stateczność kształtu, bo ma dwukrotnie większą boczną powierzchnię części zanurzonej. Można zaryzykować twierdzenie, że ma dwukrotnie większą stateczność kursową.
Potwierdził się również fakt, że katamaran, pomimo minimalnie większej powierzchni zmoczonej, ma mniejsze opory:
Przy 15 wezłach 0.888kN dla monokadłubowca (wg algorytmu Savitsy’ego) i 0.529kN dla katamaranu wg tego samego algorytmu w ślizgu co stanowi 1.67:1 na korzyść katamaranu (katamaran ma mniejsze opory) a to jednak bardzo duża różnica
Opory w prędkości wypornościowej oszacowane wg algorytmu Delft III przy uzyciu programu Free Ship. Muszę tylko dodać, że na ten post poświęciłem 2 godziny i ani łódka monokadłubowa, ani katamaran nie są optymalizowane jeszcze.
Poniżej omawiane charakterystyki oporów.
Otwartą kwestią pozostaje gigantyczna stateczność kształtu, a sprawa dzielności morskiej.
Oczywiście dzięki takiej stateczności kształtu bardzo trudno jest przewrócić taką jednostkę (szczególnie jeśli damy nisko środek ożaglowania) siłą areodynamiczną, ale falą?
W moim mniemaniu taka gigantyczna stateczność kształtu powoduje odwzorowanie przez jednostkę kształtu fali, podpierając się statecznością wynikającą z masy możemy zachowywać bardziej pionowe położenie jachtu. Fani katamaranów twierdzą odwrotnie.
A Wy jakie macie zdanie?
Prywatnym kanałem dotarł do mnie komentarz mojego przyjaciela, który przyszedł z za morza:
PS. Akapit o komforcie pisałem na podstawie książek:
Recenzję tej drugiej znajdziecie tutaj
