Jak wnętrze i wyposażenie jachtów wpływa na ich stateczność i prędkość?

Wielu żeglarzom wydaje się, że zabudowa i wyposażenie wnętrza jachtów ma niewielki wpływ na jego walory nautyczne. Sąd ten prowadzi nawet do postulowania likwidacji jakichkolwiek wymagań w stosunku do wnętrz jednostek ścigających się w regatach. Czy takie przekonanie jest słuszne?

Niestety – jest ono z gruntu błędne. W przepisach pomiarowych regatowych klas morskich i jachtów monotypowych, a także śródlądowych klas kabinowych Pucharu Polski Jachtów Kabinowych dokładnie określa się minimum wyposażenia wnętrza. Restrykcje te mają wyraźne uzasadnienie.

Porównajmy dwa identyczne jachty żaglowe: jeden z wnętrzem zabudowanym do turystyki "jak Bóg przykazał" – z kojami o wygodnych materacach, z kambuzem i jego wyposażeniem, stołem, szafkami, jaskółkami itp., słowem – z całym tzw. hotelem (rys. 1a). Wszystko to musi ważyć. Ile? To zależy zarówno od "bogactwa" zabudowy, jak i od użytych materiałów. Jedne stocznie wykonują jaskółki ze sklejki 6 mm grubości, inne z 10-milimetrowej. Trudno zatem precyzyjnie ustalić średni udział zabudowy w całej masie jachtu.

Teoretycznie – im jacht większy, tym udział ten powinien się kurczyć. W mniejszych jednostkach, do 9 m długości, i zwłaszcza śródlądowych udział ten waha się od 15 do nawet 30 proc. jej masy. Ma to ogromne, jak się okazuje, znaczenie dla właściwości nautycznych łódki i jej bezpieczeństwa, ale także, co może się wydawać niezbyt oczywiste, dla prędkości jachtu. Przede wszystkim masa zabudowy i jej rozkład wzdłuż jachtu w ogromnym stopniu wpływa na jego stateczność. Środki ciężkości większości elementów zabudowy znajdują się powyżej linii wodnej, zatem podwyższają środek ciężkości jachtu (Sc).

Wpływ wyposażenia jachtów na ich osiągi: cyfrowe potwierdzenie

W programie komputerowym zasymulowałem obliczenie krzywej stateczności dla jachtu 7,2 m długości (Phobos 24 mego projektu) z typową zabudową turystyczną i identycznego – o tej samej masie, lecz zupełnie pustego i bez okuć pokładowych (kosze itp.), jedynie z kojami. Brakujące kilogramy masy zabudowy zamieniłem na dodatkowy balast wewnętrzny (rys. 1b). Przebieg krzywych ramion prostujących potwierdza intuicyjne przewidywania (rys. 2).

Już przy 25º przechyłu pusty jacht wykazuje ramię prostujące (moment prostujący) o około 8 proc. większe niż w przypadku jachtu zabudowanego. Zatem jacht bez zabudowy może żeglować szybciej, zwłaszcza przy, uwaga, silniejszych wiatrach, ponieważ mniej się przechyla.

Wyjdźmy z wnętrza na pokład. Ileż to niewielkich jachtów mazurskich dosłownie ocieka "kwasówką" – kosze, relingi, bramki do kładzenia masztu, cęgi, pantografy, drabinki itd., a wszystko to z solidnej rurki i blach o grubości minimum 5 mm. Te kilogramy "kwasówki" to balast ponadpokładowy, podwyższający środek ciężkości skuteczniej niż zabudowa wewnętrzna, ponieważ znajduje się jeszcze wyżej nad wodą.

Jeszcze bardziej niedocenianym czynnikiem decydującym o stateczności bywa maszt i takielunek. Środek jego masy wisi wysoko nad pokładem. I żeby nie stracić nic na stateczności, to skompensowanie negatywnych skutków każdego kilograma przyrostu masy takielunku wymaga dołożenia, zależnie od wielkości jednostki i wysokości masztu, od 8 do 12 kg balastu wewnętrznego. Jacht staje się więc cięższy. To dla jednostki turystycznej jeszcze nie byłby dramat, gdyby nie inny pomijany dotąd czynnik, a mianowicie moment bezwładności. Wyraża się go iloczynem masy i kwadratu odległości od środka jej obrotu.

Znaczący moment

Co to oznacza dla ruchu jachtu, zwłaszcza na zafalowanym akwenie? Jacht o dużym momencie bezwładności wejdzie w falę, jego dziób zostanie niewiele tylko przez nią podniesiony, podczas gdy taki o niewielkim momencie bezwładności zostanie uniesiony przez fale i zanurzy się w niej niewiele. Tym samym opory falowe i tarcia kadłuba takiego jachtu będą mniejsze niż jednostki o większym momencie bezwładności.

Jacht niekoniecznie musi być ciężki, by jego moment bezwładności był duży. Wystarczy, aby jego ciężkie elementy umieścić daleko od środka jego obrotu, pokrywającego się ze środkiem ciężkości, np. gdy żeglujemy z ciężkim silnikiem na pawęży i kotwicą na koszu dziobowym.

Wnioski płynące z powyższego są najważniejsze dla regatowców. Opłaca się walczyć o możliwie lekkie elementy zabudowy i okuć, a zwłaszcza o optymalny dobór masztu. Wyliczono, że udział tego ostatniego w ogólnym momencie bezwładności jachtu może przekraczać nawet 40 proc.. Natomiast w jachtach turystycznych postulat minimalizacji momentu nie jest już tak kategoryczny. Morskie jednostki o małym momencie są wprawdzie szybsze na zafalowanym akwenie, ale za to bardziej „wymiotogenne”. Skaczą bowiem na falach jak piłka. Cięższe żeglują bardziej komfortowo, płacąc za to jednak zmniejszoną prędkością.

Wyposażenie jachtów: cięższy = bezpieczniejszy?

Wśród żeglarzy pokutuje opinia, że im jednostka cięższa, tym bezpieczniejsza. Wiele jednak zależy od lokalizacji głównych mas. Jeśli w balaście, to zgoda. Gorzej, gdy w tzw. wyposażeniu turystycznym i "bajerach". Żeby nie być gołosłownym przypomnijmy przytoczone przez prof. Czesława Marchaja, uzyskane przez angielskich badaczy, przebiegi krzywych stateczności sześciu różnych wersji tego samego typu jachtu – Contessy 32s (rys. 3). Najkorzystniejszy przebieg (rys. 4) ma ona dla jachtu 1, w wersji regatowej, ogołoconego ze wszelkiego zbędnego turystycznego wyposażenia. Osiąga największą wartość momentu prostującego, jak i największy kąt zerowego momentu. Sporo gorzej prezentują się krzywe dla jachtów 2 i 3 ze skromnie wyposażonym wnętrzem, które były użytkowane w szkole żeglarskiej. Contessy 4 i 5 prywatnych armatorów służyły do turystyki i, od czasu do czasu, ścigały się w regatach. Najgorzej wypadł "superturystyczny" jacht 6, którego armator zgromadził podczas wieloletniej żeglugi turystycznej mnóstwo wątpliwej potrzeby "patentów" i wyposażenia hotelowego.

Każdy dodatkowy kilogram powyżej pokładu to podwyższenie środka ciężkości jachtu. Anglik Barry Deakina ustalił eksperymentalnie krzywe stateczności dwu jednakowych seryjnych jachtów o długości 8,7 m. Jeden z nich wyposażono w system rolowania grota wewnątrz masztu. Z porównania przebiegu krzywych momentu prostującego okazało się, że jacht z rolerem ma nie tylko mniejszy o 31º zakres dodatniego momentu prostującego, ale i mniejszą wartość maksimum tego momentu.

Zmalał też – i to znacznie – moment prostujący przy 90º przechyłu. Dzięki rolerowi powierzchnia żagla może zostać szybciej zredukowana, ale za to jacht łatwiej się wywróci.

Przykład ten poddaję pod rozwagę wszystkim entuzjastom instalowania gadżetów (np. rolerów grota lub sztywnego sztagu) szczególnie na niewielkich jednostkach (poniżej 7 m długości). Taki roler swoje waży, a przecież może... w każdej chwili się zaciąć.

CHCESZ BYĆ NA BIEŻĄCO? POLUB ŻAGLE NA FACEBOOKU