Τεχ. Θέματα
Τεχνικά Θέματα

Τα μέλη μας

Το ταχύπλοο σκάφος και το ωφέλιμο φορτίο

Βαθμολογήστε αυτό το άρθρο
(11 ψήφοι)

ΤΟ ΤΑΧΥΠΛΟΟ ΣΚΑΦΟΣ ΚΑΙ ΤΟ ΩΦΕΛΙΜΟ ΦΟΡΤΙΟ
Η σχέση  ιπποδύναμης, ταχύτητας και κατανάλωσης με το φορτίο.

Η μετακίνηση οποιουδήποτε μεταφορικού μέσου από ένα σημείο σε ένα άλλο, με ή χωρίς φορτίο, χρειάζεται ενέργεια, πράγμα που πρακτικά σημαίνει κόστος σε καύσιμα.
Το κόστος μετακίνησης μας στη θάλασσα είναι πολύ υψηλότερο από αυτό στην ξηρά, ειδικά όταν γίνεται με ταχύπλοο σκάφος, κάτι που πολύ εύκολα μπορούμε να διαπιστώσουμε κάνοντας μία σύγκριση της κατανάλωσης καυσίμου του αυτοκινήτου με αυτή του σκάφους μας, σε σχέση με τις αποστάσεις που διανύουμε με αυτά.

Σήμερα που οι τιμές των καυσίμων εξακολουθούν βρίσκονται σε πολύ υψηλά επίπεδα και τα πράγματα γίνονται όλο και πιο δύσκολά εξαιτίας της κρίσης, καλό είναι να ρίξουμε μία ματιά στη σχέση που συνδέει την ιπποδύναμη, την ταχύτητα, το βάρος και το φορτίο του σκάφους μας, γιατί αυτό μπορεί να μας βοηθήσει, σε αρκετές περιπτώσεις, να περιορίσουμε αρκετά την κατανάλωση, αλλάζοντας ανάλογα κάποιο από αυτά τα μεγέθη.

Το ωφέλιμο φορτίο αποτελεί ένα ποσοστό του συνολικού βάρους (σκάφος, μηχανή, καύσιμα, εξοπλισμός, οδηγός) και συμμετέχει στο ίδιο αυτό ποσοστό στην αναγκαία για τη μεταφορά του ιπποδύναμη. Έτσι λοιπόν, όσο μικρότερο και ελαφρύτερο είναι ένα ταχύπλοο σκάφος, τόσο το φορτίο που μεταφέρει αποτελεί μεγαλύτερο ποσοστό του συνολικού βάρους και τόσο πιο άμεσα επηρεάζεται η ταχύτητα του καθώς και η κατανάλωση του από αυτό το φορτίο.

Δεν χρειάζεται να είμαστε ειδικοί για να ξέρουμε πόσο διαφορετικό είναι να φορτώσουμε π.χ. 200 λίτρα καύσιμα επιπλέον σε ένα σκάφος που ζυγίζει 4 τόνους, από το να τα φορτώσουμε σε ένα σκάφος που ζυγίζει μόνο 500 κιλά. Στην πρώτη περίπτωση μία μείωση της ταχύτητας ίσως να μη γίνει καν αισθητή ενώ στη δεύτερη η μείωση αυτή θα είναι μεγάλη.

Το θέμα είναι να ξέρουμε ποιά είναι η επιβάρυνση σε σχέση με το φορτίο ώστε να είμαστε σε θέση, κάθε φορά που αυτό είναι δυνατόν, να αποφύγουμε να φορτώσουμε το σκάφος μας με βάρη που δεν μας είναι άμεσα απαραίτητα, ειδικά όταν αυτό είναι μικρό,  

Συχνά φορτώνουμε το σκάφος μας με πολλά καύσιμα και νερό ενώ κάνουμε πολύ μικρές διαδρομές. Έτσι, η μετακίνηση μας επιβαρύνεται κάθε φορά και με το κόστος μεταφοράς του επιπλέον φορτίου το οποίο δεν μας χρειάζεται όλο στη συγκεκριμένη μετακίνηση μας.

Θα κάνουμε λοιπόν κάποιους υπολογισμούς για το πως αλλάζουν οι ιπποδυνάμεις και οι ταχύτητες σε σχέση με τις μεταβολές του βάρους, παίρνοντας σαν παράδειγμα κάποια μικρά κυρίως σκάφη που γνωρίζουμε τις επιδόσεις τους αφού αυτές αναφέρονται σε πίνακες των κατασκευαστών των μηχανών θαλάσσης. Π.χ. σκάφη με μήκος από 5 έως 8 μέτρα, που κυκλοφορούν και σε μεγάλο αριθμό στις θάλασσες μας, με μηχανή - ή μηχανές - συνολικής ιπποδύναμης από 100 μέχρι και 300 ίππους και βάρη από 500 μέχρι  2000 κιλά.

Από ένα τέτοιο πίνακα βρίσκουμε πως σκάφη με μήκος από 6 ως 7 μέτρα και συνολικό βάρος 1 τόνο περίπου μπορούν να κινηθούν με ταχύτητα 32 κόμβων με 100 ίππους.
Ας δούμε λοιπόν πόσο θα μειωθεί ή θα αυξηθεί η ταχύτητα ενός τέτοιου σκάφους όταν αυξήσουμε ή μειώσουμε το βάρος, διατηρώντας όμως την ίδια ιπποδύναμη ή, αντίστοιχα, πόση ιπποδύναμη θα χρειαστούμε σε κάθε περίπτωση, αν θέλουμε να διατηρήσουμε την ίδια ταχύτητα.  

Από τις μελέτες που έχουν γίνει μέχρι σήμερα σχετικά με την κίνηση των ταχυπλόων σκαφών πλαναρίσματος, έχουν προκύψει και χρησιμοποιούνται διάφοροι μαθηματικοί τύποι με τους οποίους μπορούμε να κάνουμε τέτοιους υπολογισμούς.

Όλοι αυτοί οι τύποι περιέχουν τρία βασικά μεγέθη που είναι, η ιπποδύναμη, το βάρος, και η ταχύτητα και έναν ειδικό αριθμητικό συντελεστή ο οποίος έχει σχέση με τις επιδόσεις και παίρνει διάφορες τιμές, ανάλογα με το μέγεθος και το είδος του σκάφους στο οποίο αφορούν.

Ένα ταχύπλοο σκάφος μπορεί να έχει το ίδιο βάρος και ιπποδύναμη με ένα άλλο, μπορεί όμως να διαφέρει από αυτό, όχι μόνο σε μέγεθος αλλά και από άποψη σχεδιασμού της γάστρας του και να έχει πολύ διαφορετικές επιδόσεις. Έτσι θα έχει διαφορετικό συντελεστή.

Όποιος κι αν είναι όμως ο τύπος που χρησιμοποιούμε για τους υπολογισμούς μας, αυτός ο συντελεστής  χαρακτηρίζει την επίδοση (μέγιστη ταχύτητα) ενός συγκεκριμένου σκάφους με το βάρος και την ιπποδύναμη που διαθέτει. Χαμηλός συντελεστής χαρακτηρίζει χαμηλή επίδοση ενός σκάφους σε σχέση με ένα άλλο σκάφος με υψηλότερο συντελεστή.

Επίσης, για μικρά σκάφη ο συντελεστής αυτός παίρνει μικρότερες τιμές σε σχέση με σκάφη μεγαλύτερα και αυτό γιατί οι μεγαλύτερες επιφάνειες μίας γάστρας, στις οποίες πλανάρει ένα μεγάλο σκάφος, είναι συγκριτικά πολύ πιο αποτελεσματικές από τις μικρές επιφάνειες γάστρας που διαθέτει ένα μικρό σκάφος.

Ένας αρκετά απλός τύπος με τον οποίο μπορούμε να κάνουμε τους υπολογισμούς μας με πολύ καλή προσέγγιση είναι:  ΗΡ = ( V² x W ) / C, όπου ΗΡ η ιπποδύναμη, V η μέγιστη ταχύτητα σε κόμβους, W το βάρος σε τόνους (π.χ. 500 κιλά = 0,5 τόνοι) και C ο ειδικός συντελεστής.

Την τιμή αυτού του συντελεστή μπορούμε να υπολογίσουμε γράφοντας C = ( V² x W ) / HP, όταν γνωρίζουμε την επίδοση του σκάφους μας καθώς και τα άλλα στοιχεία του δηλαδή το βάρος και την ιπποδύναμη τα οποία άλλωστε είναι πάντα γνωστά,

Στον τύπο που διαλέξαμε για τους υπολογισμούς μας, γνωρίζουμε πως συντελεστής μας παίρνει τιμές από 10, για μικρά σκάφη ως 8 μέτρα και μέχρι 16 για σκάφη ως 14 μέτρα.

Γνωρίζοντας την ακριβή τιμή του μπορούμε να υπολογίσουμε με ακρίβεια και τα άλλα μεγέθη, όταν ένα από αυτά αλλάξει, π.χ. το βάρος, η ιπποδύναμη ή η ταχύτητα.

Θα χρησιμοποιήσουμε σαν βάση για τους υπολογισμούς μας την περίπτωση που πήραμε από τους πίνακες των κατασκευαστών για το σκάφος βάρους ενός τόνου που χρησιμοποιεί 100 ίππους που του δίνουν μία ταχύτητα 32 κόμβων. Τα αποτελέσματα των υπολογισμών μας όμως θα είναι εφαρμόσιμα σε κάθε ταχύπλοο σκάφος όσο διαφορετικά και αν είναι τα  χαρακτηριστικά του δηλαδή βάρος, ιπποδύναμη, μέγιστη ταχύτητα, συντελεστής επίδοσης.

Στη συγκεκριμένη περίπτωση, το πρώτο που κάνουμε λοιπόν είναι να βρούμε την τιμή αυτού του συντελεστή που μας είναι απαραίτητη για τους υπολογισμούς μας.
Η τιμή του εδώ είναι 10,24 όπως βγαίνει από την εξίσωση: C = (32 x 32 x 1) / 100 = 10,24.

Παρατηρούμε στον τύπο που χρησιμοποιούμε πως, τόσο το βάρος όσο και η ιπποδύναμη μπαίνουν στον υπολογισμό σε απλή αναλογία. Αυτό όμως σημαίνει πως για να διατηρήσουμε  την ίδια ταχύτητα θα πρέπει να αυξήσουμε ή να μειώσουμε την ιπποδύναμη μας στο ίδιο ποσοστό με το βάρος.

Ας κάνουμε λοιπόν μία επαλήθευση, αυξάνοντας το βάρος κατά 50% ή διπλασιάζοντας το, δηλαδή, από τον 1 τόνο να πάμε σε 1,5 και 2 τόνους.
Έχουμε αντίστοιχα: ΗΡ = (32 x 32x 1,5) / 10,24 = 150 και ΗΡ = (32 x 32 x 2) / 10,24 = 200, και μειώνοντας το βάρος κατά 50%  HP = (32 x 32 x 0,5 ) / 10,24 = 50,  αποτελέσματα που είχαμε προβλέψει.

Τι θα συμβεί όμως με την ταχύτητα μας εάν δεν αυξήσουμε ή μειώσουμε ανάλογα την ιπποδύναμη μας.
Χρησιμοποιώντας τον γνωστό μας πια τύπο ως προς την ταχύτητα και βάζοντας διάφορες τιμές βάρους στην εξίσωση μας, προκύπτoυν οι παρακάτω πολύ χρήσιμοι πίνακες:

Semex.gr J3 Pics Item TexnikaThemata 009 TaxiplooSkafos2

Για αυτούς τους πίνακες, έχουμε να κάνουμε τις παρακάτω δύο σημαντικές παρατηρήσεις:

1) Τα ποσοστά μείωσης ή αύξησης της ταχύτητας σε σχέση με τα ποσοστά αυξομείωσης του φορτίου του σκάφους ισχύουν και για κάθε άλλο σκάφος, όποια και αν είναι η ιπποδύναμη του, το βάρος, η μέγιστη ταχύτητα και ο συντελεστής απόδοσης.
Το ίδιο ισχύει και για τις αναλογίες βάρους / ιπποδύναμης για τη διατήρηση της ταχύτητας.   
Δηλαδή, η ιπποδύναμη αυξάνεται και μειώνεται στο ίδιο ποσοστό που αυξάνεται ή μειώνεται το φορτίο σε σχέση με το αρχικό βάρος.  

2) Οι πίνακες αυτοί ισχύουν μέσα στα όρια των ταχυτήτων όπου ένα σκάφος είναι καθαρά πλαναρισμένο. Για το μέγεθος των σκαφών που πήραμε σαν παράδειγμα παραπάνω, το ελάχιστο όριο ταχύτητας κάτω από το οποίο το σκάφος δεν μπορεί να θεωρείται καθαρά πλαναρισμένο είναι οι 16 ως 17 κόμβοι, χωρίς ωφέλιμο φορτίο. Όσο όμως προσθέτουμε βάρος, το όριο αυτό μετατίθεται ψηλότερα.

Από τους παραπάνω πίνακες διαπιστώνουμε πως, ανεξάρτητα από το βάρος, σε κάθε μεταβολή της ταχύτητας, η αντίστοιχη ιπποδύναμη αλλάζει πολλαπλάσια. Αυτό συμβαίνει γιατί η απαραίτητη κάθε φορά ιπποδύναμη - όπως φαίνεται και στον μαθηματικό τύπο που χρησιμοποιούμε στους υπολογισμούς μας - είναι ανάλογη με το τετράγωνο της ταχύτητας με την οποία ταξιδεύουμε. Μία μικρή αυξομείωση της ταχύτητας λοιπόν, έχει σαν αποτέλεσμα μία μεγάλη αυξομείωση της κατανάλωσης και του κόστους μετακίνησης μας. Από εμάς εξαρτάται τι θα διαλέξουμε.

Απόλλων Αρτέμης. 

Διαβάστηκε 2137 φορές

Αναζήτηση

Online

Αυτήν τη στιγμή επισκέπτονται τον ιστότοπό μας 150 επισκέπτες και κανένα μέλος

Newsletter

Facebook