Teknisk Tidskrift 1940 häfte 8 o 9, bara texten

OBS! Tämligen oredigerat från Projekt Gutenberg

TekniskTidskrift

SKEPPSBYGGNADSKONST och FLYGTEKNIK

Redaktör: NILS J. LJUNGZELL

HÄFTE 8 utgiven av svenska teknologföreningen 17 AUG. 1940

INNEHÅLL: Några synpunkter i anslutning till försök med fartygsmodeller med förenklad geometrisk utformning, av dr-ingenjör Fredrik Ljungström.

Några synpunkter i anslutning till försök med fartygsmodeller med förenklad geometrisk utformning.

Av dr-ingenjör FREDRIK LJUNGSTRÖM, Lidingö.

Då jag här nedan framlägger en redogörelse för försöken i ovannämnda riktning och därvid generaliserar de tänkta strömningsförloppen kring en i vattnet framlöpande fartygskropp, så sker detta ingalunda med anspråk på, att de olika faktorer, som därvid framhålles, skola vara ensamt avgörande för den lämpligaste utformningen av ett fartyg. Jag anser det emellertid vara riktigt att i möjligaste mån förenkla begreppen i detta ämne, för att dessa skola bliva mera levande och påtagliga föremål för fantasien, utan vilken ingen livaktig forskning kan komma till stånd.

När jag alltså behandlar vissa egenskaper hos dessa strömningsförlopp, så är det därvid att beakta att överlagrade på dem finnas även andra faktorer, vilka återverka på de förutsättningar, som ligga till grund för min behandling av ämnet.

Jag utgår i denna framställning från det redan många gånger använda betraktelsesättet, att vattnet strömmar förbi fartygskropp eri, och att densamma utgör ett hinder i och en tillstrypning av den för vattnets framströmning tillgängliga kanalarean, ett förhållande, som måste förutsätta en ökad strömningshastighet i närheten av fartygskroppen, möjliggörande förbiströmningen av vattnet.

Generellt betraktas i första hand en strömning av ett fluidum, t. e. vatten eller luft förbi vilket föremål som helst.

Sökande efter de medel, som inom strömningsdynamiken finnas tillgängliga för att, möjligöra den acceleration av ett fluidum, som alltså måste presteras, för att detsamma skall kunna strömma förbi ett föremål, bör först påpekas, att strömningen måste försiggå i en övergång från en i huvudsak rätlinjig strömning till krökta strömningsbanor. Dessa krökta strömningsbanor måste tydligen hava en sådan inverkan på strömningen att de samtidigt och i samband med böjningen av trömningsskikten åstadkomma de

hastighetsförändringar, som äro nödvändiga för förbiströmningen.

Om orsakerna till en krökt strömning studeras, så finner man, att molekylerna inom det framströmman-de fluidet bringas att avvika från en rätlinjig bana genom ett övertryck från den ena eller ett undertryck från den andra sidan, i bägge fallen motbalanserat av den samlade centrifugalkraften från dessa molekyler, orsakad av deras krökta strömningsbana. En kröktströmning kan således över huvudtaget icke existera,om icke olika tryck förefinnas inom de bredvid varandra liggande strömningsskikten i den kröktaströmningen. Här nedan kallas den strömning, som bringas att kröka genom tryckstegring för positiv strömning(fig. 1) och den strömning, som bringas att kröka på grund av tryckfall (fig. 2) för negativ strömning. Den positiva strömningen illustreras av strömningen mot ett Pitot-rör, eller ett annat föremål, t. e. undersidan på en aeroplanvinge och den negativa av den strömning, som existerar på översidan av en aeroplanvinge eller inom ett skydrag eller en vattenvirvel.

Den positiva strömningen (fig. 1) är förbunden med ett mot ett föremål uppkommande övertryck, som i ett i övrigt obegränsat fluidum är lika med det kinetiska trycket. Den negativa strömningen (fig. 2), kännetecknas av att krökningen hos densamma sker under ett tryckfall, vilket tryckfall når ett värde, som i vissa fall endast begränsas av i strömningsförloppet inblandade tillsatsförluster (i detta resonemang ingår ej överkritiska hastigheter i gasers strömning eller, för vatten, underskridandet av absoluta tryckfallet, varvid kavitation inträder).

Såsom framgår av fig. 2 kännetecknas negativ strömning därav, att strömningens krökta bana inledes av ett tryckfall men utan någon motbalanse-rande tryckstegring. Tillämpande Bernoullis sats finner man, att summan av statiskt och kinetiskt tryck är konstant, vilket i detta fall vill säga, att tryckfallet åstadkommer en mot detta tryckfall svarande hastighetsökning hos strömningen. Om denna strömningsart fortgår i ett obegränsat fluidum, bliver följden härav, att i den händelse, att strömningen är cirkulär, strömningshastigheten varierar i omvänd proportion mot radien. Finnas inga tillsatsförluster, begränsas därvid hastighetsökningen t. e. i luft endast av ljushastigheten och vid förloppets tillämpning i en vätska av det absoluta tryckfallet.

Fig". 1. Positiv strömning.

Fig. 2. Negativ strömning.

En illustration av detta strömningsförlopp utgöra de bekanta virvelvindarna, inom vars centrala del enorma hastigheter kunna uppkomma, häntydande på en utomordentligt hög verkningsgrad vid en lämplig utlösning av sagda strömningsförlopp.

För att förenkla begreppen tänker jag mig här nedan den negativa strömningen förlöpa i cirkelformade banor.

Återgående till den positiva strömningen, så finner man därvid, att den i motsats till den negativa strömningen kännetecknas av en hastighetsnedsättning i stället för en hastighetsökning. Likaledes finner man (se fig. 1) att detta strömningsförlopp i ett obegränsat fluidum alltid resulterar i en tryckökning (tillämpning Pitot-röret), lika stor som det kinetiska trycket. Tillämpas även här Bernoullis teorem, så finna vi, att hastigheten invid den yta, som påtvingar strömningsförloppet dess avböjning, bliver lika med noll.

Under det att det negativa strömningsförloppet tilllåter en även i dess praktiska tillämpning inklusive tillsatsförluster flera gånger ökad hastighet, så uppvisar alltså den positiva strömningen och oberoende av tillsatsförluster en hastighetsnedsättning till 0, vid strömningens begränsningsyta. Den fundamentala skillnaden mellan dessa bägge strömningsförlopp är för strömningarna kring en kropp, som färdas genom ett fluidum av avgörande betydelse och bör städse hållas för ögonen i samband med spekulationer kring strömningsföreteelser i allmänhet.

Med tillämpning av detta resonemang å strömningarna kring en fartygskropp uppdelar jag således dessa strömningar i de bägge kategorierna positiv och negativ strömning och betecknar strömningsförloppen i olika schematiska figurer med pius- och minustecken, vilka alltså motsvaras av tryckstegring eller tryckfall och hastighetsnedsättning resp. hastighetsstegring.

I samband med de bägge strömningsförloppen studeras här nedan vissa företeelser i desammas samverkan vid strömning kring ett föremål.

En skorsten, fig. 3, påverkad av hård vind har blivit föremål för noggranna tryckmätningar i skorstenens ytteryta. Diagrammet visar en figur liknande den, som numera är känd från aerodynamiska undersökningar av strömningar vinkelrätt mot en cylinder. På skorstenens frontyta mot vindriktningen utvisar tryckmätningen plusvärden inom ett vinkelområde av 35° åt bägge sidor från mittellinjen. Den övriga delen av skorstenens omkrets utvisar ett minusvärde. Storleken av pius- och minusvärden framgår av diagrammet.

Tillämpande begreppen positiv och negativ strömning finna vi, att den positiva strömningen i skorstenens mittellinje resulterar i ett övertrycksmaximum lika med det kinetiska trycket, vilket avtar enligt diagrammet till en viss punkt C, där övertrycket är noll. Därefter inträder omedelbart ett undertryck, dvs. negativ strömning. I punkten C existerar således omgivningens statiska tryck. Detta tryck under-skrides därefter inom det negativa strömningsområdet och hastigheten stegras snabbt, så att undertrycket utvisar mer än dubbla minusvärdet mot övertrycket på skorstenens frontsektor. I fig. 4, illustreras strömningsförloppet kring skorstenen. Övertrycket i frontsektorn har vid punkten C utlöst sig i det lika stora tryckfallet. Luftmolekylerna gående utmed skorstenens yta hava således först retarderats ned till noll hastighet på mittellinjen och därefter vid punkten C åter accelererats till sin ursprungliga ingångshastighet, varefter de på detta sätt inledda övergå i en negativ strömning. I samma mån som denna strömning genom molekylernas centrifugalkraft åstadkommer ett ökat vakuum, ökas även den tangentiella hastigheten och därmed centrifugalkraften, till dess att hastighet resp. centrifugalkraft når ett maximalt värde, betingat och begränsat av de i strömningsförloppet inblandade tillsatsförlusterna, såsom virvlar inom strömningen, laminär eller turbulent friktion mot skorstenen och slutligen en dessa förluster påverkande faktor, som här nedan skall belysas.

I punkten C befinner sig den ingående strömningen i ett tillstånd av hastig expansion molekylerna emellan. Från att hava varit en långsam strömning ökas densamma inom en mycket kort vägsträcka till ett strömningsförlopp av helt annan art. Inom den positiva strömningen färdas de molekyler, som befinna sig närmast skorstenen ytterst långsamt, under det att de molekyler, som i strömbanan befinna sig på ett avstånd från skorstenen, erfara relativt obetydlig nedsättning i hastigheten.

I en sektion genom strömningen gående genom punkten C och i närheten av denna sektion uppkommer således en plötslig tillståndsförändring. De molekyler eller strömskikt, som befinna sig nära intill skorstenen, öka hastigt farten, varemot de molekyler eller strömskikt, som befinna sig längre ut, erhålla en relativt liten hastighetsökning, allt beroende på, såsom ovan påpekats, skillnaden i trycket och tillämpningen av Bernoullis lag. En tvär och oharmonisk omplacering av strömskikten måste alltså försiggå i trakten kring linjen C, vilken omplacering genom sin tvära övergång med nödvändighet skapar extra förluster inom strömningen.

En virvelvind uppvisar ett harmoniskt inledande av en negativ strömning utan större övergångsförluster av denna art. Får man tro de upplysningar, som finnas i ämnet, så har en lufthastighet på flera hundra meter observerats i centrumpartiet på virvelvindar, vilken observation bestyrkes genom deras oerhört destruktiva verkan.

Distribution of press ore round a circu/or ctj/Snder /Z-6" D/g. W/nd apeed SO FTper aec ?Secfion fø). f-4 O from the end.

Fig. 3. Tryckmätning kring en av vinden påverkad skorsten (ur Engineering, May 1, 1931). .

Om man antager, att hastigheten inuti en sådan virvelvind uppgått till den tio dubbla mot hastigheten hos de vindar, som uppväcka cyklonen, så motsvarar detta en verkningsgrad i strömningsförloppet på cirka 99 %. Det synes mig således vara av största vikt, att det negativa strömningsförloppet skall tillåtas att

i möjligaste mån förlöpa ostört, för ernående av hög verkningsgrad, ett förhållande, till vilket jag här nedan skall återkomma.

Återgående till exemplet skorstenen finna vi, att den negativa strömningen inledes med tillhjälp av en positiv strömning, och att vid strömningsförloppet kring ett föremål bägge strömningsförloppen alltid äro för handen. Det framgår även av det skildrade fallet, att den negativa strömningen är en tillämpning

av strömningen i en sektor av en virvelströmning och att i denna strömning tillfälligt på bägge sidor av ett föremål skapas den lokalt ökade strömningshastighet,

som är nödvändig, för att den förbiströmmande luften skall kunna passera den förträngning i den tillgängliga kanalarean, som i detta speciella fall utgöres av skorstenen.

Det är tydligt, att ju högre verkningsgrad, som kan uppnås vid inledningen av den negativa strömningen, desto större blir undertrycket, och denna strömnings lokala hastighet intill ett föremål. Varje form, som tenderar till att upprepade gånger helt eller delvis införa förluster av den art i strömningsförloppet, som påvisas i sektionen C, fig. 3, måste således anses förkastliga.

I samband härmed bör även påpekas

strömningsförloppets samhörighet med det Reynoldsska talet.

Återgående till fig. 2, finna vi, tillämpande Bernoullis lag, att den negativa strömningen, uppdelad i flera olika skikt, uppvisar en från centrum och utåt

avtagande hastighet mellan de olika skikten. Mellan dessa med olika hastighet strömmande skikt måste

Fig. 6.

därför existera ett laminärt eller turbulent ström-ningsförlopp, vars intensitet tilltager med minskad dimension, detta emedan de olika tänkta skikten med

sins emellan samma hastighetsdifferens och de i dem befintliga molekylerna vid t. e. halva dimensionen, komma på endast halva avståndet från varandra. Ut gående härifrån finner man, att krökningsradien i negativ strömning spelar en avgörande roll för verkningsgraden i detta strömningsförlopp på samma sätt som det Reynoldsska talet.

Byggande vidare på denna tankegång, kommer jag till den slutsatsen, att den negativa strömningen kring ett föremål skall inledas och fullföljas med största

möjliga krökningsradie, med vilket jag icke vill säga, att denna krökningsradie med nödvändighet skall vara konstant men att beroende på lokala betingelser alltid så stor krökningsradie som möjligt skall eftersträvas.

Fig. 7 o. 8.

Om man tänker sig en fartygskropp enligt fig. 5, och jämför densamma med en annan fartygskropp enligt fig. 6, så inledes strömningen kring den förra

fartygskroppen först med en positiv strömning, som därefter åtföljes av en negativ strömning och slutligen såsom avslutning på strömningsförloppet av positiv strömning i den aktre delen av fartyget. Med en fartygskropp av formen enligt fig. 6 inledes först positiv strömning, därefter en negativ strömning inom

sektorn a fig. 8 och därefter en rak eller indifferent strömning utmed den raka fartygssidan. Därefter inledes ånyo en negativ strömning i sektorn b och slutligen en positiv strömning såsom avslutning (se fig. 6).

Med återblick på vad som ovan sagts finner man i detta senare fall, att krökningsradien å strömningen inom sektorn a är t. e. hälften mot krökningsradien för strömning utmed hela fartygssidan enligt fig. 5 och 7. Strömningen över denna sektor a av fartyget måste därför med hänsyn till sina förluster räknas med ett hälften så stort Reynolds’ tal.

Vi finna vidare vid studium av fig. 8, att den negativa strömningen i cirkelsektorn a vid c övergår till neutral strömning, detta emedan strömningen här är rätlinjig. Därvid uppkomma alltså övergångsförluster i trakten av linjen c genom förskjutning av strömskikten i sidoriktningen. Vid sitt inträde i cirkelsektorn b uppkommer ånyo negativ strömning och således återigen en övergångsförlust från en strömnings-art till en annan.

Jämföra vi strömningsförloppen å de bägge fartygstyperna enligt fig. 5 och 6, så finna vi således, att typen 6 har två övergångsförluster från en strömart till en annan, vilka icke förekomma på typen 5. Vidare finna vi, att den negativa strömningen förlöper med halva dimensionen och motsvarande mindre Reynolds’ tal å typen 6 i jämförelse med typen 5.

Härav framgår, att varje onödig tillståndsförändring i strömningsförloppet kring ett fartyg bör undvikas. Emellertid finnes i anslutning till fig. 5 och 6 ännu en tredje faktor att beakta i samband med de påpekade strömningsförloppen. Yid övergång från statiskt tryck till en genom tryckfall inledd strömning, förefinnas som bekant i gränsskiktet av den yta, varav denna strömning ledes turbulent strömning, vilken strömning, om den ostörd får fortsätta, så småningom övergår till laminär strömning. För varje gång, som således tryck helt eller delvis omsättes i hastighet, uppfriskas eller förnyas den turbulenta strömningen utmed angränsande ytor, vilket figurligt talat kan illustreras på det sätt, att det lugnare laminära strömningsskiktet spolas bort vid hastighetsökningen.

Fig. 9. Vågbildningens samband med positiv och negativ

strömning.

Betrakta vi nu ett fartyg enligt typen 6 fig. 8 sett från denna synpunkt, så finna vi först en negativ strömningsart av relativt kort längd, som uppväcker största hastighet intill ytan d, därefter en omvandling till en annan strömningsart, den neutrala, varvid den hastiga strömningen intill ytan d tvärt skall nedsättas till en lägre hastighet, vilket givetvis tenderar till turbulent strömning intill ytan e. Därefter stegras plötsligt hastigheten ånyo i sektorn b. Den utmed ytan e laminärt uppordnade strömningen förvandlas ånyo till turbulent strömning. Följden av detta förlopp är, att fartygssidan kan tänkas uppdelad i tre längder med turbulent strömning och med därav följande ytfriktion.

En fartygskropp enligt fig. 5 och 7 däremot tillåter ett flera gånger längre oförändrat strömningsförlopp med ty åtföljande tillfälle för en utbildning av laminär strömning med dess lägre motstånd. Jag återkommer senare till modellförsök, som synas konfirmera detta resonemangs riktighet.

Av samma resonemang framgår tydligt, att alla S-svängar i en fartygslinje under alla omständigheter måste betraktas såsom felaktiga, detta emedan genom desamma direkt omkastning av strömningsförloppen från positiva till negativa eller tvärtom framtvingas av denna felaktiga utformning.

Jag övergår nu till att studera strömningsförloppets samband med vågbildningen kring fartyget. Om vi därvid taga i betraktande ett fartyg av typen 6, så finner man vid fartygets stäv först en positiv strömning, därefter en negativ strömning, därefter en neutral strömning, därefter ånyo en negativ strömning och slutligen en positiv strömning. Den positiva strömningen vid stäven tenderar att uppväcka ett övertryck lika med det kinetiska trycket. Under vissa förhållanden kan även själva bogkaskaden strax bakom stäven uppvisa en tryckhöjd, som närmar sig detta värde. Här har alltså först skapats ett statiskt tryck lika

med det kinetiska, motsvarat av fartygets hastighet genom vattnet. Detta tryck har följaktligen satt ner strömningshastigheten till närheten av noll, dvs. bogvattnet strax bakom stäven följer med fartyget. Det uppkommande statiska trycket strävar att utlösa sig i ny hastighet i riktning mot minsta motståndet och följden bliver den nästan vertikala bogsprutan och i anslutning till densamma bogvågen, vilken liksom bogsprutan stiger i liöjd med kvadraten på fartygets hastighet genom vattnet.

Såsom jag i inledningen påpekat, så äro icke de här behandlade strömningsförloppen att ’betrakta såsom ensamt avgörande utan på desamma kunna finnas lagrade andra strömningsförlopp, som ändra värdet på pius eller minus. Om således en positiv strömning utanför densamma har lagrad en negativ strömning, så strävar givetvis denna negativa strömning att minska plusvärdet i den positiva. Det skulle här bliva för omständligt att söka utreda, hurusom detta är fallet vid strömningarna kring fartygsstäven. Jag kan blott såsom ett exempel nämna, att jag försökt att mäta bogvågens höjd på fotografi från modellförsök å en modell för ångaren "Ragne", fig. 10 a och b, varvid själva bogvågens topphöjd befunnits vara omkring 7/10 av den kinetiska höjden. Försöker man att mäta bogvågen å samma modell vid olika hastigheter, så konfirmeras därvid våghöjdens v2-värde. Givetvis inverkar på detta värde även en mängd andra faktorer, och äro således de här diskuterade endast framhållna såsom varande de väsentligaste.

Fortsättande betraktandet av strömningsförloppen utmed fartygssidan (se fig. 6 och 9) (eller bottnen), så finna vi, att den positiva strömningen vid stäven åtföljes av en negativ strömning med mot densamma svarande tryckfall, varvid alltså bogvågen efterföljes av en nedsjunkning av vattenytan under det normala. Därefter inträder en omvandling till neutral strömning, som alltså tillåter vattenytan att närma sig sin normala nivå. Därefter inträder ånyo en negativ strömning med ty åtföljande vågdal och slutligen en positiv strömning med ty åtföljande höjdvåg ("Wake").

Mellan de bägge strömningsförloppen 9 a och b kan, om fartygets längd härför är lämplig, återsvall-ningen inträffa i form av en höjning, som harmoniskt anpassar sig till kurvan. Då emellertid våglängden varierar med hastigheten, kan ett fartyg av denna form eventuellt såsom bekant genom passning anpassas så, att det skildrade förloppet vid den för fartyget valda hastigheten icke tenderar till att genom synkronisering öka vågsystemets höjd mot aktern.

0 knop.

Fig. 10 a och b. Modell av ångaren "Ragne".

14,55 knop.

Vid en fartygsforin enligt fig. 5 uppkommer först positiv strömning kring stäven. Därefter inledes negativ strömning, som fortsätter ända bort mot aktern på fartyget, varefter densamma övergår till en avslutande positiv strömning.

Med denna fartygsform finner man tydligen en i hög grad ökad störningsfrihet även med hänsyn till vågbildningen kring fartyget. Emellertid erbjuder bogvågen samma art av motstånd på de bägge fartygstyperna. Det vore tydligen önskvärt, om bog-vågshöjden kunde minskas, så mycket mer som man kan antaga, att vågbildningsmotståndet från bogvågen växer direkt med höjden och med det av samma höjd betingade ökade trycket, dvs. med Æ2 vid olika våghöjder med samma hastighet på fartyget. För samma fartygstyp växer därjämte bogvågshöjden med v2 och således motståndet av samma våg med v4. Det är alltså av största vikt, att bogvågshöjden begränsas i möjligaste mån. En hel del olika typer av fartygs-bogar hava ju framsprungit ur en strävan till förbättringar i denna riktning.

Bog

^_iVL^

= 0.

Fig. 11. Bogvägens minskade höjd vid överhängande stäv.

Om en vattenstråle (jämför bogsprutan) riktas rakt uppåt av ett munstycke, så stiger vattenstrålen till en höjd, som motsvaras av statiska trycket före munstycket och som motsvaras av det kinetiska trycket av vattenstrålens utströmningshastighet. Riktas samma stråle i 30° vinkel mot horisontalplanet, så stiger strålen endast till halva höjden. Dess stighöjd avtager med sinus för vinkeln mot horisontalplanet. Detta beror givetvis därpå, att tryckkomponenten i vertikalriktningen uttryckes av sinus för samma vinkel.

Om en fartygsstäv, fig. 11, utföres överhängande med t. e. 30° mot vattenytan, så stiger bogkaskaden därvid i höjden med ett värde, som endast är hälften av stighöjden mot en vertikal fartygsbog, visad å samma figur. Det är troligt, att själva bogvågens höjd står i samma förhållande till bogytans vinkel mot vattenytan, och utförda modellförsök peka i denna riktning. Det mot bogens väggytor resulterade tryck-ket verkar, om man bortser från friktionsingreppet, vinkelrätt mot dessa ytor. I den mån som denna tryckresultant är riktad nedåt, omsattes således. det kinetiska trycket nedåt vid den positiva strömningen, och1 strömningsförloppet kommer därvid att utlösas på delvis samma sätt som vid positiv strömning i obegränsat vatten, varvid vågbildningsmotståndet med dess v4-värde. delvis ersattes med den positiva strömningens v2-vä,rde. Bogvågens nedpressning med överhängande fartygsstäv måste därför giva ett minskat fartygsmotstånd, något som icke synes vara beaktat vid fartygskonstruktion i allmänhet. Rent empiriskt har man redan sedan många år kommit under fund med, att segel jakter med överhängande stäv äro snabbare, och att särskilt när högre hastigheter förekomma, dvs. vid hårdvindsbåtar, är denna överlägsenhet ändå mera framträdande.

vm = 1,268 m/sek. vs = 15,6 knop.

Fig. 12 a och b. Bogkaskad vid överhängande stäv.

De snabbaste segeljakterna hava sålunda en mycket spetsig vinkel mellan bogen och vattenytan. Den s. k. Maier-fören å handelsfartyg är en liten början i den rätta riktningen, varvid dock minskningen av vinkeln är så liten att sinusvärdet för densamma fortfarande ligger nära 1.

Fig. 12 a och b visar tydligt bogkaskaden från ett modellförsök vid Tekniska högskolans provränna med överhängande stäv. Det fotografiska materialet från detta modellförsök i övrigt (se profilfoto fig. 13 a och b) tillåter icke någon exaktare uppmätning av bogvågshöjden men häntyder på, att densamma i allmänhet förhåller sig så, som här ovan skildrats.

Jag söker nu bygga vidare på en grund av de här angivna resonemangen och observationerna och kommer därvid till följande åsikter beträffande formgivningen av en fartygskropp.

Fartyget skall vara format i en obruten konvex kurva från för till akter, som överallt är utformad med största möjliga krökningsradie inom betingelserna för fartygets vattenlinjelängd och övriga begränsningar. Fartyget skall hava en överhängande stäv, bildande den minsta möjliga vinkel mot vattenytan, som är förenlig med fartygets praktiska genomförande och sjövärdighet.

Jag övergår nu till att betrakta strömningen mot fartygskroppen i ett plan vinkelrätt mot fartygets rörelseriktning. Man kan tänka sig en sådan strömning orsakad av sjöhävningen. Om en våg passerar längs efter fartyget på bägge sidor om detsamma, så kommer vid denna vågs stigande och sjunkande höjdläge olika sektioner av fartyget att utsättas för traver-sala strömningskomponenter.

17 aug. 1940

vm = 1,250 m/sek.

Fig. 13 a och b.

Fig. 14 är tänkt i samband med stigande våghöjd, varvid vattnet tankes strömma nedifrån och uppåt under och på sidorna om fartyget. Bottenytan uppvisar därvid plus-strömning intill ett visst läge (jämför skorstenen), där negativ strömning uppkommer, varefter denna negativa strömning retarderas mot vattenytan under positiv strömning.

Jämföres samma strömning å en fartygskropp med tvärsektion enligt fig. 15, så uppkommer även här först en positiv strömning, som vid en viss vinkel (jämför skorstenen) övergår till negativ strömning, vilken slutligen avstoppas med positiv strömning i vattenytan.

Av figurerna framgår tydligt, att den positiva strömningens tryckresultant mot den platta fartygsbottnen måste bliva mycket större vid ett förlopp enligt fig. 14 i jämförelse med motsvarande förlopp enligt fig. 15. Samtidigt bliva övergångsstadierna mellan positiv och negativ strömning utpräglat förlustbringande (jämför skorstenen) på grund av den ringa krökningsradien för den negativa strömningen enligt fig. 14 i jämförelse med samma strömning enligt fig. 15.

Jämför man vidare de bägge formerna med varandra, finner man, att den vattenkvantitet, som enligt fig. 14 är utsatt för positiv strömning och som således under avgivande av det kinetiska trycket uppstoppas mot fartygsbottnen är mycket större enligt fig. 14 jämfört med fig. 15.

Tänker man sig fartygs-sektionen ingående i en vågdal eller att fartygskroppen tillfälligt höjer sig i förhållande till vattenytan, så inträder en negativ strömning enligt fig. 16, som även den förefaller synnerligen oharmonisk å ett fartyg med platt botten.

Tänker man sig fartyget av sjöhävningen bringat i en sidorörelse, så inträder därvid ett träns versalt strömningsförlopp enligt fig. 17 med ty åtföljande. tvära övergångar. De relaterade figurerna göra naturligtvis icke anspråk på att åskådliggöra verkliga förloppet utan endast de faktorer, som här ingå i resonemanget och som, även om de icke äro ensamt avgörande, utgöra väsentliga delar av det hela. Figurerna påvisa, sålunda hurusom fartygets rörelser under sjöhävning utsättes för ett mycket högre motstånd vid en sektion av traditionell typ i jämförelse med en sektion enligt fig. 15.

När fartyget rör sig upp och ned i sjöarna och därvid t. e. fören och aktern bäras av vågtoppar, under det att mittelskeppet befinner sig i en vågdal, så måste därvid de bägge vågtopparna icke allenast uppbära fartyget utan även prestera en ökad lyftkraft, som betingas av den negativa strömningen enligt fig. 16. Fartygets olämpliga form för transversalström-ning tvingar därför detsamma att icke allenast hantera sin egen vikt i sjön utan därjämte stora delar av de vattenmassor, som närmast omgiva fartyget.

Olika kombinationer av de skilda massornas samverkan komma därvid med nödvändighet att uppvisa maxima, vilka avsevärt minskas vid en utformning av fartygssektionen enligt fig. 15.

Fig. 16. Fig. 17.

Ett fartyg med mera rektangulär och i ovan berörda hänseenden således mera olämplig form kommer tydligen att arbeta tungt i sjön i förhållande till ett fartyg med den lämpligare sektionen enligt fig. 15. Fartygets stäv får härigenom benägenhet att borra sig djupare in i vågorna, och överspolningarna och svårigheterna tillika med påkänningarna i fartygskroppen stegras därav. Särskilt framträdande bliva därvid de emellanåt förekommande bottenslagen, till vilka jag senare skall återkomma.

Tillämpande detta resonemang uppställer jag följande regel. Ett fartyg skall icke allenast vara väl format för strömning i längdriktningen utan även uppvisa möjligaste goda form för strömning i transversal riktning med ändamål, att dess arbete i hög sjö icke skall genom olämplig sektionsform försvåras.

Jag övergår nu till att tillämpa begreppen positiv och negativ strömning på vattenmassornas slagverkan mot fartyget, en slagverkan, som man vet är farlig och destruktiv och i hög grad avgörande för fartygets sjövärdighet. Det är därför av vikt, att denna vattenmassornas slagverkan studeras och nedbringas till ett minimum.

Om en vattenmassa, fig. 18, träffar en konkav yta, så uppkommer inom vattenmassan en slagverkan mot sagda yta under positiv strömning. Ju kraftigare slaget är, desto våldsammare blir den positiva strömningen.

Till skillnad från en kontinuerlig positiv strömning uppvisar emellertid vattenmassornas slagverkan effekten av ett i riktning mot ytan stegrat tryck, som iöke står i proportion till endast anslagshastigheten utan därjämte tilltar i intensitet, dvs. i tryck per ytenhet med vattenmassornas linjära dimension. Ytans konkava form medverkar därvid till att slagverkan ökas genom positiv strömning, samtidigt som slaget tenderar till att med hela sin intensitet träffa största möjliga yta. Träffar samma vattenmassa en konvex yta, fig. 19, så inträder därvid först en positiv strömning med tryckstegring, som emellertid vid en viss vinkelavvikelse övergår till negativ strömning (jämför skorstenen). Deri totala tryckresultanten av ett ’bottenslag mot en konvex yta är därför i hög grad minskad i förhållande till samma resultant vid ett sådant slag mot en konkav yta. Samtidigt utgör den konvexa ytan med sin valvform en konstruktion, som med mindre materialförbrukning motstår samma påkänning. Vattnets slagverkan mot en plan yta uppvisar tydligen ett medelvärde mellan de bägge skildrade fallen.

Om en fartygskropp uppvisar konkava ytor, erbjuda dessa lämpligare objekt för havets destruktiva verkan än plana ytor och den konvexa formen är givetvis den bästa. Alla S-svängar i fartygslinjer eller skålformigt utsvängda sidor öka således slagverkan och påkänningar å skrovet. Härav drager jag den slutsatsen, att sjögående fartyg skola överallt såväl

Fig. 18. Fig. 19.

En vattenmassas minskade stötkraft vid övergång från konkav till konvex yta.

på under- som övervattenskroppën uppvisa en konvex yta för att minska havets slagverkan och för att spara material vid fartygsbygget.

I samband med materialbesparingen påvisas även den stora skillnaden i konstruktiv utformning mellan en fartygsbotten enligt fig. 15 i förhållande till den platta fartygsbotten enligt fig. 14. För att motstå det statiska vattentrycket å djupgående fartyg är givetvis en form enligt fig. 15 långt förmånligare.

Av de hittills framlagda resonemangen har det synts mig framgå, att synnerligen bärande skäl föreligga för att undersöka möjligheten av i vad mån den traditionella fartygsformen, vilken jag vill beteckna med begreppet "den kommersiella lådan" kan frångås med ändamål att skapa en lämpligare och mera sjövärdig fartygsform. Alla de faktorer, som samverkat vid utformningen av den nu gängse handelsfartygstypen, hava måhända i alldeles onödigt hög grad tillkommit på initiativ av ensidigt kommersiellt utbildade intellekter. Tekniken har kanske inom detta område liksom inom så många andra områden i allt för hög grad fått nöja sig med att verkställa de arbets-

Fig. 20. Linjeritning till cirkelbågskrov.

Om nybyggda fartyg, såsom har hänt, vid sin första resa till sjöss brutits ner av vanliga på havet förekommande stormar, och om besättningen ombord spolats i sjön eller slagits fördärvad av överbrytande vattenmassor, så måste man säga sig, att resultatet av ett sådant fartygsbygge icke uppvisar en fullgod konstruktion. Där måste finnas något fundamentalt tekniskt misstag i det hela, som bidrager till dessa ständigt återkommande sjöolyckor vid fartygets arbete i öppen sjö. Jag tror, att svaret på denna fråga kan vara: fartygen hava en olämplig förrn, som kan och bör ändras till något bättre.

En strävan i denna riktning utgöra de försök, som jag under några år utfört dels med fartygsmodeller, dels med byggandet av segeljakter, och dels slutligen med dessa försöks fortsättande med stöd av Ingeniörs-vetenskapsakademien för att undersöka en fartygstyps såväl sjövärdighet som fraindrivningsmotstånd med tillämpning på sjögående fiskefartyg.

Den fartygstyp, som varit föremål för dessa undersökningar, kännetecknas i huvudsak därav, att fartygskroppens ytteryta har formen av en sektor, skuren från en rotationsfigur, vilken rotationsfigur bestämmer formen på fartygets ytteryta. Fig. 20 visar en linjeritning till ett sådant fartyg. Nollspantet ligger i ett plan, som går genom rotationsfigurens axel, och alla övriga spant ligga ävenledes i plan, som sammanlöpa i och sammanfalla med samma axel. Spanten äro således alla lika till sin form med det undantag, att den radiella höjden å spanten varieras och avtar från nollspantet mot för och akter.

Sex segeljakter, byggda efter denna generella idé, hava utförts oc.h därjämte fyra modeller för släpförsök samt slutligen två fiskebåtsmodeller i 1/4 skala av sjögående fiskefartyg. De fyra modellerna (fig. 12 a o. b och 21 a o. b.) utförda för släpförsök i ränna, hava utförts dels med elliptiskt nollspant, dels med ett V-format nollspant, sammansatt av två cirkelbågar, och slutligen hava två av modellerna utförts med kombinationer av ett ellipsformat för- och mittelskepp med en F-formad akter, sammansatt av cirkelbågar. uppgifter, som blivit henne förelagda utan hänsyn till om nödvändigheten krävt den begränsning i förutsättningarna, som kommersialismen dikterat.

= 1,251 m/sek.

vs —15,4 knop

Fig. 21 a och b.

Lönad över stö" l—ängd i uaitenlinjs

Storsjö krtjdd-

Bredd i vattenlinje

inträd*, bullan Oàch3p/on^or m fur„ 3/s," hw/yt

Fig. 22. Byggnadsritning till modell i % skala av 60 tons fiskebåt av Ljungströmstyp.

Docent Nordström, som i Tekniska högskolans provränna välvilligt genomfört släpproven med modellerna, fann vid försök med den första försöksmodellen, som utgjorde en kombination av ellipssektion med akter i F-form, att modellen löpte lättare med aktern före. Han föreslog därför en dubbeländare (fig. 12), vilken även utfördes bland de tre följande försöksmodellerna. Försöksmodellerna utfördes så, att förskepp och akterskepp fingo något olika längd och alltså voro utformade den ena med något, större krökningsradie än den andra. Försök med den första modellen häntydde nämligen på, att förskeppet var för kort. På så sätt kunde varje modell användas så-«om två olika modeller, genom att köra densamma i olika riktningar. Försöken visade ingen skillnad av betydelse för en dubbeländare vid försök med något kortare eller något längre förskepp, varför en fartygskropp med konstant krökningsradie i köl-linjen och lika långt för- och akterskepp kan anses vara den på samma gång enklaste och bästa utformningen vid tillämpningen av den generella idén, rotationsfiguren.

Om man jämför ett fartyg av denna typ med de nu gängse fartygstyperna, så kan därvid bemärkas dess extremt förenklade geometriska utformning. Fartygets form (fig. 20) bestämmes av två cirkelbågar, en som angiver köl-linjen och en som angiver spantens krökning.

Som bekant strävar skeppsbyggnadstekniken att i möjligaste grad rationalisera tillverkningen och sammanbyggandet av fartygets olika delar. På grund av denna strävan framkommer den rätta vinkeln och den rektangulära fartygssektionen såsom önskvärd.

Inom verkstadstekniken framstå två huvudtyper av bearbetning, planbearbetning och svarvning, vilka bägge komma till användning och väl låna sig åt rationella tillverkningsmetoder. Mellanliggande former, som icke äro cirkulära och icke heller plana, utgöra ett bekymmersamt område för teknikern, emedan de icke låna sig åt varken rationell tillverkning eller rationell måttkontroll. Det är således klart, att det i största allmänhet är önskvärt, att en form, som avses att vara lämplig för rationell tillverkning, skall vara geometriskt rationellt bestämd och helst med enkel geometri. Ingen geometrisk figur är enklare ocfi mera rationell än cirkeln. Den står i en särklass, som är eftersträvad i universums formgivning, ett exempel på rationell tillverkningsteknik.

Fig. 23. Spantram i eirkelbågskrov (60 tons fiskebåt av Ljungströmstyp).

Släpnfteklkurisor tron försök med modellerna Ne- 79 Ljwqslröm El’ och N:r 16 A Rac/n©

PrctcentwH rtdukiion i zläpefftkl med Ljunjström 237 i Jörh. t’H Raq nv .

Fig. 22 a. Segelritning till 60 tons fiskebåt av Ljungströmstyp.

Farft/yi fiail/jhel i knap

Fig. 24.

Om vi undersöka konsekvenserna av denna formgivning vid byggandet av ett fartygsskrov och därvid i första hand tänka oss ett sådant av stål, så finner man därvid följande förhållanden. Spanten (se fig. 20, 22 och 23) kunna tillverkas efter samma krökningsradie och kallbockas med samma inställning i bockningsmaskinen, oberoende av vilket läge i fartygsskrovet de intaga. Inga skevningar eller dylika irrationella processer behöva vidtagas vid desammas tillverkning. Antagligen kunna de direkt vid valsningen få sin rätta böjning och i denna form levereras till skeppsvarvet. Fartygsplåtarna, liggande i plåtsträngar från för till akter, kunna efter hela längden utföras i en och samma form, och den enda anpassning, som därvid behöver förekomma, är deras utskärning för anpassning till däckslinjen.

I den händelse att fartyget är ett tankfartyg, så kunna även tvärskotten anbringas i radiella plan. Vid byggandet av träfartyg anbringas bordläggningen i cirkelbågar och utgöres överallt å fartyget av ma-skinhyvlat virke med rektangulär tvärsektion. Ingen passning och ingen basning e. d. är därför behövlig. Spanten, som i detta fall utföras av trä, utföras form-limmade med flera skikt ovanpå varandra (se fig. 23)

Fig. 28.

Fig. 26.

Fig. 29.

Fiskebåtsmodellerna "Lill-Sonja" oeh "Per".

Fig. 27. Modell av cirkelbågskrov.

och samtliga spant äro fria från alla skevningar och kunna tillverkas över samma matris.1 Om å ena sidan mot formen kan invändas, att den icke är rationell med hänsyn till utbildandet av lastrum av rektangulär typ eller bostadsrum av samma typ, så finnes å andra sidan mycket, som talar för typens fördelar. Någon större del av fartygsutrymmet behöver icke offras för att lastrummen eller passagerarutrymmena i ett större fartyg skola kunna anpassas efter fartygsformen.

För att undersöka fartygstypens egenskaper i motståndshänseende har densamma medelst modellförsök jämförts med en modell av ångaren "Ragne", vilken valts såsom lämpligt jämförelseobjekt, emedan den utgjorde ett exempel på en av de mest lättlöpande modellerna bland hela det antal, som fanns att disponera på Tekniska högskolans försöksanstalt. Förutsättningen för jämförelsen mellan de bägge typerna har vafit samma vattenlinjelängd och samma deplacement, Fig. 24 visar ett par kurvor från modellförsöken. I modellförsöken hava även ingått en undersökning av lämpligaste utformningen av roder och propelleraxeluttag. Därvid har det visat sig, att den sedvanliga ramen kring propellern med på densamma vidfästat roder icke lämpade sig för den nya typen, detta beroende därpå, att denna ram icke såsom å typen "Ragne" (se fig. 25) anslöt sig direkt till fartygets akterskepp utan fick ett utseende enligt fig. 26, som förorsakade ett betydande extra motstånd. Ett fritt roder med så kraftig hjärtstock, som betingas av fartygets högsta hastighet, tänkes därför använt och har fått en utformning enligt fig. 27.

Det har undersökts, att ingen svårighet föreligger att så avväga hjärtstockens dimensioner, att svängningstalet hos det fria rodret ligger väl över och icke i resonans med vare sig propellerns varvtal eller ett periodtal tre gånger detta, betingat av propellerns tre blad. Någon som helst svårighet att använda ett fritt roder bör således icke föreligga. Rodret är tänkt utfört Säj 3/tt dess nedersta del är byggd så, att densamma skall giva vika eller brytas sönder långt innan den övre delen av rodret eller hjärtstocken kan bliva utsatt för farliga påkänningar. Rodret kan alltså i Byggandet av en segeljakt enligt denna metod finnes utförligt beskrivet i tidskriften Segel och Motor 1939 n :ris 5—8.

funktionera, även om det tillfälligt skulle få bottenkänning, en fördel, som icke kan tillskrivas byggnadssättet med roderram. Tages den smidesvikt och övriga konstruktionskostnader, som nu nedläggas på roderramen, och inbygges denna materialmängd och kostnad i fartygets övervattenskropp, så tillåter utan tvivel detta den behövliga ökningen i dimension å hjärtstocken och dess lagringar, som bliver en följd av det fria rodret.

För att undvika svårigheter vid förhalningar i hamnen o. d. anbringas en avvärjarevajer mellan rodret och fartygsbotten, vilken vajer genom en lämplig anordning inombords kan hållas elastiskt anspänd.

Denna roderanordning visade sig vid modellförsök med och utan roder knappast märkbart öka fartygsmotståndet i motsats till roderramen, som ökade detsamma med flera procent. Troligen ökas även propellerns verkningsgrad genom anordningen på grund av den mera störningsfria tillströmningen av vatten.

Å fig. 24 finnas angivna motståndskurvor för ångaren "Ragne" och den nya typen, bägge försedda med de roderanordningar, som framgå av figurerna 25 och 27. Såsom synes å dessa kurvor uppvisar den nya fartygstypen en genomgående lägre släpeffekt, vilken särskilt vid låga hastigheter uppvisa en skillnad av ända till 35 %. Vid dessa låga hastigheter nedgå givetvis förlusterna, beroende på vågbildning kring fartyget, till ett minimum. Vågbildningsmotståndet utgör, såsom ovan angivits, ett v4-motstånd. Om denna art av förluster tänkes eliminerad, återstår ett form-och friktionsmotstånd, som, om det är rent turbulent, utgör ett f2-motstånd, men, som i den mån detsamma bestämmes av laminär strömning, minskas till ett lägre värde.

Jag har här ovan påpekat, hurusom en jämn och ostörd kurva från för till akter på en fartygskropp bidrager til! övergången från turbulent till laminär strömning. Resultatet med modellförsöken synes bekräfta en betydande skillnad i ytfriktionen mellan de bägge fartygstyperna, vilken kan hava sin förklaring i det här ovan angivna strömningsförloppet. Visserligen är friktionsytan på den nya fartygstypen för samma deplacement en aning mindre, men denna faktor förklarar endast en bråkdel av den skillnad i motstånd, som påvisats.

Längd mellan stävar 55’. Bredd på bordläggning 19’—6". Mallat djup ca 10’.

Fig. 30. Linjeritning till fiskebåten "Sonja", byggd vid Skandia-Verken a.-b., Lysekil.

För krigsfartyg, som vid sidan av en högt forcerad hastighet i allmänhet går med i förhållande till denna långt reducerad fart, bör denna egenskap av relativt ringa motstånd vid låga hastigheter utgöra en fördel. Även för handelsfartyg är emellertid detta ringa motstånd vid låga hastigheter av fördel, då det tillåter ett fartyg att vid inträdande bränsleknapphet spara ännu mycket mera genom reducerad hastighet än, vad som nu är fallet.

Vid den nya fartygstypens tillämpning på fiskefartyg har jag utgått ifrån, att en undersökning i denna riktning bör så utföras, att fartygstypens allmänna egenskaper speciellt med tanke på fisket kunna studeras. Det är alltså i detta fall icke nog att göra försök i ränna för att utröna motståndet utan ett mera påtagligt studium av typens sjövärdighet och lämplighet för det arbete, som fisket innebär, måste även, så långt det är möjligt med modellförsök, undersökas. Av dessa skäl hava modellförsöken utförts med modeller i 1/4 skala, försedda med motor och segel, och som tillåtit desamma att för egen maskin röra sig i öppen sjö eller undersökas med släpprov efter ett, annat fartyg och med i detta fall propellern borttagen.

Denna metod att utföra proven i sjön kan icke såsom proven i ränna giva några exakta motståndsvärden, beroende därpå, att vind, vågor och strömsättning äro irrationella faktorer, som ständigt växla och som tendera till att skapa svårigheter för ernåendet av regelbundna resultat. På samma gång kan det sägas, att modellprov av denna art, i den mån de kunna verkställas rationellt, i långt högre grad motsvara förhållandet vid fartygs gång i öppen sjö än proven i ränna.

Jag har här ovan påvisat, hurusom växlande tryck kring fartygskroppen ständigt ändrar förutsättningarna för strömningsförloppet kring densamma, och att ett samspel existerar mellan vågbildningen och dessa strömningsförlopp. Vid ett fartygs gång i sjön, vare sig vattenytan krusas av små böljor eller är oroad av större vågor, så uppkommer en ständig växelverkan mellan dessa och fartygets egen vågbildning, som bidrager till att accentuera de ovan påvisade skillnaderna i strömningsförloppet. Vi veta sålunda t. e., att en havsvåg, som träffar bogen på ett fartyg tillsammans med fartygets bogvåg kan ernå en stighöjd, som är mångdubbel mot den normala ogvågen och flerdubbel i höjd mot havsvågen själv, om man tager i betraktande de vattenmassor, som därvid partiellt, kastas i höjden och som kunna nå^ upp på fartygets kommandobrygga. Trycket mot fartygsbogen kan under sådana omständigheter uppgå till flera atmosfärer, ooh vågornas anslag på andra håll mot fartygs-kroppen uppvisar liknande företeelser. Jag har sålunda i lugnt och vackert väder men med hög havsdyning vid en färd över Atlanten konstaterat, att en betydande vattenmassa på låringen av fartyget nådde översta båtdäcket, där den på grund av fartygets returrullning avlevererades på det nedanför belägna promenaddäcket till stor fasa för dem, som plötsligt överssköljdes av vattenmassan. Härav framgår, att även på andra ställen än vid bogvågen uppkomma ibland mycket höga tryckväxlingar, vilka av skäl, som generellt här ovan behandlats, direkt åstadkomma tvära förändringar i strömningsförloppet.

Det är tydligt, att en kraftig vågrörelse, som fortplantas genom ett lugnt och kontinuerligt strömningsförlopp, icke av detta strömningsförlopp kan

förvärras eller stiga i intensitet. Det är ävenledes tydligt, att träffar en sådan vågrörelse och passerar igenom flera från varandra motsatta trömningsförlopp (pos. och neg. strömning), så bildas förutsättningar för en stark accentuering av vågrörelsen. Exempel härpå utgöra havsströmmarnas inverkan på vågbildningen. Det kan därför ligga nära till hands att antaga, att en fartygskropp av typ enligt fig. 6 och 25 lider i högre grad av havsvågornas inverkan än en fartygstyp enligt fig. 5 och 26. Prov med modeller i sjö giva resultat av ett fartygs egenskaper även i detta hänseende.

Emedan, såsom påpekats, absoluta värden icke kunna ernås med prov i öppen sjö, så har proven därför i ifrågavarande fall i stället anlagts på att få relativa värden mellan två olika fartygstyper.

Den nya fartygstypen har därför i modell undersökts tillsammans’och samtidigt med en modell i samma skala av en konventionell fiskebåt, sådan den i sin bästa form användes på Bohuskusten. Figurerna 30 och 31 visa linjerna och byggnadsritning till 60 tons fiskebåt "Sonja", byggd på Fridhems varv (Skan-diaverken) vid Gullmarsfjorden. Modellen i 1/i skala är byggd på samma varv och efter samma ritningar under uppsikt av konstruktören själv. Förutsättningarna för ett gott och riktigt utförande voro således för handen, om vilket även modellen ifråga bär vittne. Samtidigt byggdes en fiskebåtsmodell av den nya typen på samma varv. Fig. 32 visar jämförelsen mellan de bägge typerna, vilka även igenkännas å en del av de övriga bilderna.

Dagarna efter sjösättningen av dessa bägge modeller i november 1937, utfördes med desamma en del jämförande prov. De släpades sida vid sida på vattnet under olika förhållanden från lugnt väder till 10 m vind. Fig. 33 visar ett sådant släpprov. Å fig. 34 återfinnes en tabell över provningsresultaten, tagna från dynamometrarnas avläsningar.

1 Fig". 34 införes i nästa häfte. Red.

Fig. 31. Byggnadsritning till fiskebåten "Sonja".

Fig. 32. Jämförelse mellan vanlig fiskebåt ("Sonja") och sådan av

cirkel-bågstyp, båda med samma deplacement.

Fig. 33. Jämförande släpförsök med

fiskebåtsmodeller.

TekniskTidskrift

SKEPPSBYGGNADSKONST och FLYGTEKNIK

Redaktör: NILS J. LJUNGZELL

HÄFTE 9 utgiven av svenska teknologföreningen 21 SEPT. 1940

INNEHÅLL: Några synpunkter i anslutning till försök med fartygsmodeller med förenklad geometrisk utformning, av dr-ingenjör Fredrik Ljungström. — Lastluckor på fartyg, och en del därmed sammanhängande frågor, av civilingenjör Nils J. Ljungzell.

Några synpunkter i anslutning till försök med fartygsmodeller med förenklad geometrisk utformning.

Av dr-ingenjör FREDRIK LJUNGSTRÖM, Lidingö.

Det befanns, att bastiga skillnader i vindstyrka, strömsättning m. m. omöjliggjorde erhållandet av regelbundna resultat. Även relationen mellan de bägge fartygen med hänsyn till släpmotståndet varierade under provens gång inom rätt så stora områden, beroende på, att än den ena modellen och än den andra modellen påverkades av en svag från havet i fjorden ingående dyning. Därjämte visade sig moderfartyget, som släpade odellerna, mera känsligt för vindstyrkan än modellerna själva med det resultat, att hastigheten icke kunde hållas jämn under provet. Tabellen (fig. 34) återgiver medeltal av de avläsningar, som vid proven gjordes. En bidragande orsak till avläsningarnas stora ojämnhet var, såsom senare konstaterades, att dynamometrarnas oljedämpning icke var tillräcklig, varvid det kunde hända, att vid samtidig avläsning på bägge dynamometrarna den ena visade maximum och den andra minimum, vilket emellanåt vid upprepade avläsningar med jämna mellanrum kombinerades oförmånligt för den ena modellen eller den andra. Samtliga prov, sammanräknade till ett medeltal, torde emellertid uppvisa en ganska riktig siffra på det verkliga värdet, så mycket mera som inga som helst försök till gallring av resultaten hava gjorts. Försöken visa, att den nya fiskebåtsmodellen har minst 24 % mindre motstånd än den äldre typen.

Yid de olika försöken och vid de bägge miniatyrfartygens gång i sjön för egen maskin demonstrerades på ett övertygande sätt den nya typens överlägsna sjövärdighet. Under det att sjöarna oupphörligt överspolade den äldre typen, fick den nyare typen i allmänhet endast stänkvatten på däck. Fiskebåtsmodellen "Lill-Sonja"s höga bogkaskad igenkännes från bilder tagna vid fartygs arbete i öppen sjö och hårt väder. En dylik bild, som på ett drastiskt sätt illustrerar havets våldsamhet, kan emellertid ej presteras vid fotografering av cirkelbågsskrovets arbete under samma förhållanden, vilket beror på, att därvid inga vattenmassor kastas i höjden, ett förhållande, som konfirmeras av två filmer, upptagna under prov med de små försöksfartygen i hög sjö.

Återgående till fig. 11 har förut påpekats, hurusom en överfallande bogvinkel riktar vågkaskaden i den riktning, som betingas av denna vinkel. Sammalunda är förloppet vid fartygssidans arbete i vågorna och de från densamma reflekterande havsvågorna. Vågorna kastas således utåt från fartyget i stället för uppåt, varvid det tryck, som uppstår genom vågens slagkraft, utlöses i stegrad intensitet hos de såsom kaskader uppstigande vattenmassorna. Ju större anslagskraften är hos vågen, desto kraftigare och desto bestämdare bibehåller således vattenmassan sin av fartygssidan betingade riktning och i samma mån minskas därför risken för att vattenmassan skall hamna på fartygets däck. Jämför i detta hänseende figurerna 35 och 36, av vilka framgår, att ett fartyg med plan sida vid krängning och en lovartsvåg direkt inbjuder denna att stiga upp utefter fartygssidan och kasta sig över fartygsdäcket, under det att den överhängande buktiga fartygssidan verkar avvärjande och skyddar däcket för överbrytande sjö.

>S/aj©/b>,rè> wrø’ mocto// ott

*5on/o/’ ecA A’j-A-tA*/

firjck nr. Uno fi i/in 4 •o <0* -5 /ap m o Måna/ ?/’ /ey

"At/, rikt-niny LH/-Sonjo L-blt

/ b 3.7 7 Sida mad ngt brytdnc/e /Z.e 3.6 /. 49

7 a 4.i ß Sido med Obet. brytande /J.i 3.6 /. J7

/O b 4., 4 mad frrujig /4° /O.s /.J3

2 b 4.7 7 Sida med nyt èriftanäe 26.2 /a. i /.43

9 4.e 4 m.d SmSt/åyy 22% /4.6 t.S!

3 b 5. o 7 Sida med nc/f brytande 33 b 24° /.4/

ö c S.4 /o sida med brytande 44. a 34. o /.32

/ a 2.a 7 Sido rnot nyrt brytane/e //• 7 /0.2

7 b 3.2 8 sida rnot o bet. brytande /3.B /S.4 ///

// 3.4 5 nno-t iracfig /2 7 /o.s /.2/

/O » 3.9 4 W Jer-f^iq /4.o /o. a /JO

2 » 4.2 7 Sidcr rno/ nyt brytande 23.7 /7 4 /J6

3 a 4.4 7 Si da rr>ot n<?t é>rytonde 2 a. o 2/. a /.le

3 b 4.3 /o Sida möt- brytande 43.5 33. a /. 23

Med seg/en Sa//t satta o båeta fartygen: tfcci.,

!2 S Sida t*9ot Vcr<j/<2 /2.o 6.4 t.ee

A v/äst £ fSyarno :

/•qV-jö* /b

M.K

LiU-Sonja U S* fi St 5, S.4

L-lSt 3.4 3.’ J.i y.s 3.S- 3.4

nsrjülr 9 T’d MM.

L i//’Sonja 9.o 9.» 5>7 io.i /o. 3.9 ’0.6 //o 9.9

L - b£j 5.7 *7 S.3 6.4 6? &s 7> 6.3

Tid Fig. 34.

Fig\ 38 o. 39. Fiskebåtsmodellen "Per".

I samband med studiet av vågornas anlopp på fartygssidan upprepas, vad som här ovan redan berörts, att vågens anslagskraft minskas med den buktiga sidan. Härigenom (se fig. 18 och 19) minskas även den vattenmassa, som deltar i anslaget. Allt detta tenderar till, att cirkelbågsskrovet uppvisar en påfallande högre sjövärdighet och har en helt annan förmåga att hålla vattnet från däck än den traditionella typen med vertikala sidor. Denna skillnad kan även, till vilket jag senare skall återkomma, direkt medföra konsekvenser av ekonomisk art, som väl äro förtjänta av att undersökas och vägas gent emot begreppet den kommersiella lådan.

Fig. 35 o. 36. överbrytande våg och avvärjd våg.

Återgående till de jämförande försöken med de bägge fiskebåtsmodellerna "Lill-Sonja" och "Lill-Mosa", den nya båttypen, så finnas för de bägge typerna följande förutsättningar: deplacement 60 ton, längd i vattenlinjen "Lill-Sonja" 15^5 m, "Lill-Mosa" 16 m. Vikten av i skroven inbyggt trävirket är lika för "Lill-Sonja" och "Lill-Mosa", utrymme nnder däck för maskineri, lastrum och bostad lika stort för bägge båtarna, varjämte för "Lill-Mosa" en del tillskottsutrymme, lämpligt för stuvning av diverse artiklar m. m. tillkommer vid sidan av de med ståhöjd tillgängliga utrymmena. Utrymmet på däck är omkring 50 % större på "Lill-Mosa".

Emedan den nya typen synes uppvisa en i hög grad ökad sjövärdighet, samtidigt som den är mera lättdriven, har jag trott det vara av intresse att undersöka en längre och smäckrare båttyp av samma konstruktion.

Vid det nutida fiskets bedrivande växa ständigt de distanser, som fiskebåtarna skola tillryggalägga. I stället för att man förr i tiden väntade på, att fisken skulle komma in till kusten, går man nu in för att uppsöka den ofta på avlägsna farvatten. Det kan under dessa omständigheter icke anses rationellt att använda den korta, tjocka, tröga båttyp, som nu allmänt är i bruk. Det har hittills ansetts, att de stora kraven på sjövärdighet framtvingat denna typ. Under de ändrade förutsättningar för formgivningen, som här behandlas, kan emellertid sjövärdigheten hos fartygen antagligen icke allenast bibehållas utan i väsentlig grad ökas, samtidigt som en mycket längre och smäckrare båttyp kommer till användning.

En andra försöksmodell av den nya typen har därför blivit byggd. Dess vattenlinjelängd är ökad från 16 till 20 m och nollspantsektionen minskad, så att samma deplacement, 60 ton ernåtts. Ritningar till denna båtmodell återfinnas å figurerna 20, 22 och 23 samt illustrationer å densamma å figurerna 37, 38 och 39 osv. Även här hava förutsättningarna varit, att den i skrovet inbyggda virkesmängden skall vara densamma. I samband härmed måste jag beröra orsakerna till, att ett så långt utsträckt skrov med så mycket större däcksarea än den sedvanliga fiskebåtstypens kan byggas med samma skrovvikt. Hela sammanfogningen av skrovet jämfört med den traditionella byggnadsmetoden bildar en till sin utformning långt stabilare konstruktion med bättre utnyttjande av det inbyggda materialets hållfasthet. Den äldre typen har varje spant sammansatt (se fig. 31) av två bredvid varandra lagda ekplankor, vilka uthuggas och sneddas för att följa skrovets olika mer eller mindre artistiska svängningar, vilka icke taga hänsyn till materialets anpassningsförmåga till dessa former. Följden blir en tung spantbyggnad, vari ingår en massa grova ekplankor, som i tvära vinklar korsa spantkonturen. Härav nödvändigheten att bygga två lager bredvid varandra för varje spant.

Sammanfogningen mellan de olika delarna i spanten motsvarar på intet sätt de robusta virkesdimensionerna. Konstruktionen bliver stel och tenderar till att genom de grova och stela dimensionerna vid sjöns slagvefkan lossa förbanden. Jämföres denna konstruktion med en spantbyggnad enligt fig. 23, så åtgår i den senare endast omkring 1/3 av materialmängden, samtidigt som havets skadliga slagverkan minskas mot de överallt konvexa ytorna och den rationella valvkonstruktionen.

Fig. 37. Fiskebåtsmodellen "Per".

5/cä/pma/s †ån<ds kurvor för fiskebàfsrnocle/lerna

LiH- Sonja oc.h Li/J- Per.

LW-Sonj?

Lill - Per

Fort / knop.

Pig. 40.

Spanten äro utförda av ett antal på varandra lagda lameller, vilka sins emellan äro sammanlimmade med det numera tillgängliga, fullkomligt vattenfasta limmet av konsthartstypen. Krokiga bjälkar med större styrka än naturligt vuxet, krokigt virke framställas på detta sätt. Denna metod har ju på senare tiden tillämpats i allt större skala inom byggnadsindustrien, möbeltillverkningen, flygmaskinstekniken m. fl. områden.

I detta sammanhang medför metoden även den fördelen, att i motsats till de breda och grova ekplan-korna, som ingå i den vanliga sammanbyggnaden, små virkesdimensioner kunna användas. Kostnaden för själva virket nedgår härigenom till närmare hälften, detta emedan det är mycket lättare att åtkomma ekvirke eller andra lämpliga träslag av dessa smärre dimensioner.

Den ömtåliga för att ej säga farliga konstruktion, som bottenplankornas förband med kölen i det vanliga byggnadssättet uppvisar, och där den s. k. spun-ningen med intill kölplankan anpassade bordläggningsplankor hotar att öppna sig genom förbandens svaghet vid arbete i hög sjö, har varit orsak till och är fortfarande orsak till många sjöolyckor, varvid fiskefartygen sprungit läck och sjunkit i öppen sjö. Om den stela och oelastiska konstruktionen med stävpartiet, kölplankan, bottenstockarna m. m., som återfinnas å konstruktionen enligt fig. 31, jämföres med den elastiska och rationella valvytan enligt det nya byggnadssättet, där såväl spant som cirkelformat böjda bord bilda en enda valvkonstruktion, så bör av denna jämförelse framgå fördelen med det senare effektivare utnyttjandet av det inbyggda materialet.

Fig. 23 angiver metoden för sammanbyggandet av en spantram i den nya typen. Däcksbjälken i denna spantram är anbringad med snedsträvor och i knutpunkterna anbragta bultar samt inom triangelförbandet pålagda två stödplankor på sätt, som framgår av figuren. Denna konstruktion möjliggör att beräkna däcksbjälken för fast inspänning i bägge ändar. Den kan därför med uppvisande av samma hållfasthet som i normerna för dessa fartyg finnas angivna för däcksbjälkar, upplagda i balkvägarna men utan fast inspänning, göras mycket lättare. Härigenom bliver även däckskonstruktionens vikt nedbringad, varigenom det större däcket utan ökad vikt kan komma till användning.

Hela fartygets sammanbyggnad enligt den nya principen bildar en lätt och elastisk flyt-kropp, som utsättes för minsta våld i samarbetet med havsvågorna.

Fartygstypen, utformad som fiskebåt, måste givetvis tillåta fiskets bedrivande med dess arbete på däck. Den runt om däcket utbildade brädgången är därför en nödvändighet för kvarhål-landet av fisk, redskap och manskap ombord och för att giva en känsla av tryggad arbetsplats. Fiskebåtar av vanlig typ men med förhöjd back utan bräd-gång hava dock redan kommit till användning i den norska fiskeflottan. Något hinder att bedriva fisket bör alltså icke denna anordning medföra, men vid mycket svårt brytande sjö ökas givetvis därav fartygets sjövärdighet. Genom den väsentligt större längd, som den nya typen uppvisar, finnes fortfarande ett rymligt arbetsdäck till disposition, större än å de äldre båtarna.

Jämförande släpförsök mellan denna smäckrare fiskebåtstyp och typen "Sonja" hava under sommaren 1939 utförts i Gullmarsfjorden i Bohuslän. Vid dessa försök funnos disponibla dynamometrar med en mycket kraftig dämpning, varigenom tillfälliga fluktuationer i draglinorna bortdämpades. En bättre lämpad motorbåt än vid föregående fall fanns att tillgå vid försöken och såsom en följd härav kunde prov utföras, som visade god överensstämmelse vid olika tillfällen. Kurvorna å fig. 40 angiva provresultaten och punkterna illustrera den spridning av desamma, som förekommit. Sedvanlig kalibrering av instrumenten och därav föranledda korrektioner ingå i de utprickade

[-Krängninqs-morxonf-]

{+Krängninqs-

morxonf+} i

kilogrammet

ftröngntngÄmomentkurvor

for fiske.ba-fsrnode//erna

Lill-Sonja och Li/J-Par.

t&øngning^sinUc f.

Fig. 41.

royimdS/u undersök,

’ ma

Sämre seglare Jolle utan svärd Fiskebåt Medelgod seglare ?Tolle med 2 svärd Mycket god seglare "Vingen V"

Segelarea vid kryssningsgräns i % av Aö Antages: p 2é0% av Aö = 3,9 m Antages:

-Q% - 3k m 80^ ? 1,2 m2 30% «= 2,0 m2

övervattensarea (Aö) 1.5 m2 1+2 m2 1.5 m2 7.0 m2

Undervattensarea 0,5 m2 ,1m2 0.5 m2+0.2 m2 (2 svärd) 5.0 m2

Deplacement 300 kg 50 000 kp 300 kK 3 Uoo kg

Normal segelarea 1 % av Aö Uoo% » 6 a2 2kOf - 100 m2 koo% = 6 m2 Antages: ~ UOO# = 28 m

Kryssningavinkel med normal segelarea 20° fös*6"’ 60° 100°

Fig. 42.

resultaten. Proven kördes alltid i två riktningar på samma sträcka, varvid korrektion för strömsättningen kunde genomföras.

Såsom ett approximativt slutresultat av dessa prov kan angivas, att motståndet vid framdrivande av den nya typen sjunkit till omkring 60 % av förutvarande traditionella typen. Vid samma maskinstyrka kan hastigheten ökas med 20 %, och vid samma bränsleåtgång per distans antagligen 25 %. Härvid är att taga i betraktande, att därigenom, att fartyget blivit mycket mera lättdrivet och även på den grund, att akterskeppets form i anslutning därtill är förmånligare, har propellerverkningsgraden stigit antagligen från 46 till 56 %. Det har sålunda visat sig, att vid den nyare typens hastighetsökning med 20 % varvtalet på motorn stigit obetydligt, beroende på den bättre propellerverkningsgraden. Samma propeller har använts för bägge fartygen. Propellern var levererad av tillverkaren av motorerna (Pentaverken) och avvägd att motsvara motorernas effekt.

Vid prov med fullt motorpådrag och båtarna förtöjda med aktern mot en brygga visade de bägge motorerna inom ett par procent samma dragkraft vid samma varvtal. Motorerna voro försedda med tacheometrar och kunde därför trimmas att giva regelbundna resultat. Utrymmet för denna redogörelse tillåter ej angivandet av alla försökssiffror, vilka finnas nedtecknade i form av en journal från försöken.

Vid fiskets bedrivande å en fiskebåt bör arbetet kunna fortgå ombord med minsta möjliga störning av sjögången. Fig. 41 visar krängningsmomentet för "Lill-Sonja" och för den nya båttypen, av ortbefolkningen kallad "Per". Av krängningsmoment-kurvorna framgår, att krängningsmomentet vid små krängningsvinklar är omkring hälften hos den nya båttypen mot hos "Lill-Sonja". Det har visat sig, att den nya typens rörelser i sjön äro i motsvarande grad lugnare och att således accelerationskrafter, som påverka besättningen eller föremål på däck, vid enbart rullning, är endast hälften på den nya typen. Detta stämmer väl öve ens med svängningstal vid sidorullningar av de bägge modellerna, vilket svängningstal. för "Lill-Sonja" uppmätts till 33 och för "Per" till 20 svängningar per minut. Svängningstalet långskepps är för bägge fartygen detsamma, ca 38. Det längre fartyget måste alltså i allmänhet göra mindre vinkelrörelser i långskeppsriktningen. Skillnaden i detta hänseende var påfallande vid gång i upprörd sjö, då "Lill-Sonja" bokstavligen stod på ända, när hon mötte en särskilt kraftig våg.

Den längre typen motsvarar med hänsyn till långskeppsrörelsen givetvis en i motsvarande grad större båt. Jag drager av dessa observationer den slutsatsen, att typen "Per" erbjuder betydande fördelar vid arbetet ombord under fiskets bedrivande. Under färder från och till fisket, varvid enligt mitt förmenande segel kunna komma til] användning i mycket högre utsträckning än vad, som nu är fallet, erbjuder den vekare båten med sitt mindre krängningsmoment långt större möjlighet att genom stöttning hindra sidorullningen i sida vind och sida sjö, och i samband därmed bör några ord nämnas om den rigg, som är föreslagen för typen, och vilken förutsattes vara utförd såsom Ljungströms rigg med vridbar mast.

När ett fartyg går med motorkraft, åstadkommer fartygets hastighet i samverkan med vindens hastighet en resultant av vindens hastighet relativt till fartyget, som då vinden kommer från sidan, ökar vindstyrkan i fartygets segel. Yid de tillfällen, då vinden ej är särskilt kraftig, bliver i allmänhet den resulterande vindriktningen en bidevindsriktning, dvs. ehuru vinden kommer från sidan, så seglar fartyget kanske i dikt bidevind. Det är under dessa omständigheter viktigt, att fartygets segelställ är väl lämpat för kryssning i vinklar nära vinden. Det vanliga segelstället är härför synnerligen otillfredsställande, varemot den nya riggen med sin aerodynamiskt riktiga utformning visat sig vara en speciell bidevindsrigg. Riggen ifråga möjliggör därför dess utnyttjande såsom en effektiv drivkraft i förening med motorn, och kan utnyttjas för att spara bränsle eller öka hastigheten.

Emedan en fiskebåt av den nya typen är tänkt att gå med en hastighet av omkring 10 knop, är i största allmänhet medvind av ringa betydelse och ringa hjälp. Seglen kunna därför hela tiden stå skotade för bidevind, så att de alltid äro färdiga såsom medhjälpare vid olika vindriktningar. Troligen bliver livet ombord på en så hanterad fiskebåt angenämare med dess av seglen stöttade mjukare gång.

I samband med fiskefartygets krängningsmoment bör dess segelbärningsförmåga beaktas. Jag har vid projekterandet av de nu försökta båttyperna utgått ifrån, att deras segelförmåga skall i 30 m vind, dvs. under orkan tillåta, att fartygen kunna hållas klara från kusten, om motorn stoppar. För att preliminärt granska förutsättningarna härför hava några små försök beträffande seglingsförmågan utförts, vilka finnas angivna å fig. 42. Ett fartygs kryssningsförmåga är tänkt såsom uttryckt i det gradtal, i vilket fartyget kan kryssa under bästa omständigheter och med fullt eller nära fullt segelställ. Å figuren angivna 100° uttrycka kryssningsförmågan, såsom den observerats å en snabbseglande jakt med Ljungströms rigg. Därefter är en mindre jolle med ungefär likformig över-vattenskropp som "Lill-Sonja" undersökt. Dess kryssningsförmåga med nedfällda svärd är angiven med vinkel 60°. Vidare är seglingsförmågan hos fiskebåtsmodellen "Lill-Mosa" angiven till 40° och därefter jöllen med uppfällda svärd, som därmed har en försämrad kryssningsförmåga av 20°. Slutligen kommer längst till vänster den s. k. kryssningsgränsen med en kryssningsvinkel av 6°, vilken är tänkt att utgöra gränsen för ett fartyg att i hård pålandsvind kunna hålla sig från kusten vid segling fram och tillbaka med minsta möjliga segel.

Kurvan å figuren angiver den gradvis försämrade seglingsförmågan, vilken seglingsförmåga allt mer avtar beroende på antingen segelareans minskning eller andra seglingen försämrande egenskaper, såsom frånvaron av tillräckligt avdrivsmotstånd i form av köl osv. Såsom framgår av figuren har en snabbseglande jakt med kvalitetstalet 100 en otrolig förmåga att hålla sig kvar i sin lovartsposition med mycket små segel. Den jakt, varmed proven utfördes, hade en full segelarea av 40 kvm men kunde kryssa med endast 3 kvm utrullade. Detta förhållande visar, hur viktigt det är för ett segelfartygs sjövärdighet att vara i möjligaste grad lättlöpande och att hava en rigg med god kryssningsförmåga.

Å fig. 42 är segelarean uttryckt i procent av skrovets mot sidovind exponerade silhuett, vilket ehuru ej ensamt dock utgör en faktor av avgörande betydelse. Man finner av diagrammets exempel med jolle med och utan svärd, hur segelarean måste ökas för en båt med sämre egenskaper. Med tillhjälp av diagrammet kan approximativt beräknas den vindstyrka, vid vilken fartyget ifråga uppnår kryssningsgränsen, förutsatt att man känner samma fartygs kvalitetstal, dvs. bästa kryssningsvinkel.

Beträffande fiskebåtsmodellerna utgöra desamma en kompromiss mellan strävan efter snabbhet, lämplighet för fiskets bedrivande ombord och seglingsförmåga. Den senast utförda längre och smäckrare modellen har för att fylla de bägge första kraven medvetet fått givas en sämre seglingsförmåga. Den smalare båtens ökade vekhet tillåter den ej a-tt bära lika stora segel som den första försöksmodellen, "Mosa". Denna modell överträffade väsentligt det å kryssningsdiagrammet antagna kvalitetstalet.

Emellertid har det visat sig, att det är lättare att med ett för litet segel kryssa i mycket hård vind än i svagare vind, antagligen beroende på att den ökade vindhastigheten giver ett förmånligare Reynolds’ tal. De större dimensionerna hos ett större fartyg giva även av samma orsak bättre resultat. Det är därför att vänta, att de i diagrammet angivna värdena å kryssningsvinklarna komma att överträffas vid fartyg i full storlek.

Fig. 43. Traditionell linjeritning till cirkelbågsskrov (fiskebåtsmodellen "Per").

Vid avvägande av stabiliteten torde därför den stabilitet vara tillräcklig, som vid den avsedda maximala vindhastigheten tillåter det mot denna vindhastighet svarande vindtryck å den segelarea, som måste bäras av fartyget vid motsvarande vindstyrka.

Denna lilla undersökning är kanske av intresse för den kategori av seglingsentusiaster, som älska att proppa sin rigg och sitt däck fulla med grejor, avsedda att öka fartygets sjövärdighet, men vilka åtgärder i själva verket genom det av dem orsakade ökade vindmotståndet och försämrade kryssningsförmågan i stället minska segeljaktens förmåga att i överhandsväder hålla sjön.

Utrymmet inom denna redogörelse tillåter icke en vidare utläggning av denna del av ämnet. Det må endast i samband därmed nämnas, att reviderade synpunkter med hänsyn till riggkonstruktion och fartygstyp med beaktande av vindmotstånd å skrovet och aerodynamisk utbildning av själva riggen fullständigt kan förändra förutsättningarna för en ekonomisk drift med segelbärande motorfartyg för fraktfart.

Ehuru en beröring av de ekonomiska konsekvenserna av den här föreslagna fartygstypen icke kan här erhålla någon utförlig behandling, vill jag dock gärna framhålla möjligheten av, att en förändring av den gängse typen, sådan som av fackmannen av många skäl synes vara opraktisk och omöjlig att genomföra, icke desto mindre kan för vissa användningsområden uppvisa fördelar av sådant slag, att de även i ekonomiskt hänseende motväga de skenbart ogynnsamma egenskaperna.

Ett lastfartyg gives i allmänhet största möjliga fyllighet för att kunna bära största möjliga last i förhållande till i fartyget inbyggt material. Detta är riktigt för den gängse formen, men om påkänningar och konstruktionsformer medgiva en lättare konstruktion för bärandet av vattenmassornas statiska och dynamiska tryck, så gäller icke längre denna synpunkt. Orsakerna, varför den nya typen är fördelaktigare i detta hänseende, hava här ovan berörts.

Beträffande typens möjligheter såsom passagerarfartyg så är inom denna kategori ofta den fria däcksytan avgörande för trevnaden ombord. Typen erbjuder härutinnan fördelar. Det är bekant, att färder till sjöss och i all synnerhet med mindre eller medelstora fartyg ibland och särskilt av kvinnliga passagerare beskrivas såsom fasansfulla upplevelser under förhållanden, som endast förmått orsaka ett gott skratt hos besättningen ombord. Orsaken härtill är den nervchock, som icke sjövana individer erhålla, när vattenmassorna bryta sig över fartygets däck. Det kan antagas, att skulle den nya typen visa sig hålla, vad modellförsöken lova, nämligen förhindrandet; av att överbrytande sjöar nå fartygsdäcket, så skulle ett passagerarfartyg av denna typ bliva i hög grad populärt, åtminstone bland sådana landkrabbor, för vilka själva åsynen av havets angrepp utgör en skräck. Det ekonomiska resultatet av en förbättrad situation i detta hänseende bör icke underskattas.

Fig. 44. Fiskebåtsmoäellen "Mosa" (cirkelbågsskrov).

Frånvaron av benägenheten att å däck och överbyggnad kasta upp stora vattenmassor måste även påverka sjövärdigheten hos ett lastfartyg bland annat i den riktning att det i hårt väder i minskad utsträckning behöver gå med reducerad hastighet. Ett ökat skydd mot de många ständigt återkommande olyckor, där besättningsmän spolas över bord eller slås fördärvade av överbrytande sjö är även av nöden.

I detta samband kan kanske även framhållas möjligheten av att fartygstypen i jämförelse med den mera rektangulära typen, såsom krängningskurvan angiver, erbjuder tillfälle till att så avväga krängningsmoment att ett lågt svängningstal hos fartyget bibehålles, men med ett samtidigt bibehållande av en stor och betryggande slutstyvhet, vilket bör giva fartyget en mjuk och behaglig gång i sjön. Jag har här angivit fartygstypens form såsom bestämd av cirkelbågar och en linjeritning. Fig. 20 utvisar denna formbestämning och är alltså fullständig såsom linjeritning.

Emellertid äro skeppsbyggare icke vana vid att bedöma formen på detta sätt med en dylik uppritning, varför å fig. 43 är utförd en linjeritning på det traditionella sättet, visande fartygstypens formegenskaper. Strängt taget anser jag, att fartygsformen bör bestämmas av strömningarnas form kring fartyget, och jag tillämpar därvid samma princip som vid konstruktionen av skovelhjulen i en ångturbin. Där talas vanligen om skoveltypen, men det är ju i själva verket kanaltypen för ångans strömning, som är avgörande, ett begrepp, som väl också med nödvändighet har sin fulla och klara tillämpning vid vattenbyggnader och vattenkraftsmaskiner i allmänhet. Det är således strömningarna, som är det primära. Jag kan därför för min del icke tillmäta sådana begrepp

Fig. 45. Riggning av "Lill-Sonja".

Sammanfattning.

Arten av de strömningar, som omgiva ett å havet framgående fartyg, undersökes spekulativt och vissa slutledningar av denna undersökning angivas. En redogörelse lämnas för släpförsök med ett antal fartygsmodeller. Ävenså redogöres för försök med tre modeller i 1/4 skala av sjögående fiskefartyg, varvid försöken utförts i öppen sjö.

Samtliga modellförsök avse en jämförande undersökning av fartyg av traditionell form med en ny skrovform. Denna är utbildad som en sektor av en rotationskropp och fartygets ytteryta bestämmes geometriskt av två sinsemellan lika (spanten) och en större (kölen) cirkelbåge, samtliga cirkelbågar sammanfallande med rotationskroppens yta.

Utgående från att de ett fartyg omgivande strömningarna äro sammansatta av dels positiva strömningar, vilka karakteriseras av hastighetsnedsättning förenad med tryckstegring och dels negativa strömningar, förenade med hastighetsökning och trycksänkning, kommer författaren till den slutsatsen, att den negativa strömningen, som inledes av en positiv strömning, skall genom fartygets formgivning tillåtas att ostört fortgå utmed största möjliga del av fartygets längd, allt för ernående av minsta fartygsmotstånd.

Fig. 46. Fiskebåtsmodellen "Mosa". Släpförsök med segel. Se tab., fig. 34.

De egenskaper, som enligt författaren främst böra känneteckna ett sjövärdigt fartyg, äro följande: Fartyget skall hava överhängande sidor och stävar. Fartygets bordläggning skall överallt vara konvex. Fartyget skall i såväl längd- som tvärskeppsriktning hava buktade ytor med av förhållandena betingad möjligast jämnt fortlöpande konvexa kurvor.

Såsom ett exempel i denna riktning beskrives Cir-kelbågsskrovet och de erfarenheter och försöksresultat, som med denna fartygsform erhållits.

Som spantarealkurvor upplagda efter någon viss regel någon avgörande betydelse, då sådana kurvor mycket väl kunna samordnas med fartygsformer, som inleda strömningar kring fartygskroppen, av den mest olämpliga art.