Viktsbudget samt val av material

Vikt har för mig alltid varit ett intressant ämne när jag bygger. Det står givetvis i relation till styrka men i fallet modellflyg så är vikten en parameter som påverkar flygegenskaperna påtagligt, och det är sällan som en hög vikt är gynnsam.

I fallet "MinKajak" (jag har inget bättre projektnamn än) så strävar jag efter lägsta möjliga vikt utan att för den delen skapa en skör kajak. Jag är övertygad om att en lättare kajak är roligare att äga och paddla än en tung. Om jag jämför med den VKV Lisa som jag paddlade för några år sedan så är den så långt bort det som jag önskar i viktskalan.

För att lyckas med ett lättviktsbygge så måste man förstå vart ifrån vikten kommer. Björn Thomasson ha skrivit några ord om vikt, det mesta är om att inte slarva och använda onödigt mycket epoxi eller utrusta kajaken med onödigt tunga detaljer. Men jag känner att han missar några viktiga frågor och det är om själva dimensioneringen av kajaken. Missförstå mig inte, Björn har byggt många kajaker (många fler än jag någonsin kommer att bygga) och han har säkert örnkoll på vad som är starkt nog. Men hans dimensionering är utifrån aspekten att det skall passa alla byggares förväntningar och tillämpning. Har gör lite av samma misstag som han själv beskyller de kommersiella tillverkarna för, en kajak som skall passa alla är inte optimal för någon. Jag kommer inte att paddla på öppet vatten i grov sjögång utan det är slätt vatten jag kommer att utforska, jag kommer inte att lasta kajaken full med packning utan det är kommer vara mina 70kg som är belastningen.

Jag har sneglat lite på Björns tabell över kajakvikter med olika träslag, utifrån detta har jag skattat att en kajak har ungefär 5,5m^2 i total yta (skrov + däcket), det är bara en skattning av ytan och det kan säkert bli fel med 10-15% beroede på vilken modell man bygger och hur man anpassar längden efter eget behov. Jag har dock inte bättre underlag än detta för min skattning, har jag skattat ytan 10% fel så blir också alla värden 10% fel.

Med ett antagande om att densiteten på gran är ca 400kg/m^3 och 5mm tjocka ribbor blir ytdensiteten för träskrovet ca 2kg/m^2, laminatvikten för 160g twill (inlk epoxy) är 291 g/m^2, övriga vikter har jag skattat och vikter för beslag etc har jag försökt att summera efter vad tillverkarna anger.

• Trävikt
• Lamninatvikt
• Epoxistryckningar, slipgrund och lack
• Luckor, beslag, roder, sits etc

Så den totala vikten landar på ungefär 18kg. Det framgår tydligt i diagrammet ovan att trävikten är den huvudsakliga beståndsdelen av vikten (mera än 50%), beslag etc är också en betydande del samt att laminatvikten också är påtaglig.

Att kompromissa på beslag kan göra livet surt, det fungerar inte med luckor som inte håller tätt, eller roder som kärvar. Vikt är visserligen viktigt men funktion och komfort är viktigare. Grundstrykningar med epoxi och lack är svårt att något åt, man kan givetvis jobba med sandpappret och se till att skrovet är slätt innan jag lägger laminat etc, men det utgår jag ifrån att jag gör mitt bästa oavsett så det finns ingen strategi på att spara vikt här. Det finns dock en tanke om lite annorlunda metod för att minska på antalet strykningar med epoxi för att spara vikt, jag återkommer till det senare under bygget.

Kvar är att jobba med trä och laminat och jag är övertygad om att här kan jag spara en hel del vikt.

Trävikt: 5mm gran skulle resultera i en trävikt på ca 10kg. Initialt så tänkte jag att det enklaste är att helt enkelt hyvla ned alla lister (efter att skrovet är byggt) till 4mm. Det skulle reducera vikten med 20% eller 2kg och det skulle vara en enkel åtgärd. Läser man runt på forum, bloggar etc så verkar det inte påverka styrkan något nämnvärt så det är relativ riskfritt. Extremkajaken jag sett är byggd med 3,2mm och det skulle spara nästan 4kg. Men har börjar jag tro att man kompromissar på styrkan.

Men vad händer om man använder andra träslag eller tom syntetiska distransmaterial? Det som ligger mig närmast är Balsa, det finns i många olika tätheter men även det tyngsta balsaträt är signifikant lättare än gran. Det finns dock några utredningar som visar att balsa inte fungerar som distansmaterial. Det är dock inte en korrekt slutsats utan det området behöver undersökas noggrannare. Det är helt korrekt att om man ersätter gran med balsa utan att göra andra förändringar så blir det för klent. Men ponera att man ökar tjockleken ifrån 5mm till 7,5mm så ger det en ökning i +100% i styrka men endast 50% i vikt och fortfarande mycket lättare än gran, man kan också kosta på sig lite mera glasfiber. Då tror jag man får ett lika starkt laminat som med gran till samma vikt. Men balsa är dyrt, det blir därför inget sådant.

Syntetiska distansmaterial kan också vara intressant (mitt segelflygplan har divinylcell som distansmaterial). Men det kräver samma åtgärd som med balsa och det är inte heller billigt. Dessutom tror jag det är svårt att bygga med stripteknik och divinycell. Stich and Glue hade varit en helt annan sak, speciellt som kan skulle kunna göra laminatpanelerna innan man syr ihop en kajak.

Fram till nyligen så var jag ganska säker på att gran hyvlat till 4mm var min väg. Men så snubblade jag över Bloggen Kajakdesign och där skriver Jacob Fröslee om ett för Sverige relativ nytt material som heter Paulownia eller Kjesarträd med den fantastiskt låga densiteten på 250-300 kg/m^3. Det är 33% lättare än gran!

En kajak byggd med 5mm paulownia skulle få en trävikt på ca 7,7 (sparar 3)kg och skulle jag hyvla ned till 4mm så blir vikten 6,2kg (4,5kg lättare än 5mm gran). Nu är det säkert ett klenare material så jag tror det är dumt att utmana konstruktionen för mycket. Om man funderar en stund så inser man att störst belastning på kajaken är i mitten tunt sittbrunnen och den avtar ut till stävarna. En kompromiss skulle därför kunna vara att låta ribborna vara 5mm på mitten och sedan avta ned till 4mm vid stävarna, kanske tom tunnare än så? Med en genomsnittlig tjocklek så blir trävikten ca 6,9kg eller 3,8kg mindre än med 5mm gran.

Laminatet: Twill 163gsm väger som handupplagt laminat (glasfiber + epoxi) 191gsm. Skulle jag använda 110gsm så reduceras laminatvikten till 191gsm, en reduktion med ca 33%. Vad är dock kompromissen med att använda tunnare glasfiber? Förmodligen att skrovet blir mycket känsligare för intryckningar, revor och skador ifrån spetsiga och trubbiga objekt. Jag väljer därför att kompromissa lite:

• Det yttre lagret på skrovet förblir 163gsm enl Thomassons rekommendation
• Det inre lagret på skrovet samt till båda lagren på däcket väljer jag 110gsm.
  • Det blir en viktsbesparing på nästan 0,8kg (skulle bli 1.2kg om jag använder 110gsm över hela kajaken)

Jag har också en ide om att använda PeelPly eller avrivningsväv för att få laminatet slätare och med bättre kontakt med trät, det återstår dock att se om det verkligen blir en viktsbesparing, jag återkommer om det.

Det finns lite att göra på beslag, jag kan välja Kajaksports Klick-on som är lättare och jag funderar på att använda en RWO lucka på spantet framför fötterna istället för en KS lucka mitt på däcket.

Men mina ändringar så har jag gjort en ny viktsbudget och den landar på strax över 15g. Kan jag få en slutvikt på ca 15kg så är jag riktigt nöjd :)