TEKST & FOTO ØYVIND BORDAL Chi en ny slags båd At turde gå hele vejen De fleste bådproducenter ved hvilke trends der er, og i hvilken retning tingene bevæger sig, når det gælder design. Men meget få tør at tage skridtet fuldt ud. Det gør vi. Som du kan se på billederne, er Chi en ret speciel båd. Men det er en båd, jeg vil mene har mange af de kendetegn, en moderne sejlbåd bør have i 2018. Kendetegnene blev behandlet ret indgående i forrige nummer af bladet, men den helt korte version lyder sådan her: Lav vægt, enkelt design og byggeteknik, simpel og ren udformning, lavt vedligeholdsniveau,højt fartpotentiale og gode sejlegenskaber uden store anstrengelser. Det er desuden en god idé, at en sejlbåd i dag er sat op til shorthanded-sejlads det er nyttigt, også når der er gæster om bord. Og til sidst: Mange ønsker en åben, lys planløsning med stort lysindfald og færre kahytter end der typisk er i ældre både. 78 BÅD 538
OM SERIEN Chi er en meget let kulfiberbåd på 45 fod, smal og med sænkekøl. Den er bygget med tanke på enkelhed og med et åbent, lyst interiør med mobile elementer. Båden repræsenterer noget nyt og anderledes. Den blev bygget under navnet Pi 14, men væltede desværre kort efter søsætningen i 2014 på grund af stabilitetsproblemer. Nu har Øyvind Bordal overtaget projektet, og bygger båden om til at matche hans ideer. Denne artikelserie følger processen, og kan være til inspiration for alle, som leder efter sin drømmebåd. Anden del handler om at optimere profilerne på køl og ror. Og om at forstå hvad der egentlig sker under vandet. Når et vingeprofil får en vis vinkel mod vandstrømmen (eller luftstrømmen), opstår der turbulens. Det staller. Men hvornår, hvor og hvor meget? Det kommer an på hvor godt profilet er designet. Netop profildesign er temaet denne gang. Pi 14 genopstår i en ny udgave. Her den oprindelige båd inden ombygningen. Tør at tage skridtet fuldt ud Disse kendetegn er hverken min opfindelse eller Michael Larsens, som oprindelig fandt på at bygge Pi 14. De findes i en eller anden grad i de fleste nye modeller, der kommer på markedet for tiden. Men det er forbavsende få, som tør tage skridtet fuldt ud. Tendensen er, at små værfter går lidt længere, mens de større producenter er mere konservative. På markedet for mindre både sker der en del, men i større både er der stort set ingen, som tør at gå hele vejen. Mere sejlglæde Med Chi ønsker jeg at gå virkelig langt længere end nogen af de serieproducerede både der findes, og som tilbydes til tursejlads/moderat kapsejlads. En målsætning er altså at skabe en båd, der følger mange af tidens trends, men som går hele vejen. Jeg har ingen kommercielle hensyn at tage, og kan stort set skabe den båd, jeg vil selvfølgelig indenfor nogle bestemte økonomiske og praktiske rammer. Udviklingen af Chi vil ske gennem en række ombygninger, ændringer og udstyrsmæssige forbedringer over tid, blandet med testsejlads og selvfølgelig eventyr i nære og fjerne farvande. Gennem hele processen bliver det nødvendigt at søge en masse viden, og tage en masse beslutninger. Der vil opstå en masse læring og sjove oplevelser undervejs. Og du kan følge det hele her i bladet. På den måde kan vi alle blive klogere på hvordan en sejlbåd egentlig virker, og hvordan man kan optimere og forbedre oplevelsen ved at sejle. Ny hæk, ny rig, nye profiler For at den tidligere Pi 14 kan blive til en sejlbåd, der lever op til sit fulde potentiale, skal der laves ret omfattende ændringer. Disse blev defineret allerede inden jeg købte båden, så jeg vidste præcis hvor der skulle sættes ind. Specifikationer CHI Længde overalt... 14,00 m Længde, vandlinje... 14,00 m Bredde...3,30 m Vægt...ca. 4000 kg Dybgang... 3,14/1,84 m Mastehøjde over vand... 21 m Storsejl...55 m 2 Fok...49 m 2 Code 0... Ukendt Gennaker... 180 m 2 El-motor...10 kw Listen er lang, men hovedpunkterne i år er en ombygning af agterskibet, så båden får en ny og løftet hæk med højere chines. Der skal også en ny og lettere rig til. Og endelig skal båden have nye ror, og en ny profil bygget ind i kølskaftet. Samlet set vil disse ændringer forvandle bådens sejlegenskaber radikalt. Meget at hente I månedens artikel er emnet profiler i køl og ror. De fleste både er født med nogenlunde fornuftige profiler, men som vi skal se i interviewet med vores ekspert, Casper Nielsen fra C Performance, så er der forbavsende meget at hente ved at optimere betingelserne for den vandstrøm, der er over rorbladet og kølen. Tit meget mere end at købe et nyt sejl. Og ikke mindst billigere. Pi 14 endte af forskellige årsager (som ikke havde noget at gøre med de forskellige designere, der var involveret) med virkelig dårlige profiler. Meget af forklaringen på bådens dårlige sejlegenskaber, var at finde netop her. Så her skulle der sættes massivt ind! Se mere på de kommende sider. MAJ 2018 79
TEKST ØYVIND BORDAL FOTO ØYVIND BORDAL & CASPER NIELSEN Casper Nielsen, C Performance: Vi skal finde en form, som vandet kan lide Bådebygger Jørgen Jensen (tv.) og skibsingeniør Casper Nielsen kigger på kølprofil. Hvad gør vi? Sejlere bruger gerne mange penge på at optimere sejlene. Men under vand er der også et sæt vingeprofiler, som i høj grad fortjener opmærksomhed. Her kan der være rigtig meget at hente. MAJ 2018 81
Sådan virker køl og ror Sejlene producerer lift, som trykker båden fremad men også sideværts modlæ. Under vand medfører det et sideværts tryk på køl og ror. Der opstår en vis modstand (drag), men der produceres også lift, eftersom ror og køl får en lille afdriftsvinkel gennem vandet. Du har altså lift fra sejlene, men også lift fra køl og ror. Under vand er vinklerne dog spejlvendte: Lift fra sejlene trykker båden mod læ, og driver båden fremad. Lift fra køl og ror trykker båden mod luv, og bremser båden. Man kan sige, at ror og køl udbalancerer trykket fra sejlene. Samlet set får det båden til at sejle fremad. Både oppe i luften og nede under vandet gælder det selvfølgelig om at have effektive profiler af den rigtige form og ikke mindst størrelse. Kølen har også en stabiliserende funktion den tilfører rettende moment. Roret har også en styrende funktion. Der er en masse at sige om disse aspekter af køl og ror, men det vender vi tilbage til i en senere artikel. Sejlere tilbringer mange timer med at kigge op i riggen og sejlene. De fleste af os går meget op i hvordan rig og sejl er trimmet. Alle ved, at det har stor betydning for hvordan båden sejler. Vinger under vand Sejlene er svære at overse. De står lige foran næsen hele tiden. Men det mange glemmer eller måske slet ikke ved er, at der befinder sig et andet sejlplan under båden. Det er på mange måder spejlvendt af det der stikker op i luften, og det er ikke så let at få øje på. Der er hellere ikke de samme trim-muligheder der nede. Men alligevel har den del af båden, der peger nedad, rigtig stor betydning for hvordan båden sejler. I grove træk fungerer den endda på samme måde som sejlene. Og som alt andet, kan den fungere godt eller dårligt. Den gode nyhed er, at hvis den fungerer dårligt, kan der gøres noget ved det. Og det behøver ikke at koste en formue. Mere på spil... Det er selvfølgelig ror og køl vi taler om. Og der er langt mere på spil der nede, end du måske tror. Selvfølgelig er roret til at styre med. Og kølen er til at forhindre båden i at vælte, samt få den til at holde kursen og ikke drive sideværts, når der sejles på en skarp vindvinkel. Så langt så godt. Men det er ikke det eneste, der sker. Det bliver tydeligt, når man taler med skibsingeniør og sejldesigner Casper Nielsen fra C Performance. Det er ham, som har fået til opgave at optimere køl og ror på Chi, og vi har bedt ham forklare hvad et godt profil er i 2018. Vi får også en forklaring på hvordan det egentlig virker der nede og hvordan man kan finde ud af, om man kan have nytte af at optimere sine foils. 82 BÅD 538
Skibsingeniør og sejldesigner Casper Nielsen Traditionelt NACA-profil. Moderne CFD-optimeret profil. Farverne afbilder trykforholdene rundt om profilerne. Det endelige design til Chi (øverst) afviger lidt fra det vi ser her (nederst). 44 år, ejer af C Performance, som tilbyder rådgivning, design og produktion af ror og køl Startede i Optimistjolle som barn, har siden sejlet Europajolle og 606, og er fem gange Danmarksmester i X-79 Fast mandskab på Swan 45, Swan 50 og Wally 94 i Middelhavet Har som sejldesigner sejlet både op til 145 fod Uddannet skibsingeniør ved DTU 2000 Sejldesigner North Sails 2001-2007 Projektleder/ingeniør ved Force Technology 2007-2010 Rådgivende konsulent ved OSK Shiptech 2010-2012 CFD-specialist ved Force Technology 2012-2016 Forkerte profiler Chi, tidligere Pi 14, blev i første omgang bygget med forkerte, næsten ikke-eksisterende profiler i rorene og øverste del af kølbladet. Samtidig var vægtdistributionen forkert: Kølen var for let, og riggen endte med at blive for tung efter en række fejldispositioner af den tidligere ejer. En høj og tung mast er en katastrofe på en let og smal båd. På trods af alle dens øvrige kvaliteter var det nok til at gøre den første version af Pi 14 til en både ineffektiv og farlig konstruktion. En 50 % tungere bulb er blevet monteret, og en langt lettere rig er på renoveringslisten. Agterskibet er også i færd med at blive bygget om. Men i denne omgang handler det altså om nye ror og ny profil til kølen. Uden gode profiler under vand kan en sejlbåd nemlig ikke sejle ordentlig. Nye og anderledes profiler Hvad kendetegner egentlig et godt profil? Casper Nielsen forklarer: De fleste kender udseendet på de klassiske NACA-profiler: En forholdsvis bred snude, det tykkeste punkt 30-35 % bagud, og en konveks, blød form hele vejen igennem. Moderne CFD-beregninger (Computational Fluid Dynamics) har imidlertid gjort det muligt at udvikle profiler med bedre egenskaber. Disse profiler har en lidt smallere indgang, og det tykkeste punkt en hel del længere bagud (i det her tilfælde 48 %). Kendetegnende for seneste generation profiler er også, at de har et markant hulslag bagerst. Alt i alt et temmelig anderledes profil! Større areal til lift Der er flere fordele ved de nye profiler, forklarer Nielsen. Den måske vigtigste er, at de producerer mere lift og mindre drag, fordi den maksimale bredde er trukket længere tilbage. Man kan sige, at de beholder et laminart flow over et større stykke af profilet. En anden fordel er, at når der opstår turbulens/ stall, så bliver flowet hurtigere genetableret. Det er nemlig sådan, at når vandstrømmen skal udenom et eller andet, så vil der ofte opstå turbulens på bagsiden af profilet. Ved køl og ror er der sådan set ikke nogen nævneværdig turbulens på bagsiden, men den opstår ved stigende angrebsvinkel. Ved et moderne profil opstår turbulensen først ved en højere angrebsvinkel. Og når angrebsvinkelen reduceres, vil flowet over profilet hurtigere genetableres. Hulslag retter ind Hvis vi kigger på det nye profil, siger jeg, så ser vi at det trækkes ind ret hurtigt, og laver et hulslag bagerst. Hvorfor ser det sådan ud? Når flowet først har passeret det bredeste punkt på profilet, siger Nielsen, så er det ikke så kritisk mere hvad du gør med dit flow. Årsagen er, at grænselaget slår over fra laminar til turbulent flow. Derfor kan vi trække profilet ind ret hurtigt, og lave det her hulslag. Hulslaget gør at vandstrømmen på begge sider af profilet bliver mere MAJ 2018 83
Chi har sænkekøl. En bulb på 1500 kg skal sidde i bunden af kølbladet her (nederst). Den øverste ende sidder i sværdkisten inde i båden. Casper Nielsen fra C Performance er specialist i ror- og køldesign. Han tilbyder rådgivning og design af optimerede profiler. Hvad koster det, og hvordan foregår det? Nielsen starter altid med at tale med nye kunder om hvordan han eller hun oplever at sejle med båden. Når for eksempel et køldesign er færdigt, laves der trefire sæt skabeloner, som lægges på det eksisterende profil. Er der stor forskel mellem det eksisterende profil og det nye profil, bruges skum til at bygge med. Er der kun små forskelle, bygges det op kun i epoxyspartel, gerne med mikroballoner for at spare vægt. På forkanten lægges et lag glasfiber udenpå, agter er det gerne nok med overfladebehandlet epoxyspartel. Agterkanten får en glasfiberkile, for at kunne afslutte profilet med en skarp kant. Når det gælder ror, så vil det oftest give mening at købe et nyt. Til en 38 fods båd koster det omkring 6000 euro, fortæller Casper Nielsen det vil sige omkring 40.000 kr. inklusive ny rorstamme. parallel, og i højere grad har samme retning når profilet slutter. I et traditionelt NACA-profil vil flowet fra forside og bagside nærmest støde ind i hinanden, når de passerer profilets agterkant. Det er i øvrigt en god idé at lave skarpe hjørner på agterkanten, så vandstrømmen forlader profilet brat. En rund kant vil skabe en ujævn afrivning, og fremme turbulensen. Det bedste er faktisk en skrå kant på ca. 45 grader, så vandet nærmest løber sammen omkring den skarpe kant. Det reducerer eventuelle problemer med vibrationer. Smal eller lang køl? Hvorfor er en smal, dyb køl egentlig mere effektiv end en lang køl?, spørger jeg. For det første, siger Nielsen, er der en mindre våd overflade, som giver mindre friktion. Men den smalle køl giver også mulighed for at lave et mere effektivt profil. Det kan du ikke opnå på samme måde med den lange køl. Forholdet mellem længde og tykkelse bliver ikke rigtigt, det bliver en lang, mere eller mindre lige linje langs det meste af profilets længde. Det er ikke et egentlig vingeprofil. Det næste er så, at med et smalt high aspect kølprofil kan man flytte meget af vægten ned i bunden. Ved hjælp af bulben kan man opnå en rigtig god vægtdistribution. For lille kølareal? Jeg spørger: Hvad for problemer vil man typisk opleve, når ens køl eller ror er forkert designet? Nielsen svarer: Mine kunder oplever tit, at det er svært at komme op i fart efter vendinger. De driver sidelæns, og skal meget langt ned og hente fart, altså på en vinkel hvor du ikke belaster profilet så meget, inden de kan komme op igen. Det er svært at lave en vending i læ af en konkurrent uden at blive oversejlet. På kryds kan man opleve et meget smalt spekter mellem at styre lavt/hurtigt og højt/langsomt. De oplever at det er svært at holde båden i fart, og farten bryder nemt sammen. Når det sker, skal de styre langt ned for at bygge farten op igen. Resultatet er, at du i snit sejler langt fra bådens 100 %. Jeg har et eksempel fra en båd på 38 fod, hvor farten på kryds steg fra 6,6/6,7 knob til 6,8/6,9 knob. Det lyder ikke af så meget, men når man kan holde den høje fart konstant, og ikke skal ned og bygge fart ved 6,3/6,4 hele MAJ 2018 85
Cl/ Cd 60 50 40 30 20 10 0 Alpha 0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 Y-aksen (den vertikale) viser forholdet mellem lift og drag. Jo højere tal, jo bedre (mere lift/mindre drag). X-aksen (den vandrette) viser profilets angrebsvinkel. Linjerne repræsenter to profiler, og viser hvordan begge udvikler mindre lift/mere drag ved stigende angrebsvinkler (det vil sige forventelig mere modstand). Den blå, øverste linje viser Chi s nye profil. Det nederste viser et klassisk NACA-profil (0012). Som man ser, performer det nye profil bedre, og mest markant ved en lav angrebsvinkel. Her ses forskellen på et traditionelt NACA-profil (rød linje) og et moderne CFD-optimeret profil (grøn linje). Forreste ende vender nedad. tiden, så får det stor betydning. Den båd vi taler om fik både en helt ny køl og et nyt og forbedret ror. I en kapsejlads er det meget markant, og vil ændre din placering i feltet radikalt. Rettet mod fart I et godt allround profil vil man gerne have noget der er rundt foran, for at gøre det lettere at styre båden, uden at profilet staller ved den mindste ændring i angrebsvinklen, forklarer Nielsen. En rund indgang er mere tilgivende. En mere spids indgang skaber lidt mindre drag, men er mere sårbar. Det staller lettere. Så det skal være et profil, der er hurtigt, men som samtidig beholder kontrollen og effekten, også når det er en smule ude af optimal vinkel. Det er den balance, jeg har forsøgt at finde. Til Chi har jeg lavet et profil, som er lidt mere spidst, lidt mere rettet mod fart. Samtidig er tykkelsen trukket godt tilbage, og så har vi hulslaget bagerst. Chi s kølfinne er ret stor i forhold til bådens sejlplan, så de kræfter der er brug for, hvis båden skal kunne holdes på rette kurs, vil nemt kunne genereres uden at profilet kommer uden for sin komfortzone. Ror frem eller tilbage? Når det gælder ror, så handler det meget om hvordan rortryk og balance fungerer. Tit er det godt at flytte rorbladet lidt frem eller tilbage på rorstammen eller aksen. Oplever du manglende respons fra roret at der ikke rigtig nogen feedback eller rorpres så kan det være, at rorbladet sidder for langt fremme. Oplever du meget rorpres, så sidder rorbladet måske for langt tilbage. Her gælder det selvfølgelig også om at finde ud af, hvordan rig og sejl er trimmet, inden man trækker for mange konklusioner. Og så er der selvfølgelig en del at hente på at bruge et optimalt, moderne profil. Tættere på 100 % Med et rigtigt profil og optimeret køl og ror vil du sejle tættere på 100 % i længere tid ad gangen, og dermed ende med at have en fordel, også rent handicapmæssigt. Med profiler, der ikke er optimeret, vil du skulle kæmpe mere for at holde dit måltal. Lad os sige, at du med din gamle køl ligger på gennemsnitlig 85 % af din target speed. Med en ny og opdateret profil vil du måske ligge på 95 %. Og båden vil føles lettere og bedre at sejle. Det kan gøre en stor forskel! Den nævnte 38 fods båd fik i tillæg et bedre mål på ORCcertifikatet, fordi den våde overflade på kølen blev større. 86 BÅD 538