Tænk på det smukkeste skib, du måske nogensinde har set, forestillet dig, eller lad os sige det, som tilfældigvis har fanget din fantasi mest. Det siger sig selv uden at nævne, at en funktion ved skibe, som aldrig holder op med at fascinere, er – stævnen.
Den forreste del af skibet er dels æstetik og dels videnskab. Dit skib bevæger sig i et medium, som giver en betydelig modstandskraft i forhold til luft. Nu kræver dette, at designet skal være sådan, at komponenterne i skibets modstand holdes mindre. Især i tilfælde af skibe med fyldigere former bliver komponenterne af bølgebrydende modstand væsentlige, mens skibe med en slank og mere buet form har mindre bølgeskabende modstand.
Disse kan heldigvis styres af, hvordan vandet og bølgerne interagerer med skibet ved indsejlingen ved forenden. Skibets bov er det sted, hvor den forreste del af skibet først kommer i kontakt med vandet, for så vidt angår din konstruktions vandlinje.
Bovbølge
Kigger man på de forskellige skibsbue-designs, der findes i dag, ser det ud til, at de fleste af de mulige former og en kombination af to eller flere af dem er blevet afprøvet. Der er dog kommet nyere designs frem, og ældre mindre anvendte designs er ofte blevet afprøvet med visse ændringer efter omfattende analyser.
Samt set er nogle af bue-designtyperne i grove træk stadig:
- Den pæreformede bue
- En normal bue uden pære
- Andre specielle buer
Loddet, klipperen og skeen
En normal bue, som det vi vil kalde den, har udviklet sig fra sin forgænger, som var en lodret bue. Den vinkel, som skibets stævn danner i forhold til vandlinjen, kaldes rake. En lodret eller ukrøppet stævn, der har en lige kant, kaldes en lodret stævn. Disse buer har maksimal vandlinje ud over en X-bue eller en omvendt bue. Denne længde af vandlinjen giver mulighed for en større skroghastighed.
Bow rakes bruges sammen med flares (Kan du huske, at jeg nævnte, at du skal forestille dig dit skib? Jeg gætter på, at du ikke vil glemme den udadgående skrogform i toppen, det er det, vi kalder flaring). Flaring har sine egne fordele som f.eks. at holde vand væk fra dækket og letter også pitchingbevægelserne. En del af udraderingen etablerer også det, der kaldes “Crumple Zones”, som giver sikkerhed mod kollisioner, før den nedsænkede del kommer i kontakt med den. Med hensyn til stabilitet hæver det opdriftscentret, hvilket igen øger GM – en af grundpillerne i skibets stabilitet. Traditionelt er disse blevet kaldt Clippers.
Som navnet antyder, ligner en Spoon Bow en ske ved at give et konkavt udseende ved stævnen og dæklinjen. Disse former har ofte chining og krumning ved vandlinjen, hvilket skaber deres karakteristiske kølvandsmønster og bringer Wave Making Resistance ind i billedet.
Image Credits: Ynhockey / Wikipedia
Bulbous Bow
En meget velkendt enhed i bovsektionerne på næsten alle sejlende fragtskibe og skibe med mere fyldige former er -Bulbous Bow. Det siges, at denne hovedbestanddel af skibsdesign i dag er blevet opdaget snarere end opfundet. Militære slæbeforsøg i USA viste, at det for en bådmodel at have et torpedoudkastningsrør, der strækker sig fremad, også sænkede modstanden. De første civile skibe blev set i 1930’erne.
Bulbous Bows studeres ved hjælp af deres egne formkarakteristika, og disse kan dukke op i dine beregninger af skibets modstand og fremdrift, så du bør måske overveje nogle af dem som f.eks. sektionens form, arealforhold, fremspringets længde og lignende.
Den Bulbous Bow kan reducere slamming på dit skib og have samme effekt som en normal bue i ballastet tilstand, hvis der anvendes en skarpt tilspidset bulb-sektion. Afhængigt af din skibsform som nævnt ovenfor er Bulb-aksen også vigtig, da den påvirker din bølgepåvirkning ved indsejlingen, og hvis du holder din akse sådan, at den hælder nedad mod agterskibet, vil det give bedre strømningsegenskaber. Skibe med fyldigere former har høj bølgebrydende modstand, og dette element, som æder din fremdriftseffektivitet, kan reduceres kraftigt ved at bruge en Bulbous Bow med en skarpt nedadgående tilspidsende vandplan. Disse buer giver også mulighed for en bedre genvinding af energi fra propellen, da energitab som følge af hvirvler ved forenden minimeres.
Paraboliske og cylindriske buer
Sommetider overvejer designere at designe skibe med “stumpe” stævne i modsætning til den skarpe karakter af bugsektionen. Her er den paraboliske bue, som ligner den matematiske kurve, parabolen.
Nu, husk lidt gymnasiematematik, er den halve lille akse af ellipsen det, der ville være skibets bjælke. Nogle gange er det ikke nok kun at designe en parabolisk form for et skibsskrog, man skal også se på strømmen omkring skroget, og i den forbindelse skal man give det en typisk afrundet form som et normalt rundt skrog. Paraboliske buer kan kombineres med bulber for at tage hensyn til den bølgebrydende modstand, da disse er populære i design med mere fyldige former og anvendes i bulkskibe i dag.
Billedreference: Skibsdesign med henblik på effektivitet og økonomi
Den nærmeste fætter til disse er de cylindriske skibsbøjer, som også er designet til mere fyldige former ved designvandlinierne og er ideelle til brug i fuldt lastede forhold. De cylindriske buer kan have minimal bølgeskabende modstand, hvis de er designet med den rette opmærksomhed på formens stumphed og stævnkanten ved forskellige dybgange.
Oksebuen
Mens en økse gør sit arbejde, nemlig at skære træ, eller måske noget så indlysende, har skibsbuen, der har lighed med den, sine egne karakteristiske træk. Dette design har normalt en lodret stævnlinje kombineret med en lang, dyb og smal forreste del af skroget, lidt ligesom en økse. Denne form gør det muligt for skibet at skære gennem vandet, så det let kan passere gennem bølger med mindre hældning i modsætning til en normal bov. Den nederste del af forenden af skroget, kaldet forfoden, kommer sjældent ud af vandet, og derfor er fartøjet også mindre modtageligt for slamning.
Image Credits: US Navy
På den anden side skal der tages hensyn til visse manøvreaspekter, et fartøj med en øksebue kræver mere rorbevægelse, hvilket bekræftes af en undersøgelse af dets hydrodynamiske parametre.
Image Credits: Damen.com
X-Bow: The Generation of Inverted Bows
Hvad med et design, hvor dit skibs stævn og næsten en større del af skroget fremstår omvendt i forhold til et normalt rundt lænse-skrog eller en af de skrogformer, du normalt ser på skibe? Den omvendte stævn er en succeshistorie blandt genoplivningen af teknologier, som blev forældede i en anden tid.
Credits: BoH/wikipedia.org
Disse skrogformer har den fordel, at de giver maksimal længde vandlinje for skibe af sammenlignelige størrelser, hvilket betyder de højest mulige skroghastigheder. Ligesom øksebuen har disse buer mindre vandsprøjt ved indsejling og har også færre pitchingbevægelser, og slammingreduktionen er ganske betydelig. Dette skaber en ganske behagelig oplevelse for besætningen. Brændstofforbruget er også reduceret med en betydelig faktor, og denne bue kan operere ganske effektivt i mellemstore bølgeområder, hovedsagelig fordi en større del af skibets volumen befinder sig over og foran, som bølgerne direkte påvirker.
Disse skrogformer fungerer også dobbelt som dæk med overnatningsplads til personalet. Det må imidlertid være et område, hvor der fortsat skal arbejdes på, om disse konstruktioner kan anvendes til at opnå samme niveau af forbedring af farttab i den mest barske sø. Bortset fra dette er disse fartøjer blevet anvendt til forskellige anvendelser som AHTS-skibe (Anchor Handling Tug Supply), seismiske fartøjer, offshore- og rørlægningsfartøjer, boreskibe og lignende.
Dette er de mest almindeligt anvendte skibsbueudformninger i dag. Det er meget sandsynligt, at ethvert skib, du ser derude, vil have et af de designs, du lige har læst om.
Kender du nogle mere fremtrædende træk ved de forskellige bovdesigns, der anvendes i praksis i dag?