Tänk på det vackraste fartyget du någonsin har sett, föreställt dig, eller låt oss säga det som råkade fånga din fantasi mest. Det är självklart att en egenskap hos fartyg som aldrig slutar att fascinera är – fören.
Skeppets främsta del är delvis estetik och delvis vetenskap. Ditt fartyg färdas i ett medium som ger ett betydande motstånd jämfört med luft. Nu kräver detta att konstruktionen är sådan att komponenterna i fartygets motstånd hålls mindre. Särskilt när det gäller fartyg med fylligare former blir komponenterna i det vågbrytande motståndet betydande, medan fartyg med en smal och mer böjd form har mindre vågbildande motstånd.
Glans nog kan dessa styras av hur vattnet och vågorna interagerar med fartyget vid infarten vid framsidan. Fartygsbågen är den plats där den främre delen av fartyget först kommer i kontakt med vattnet när det gäller din konstruktions vattenlinje.
Bågvåg
Om man tittar på de olika fartygsbågskonstruktionerna som finns idag verkar det som om de flesta möjliga former och en kombination av två eller flera av dem har prövats. Nyare konstruktioner har dock dykt upp och äldre mindre använda konstruktioner har ofta prövats med vissa ändringar efter omfattande analyser.
Samt sett är några av bågkonstruktionsformerna fortfarande följande:
- Bulbobågen
- En normal båge utan bulb
- Andra specialbågar
Lodet, klipparen och skeden
En normal båge, som det vi skulle vilja kalla den, har utvecklats från sin föregångare som var en vertikal båge. Den vinkel som fartygsstammen gör med vattenlinjen kallas rake. En vertikal eller orakad båge som har en rak kant är känd som en lodrät båge. Dessa bågar har maximal vattenlinje förutom en X-båge eller en inverterad båge. Den här längden på vattenlinjen möjliggör en högre skrovhastighet.
Bågen harkningar används tillsammans med flares (Kommer du ihåg att jag nämnde att du ska föreställa dig ditt skepp? Jag antar att du inte kommer att glömma den utåtriktade skrovformen i toppen, detta är vad vi kallar flaring). Flaring har sina egna fördelar, t.ex. att hålla vattnet borta från däcken, och underlättar också de stigande rörelserna. En viss räkning skapar också så kallade ”skrynkelzoner” som ger säkerhet mot kollisioner innan den nedsänkta delen kommer i kontakt med den. När det gäller stabiliteten höjer man flytcentrumet, vilket i sin tur ökar GM – en av grundpelarna för fartygets stabilitet. Traditionellt har dessa fartyg kallats Clippers.
Som namnet antyder liknar en Spoon Bow en sked genom att ge ett konkavt utseende vid förmaket och däckslinjen. Dessa former har ofta en klyvning och krökning vid vattenlinjen som skapar deras karakteristiska kölvattenmönster, vilket gör att vågbildningsmotståndet kommer in i bilden.
Image Credits: Ynhockey / Wikipedia
Bulbous Bow
En mycket välkänd enhet i bogsektionerna på nästan alla havsgående lastfartyg och fartyg med fylligare former är Bulbous Bow. Det sägs att denna huvudvara i dagens fartygskonstruktioner snarare upptäcktes än uppfanns. Militära bogseringsförsök i USA visade att en båtmodell som hade ett torpedutloppsrör som sträckte sig framåt också sänkte motståndet. De första civila fartygen sågs på 1930-talet.
Bulbous Bows studeras med hjälp av sina egna formegenskaper och dessa kan dyka upp i dina beräkningar av fartygsresistans och drivning, så du kanske vill ta hänsyn till några av dem som sektionens form, ytförhållanden, projektionens längd och liknande.
Bulbous Bow kan minska slamning på ditt skepp och ha samma effekt som en normal båge i ett ballastat tillstånd om en kraftigt avsmalnande bulbsektion används. Beroende på din fartygsform som nämns ovan är Bulb-axeln också viktig eftersom den påverkar ditt våginflytande vid infarten, och om du håller din axel så att den lutar nedåt aktern, kommer det att möjliggöra bättre flödesegenskaper. Fartyg med fylligare former har ett högt vågbrytningsmotstånd, och detta element som äter upp din framdrivningseffektivitet kan minskas avsevärt genom att använda en Bulbous Bow med en kraftigt nedåtgående avsmalnande vattenplan. Dessa bågar möjliggör också en bättre återvinning av energi av propellern eftersom energiförlusterna på grund av virvlar vid framändan minimeras.
Paraboliska och cylindriska bågar
Ibland överväger konstruktörer att konstruera fartyg med ”trubbiga” stäv som motsats till den skarpa karaktären hos bågsektionen. Här är den paraboliska bågen, som liknar den matematiska kurvan, parabeln.
Nu kan man påminna sig om lite gymnasiematematik: Ellipsens halva lilla axel är det som skulle vara fartygets balk. Ibland räcker det inte med att bara konstruera en parabolisk form för ett fartygsskrov, man måste se till flödet runt skrovet och för detta ger man det en typisk rundad form som ett normalt rundat skrov. Paraboliska bågar kan kombineras med bulber för att ta hänsyn till det vågbrytande motståndet, eftersom dessa är populära i konstruktioner med fylligare form och används i bulkfartyg idag.
Bildreferens: Den närmaste kusinen till dessa är de cylindriska fartygsbågarna, som också är utformade för fylligare former vid konstruktionsvattenlinjerna och är idealiska för användning i fullt lastade förhållanden. De cylindriska bågarna kan ha minimalt vågbildningsmotstånd om de utformas med rätt uppmärksamhet på formens trubbighet och stävkant vid olika djupgående.
Öxbågen
Men medan en yxa gör sitt jobb, att skära trä, eller kanske något lika uppenbart, har fartygsbågen som har likheter med den sina egna karakteristiska egenskaper. Denna konstruktion har vanligtvis en vertikal stävlinje kopplad till en lång, djup och smal främre del av skrovet, ungefär som en yxa. Denna form gör att den kan skära sig genom vattnet, vilket gör att den lätt kan passera genom vågor med mindre slagsida jämfört med en normal bog. Den nedre delen av skrovets främre del, som kallas förfoten, kommer sällan upp ur vattnet och därmed är fartyget mindre känsligt för slamning också.
Bildkrediter:
Bildkrediter: US Navy
Å andra sidan måste man ta hänsyn till vissa manövreringsaspekter, ett fartyg med en yxbåge kräver mer roderrörelse, vilket bekräftas av studier av dess hydrodynamiska parametrar.
Image Credits: US Navy: Damen.com
X-Bow: The Generation of Inverted Bows
Vad sägs om en konstruktion där ditt fartygs båge och nästan en större del av skrovet ser ut att vara upp och ner i jämförelse med ett normalt runt kölskrov eller någon av de skrovformer som du vanligtvis ser på fartyg? Den omvända fören är en framgångshistoria bland återupplivandet av teknik som blev föråldrad i en annan tidsepok.
Credits: Dessa skrovformer har den fördelen att de tillåter maximal längd på vattenlinjen för fartyg av jämförbar storlek, vilket innebär högsta möjliga skrovhastigheter. I likhet med yxbågen har dessa bågar mindre vattenstänk vid inträde och har också mindre pitchingrörelser och minskningen av slamming är ganska betydande. Detta skapar en ganska bekväm upplevelse för besättningen. Bränsleförbrukningen minskas också med en betydande faktor och denna båge kan fungera ganska effektivt i medelstora vågområden, främst på grund av att större delen av fartygets volym är ovanför och framme, som påverkas direkt av vågorna.
Dessa skrovformer fungerar också dubbelt som däck med bostadsutrymme för personalen. Det måste dock fortsätta att undersökas om dessa konstruktioner kan användas för att förbättra hastighetsförlusterna på samma nivå i de hårdaste sjöarna. Om man bortser från detta har dessa fartyg använts för olika tillämpningar som AHTS-fartyg (Anchor Handling Tug Supply), seismiska fartyg, offshore- och rörläggningsfartyg, borrfartyg och liknande.
Dessa är de vanligast förekommande fartygsbågskonstruktionerna i dag. Troligen kommer alla fartyg du ser där ute att ha någon av de konstruktioner du just läst om.
Känner du till några mer framträdande egenskaper hos de olika bogkonstruktioner som används i praktiken i dag?