Artikkelen beskriver friksjonsmotstand som vannet påfører båtskroget, og hvordan regattabåten må behandles for å redusere denne motstanden mest mulig.
Det er vanlig å dele motstanden mot en båts bevegelse fremover i vannet i flere komponenter. En del kalles bølgemotstanden, den knyttes til energien som kreves for å «brøyte» vannet til side, med en baug- og hekkbølge som resultat. En annen del er friksjonsmotstanden, den er direkte avhengig av arealet av skroget som er i berøring med vannet, altså båtens våte flate. Det er denne siste komponenten vi er opptatt av når vi forsøker å redusere motstanden ved å gjøre skrogoverflaten glatt.
Friksjonen mellom skroget og vannet er ikke som friksjonen vi har når vi skyver en bok bortover på et skrivebord. Molekylene i boken og skrivebordet gnis mot hverandre, men blir ikke revet løs. Mellom skroget og vannet er det litt annerledes. Langs hele skroget vil der være et tynt lag med vannmolekyler som «limer» seg fast til skroget. Utenpå dette vil vannmolekylene gli fra hverandre. Dette skjer gradvis etter hvert som molekylene ligger lenger og lenger borte fra skroget. Vi kan tenke oss dette som om vannet danner mange tynne lag utenpå hverandre, fra innerst der vannet ligger i ro i forhold til skroget, og utover til det ytterste laget som ligger i ro i forhold til sjøen som båten seiler gjennom.
Av dette følger at motstanden ikke avhenger «gnissingen» mellom skroget og vannmolekylene, men skyldes kreftene som holder vannmolekylene sammen i vannet og motsetter seg at de beveger seg i forhold til hverandre. Energien går med til å rive vannmolekylene fra hverandre. Hadde væsken vært seig som sirup (høy viskositet) så var motstanden stor. Men i vann derimot (liten viskositet), blir motstanden forholdsvis liten.
Av dette forstår vi at det spiller ingen rolle hvilken "kjemi" som er på skrogoverflaten. Om overflaten er dekket med silikon, eller et bunnstoff som inneholder grafitt eller teflon, slik at den kjennes glatt ut ved berøring, spiller ingen rolle for friksjonen mot vannet. En annen sak er at slike stoffer kanskje kan gjøre det vanskeligere for biologisk groe å feste seg på overflaten og skape ujevnheter.
Strømningsformen som er beskrevet her, med mange lag som glir utenpå hverandre, kalles "laminær". Vi finner dette mønsteret ved baugen, i forkanten av kjølen og i forkanten av roret. Men slik laminær strømning er ikke stabil over lengre avstand langsetter skroget. Et stykke bak forkanten, slår strømningen brått over i en mer rotet form med mange tilfeldige hvirvler. Denne turbulente oppførselen krever adskillig mer energi enn laminær strømning, energien til dette tas fra skroget som derved får øket motstand.
Hvor langt vannet strømmer laminært før det slår over til turbulent, avhenger av båtfarten og skrogets glatthet. Lav fart gir lengre laminær strøm. Og glattere skrog gir lengre laminær strøm. Siden laminær strøm gir lavere friksjon enn turbulent strøm, er det om å gjøre å opprettholde laminær strøm langs skroget lengst mulig.
Det innerste vannlaget, det som er stillestående i forhold til skroget, er bare en brøkdel av en millimeter tykt. Hvis skroget har ujevnheter som er mindre enn tykkelsen på dette vannlaget, så merkes ikke disse ujevnhetene, de påvirker ikke strømningsmønsteret. Skroget regnes da som «hydraulisk glatt». Men er ujevnhetene større, bidrar de til å provosere fram omslag fra laminær til turbulent strømning. Det er derfor viktig å holde ujevnhetene mindre enn grensen for «hydraulisk glatt». Dette gjelder området der en forsøker å opprettholde laminær strømning.
Men hvor glatt er hydraulisk glatt?
En enkel tommelfingerregel for hydraulisk glatt er: h= 0,2/v. Her er h høyden av skrog-ujevnhetene målt mm og v er båtfarten målt i knop. Formelen sier altså at ved en fart på 7 knop, blir h=(0,2/7)mm = 0,029mm. Dvs. ujevnheter mindre enn rundt 0,030mm påvirker ikke strømningsmønsteret og friksjonen hvis båten holder 7 knop. Ved høyere fart blir kravet til glatthet sterkere.
Sandpapir nr 400 har kornstørrelse på rundt 0,035mm. Dette kan gi et inntrykk av hvilken grad av glatthet som gjelder. Men for å vurdere hva slags sandpapir som må brukes ved vannsliping for å oppnå tilstrekkelig glatthet, er denne sammenligningen er ikke helt relevant. Sandpapiret etterlater seg riper som er langt mindre enn kornstørrelsen. Rimeligvis vil pussing med sandpapir nr 200, eller kanskje ennå grovere, gi en hydraulisk glatt overflate tilstrekkelig for 7 knops båtfart.
Et vanlig malingsstrøk har gjerne ujevnheter på 0,02mm - 0,10mm. Hvis bunnstoffet gir en overflate opp mot 0,1mm, må det pusses om det skal bli hydraulisk glatt for båtfart rundt 7 knop.
Hvor langt bakover kan en forvente å beholde laminær strømning? Her gir både teori og forsøk mange ulike svar, mange faktorer spiller inn. Hydraulisk glatt ved 2 knop blir etter formelen gitt ovenfor 0,1 mm. En slik glatthet er ikke så vanskelig å oppnå. Noen undersøkelser hevder at ved lav fart kan det være mulig å beholde laminær strømning, kanskje så langt som 1/3-del av skroglengden. Det betyr at fra baugen og bakover bør det pusses "sånn passe bra" de første meterne. Likeledes hele kjølen og roret. En moderne kjølprofil er gjerne designet for laminær strøm, i det minste fram til kjølens tykkeste punkt og må pusses deretter. Merk at skroggjennomføringer, logg og lignende kan være opphav til at laminær strømning slår om til turbulent.
Av formelen for hydraulisk glatt kan vi se at ved større hastighet må det stilles større krav glatthet. Men det er også slik at da blir lengden for laminær strøm kortere. For å være på den sikre siden bør den første meteren av baugen, samt kjøl og ror pusses til hydraulisk glatt for 7 knop, dvs. med ujevnheter mindre enn 0,035mm. Forventer vi ennå større båthastigheter enn 7 knop, så må baug, ror og forkant av kjøl gjøres enda glattere.
Aktenfor området der strømningen slår om fra laminær til turbulent, er glattheten mindre kritisk. Her vil ujevnheter som forårsakes av penselstrøk ikke ha betydning.
Ett spørsmål gjenstår: Hvor dramatisk er det å ikke ha hydraulisk glatt skrog? Er pussingen med vannslipepapir verdt strevet og alt griseriet?
Det er ikke enkelt å gi et kvantitativt svar. En kilde oppgir at for en 40 fots båt på kryss i 7 knop, vil en ruglete flate som svarer til 0,1 mm sandkorn, kunne øke vannmotstanden med 25% sammenlignet med et hydraulisk glatt skrog. Men hvordan påvirker dette farten ? Budskapet er sannsynligvis at uten å pusse skroget for å få det hydraulisk glatt, der det trengs, vinner man ikke i VM. Men seier i den lokale onsdagsregattaen er fortsatt innenfor rekkevidde.
Stig Gard Paulsen 29.04.2025