Úvod > Modely > Teorie > Něco málo o lodních hendikepech

Něco málo o lodních hendikepech

06.02. 2010 | Teorie Vložil(a): Jirka

Handicap ... by to měl vyrovnat

Většina z Vás ví, že se tak trochu zabývám od zamykání vody v Jinolicích o hendikepy, a tak na základě diskuse na minisailu o tak zvaně nových pravidlech jsem se rozhodl Vás seznámit podrobněji s tímto problémem. Původně jsem měl v záměru si své poznatky ověřit v průběhu roku 2010 na neoficiálních setkáních typu Dářko, Protivanov a letos snad i v Kolíně (pokud budete chtít v červenci přijet).

Historie vzniku a vývoje hendikepu.

Nejstarší výpočty, které jsem našel, se vztahují k období 1854-1886. Jednalo se o ocenění obchodních lodí vyjádřenou v tunách a připouštělo se, že lodě se stejnou tonáží budou mít obdobné plavební vlastnosti.

Kde:
L = délka trupu
B = šířka trupu

Porovnáním se zjistilo, že záleží na poměru L/B. Větší číslo znamenalo štíhlejší a tedy i rychlejší loď. Kolem roku 1882 byla do výpočtů zahrnuta plocha plachet Sa místo šířky trupu B. Použity byly dle jachetních klubů různé vztahy. Ocenění lodí bylo v tak zvaných sail-tunách.

Ze vzorců je vidět, že ty velmi ovlivnily konstrukce vzhledem ke stále většímu rozvoji regatových závodů. První extrém vedl ke stavbě úzkých dlouhých lodí, druhý k lodím plochým a širokým, dle toho, zda ve výpočtu byla nebo nebyla použita šířka trupu B. Od tohoto období se ale hlavními hodnotami pro výpočet staly: L = délka trupu, později délka na vodorysce a Sa = plocha plachet. Vzhledem k neblahému vlivu výpočtu regatových ratingů lodí se koncem roku 1896 na konferenci Yacht Racing Association přijal následujíci vzorec pro výpočet tak zvaně regatové hodnoty neboli ratingu.

Kde:
L = délka vodorysky
B = největší šířka
Sa = plocha plachet
G = obvod obšívky (největší délka povrchu od vodorysky přes kýl na druhou stranu vodorysky)

Pro zjednodušení historie jen uvedu, že jsem prošel na 25 různých způsobů výpočtů od zhruba roku 1854 až po dnes užívané. Některé z nich, pokud jsem to dobře pochopil, počítají i se sílou a směrem větru na daném závodním kursu, samozřejmě základem jsou konstrukční vlastnosti a hodnoty lodě. Jen pro názornost uvádím jeden ze složitějších výpočtových vzorců. A jsou ještě složitější.

Kde:
L = délka
Sa = plocha plachet
F = volný bok
B = součinitel šířky
D = součinitel zanoření
P = součinitel výtlaku
A = součinitel převisů přídě a zádě
H = součinitel profilu trupu pod čarou ponoru
C = součinitel zkrácení zádě (tvaru zádě)
K = součinitel ocelového kýlu
Pf = součinitel dle lodního šroubu

Už z uvedených a použitých součinitelů je vidět co vše má vliv na plavební schopnosti lodi. Klasifikace dle výše uvedeného vzorce vyžaduje rozdělení lodí do tříd podle délky v podstatě po jednom metru a k tomu odpovídající výpočet jednotlivých součinitelů. V současnosti se používá například velmi složitý výpočet ORC, kdy je na závodech vyžadován mezinárodní certifikát, takzvaný ORC International Certifikate, jež je pro naše potřeby nepoužitelný, ale i výpočty jednodušší, které jsou pro náš případ zajímavé.

Způsob použití hendikepů.

Hendikepů je využíváno, když to zjednoduším, dvěma způsoby. První varianta je, že pro stanovenou klasifikaci nebo rating je stanoven čas v sekundách / míle a tímto přepočtem se stanoví čas na danou délku trasy závodu pro danou loď. Překročení nebo nižší čas rozhoduje o pořadí a představuje to dost složité počítání. Nebo se stanovenou klasifikací nebo ratingem, v našem případě hendikepem prostě vynásobí dosažený čas na dané trase. Z uvedeného plyne, že je vždy třeba aby loď závod dokončila k tomu, aby mohla být hodnocena.

Hendikepy současnosti.

Zabýval jsem se především hendikepy pro kajutové plachetnice, které jsou jednak vice či méně rozdílné a tak pro naše řešení nejvíce odpovídají. Budu tak trochu tajnůstkář a zmíním se zatím jen o výpočtu použitém v Protivanově. Vycházím z tak zvaného typového hendikepu TH, který je používán Českým svazem jachtingu.

Kde:
L = délka vodorysky
S = plocha plachet skutečná
M= pohotovostní hmotnost lodi
P = korekce TH vzhledem k typu a způsobu zabudování motoru.

Výsledný neboli přepočítaný výsledek je stanoven následovně:

Tp - čas rozhodný pro stanovení pořadí
Tc - cílový čas lodě
TH - koeficient přiřazený dané lodi „Typový hendikep“

Tento vzorec používá stejné výpočtové hodnoty jako výpočet Naviga NSS.
Na první pohled je však vidět rozdíl.

Snaha o zhodnocení výše uvedeného hendikepu s hendikepem Naviga.

Na výše uvedeném hendikepu jsem změnil konstantu 0,261 na základě následující myšlenky. Porovnáním typové lodí s daným konkrétním modelem. Pro typovou, loď vytvořenou na základě průměrných hodnot L,S,M je stanoven tento koeficient tak, aby TH pro typovou loď bylo = 1. TH například pro konkrétní lodě NSS-B v Protivanově byly od 0,797 do 1,133. Rozdíl 42%. Na Lo-1 Barbora 2009 u NSS-A u R je rozdíl 159%. Tento koeficient byl pro jednotlivé třídy rozdílný a jen pro názornost se pro typovou loď NSS-A a NSS-B lišil o 32%. Již z tohoto porovnání je vidět jaký je fyzikální vliv na lodi, neboď poměry základních parametrů, v tomto případě vodoryska, plocha plachet a výtlak u kategorií NSS-A a NSS-B je značně rozdílný a což teprve u rodící se NSS-C.
Pro pokud možno co nejpřesnější stanovení TH jsou třeba data maximálního počtu lodí, které se běžně účastní závodů. Není však problém stanovit typovou loď a odpovídající TH na konkrétní sešlost. V Protivanově mi stačila kalkulačka zakoupená v roce 1980.

Co znamená a z čeho vychází konstanta K=456 v pravidlech Naviga mi nikdo nedokázal vysvětlit.

Na upozornění jednoho z pozorných čtenářů bych chtěl doplnit, že význam hodnot R,Rk,Rlog a výpočet hendikepu dle pravidel Naviga najdeta v předchozim článku na str.33 A nenechte se mýlit špatně formulovanou definicí W v odpočtu Rk, ale to musí upravit tvůrce pravidel.

Dále bych se chtěl zmínit o Rlog.. Nikde jsem nenarazil na to, že by do výpočtu byly použity matematické funkce. Při vyhodnocení co provede logaritmus s lineárním koeficientem R (který se jen těžko dá nazvat lineární) jsem došel k následujícím závěrům:

Pro lodi s R<1 zjevně znevýhodňuje lodě s malým R a je zřejmé, že se jedná především o malé lodě, které jak všichni víme mají na regatách většinou plavební problémy z důvodu vln případně silného větru a krátké vodorysky. Příkladem je Stormy Weather.

Pro lodi s R>1 znevýhodňuje naopak lodě s větším R a to takovým způsobem, že náskok 3-4 kol ze 7 stačí na umístění uprostřed startovního pole. Při takovýchto počtech by na závodech proti staré Škodovce s 54 kW a rychlostí okolo 140km/hod musela být nasazena F1 a nejlépe Ferrari s výkonem 10x větším a rychlostí ani ne 3x větší. Jaké by pak musely být rozdíly u plachetnic? Snad10 x větší plachta? Přiznám se, že to nedokážu ani odhadnout.
Svoje závěry dokládám následující tabulkou, kde je jasně vidět vztah mezi R a Rlog.

Pro R<1

Pro R>1

A ještě jeden plně přesvědčující důkaz výsledková listina Lo-01 Barbora 2009

Zátopek R=0,7988 Rlog=0,8333 rozdíl v % 4,28
Stormy Weather R=0,4206 Rlog=0,8069 rozdíl v% 91,84

Při korekci na bodové ohodnocení   W= 85 / 200 = 0,425

Zátopek                    Rk=0,4083         rozdíl v % proti R 48,88
Strormy Weather     Rk=0,3819         rozdíl v % proti R       9,01

Výše uvedená data převzata z výsledkové listiny.

Většina z vás dokáže posoudit plavební schopnosti obou lodí za stejných plavebních podmínek. Myslím, že výše uvedená čísla není nutno dále komentovat. Bodové hodnocení beru jako potřebný vliv na hodnocení jinak by tyto lodě nepatřily do třídy NSS. Jeho vliv při daném výpočtu hendikepu je jak vidno z výše uvedených čísel však více jak problematický.

Závěrem.

Výpočet hendikepu ovlivňoval vývoj lodí a dal vzniku například švédským jachtám, když Švédové užívali jiné výpočty proti ostatním jachetním klubům a jsou tvarově dost specifické. Na druhou stranu je však nutno říci, že tvar lodí byl dán jejím užitím a vodami kde byly užívány. Z uvedených vztahů rovněž vyplývá, že vodoryska není plně rozhodující a jsou další vlivy, jako je výtlak, ponor, délka respektive velikost obšívky a především plachty. Z uvedeného však vyplývá, že způsob výpočtu, který byl použit v Protivanově, se zdá být spravedlivější. A proto se tím zabývám. Pokud Vás tento článek alespoň trochu zaujal je možno pokračovat tématy jako je další jednoduchý výpočet s použitím dalších parametrů, dále něco o plachtách kde výpočet dle Navigy je vzhledem k funkci především kosatky také nesmyslem. Další kapitolou by mohla být vlastní plavební pravidla, která nemají snad celosvětově mezi lodními modeláři obdobu a popírají stoleté zásady chování lodí na vodním živlu. Chtěl jsem tímto článkem reagovat na diskusi ohledně staronových pravidel, ale spíš se hodí říci pravidel hodně zastaralých. Myslím, že článek je i fyzikální odpovědí na některé připomínky byť jen velmi částečnou. Další odpovědi by přinesly články ve smyslu výše nadhozených témat a problémů.

V Kolíně 4.2.2010

Vodě zdar a nenechte se otrávit.

Zdraví Jarda Pešek.