Spowalnianie jachtów, czyli kumulacja czynników.
25.01.2025

Tekst powstał z powodu wielokrotnie powtarzanych rozmów i sporów na forach żeglarskich. Temat wraca jak bumerang przy każdej okazji i bez okazji.
Z drugiej strony wątpię, czy zostanę dobrze zrozumiany. Ale może jednak ktoś się zreflektuje?

Żeby było jasne: zdecydowanie uważam, że każdy może montować na jachcie co chce i pływać potem jak chce. Ale sądzę także, że każde rozwiązanie należy pokazywać z pełną listą plusów i minusów.
Raz, żeby ludzie podejmowali decyzje bardziej świadomie. Dwa, żeby znając minusy czy wady, mieli szansę te wady choćby zminimalizować!
Dlatego też ukrywanie wad uznaję za nieuczciwe i szkodliwe. Nie można twierdzić, że dane rozwiązanie nie ma wad, jeżeli ma.
Nie można też negować praw fizyki.
To wszystko nie wyjaśnia do końca, czemu powstał ten artykuł.
Ważnym czynnikiem jest to, na ile dane rozwiązanie spowalnia jacht. Z tego co obserwuję, jest to powszechnie bagatelizowane.

Bo powszechnie panuje określenie „nieistotny ułamek węzła”. Dodałbym do tego zmniejszanie ostrości chodzenia jachtu pod wiatr. To jest już w ogóle lekceważone.

Punktem wyjścia było poznane z książki Marka Sołonina* równanie istnienia. Ono co prawda dotyczy samolotów (tak jak jedna z książek Sołonina), ale zasada pasuje do jachtów. Tylko że skutki złamania zasad tego równania w jachtach nie są tak drastyczne jak w samolotach.
Generalnie chodzi o to, że każda zmiana jakiegoś parametru samolotu wywołuje konieczność zmiany całego szeregu innych parametrów, jeżeli chcemy zachować osiągi samolotu.
W efekcie dostajemy nowy samolot, który ma już nowe cechy. W czymś będzie lepszy (bo o to chodziło), ale będzie inny.
W jachtach zasada obowiązuje tak samo, ale jest trudniej zauważalna. Zazwyczaj dodajemy coś na jachcie, nie zwracając uwagi na to, jakie to wywoła skutki. Jeżeli nie zmienimy innych parametrów jachtu to jego osiągi spadną. Nie ma cudów, musi tak być. Albo spadnie prędkość, albo ostrość chodzenia na wiatr, albo pogorszą się warunki obsługi jachtu, albo będzie mniej miejsca na zapasy, albo...
Zazwyczaj wszystko na raz.

Dlaczego tego nie widzimy? Z kilku powodów.
1. Bo nie chcemy tego widzieć. Wypieramy wiedzę o tym, bagatelizujemy stwierdzeniami typu: to niemierzalne, nie ma o czym mówić, itd.
2. Bo zmiany zazwyczaj są stopniowe, rozłożone w czasie, więc z założenia trudno to zauważyć.
3. Bo na prędkość jachtu, czy ogólnie jego osiągi, wpływ ma bardzo wiele czynników, więc np. dodaliśmy jakiś ciężar, ale jednocześnie zmieniliśmy żagle na nowe, więc per saldo jacht przyspieszył.

Co ma wpływ na osiągi jachtu? W skrócie można powiedzieć, że wszystko. To wredna odpowiedź, bo może zniechęcać do dalszej analizy.

Najpierw jednak tabelka, która pokazuje wpływ kąta żeglugi pod wiatr na osiągi wypadkowe jachtu, w efekcie na czas dotarcia do celu przy halsówce. Im mniejsza prędkość jachtu tym większe różnice w czasie dotarcia do celu.
Czyli zmniejszenie prędkości o jakąś część węzła i zwiększenie kąta martwego o kilka stopni kumulują się.

Wybrany do obliczeń dystans wynika z przykładu podanego na sailforum, poza tym, to odległość między Świnoujściem a Kołobrzegiem. Nie jest to dystans abstrakcyjny.

Z tej tabelki można wysnuć bardzo ważny wniosek.*** Najszybszy jacht jest w stanie pokonać trasę w ciągu jednego, letniego dnia. Wypływamy rano i wieczorem docieramy do celu. Wolniejsze jachty będą kończyły w nocy, albo nad ranem. To oznacza, że trzeba się zupełnie inaczej do przelotu przygotować, rośnie też ryzyko zmiany pogody.
Oczywiście zawsze można włączyć silnik.

Jeżeli przyjmiemy bardzo optymistycznie, że jakaś zmiana na jachcie spowalnia osiągi o 1-2%, to skumulowane kilka zmian spowolni jacht np o 8%. A może 10? A może 15? To naprawdę jest dużo, zwłaszcza gdy pogarsza się ostrość pływania pod wiatr.

Co spowalnia jacht?

POD WODĄ.
Normalnie największym hamulcem pod wodą jest stała śruba. Tutaj nie można mówić o 1-2% skoro stała śruba odejmuje minimum 0,5 węzła z prędkości.
Drugim dużym hamulcem jest odkryty wał napędowy. Jego opór jest duży, zależy mocno od kąta osi wału względem ruchu wody pod dnem jachtu i od długości wału.
Co może wydać się zaskakujące, s-drive stawia mniejsze opory niż wał odkryty.
Najlepszy będzie krótki wał wychodzący z kadłuba, ale nie każdy jacht ma takie rozwiązanie napędu.

Co można zrobić? Można wymienić śrubę na składaną. Fakt, że to kosztuje, ale różnica w pływaniu jest znacząca.
Wielu armatorów obawia się tego, że ze śrubą składaną jacht będzie gorzej pływał na silniku, a już zwłaszcza do tyłu. Tak zazwyczaj jest, ale dobry dobór śruby mocno niweluje ten efekt.
Poza tym, trzeba się zdecydować, na czym nam bardziej zależy i czy maksymalne osiągi jachtu na silniku są naprawdę potrzebne?
Na odkryte wały można stosować stałe lub demontowalne osłony. Można dorobić, bywają też takie osłony w wykonaniu stoczniowym.

Kolejnymi hamulcami są wszystkie otwory w dnie jachtu. Pobory wody, odpływy wody, ścieków i tak dalej.
Im większe, im bliżej dziobu, im gorzej oprofilowane, tym opory są większe.
Dziobowy ster strumieniowy jest w tym wypadku oporem największym. Duża średnica, miejsce na dziobie.
Wg badań statków, ster strumieniowy zwiększa opory kadłuba o 1-2%.
Można właściwie oprofilować same otwory (opływki, nakładki, wcięcia w kadłubie). Można zastosować stery chowane w kadłubie.
Otwory w dnie na silniki przyczepne to jeszcze inna sprawa. Są rzadko stosowane, ale hamują naprawdę mocno. W tym wypadku warto pomyśleć o zasłonach albo kształtkach wkładanych zamiast wyciętego dna.
Podobnym hamulcem są szczeliny między mieczem a skrzynką mieczową. Rozwiązania tego problemu są dokładnie opisane.
Wszelkie nieciągłości elementów kadłuba pod wodą, np. wystający pod dnem kołnierz balastu, szczelina między skegiem a sterem, kiepski profil płetwy sterowej (w tym gruba krawędź spływu), źle przyklejona gumowa osłona s-drive, propelery logów mechanicznych, ogólnie osłony czujników.
Generalnie wszelkie otwory w dnie warto dobrze przemyśleć. Niektórych można po prostu nie stosować np. wyloty pomp zęzowych, niektóre odpływy wody. Można też robić czasami wspólne odpływy.

Warto pamiętać, że każdy otwór w dnie to potencjalne zagrożenie dla jachtu.

Oczywiście gładkość dna ma znaczenia. Wiele warstw odpadającej farby antyporostowej trudno nazwać dobrze przygotowanym dnem.
Dodatkowe znaczenie ma to na płetwach, głównie balastowej, bo wszelkie zakłócenia opływu na płetwie zmniejszają siłę hydrodynamiczną i zwiększają dryf. Wchodzimy w większy kąt żeglugi na wiatr.

CIĘŻARY
Dodatkowe ciężary dodawane do jachtu mają kilka skutków.
Zwiększają zanurzenie, a więc opory, i to jest czynnik raczej znany. Większa masa wymaga mocniejszego napędu silnikowego i żaglowego.
Poza tym każdy ciężar poza środkiem ciężkości jachtu zwiększa momenty bezwładności, a więc jacht gorzej pracuje na fali oraz ma większą bezwładność w stanach dynamicznych. Np. gwałtowny przechył jachtu będzie głębszy, zakres ruchów jachtu na fali może być większy, rosną też siły w takielunku.
Trzeci skutek to pogorszenie stateczności. Rzadko dokłada się ciężary pod linią wodną. Większość jest wyżej. Gorsza stateczność oznacza większe przechyły, gorszą pracę żagli, konieczność szybszego refowania.
Jest też kwestia trymu wzdłużnego i poprzecznego. Montaż drugiego zbiornika wody na samej rufie może nie być dobrym pomysłem.
Jest też groźna w gorszej pogodzie, a na morzu, prędzej czy później, każdy jacht trafi na gorszą pogodę. I wcale nie mam na myśli sztormu.

Co można zrobić? Starać się minimalizować ciężary, wybierać rozwiązania lżejsze. Lżejszy szkielet szprycbudy, lżejsza drabinka na rufie, bramka, kabel na maszcie, lampa na topie. Lżejszy osprzęt pokładowy, lżejsza tratwa ratunkowa.
Ale i lżejsza kuchenka, szafki w kuchni, lodówka i można tak wymieniać godzinami.
Im wyżej jest dany ciężar, im bardziej na dziobie lub rufie, tym większe ma to znaczenie.
Każdy ciężar montowany na jachcie warto przemyśleć pod kątem jego masy i miejsca montażu.
Bo generalnie chodzi o nowe elementy wyposażenia, które tak często są dodawane bez refleksji.

NAD WODĄ
Woda może także działać nad wodą. Bryzgi, uderzenia fal trafiają w kadłub. Zwłaszcza, gdy płyniemy mniej lub bardziej pod wiatr. Na kadłub nie mamy wpływu, jest jaki jest, ale już to, co montujemy, zostawiamy na pokładzie ma znaczenie. Woda, uderzając w elementy wyposażenia, oczywiście zwalnia jacht. Poza tym, może coś uszkodzić, albo zabrać ze sobą za burtę. To mogą być różne fartuchy, zostawione na pokładzie żagle (sztaksle, genaker), ponton, rower, baniaki z czymkolwiek, deski sup, tratwa ratunkowa.

Czasami nie można inaczej, ale zawsze montując cokolwiek na pokładzie, warto mieć także ten aspekt przemyślany.

Opory powietrza są często lekceważone. Woda jest gęsta, za to powietrze potrafi przemieszczać się względem jachtu bardzo szybko. Gdy płyniemy pod wiatr, a wieje 25 węzłów, to opory są całkiem duże,  prędkość jachtu przecież się dodaje.

Generalnie każdy przedmiot wystawiony na wiatr jest hamulcem. Będą to np. fartuchy na relingach, lazyjacki, środki ratunkowe na koszach albo bramkach, bramki jako takie, wiatraki, panele, bimini. Ale także powszechnie niedoceniane liny, np. topenanty. Wyposażenie zawieszone na maszcie, echomaxy, radary, reflektory radarowe, anteny od wszystkiego.
Im są większe, i bardziej wystawione na wiatr, im wyżej, tym bardziej hamują. Pamiętajmy, że im wyżej nad pokładem tym wiatr jest silniejszy.

Ciekawym wyjątkiem na tej liście są szprycbudy.*** Wydawałoby się, że tylko przeszkadzają, ale w tym wypadku sprawa jest bardzo indywidualna. Kokpit jako taki, ludzie w kokpicie, całe wyposażenie także na kabinie są bardzo silnym zakłóceniem opływu powietrza. Może być tak, że szprycbuda, dobrze wkomponowana, nie powiększy oporów jachtu znacząco a może wcale. Tylko że jest to bardzo indywidualna sprawa i nie można zakładać w ciemno, że po dodaniu szprycbudy nie będzie gorzej.


Może się wydawać, że problem nie jest duży. Ale jak zsumujemy powierzchnie wystawione na wiatr, to wyjdzie nam dobre kilka metrów kwadratowych. Tutaj najgorsze są szprycbudy (bo duże i wystawione na różne kierunki wiatru, fartuchy na relingach, środki ratunkowe (koła, pojemniki z tyczkami, lifeslingi), tratwy, reflektory, anteny satelitarne czy telewizyjne.
Liny (fały, topenanty, liny lazyjacków) są faktycznie cienkie, ale za to są długie i zazwyczaj wysoko.

Warto zrobić próbę i spróbować utrzymać na wietrze płytę o powierzchni choćby tylko jednego metra kwadratowego.

ŻAGLE
Specjalna uwaga należy się żaglom i hamulcom związanym z żaglami. Dlatego, że one nie tylko hamują, ale też pogarszają warunki pracy żagli, a więc maleje siła napędowa.**

Główne hamulce to niestety rolery. A już zwłaszcza dwa rolery blisko jeden za drugim. Ten drugi ma wtedy fatalne warunki pracy.
W tym wypadku mam konkretne dane. Duży jacht (12 m metrów) z dwoma sztagami blisko siebie. Jeżeli zrolowało się przednią genuę i rozwijało foka na drugim sztagu, to jacht zwiększał kąt do wiatru ponad 10 stopni. Słownie: dziesięć. W silniejszym wietrze podczas halsówki nie miał w regatach żadnych szans. Drugi sztag został po pierwszym sezonie z nowym armatorem zdjęty.
Oczywiście problemem był nie sam przedni sztag, ale nawinięta na nim genua.
Podobnie działa zwinięty na rolerze genaker tuż przed sztakslem, jeżeli tak zostawimy żagiel po jego zrolowaniu.
Lazy jack, jego fartuch i liny pogarszają warunki pracy grota.

Rolery ogólnie mają dodatkowy negatywny wpływ na siłę aerodynamiczną wytwarzaną przez żagiel.
Zakłócają opływ powietrza na przedniej krawędzi żagla. Uniemożliwiają stosowanie poziomych, odpowiednio długich listew. Żagle są zaprojektowane tak, żeby dawały się zwijać, ich kształt pod kątem osiągów jest dopiero na drugim miejscu. Dotyczy to wszystkich żagli rolowanych: genakerów, sztaksli, grotów.
Stosowanie zwijaczy zamiast rolerów poprawia sytuację.
W żaglach rolowanych nie stosuje się regulacji naciągu liku przedniego, a w każdym razie jest to trudniejsze.
Groty są w najgorszej sytuacji.

Ważna uwaga.
Wyrzucenie z jachtu przed regatami części zbędnego wyposażenia (np. kuchennego) nie spowoduje, że od razu jacht zajmie lepsze miejsce. Dlatego że na wynik w regatach wpływ ma bardzo wiele czynników (lekko 100). Ale jeżeli przez cały sezon będziemy przed regatami odciążać jacht, to wyniki w przekroju sezonu powinny się poprawić.
To samo dotyczy wiązania przed wyścigiem lazyjacka do bomu, zdejmowanie zbędnych elementów.
To wszystko daje efekt statystyczny, ale jeżeli zsumujemy, to... patrz tabelka na początku artykułu.

Przy czym to wszystko nie działa, jeżeli na jachcie sternik i załoga popełniają duże błędy.
Tak samo gorsze osiągi jachtu nie mają znaczenia, jeżeli sternik uznaje, że sprawę załatwi uruchomienie silnika. To jest oczywiście prawda. Silnik pozwala zapomnieć o tym, że jacht żegluje gorzej niż by mógł.
Niemniej jednak warto się zastanowić, bo jeżeli można osiągnąć zakładaną wygodę przy minimalizacji skutków negatywnych, to chyba warto?

* Książka „Na uśpionych lotniskach”, bardzo mocno polecam. W łopatologiczny sposób wyjaśnia, jak lata samolot.

** Pływanie jachtu pod wiatr jest swoistym cudem fizyki i opiera się na kruchej równowadze sił, z których tylko część daje napęd.

*** Uwagę na to zwrócił Krzysztof Mnich, za co dziękuję!