Båtars vikt skalar på ett oväntat sätt

[raol 2 372]

En sak som länge förbryllat mig är hur snabbt båtars vikt ökar med skrovlängd. Vår båt är knappt åtta meter lång och väger väl ca två ton. En dubbelt så lång segelbåt väger inom spannet 13-25 ton. Om vi räknar med ren volymskalning, så borde massan öka med 2^3, dvs en faktor åtta (vilket skulle ge ca 16 ton), så redan där är massökningen ca 50 procent för stor för de tyngre båtarna i segmentet, och bara lite över de lättaste i segmentet.

Men att skala upp nåt som till hälften är ett skal med kubiskt förhållande känns märkligt. Kölen kan vi räkna upp kubiskt (knappt halva massan, för att göra det enkelt), eftersom den är solid. Låt säga att 55 procent återstår. Det mesta av den massan borde vara i skrovet, som bör skala primärt kvadratiskt. Visst blir skrovet tjockare för att tåla större krafter och vara styvare, men 5-10 gånger tjockare?

För mig känns det som om en 16 m lång båt borde väga runt 12-15 ton, och kanske uppåt 17-18 för de allra tyngsta, överbelamrade med tung träinredning, mässingsdetaljer från 1800-talet och annat bös. Men 20-25 ton är absurda nivåer!

Var finns all den extra massan som är utöver vad en enkel uppskalning ger? Är det så enkelt som att plast och glasfiber var billigt förr, så man slängde i 5-10 ton extra för säkerhets skull?

 

Redigerad 30 April , 2020 av raol

[Peter_K 4 233]

Svårt att svara på utan att veta vad du jämför för båtmodeller...

[Seawolf 384]

11 timmar sedan skrev raol:

 Vår båt är knappt åtta meter lång och väger väl ca två ton.

 

Den verkliga normala vikten på en båt på 8 meter är omkring 2,5 ton. Modernare båtar kan vara lite lättare, men de funkar bara bra genom att ett antal (3?) personer sitter på relingen och hänger, och kraven på låg vikt kommer sig av att de skall kunna plana vid friskare slörar osv. 

 

Dubbelt så långa båtar skulle då väga omkring 20 ton, vilket är normalt. Dessa båtar byggs sällan för att kunna plana eller för att vara beroende av folk (8*3=24 st)  på relingen.

De av tillverkare uppgivna vikter som kataloger innehåller är alltid för låga. För äldre båtar i 8-9 meters storlek är den verkliga vikten nästan alltid 300-600 kilo över katalogvikten.

 

[raol 2 372]

1 timme sedan skrev Peter_K:

Svårt att svara på utan att veta vad du jämför för båtmodeller...

Jag kollade igenom en lång lista av blandade segelbåtar runt 16 m längd. Stor spridning i vikt, men hälften av dem vägde väldigt mycket.

 

[raol 2 372]

1 timme sedan skrev Seawolf:

Den verkliga normala vikten på en båt på 8 meter är omkring 2,5 ton. Modernare båtar kan vara lite lättare, men de funkar bara bra genom att ett antal (3?) personer sitter på relingen och hänger, och kraven på låg vikt kommer sig av att de skall kunna plana vid friskare slörar osv. 

 

Dubbelt så långa båtar skulle då väga omkring 20 ton, vilket är normalt. Dessa båtar byggs sällan för att kunna plana eller för att vara beroende av folk (8*3=24 st)  på relingen.

De av tillverkare uppgivna vikter som kataloger innehåller är alltid för låga. För äldre båtar i 8-9 meters storlek är den verkliga vikten nästan alltid 300-600 kilo över katalogvikten.

 

Ok, så de extra 5-10 tonnen är alltså avsiktlig dödvikt för att minska behovet av kött i lovart. Kan jag iofs förstå.

[Peter_K 4 233]

25 minuter sedan skrev raol:

Jag kollade igenom en lång lista av blandade segelbåtar runt 16 m längd. Stor spridning i vikt, men hälften av dem vägde väldigt mycket.

 

Jag menar så här - din båt är rätt sportig och lätt. Jämför du med båtar av samma typ, eller jämför du med familjebåtar som är 55 fot. 
 

Min båt är ungefär lika lång som din, och väger nära 2,7 ton och en familjebåt. Kollar du vad en långseglare på åtta meter väger är det ännu mer. 

[raol 2 372]

37 minuter sedan skrev Peter_K:

Jag menar så här - din båt är rätt sportig och lätt. Jämför du med båtar av samma typ, eller jämför du med familjebåtar som är 55 fot. 
 

Min båt är ungefär lika lång som din, och väger nära 2,7 ton och en familjebåt. Kollar du vad en långseglare på åtta meter väger är det ännu mer. 

Men alldeles oavsett om man räknar på två eller tre ton, så borde inte skalningen vara kubisk, eftersom nästan hela massan, utöver kölen, sitter i ett "skal", som borde skala primärt kvadratiskt. Så det är en övervikt på ungefär 5 ton, minst. Men jag köper att det är medvetet för att minska behovet av krängfolk på kanten.

[excel319 512]

Det är ju inte bara skrovet som blir tyngre. Riggen, vinschar, fler vinschar, mer inredning, större motor o.s.v. blir också tyngre. Försök att få tag i vad skrovvikten är, så kommer du att se att förhållandet blir ett annat.

[Peter_K 4 233]

11 minuter sedan skrev excel319:

Det är ju inte bara skrovet som blir tyngre. Riggen, vinschar, fler vinschar, mer inredning, större motor o.s.v. blir också tyngre. Försök att få tag i vad skrovvikten är, så kommer du att se att förhållandet blir ett annat.

Dessutom - de stora båtarna har utrustning som väger en hel del som små båtar saknar; större batteribankar, duschmoduler, varmvattenberedare och annat skoj. 

[ABC 482]

32 minuter sedan skrev raol:

Men alldeles oavsett om man räknar på två eller tre ton, så borde inte skalningen vara kubisk, eftersom nästan hela massan, utöver kölen, sitter i ett "skal", som borde skala primärt kvadratiskt.

 

Vikten med bibehållen tjocklek, dvs ytan på skalet ökar kvadratiskt men inte den mekaniska hållbarheten. Det går inte att skala upp saker och ting på det sättet. Typiskt exempel är att om du gör en människa dubbelt så lång och behåller alla proportioner så ökar vikten kubiskt men benen i kroppen vars tvärsnitt ökar kvadratiskt kommer inte att hålla för att bära upp massan. Samma med båten, den behöver ett betydligt kraftigare skrov, alltså inte bara kvadratisk ökning för att hålla om man skalar upp den.

Redigerad 1 Maj , 2020 av ABC

[raol 2 372]

1 timme sedan skrev ABC:

 

Vikten med bibehållen tjocklek, dvs ytan på skalet ökar kvadratiskt men inte den mekaniska hållbarheten. Det går inte att skala upp saker och ting på det sättet. Typiskt exempel är att om du gör en människa dubbelt så lång och behåller alla proportioner så ökar vikten kubiskt men benen i kroppen vars tvärsnitt ökar kvadratiskt kommer inte att hålla för att bära upp massan. Samma med båten, den behöver ett betydligt kraftigare skrov, alltså inte bara kvadratisk ökning för att hålla om man skalar upp den.

Det vet jag, men det bör vara mycket närmare kvadratisk än kubisk. Ett rör (och grovt räknat är ett skrov likt ett rör) blir också styvare för en given väggtjocklek om diametern ökar, så man får vissa fördelar av att gå upp i storlek också.

[raol 2 372]

1 timme sedan skrev Peter_K:

Dessutom - de stora båtarna har utrustning som väger en hel del som små båtar saknar; större batteribankar, duschmoduler, varmvattenberedare och annat skoj. 

Absolut, men om vi slänger in 200 kg batterier, 100 kg dusch och varmvattenberedare, 100 kg elektronik, osv, så är det ändå en liten del av den extra vikt som många av båtarna har.

 

[ABC 482]

8 minuter sedan skrev raol:

Det vet jag, men det bör vara mycket närmare kvadratisk än kubisk. Ett rör (och grovt räknat är ett skrov likt ett rör) blir också styvare för en given väggtjocklek om diametern ökar, så man får vissa fördelar av att gå upp i storlek också.

Tror dock inte du kan jämföra med ett rör. Ett plattjärn ligger nog i så fall närmare till hands vad gäller (skrov)defomation, böjning och att ta upp punktlaster från t.ex riggen.

[Peter_K 4 233]

12 minuter sedan skrev raol:

Absolut, men om vi slänger in 200 kg batterier, 100 kg dusch och varmvattenberedare, 100 kg elektronik, osv, så är det ändå en liten del av den extra vikt som många av båtarna har.

 

Det räcker inte på långa vägar. 
En 55-fotare har flera duschar, en stoor varmvattenberedare osv osv.
Komfort väger som tusan!
Man kommer snabbt upp i några ton. 

[Peter_K 4 233]

2 timmar sedan skrev raol:

Men jag köper att det är medvetet för att minska behovet av krängfolk på kanten.

Skrovets vikt bidrar ingenting (i princip) till att minska krängningen. Formen, visst, men inte vikten. 

[Mackey 4 502]

Hur blir det om man jämför två likartade konstruktioner?

 

Bavaria 30

9,32 m och 4,4 ton

1,1 ton köl

 

Bavaria 55

16,16 m och 17,2 ton

5,5 ton köl

 

(16,16/9,32)^2 = 3

 

Med köl

4,4 x 3 = 13 ton som "borde" vara 17,2 ton

 

Utan köl

3,3 x 3 = 10 ton som "borde" vara  ton 11,7

 

Konstruktionen utan köl verkar ju då trots allt följa kvadratisk viktökning rätt bra.

[Peter_K 4 233]

4 minuter sedan skrev Mackey:

 

Utan köl

3,3 x 3 = 10 ton som "borde" vara  ton 11,7

 

Konstruktionen utan köl verkar ju då trots allt följa kvadratisk viktökning rätt bra.

...och lägger du på 5,5 ton köl på 10 ton båt, är du väldigt nära de 17,2 ton en Bavaria 55 väger 🙂 

[Dava 288]

Jag har också funderat mycket på just det här. Och kommit fram till att det är just kölen som gör den stora skillnaden.

 

Skrovtjocklek, inredning och även rigg skalar rätt bra men kölen är ofta väldigt många gånger tyngre.

 

Gjorde en jämförelse mellan min båt och VO70 men där stämmer det inte. Antar att man måste väga in saker som svängköl och djupgående för att kunna göra dessa jämförelser.

 

Många stora tunga båtar har inte det djupgående som krävs för tillräckligt rätande moment, därför måste kölarna göras så väldigt mycket tyngre.

 

En dubbelt så hög mast skulle innebära dubbelt djupgående ifall proportioner skulle kunna bibehållas. Men vem vill ha en 40' som går mer än 3 meter djupt?

[Peter_K 4 233]

1 minut sedan skrev Dava:

Gjorde en jämförelse mellan min båt och VO70 men där stämmer det inte. Antar att man måste väga in saker som svängköl och djupgående för att kunna göra dessa jämförelser.

VO70 är i princip en stor jolle utan inredning där allt är designat enligt minsta möjliga marginal.
Vet inte vad du seglar för båt, men om din inte är designad på samma vis är jämförelsen ganska intetsägande.
Som att jämföra min Volvo V60 med en Formel 1-bil, ungefär. 

[Dava 288]

Men vi kan nog konstatera att skrovvikten ökar kvadratiskt och barlastvikten ökar kubiskt.

[ABC 482]

2 minuter sedan skrev Dava:

Men vi kan nog konstatera att skrovvikten ökar kvadratiskt och barlastvikten ökar kubiskt.

Nej, det skulle betyda att du behåller samma skrovtjocklek oavsett storlek på flytetyg.

[Dava 288]

11 minuter sedan skrev Peter_K:

VO70 är i princip en stor jolle utan inredning där allt är designat enligt minsta möjliga marginal.. 

 

Det är ju min Soling också. Skrovvikten ligger på drygt 400 kg med 600 kg i kölen.

 

VO70 är 2,6 gånger längre och har en totalvikt på 14 000 kg. Kölen får dock bara väga 7400 kg.

 

Hade man tagit skalat med kubiken på min köl så skulle den vägt ca 10 ton.. inte heller skrovvikten går att skala, 2,6^2 blir något på 8 enligt vår konsensus skulle skrovet på en VO70 kunna väga 3200 kg, vilket närmast är hälften av verkligheten..

[Dava 288]

2 minuter sedan skrev ABC:

Nej, det skulle betyda att du behåller samma skrovtjocklek oavsett storlek på flytetyg.

 

Nja. Det stämmer nog i jämförelsen mellan min Soling och VO70 där man måste minimera vikten. Men för de flesta fritidsbåtar ökar inte tjockleken på skrov och inredning så mycket..

[Lintott 1 956]

Att blanda in moderna kappseglingsracers i jämförelsen leder nog helt fel. Deras skrovkonstruktion är avsevärt annorlunda med kolfiberlaminat och distansmaterial i kolfiber-bikake-material. Dyra konstruktioner men går att tillverka mycket starka och lätta.

 

Ungefär som jämförelsen med Volvo o F1-racer där den senare har mycket kolfiber i chassiet.

[Peter_K 4 233]

33 minuter sedan skrev Dava:

 

Det är ju min Soling också. Skrovvikten ligger på drygt 400 kg med 600 kg i kölen.

 

VO70 är 2,6 gånger längre och har en totalvikt på 14 000 kg. Kölen får dock bara väga 7400 kg.

 

Hade man tagit skalat med kubiken på min köl så skulle den vägt ca 10 ton.. inte heller skrovvikten går att skala, 2,6^2 blir något på 8 enligt vår konsensus skulle skrovet på en VO70 kunna väga 3200 kg, vilket närmast är hälften av verkligheten..

Nja, näe. En Soling är snarare en liten kölbåt skulle jag säga. Du kan t ex inte segla omkull den om du skulle burka den fel. Kolla på en Starbåt istället om du vill jämföra med en V70. 

[Seawolf 384]

23 timmar sedan skrev raol:

Ok, så de extra 5-10 tonnen är alltså avsiktlig dödvikt för att minska behovet av kött i lovart. Kan jag iofs förstå.

Det är inte dödvikt, utan den logiska vikten om man jämför båtar som INTE är byggda lätta för att kunna plana.

[Seawolf 384]

22 timmar sedan skrev raol:

Men alldeles oavsett om man räknar på två eller tre ton, så borde inte skalningen vara kubisk, eftersom nästan hela massan, utöver kölen, sitter i ett "skal", som borde skala primärt kvadratiskt. Så det är en övervikt på ungefär 5 ton, minst. Men jag köper att det är medvetet för att minska behovet av krängfolk på kanten.

Nej, behovet av mekanisk styrka ökar med minst kuben. Och därmed godstjocklekar. Det är av detta skäl som en spindel kan ha extremt långa och tunna ben, medan elefanter har mycket tjocka ben.

[Seawolf 384]

16 timmar sedan skrev Dava:

Jag har också funderat mycket på just det här. Och kommit fram till att det är just kölen som gör den stora skillnaden.

 

Skrovtjocklek, inredning och även rigg skalar rätt bra men kölen är ofta väldigt många gånger tyngre.

 

Gjorde en jämförelse mellan min båt och VO70 men där stämmer det inte. Antar att man måste väga in saker som svängköl och djupgående för att kunna göra dessa jämförelser.

 

Många stora tunga båtar har inte det djupgående som krävs för tillräckligt rätande moment, därför måste kölarna göras så väldigt mycket tyngre.

 

En dubbelt så hög mast skulle innebära dubbelt djupgående ifall proportioner skulle kunna bibehållas. Men vem vill ha en 40' som går mer än 3 meter djupt?

Om men dubblar en båts storlek, så ökar segelytan med kvadraten (^2). Vindkraften kommer dubbelt så högt upp, så krängande kraft vid given vindstyrke blir kuben (^3) på  storleken. 
Rätande momentet på båten är deplacement (som är ^3) x bredden, alltså storleken ^4 

En båt blir alltså styvare av att allting skalas upp, därför behövs inte lika mycket kölvikt och djupgående vid uppskalning. 

 

Däremot ökar behovet av styrka på allting mer än storleksändringen.

 

Man kan hänga en liten kula i en väldigt tunn ståltråd.

Men man skulle inte kunna ens teoretiskt kunna hänga jordklotet, utsatt för tyngdacceleration 1g, i en ståltråd. 

Detta för att diametern på ståltråden skulle behöva vara tiotusentals gånger jordens diameter för att hålla.