Konstruera

Att konstruera sin egen kajak är inte så svårt som folk tror, det krävs bara tid och tålamod! Här finns lite tips och tankar kring konstruktionsprocessen.

Läs på om hydrodynamik

För att rita en kajak, eller vilken båt som helst för den delen, bör man ha basala kunskaper i hydrodynamik. Hur uppkommer stabilitet och vad är de viktigaste parametrarna? Hur fungerar mekanismerna som bromsar kajaken, och hur kan man minimera dess effekter? Vad är kursstabilitet?

Det finns massor av bra material kring detta på nätet. En av de bästa böckerna är ‘The shape of the canoe’ av John Winters. Boken verkar svår att få tag på, men i princip allt materialet finns publicerat på nätet.

Men vi har ju flera erkänt duktiga kanotkonstruktörer här i Sverige också, ta tex en ordentlig titt på Björn Thomassons sida!

Skaffa dig referensramar!

Att konstruera något utan referensramar är svårt. Utveckling består allt som oftast av att ta något som redan finns och göra förändringar utifrån det. På detta sätt kan man med liten risk förfina och förbättra något till fulländning.

Så starta med att studera det som finns! Provpaddla så många kajaker du kan, ta mått och fotografera olika lösningar och former. Bilda statistik över de viktigaste måtten, såsom:

  • Längd, både total och i vattenlinjen
  • Bredd, både total och i vattenlinjen
  • Köllinjens kurva, hur mycket den böjer upp i ändskeppen.
  • Höjd på stävarna
  • Sittbrunnen storlek och höjd över botten, samt dess placering.

Genom att veta att man rör sig inom ett brukligt intervall för dessa mått minskar man risken att man bygger något som inte fungerar alls.

En hel del mått finns att tillgå från en sammanställning gjord för att med en matematisk modell jämföra olika kajakers relativa hastighet. Detta projekt kallas ‘Kaper’ och du hittar det här. Vi återkommer om detta under beräkningar nedan.

Datorprogram är en bra hjälp

Idag finns det ett stort antal datorprogram för att rita båtskrov, och flera för just kajaker. Även vanliga 3D CAD program går att använda, speciellt de som är riktade mot modellering av friformsytor. Ett sådant är Rhinoceros.

Några fria programvaror att titta på kan vara Bearboat, KajakFoundry, FreeShip. Här finns fler länkar

   

Hur mycket kan man räkna och simulera?

Faktiskt en hel del. Två viktiga delar är stabilitet och snabbhet, dvs hur mycket kajaken bromsas av vattnet vid framfart. Och dessa två är det relativt enkelt att göra beräkningar på. De flesta mer avancerade datorprogram för båtkonstruktion innehåller möjligheter att göra dessa beräkningar.

När det gäller stabilitet kommer man ganska långt genom att hålla sig till breddmått från kajaker som man tidigare paddlat och upplevt som tillräckligt stabila. Enda chansen att utföra stabilitetsberäkningar (såsom rätande moment och metacentrumhöjd) är att använda ett datorprogram som har detta.

När det gäller vattnets bromsande effekter på kajaken finns det en enklare väg att gå. Det finns en uppsättning empiriska formler som tagits fram genom kurvanpassning till ett stort antal testade havskajaker. Dessa formler gör det möjligt att uppskatta kajakens motstånd genom vattnet utifrån ett antal mått och parametrar. Dessa formler kallas Kaper, och finns tillgänglig på nätet. De har använts av tidningen Sea Kayaker när de gjort kajaktester. Man bör dock komma ihåg att dessa formler endast stämmer väl för kajaker som liknar den uppsättning kajaker där man mätt upp det riktiga motståndet och sedan haft som underlag för att skapa formlerna. Ritar man en extremt lång, smal eller på annat sätt avvikande kajak kommer sannolikt resultatet avvika mer från sanningen. Följande bild visar motståndet för kajaken Clapotis och några kända kajaker på marknaden. Clapotis har optimerats för hastighets-intervallet 4.0-4.5 knop.

Vill man gå längre än så kan man titta på ett akademiskt intressant projekt där man använt teoretiska modeller för att beräkna vågbildningen runt kajaken. Detta arbete har gjorts av Leo Lazauskas, och han har både delat med sig i form av intressanta rapporter och av en användbar programvara. Han har tittat en hel del på människodrivna båtar som kajaker och roddbåtar. Läs tex ‘Hydrodynamic drag of some small sprint kayaks’. Hans programvara Michlet är fritt att använda, och beräknar det teoretiska motståndet. Dessutom finns det en optimeringsmodul (Godzilla) till som tillsammans med Michlet kan optimera fram ett ur hastighetssynpunkt optimalt skrov. För den som verkligen vill gå på djupet finns en del av hans akademiska arbete här. Teoretiska modeller för att beräkna motsånd i vattnet blir hela tiden bättre, och börjar utmana praktiska släpförsök. Nedan visas en bild på vågutbredningen beräknad av Michlet.

Men det finns också mycket som är svårt att beräkna, som tex kajakens sjövärdighet. Här får man gå mer på erfarenhet och omdöme. Och det blir alltsom oftast kompromisser. Man kan förstå att engelska kajaker traditionellt har haft kraftigt urskurna endskepp med låg volym (och därmed låg prismatisk coefficient) för att de har prioriterat uppförandet i grov sjö snarare än att få en kajak som går fort (Hög prismatisk koefficient ger ett snabbare skrov på samma vattenlinjelängd). I sverige har vi mer vind än vågor och det lönar sig då med låga och mer fylliga ändskepp. 

En annan viktig detalj är vindbalans, speciellt för kajaker med skedda. Ett roder brukar oftast maskera en dålig vindbalans effektivt, ända tills rodret går sönder! Det är viktigt att placera sittbrunnen rätt så att ekipagets tyngdpunkt (som ju i huvudsak bestäms av paddlaren) hamnar över skrovets flytcentrum på konstruktionsvattenlinjen. Man brukar räkna med att paddlarens tyngdpunkt ligger 25cm framför sitsens lägsta punkt, samt 25cm över samma punkt. Kajakens flytcentrum får man gratis om man har använt ett datorprogram för konstruktionsarbetet.
Man brukar tillse att kajaken är lovgirig utan skedda, samt fallgirig med full skädda nere. På det sätt kan man få perfekt vindbalans med hjälp av skeddans justerområde.

Konstruktionen av Clapotis

Avsikten med Clapotis var att utveckla en kajak som är rolig att paddla och har ett brett användningsområde. Den skall inbjuda till teknisk paddling där manöverteknik ger en tydlig effekt och gör det möjligt att manövrera precist och nära gränsen mellan land och vatten. Men den skall också kännas snabb och effektiv vid långpaddlingar. Som alla kajaker handlar det om att hitta kompromisser mellan olika egenskaper, och i fallet Clapotis har manöverförmågan prioriterats högt. Vidare har den fått en rund skrovform utan skarpa slag för att hålla nere den våta ytan. Och fylliga ändskepp (hög prismatisk koefficient) för att ge en hög skrovhastighet, reservdeplacement trots relativt låga stävar, samt rejäla packutrymmen.
Clapotis har optimerats för minimalt motstånd i hastigheten 4.0-4.5 knop. Denna hastighet har valts efter att ha beräknat statistik för lite olika paddelturer. Med en GPS kan man enkelt samla stora mängder data, och genom att sedan göra ett histogram kan man se hur ofta man ligger i olika fartintervall. Medelhastigheten för en tur är ett dåligt mått eftersom man rätt ofta släpper paddeln och vilar lite. Läs lite mer här om detta.

Tanken med projektet Clapotis var tidigt att använda ingenjörsmässiga metoder så långt som möjligt vid konstruktionsarbetet. Detta innebär att beräkna och simulera data så att kajakens konstruktion kommer så nära det man eftersträvar som möjligt. Arbetssättet blir att ta fram en ritning, och sedan beräkna stabilitet och fartegenskaper, samt att upprepa detta ett stort antal gånger för att på så sätt prova ut det optimala skrovet. För att göra detta hanterbart utvecklades en parametriserad skrovmodell i det matematiska programspråket Matlab. Utifrån ett 20-30 tal parametrar genereras en komplett linjeritning som utgör underlag för beräkningar av stabilitet och fart.

Denna linjeritning har sedan använts som underlag för att göra det sista ritningsarbetet i ett 3D CAD program, där luckor, sittbrunn, däcksbeslag etc utformats. Efter detta har ett CAD/CAM program använts för att översätta ritningsmaterialet till maskinstyrning så att en fräsmaskin kan bearbeta fram kajakformen ur ett stort cellplastblock.

Skrovet får en köllinje med mycket ‘rocker’ för att ge ett livligt och lättsvängt skrov.
Bredaste punkten något akter om mitten. Rejält stor sittbrunn. Notera det stora antalet däcksbeslag.
En tidig bild utan däcksbeslagLuckorna blir i glasfiber, och försänks helt i däcket.
Stävarna görs inte högre än nödvändigt. Till skillnad från typiska engelska kajaker fås reservdeplacement i änd- skeppen genom fylliga ändar istället för höga stävar. Det ger dessutom extra packvolym och lite snabbare skrov (högre Cp).Här syns också tydligt nollspantets form, det har ingen V-form alls utan är helt rundat för att minimera våt yta. Detta gör också kajaken mer lättsvängd.
Sittbrunnen blir som synes stor, men inte av den fåniga ‘nyckelhålssorten’ där man ofta inte kan jobba med knäna ihop i ‘racing’ ställning för att det är för smalt.
Här är tanken att man skall ha en bra och säker sittställning med rejäla vingar som knä/lår stöd, men även kunna jobba med lösa knän mellan vingarna för att få en effektiv racing teknik.
Mycket möda har lagts på sitsen, vars grundläggande form kommer från tidigare sitsar som visat sig vara bekväma.
Denna sits kommer också att utgöra det vattentäta skottet bakåt.Ett extra uttag i framkant har gjorts för att förvara paddlarens kanske viktigaste tillbehör – Trasan. Men det fungerar även för en vattenflaska.

15 comments to Konstruera

  • Alex

    Hej Johan. Jag har provat dom vanligaste gratis programmen för kajak design (Bearboat, KajakFoundry, FreeShip) men jag gillar dom inte . Jobbar med Autocad till vardag men det funkar inge bra häller bra till kajak konstruktion. Vad har du använd dig av för program. Vad skulle du rekommendera för program?

  • Johan Linder

    Ja det är inget enkelt arbete att rita båtskrov i vanliga CAD program, även om det ofta finns avancerade hjälpmedel för att se om det ‘turar’ snyggt.
    Jag har genererat grundritningar med hjälp av matematiska algoritmer som garanterar att det alltid turar, dvs inte har diskontinuerliga derivator (inte heller 2:a och 3:e derivator). Men sedan har jag arbetat i CAD programmet Rhinoceros, och där funkar det också rätt bra att rita från noll. Det är en programvara som är rätt enkelt att komma igång med och har fokus på friformsytor, vilket gör det mer lämpligt än traditionella solid modellerings program. Det skall även finnas en plugg-in för att arbeta med båtskrov om man nu har råd med det. Då får man flytläge och hydrodynamiska siffror beräknade på ett enkelt sätt.

  • Andreas

    Hej
    Plugg-in’en till Rhinoceros heter Orca, tror att både Rhino och Orca går att ladda ner som testversioner, dvs spara max ett tjugotal gånger.
    Rhino går även att programera, perfekt för att parameterisera ett kajakskrov och leka runt.

  • Sandy Hodd

    Hello.This post was really interesting, particularly because I was searching for thoughts on this subject last Saturday.

  • Hey would you mind letting me know which hosting company you’re using?
    I’ve loaded your blog in 3 completely different internet
    browsers and I must say this blog loads a lot faster then most.
    Can you recommend a good web hosting provider at a honest price?

    Many thanks, I appreciate it!

    Also visit my page; chi flat iron

  • Your blog’s graphics looks not proffesional.
    You schould change it. Better design means a lot more conversions, faster load
    and greater confidence of visitors. This is something that can be useful for you,
    search in google:
    Juicklor’s templates source

  • Over 800,000 advertisers worn the extender to handle their campaigns.
    In November 2013, Marketing Land reported around the 25
    million business Facebook Pages. Be guaranteed to set up a personality for
    the business some personality.

  • If some one desires expert view about blogging
    after that i propose him/her to visit this webpage,
    Keep up the good work.

  • Currently it seems like Movable Type is the preferred blogging platform
    available right now. (from what I’ve read) Is that what
    you are using on your blog?

  • Goоd blog ʏоu have Һere.. ӏt’s hard too
    find high quality writing liкe youгs nowadays. I seгiously aρpreciate individuals like you!
    Taake care!!

    Hеrᥱ is mу web-site – agen apartemen pantai indah kapuk 2

  • There is ϲertainly a lot to learn ɑbout this subject.
    Ⅰ realy lioke ɑll ⲟf the points yyou hɑve maⅾe.

    Jangan sungkan untuk mengunjungi halaman web Ane dermi dapatkan Info leebih komplit mengenai
    Jasa pindahan kantor .
    Suwun

  • Very great post. I simply stumbled upon your weblog and wished to
    mention that I’ve really enjoyed surfing around your blog posts.
    In any case I will be subscribing in your feed and I hope you write again soon!

  • If you are interested in topic: earn online money
    free backgrounds wallpaper – you should read about Bucksflooder first

  • Hi there Dear, are you truly visiting this website on a regular basis, if so after
    that you will without doubt obtain nice knowledge.

  • This article is really a nice one it helps new the web users, who are wishing for blogging.

Leave a Reply

 

 

 

You can use these HTML tags

<a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <strike> <strong>