Om kölskyddets funktion och verkan
*Kölskyddet är avsett att ge mindre påkänningar i kölinfästningen vid
grundsstötning. Effekten av ett kölskydd i form av en nos av gummi kan bedömas
med beräkningar. Man kan göra relativt enkla beräkningar om man tillåter sig
några förenklingar. Förenklingarna kan göras på "säkra sidan",
dvs. så att bedömningen av förbättringen något underskattas.
Båten förenklas till en stel kropp som har samma massa som båten och massan fördelad
så att masströghetsmomentet är lika fördelat i stampningsrörelsen. Man lägger
till en massverkan från vattnets tröghet.
Den massa som båten har, en Arcona har tex 7 ton, ger tillsammans med
hastigheten i färdriktningen upphov till rörelsenergi. En stor del av denna rörelsenergi
kommer vid grundstötningen, under loppet av en mycket kort tid, att omvandlas
till energi i form av krossad sten och deformerad förkant på köl ( = värme)
samt en rotationsenergi ( annan
rörelseenergi) och vågrörelser kring båten (vågenergi som går ut från båten).
Rotationsenergin består av att hela båten roterar kring kollisionspunkten.En
del av rörelsenergin i färdriktningen återstår.
Efter ytterligare en stund stannar båten upp genom att deplacementskrafterna
hindrar fortsatt rotation.
Om man är intresserad av maximala påkänningar i skrovet är det de första
tiondels sekunderna som är intressanta.
Ett välanpassat kölskydd kan förlänga uppbromsningssträckan från ca 10 mm
till ca 100 mm från första kontakt med grundet till dess att kollisionspunkten
i båten har stannat. Därmed förlängs den första kritiska tiden, som det tar
att bromsa upp kölen och båten med ca tio
gånger (förutsätter väl avvägt kölskydd så att sammanpressningsförloppen
är linjära). Med kritisk tid menar jag tiden fram till dess maximala krafterna
uppstår. Då blir medelretardatationen också tio gånger lägre och därmed
kraften.
Kraften ger ett moment som sätter igång rotationsrörelsen hos hela båten. Båtens
masströghetsmoment motverkar rotationen. Momentet verkar på båten via kölinfästningen.
Här kan påkänningarna bli för stora. Med tio gånger lägre moment blir påkänningen
ca tio gånger lägre och risken för skada avsevärt lägre.
Kölskyddet ger således avsevärt mindre påkänningar i kölinfästningen i
samband med grundstötning.
2007-08-21
Anders Ulfvarson
Chalmers tekniska högskola
Professor Marin konstruktionsteknik