Fa Nándor február 8-án célba ért a világ egyik legnehezebbnek mondott földkerülő vitorlás versenyén a Vendée Globe-on.

Déry Attilával a Spirit of Hungary társtervezőjével beszélgettünk, aki Fa Nándorral együtt alkotta meg a hajó terveit.

Mesélj pár szót a kezdetekről, amikor Nándival nekiláttatok a hajó tervezésének

Déry Attila – Flaar: Az első közös projekt még 2005-ben kezdődött Nándi 8m Pro TBS hajójának tervezésével. Annak a hajónak én végeztem a hidrosztatikai számításait, valamint a keel, kormány, uszony tervezését, illetve a teljes CAD modellezését.

Mióta ismerem Nándit állandó téma volt, hogy milyennek is kellene lennie egy versenyképes IMOCA hajónak, és mindig benne volt a levegőben, hogy egyszer lesz realitása az építésnek.

Milyen “feladatokat” adott Nándi neked a tervezéssel kapcsolatosan?

Déry Attila – Flaar: Nándinak nagyon konkrét elképzelése volt mindenről, az én munkám legnagyobb részét a CAD modellezésen alapuló hidrosztatikai számítások elvégzése tette ki. A gyakorlatban ez úgy néz ki, hogy a Nándi elképzelései alapján elkészült modellt, szoftveres szimulációval “vízre” teszem, és így lehet vizsgálni a hajó úszáshelyzetét és stabilitási viszonyait. A kapott eredmények alapján ezután több körben módosul a modell, hogy a lehető legjobban kihasználjuk a szabályok adta lehetőségeket.

Kritikus pontja ezeknek a hajóknak a tőkesúly konzol szilárdságtani méretezése, melyet Kocsis Zoltán szimulációs mérnök végezett végeselemes módszerrel. A végleges design kialakítása több iterációs lépésen keresztül, a geometria folyamatos változtatásával valósult meg. A projekthez az Ansys nevű végeselemes szoftvert használta.

Mennyi időt vett igénybe a hajó tervezése az első “tollvonástól”?

Déry Attila – Flaar: Az én részem kb. 600 óra volt, de fontos elmondani, úgy, hogy a gyártási kiviteli tervek nagyrészét Nándi mellett a Paugernél készítették, ami szintén sok száz órában mérhető.

Mondhatjuk-e azt, hogy a Spirit of Hungary egy konzervatív tervezésű hajó? Ha igen, akkor ez mennyire volt tudatos döntés?

Déry Attila – Flaar: A hajó tervezése 2011-ben kezdődött, Nándi határozottan a biztonságra törekvő, megbízható, ugyanakkor maximálisan versenyképes konstrukciót szeretett volna. Ez a filozófia a megbízható, bevált megoldások alkalmazását jelenti, tehát mondhatjuk, hogy konzervatív tervezésű a Spirit of Hungary. Sajnos az építés kezdete megelőzte a jelenleg érvényben lévő osztályelőírás megjelenését, így szükségessé vált több részlet például a vízballaszt rendszer áttervezése.

A foilos hajók 2015-ben kerültek vízre, és az elképesztő fejlesztői háttér dacára a Transat Jacques Vabre veresenyen rajthoz álló öt hajóból négy szerkezeti problémák miatt kiesett.

A Vendée Globe-on jól látható különbségek, alakultak ki a szárnyas (foilos) és a nem szárnyas (hagyományos) versenygépek között. Beszéljünk egy kicsit a DSS szárnyak szakmai, mérnöki hátteréről

Déry Attila – Flaar: A legújabb generációs IMOCA versenygépek stabilitásának és a szárnyak fejlődésének megértéséhez tekintsük át, hogy mit és hogyan szabályoz az osztályelőírás. A jelenleg érvényben lévő szabálykönyv nem a maximális visszaállító nyomatékot adja meg – mint korábban – hanem 25 fokos dőléshez ad egy maximális visszaállítónyomaték értéket: 25500 Nm-t. A szabály semmilyen módon nem korlátozza a dinamikus stabilitást, csak a statikus (könnyen számolható és ellenőrizhető) stabilitást maximalizálja. A statikus stabilitás vagy hidrosztatika a hajó geometriai kialakításából, tömegéből és tömegközéppontjának helyzetéből számolható. A visszaállító nyomaték az erőkar (GZ) és a hajó tömegének szorzata.

Grafika: Flaar Performance Sailing

A szabályzat szerint maximálisan öt darab lehet a vízben működő, mozgatható szárnyak mennyisége, mely egy – ma már hagyományosnak nevezhető – dupla uszonyos két kormányos kialakítású billenthető keeles IMOCA hajó esetében ki is van használva. Mindegyik szárnyon ébred valamilyen felhajtóerő, amely hatással van a hajó dinamikus stabilitására. Ezek a szárnyfelületek azonban, egészen a legújabb generáció megjelenéséig nem a dinamikus stabilitás növelését célozták. Sőt gyakorlatilag mindegyik „rossz” irányba fejtett ki forgatónyomatékot. A kormány ilyen szempontból gyakorlatilag semleges, hiszen mindkét irányba dolgozik, luvgeerig hajlam esetén inkább dönti a hajót. Az egyre nagyobb felületű függőleges, vagy ahhoz közeli uszonyok – mivel elsősorban az oldalcsúszás megakadályozását szolgálják – jelentős rossz irányú, tehát döntő nyomatékot ébresztenek, ahogy a keel konzol is. Tehát a legújabb L-alakú, DSS (dinamikus stabilizáló szárnyak) – továbbiakban szárny- megjelenését megelőzően elég volt a ma is érvényben lévő szabályozás, ami a statikus nyomaték maximum értékét határozta meg, mivel a hajókon haladás közben sem ébredt nagyobb visszaállító nyomaték, a vízbe merülő szárnyak nem ezt a célt szolgálták.

Ez a korszak most véget ért, utolérte a szárnyalás az IMOCA osztályt is. A francia VPLP/Verdier fejlesztőcsapat 2014-ben abba a szerencsés helyzetbe került, hogy egyszerre hat IMOCA megrendelést tudhatott magáénak.

Melyik ez a hat hajó?

Déry Attila – Flaar: Banque Populaire VIII, Hugo Boss, StMichel-Virbac, Edmond de Rothschild, Safran, és a No Way Back.

Mind a hat hajó megkapta azt a különleges dinamikus stabilizáló szárnyat, amely egy vízszintes közeli szakaszból és egy, az uszony helyettesítésére is szolgáló függőleges közeli szakaszból áll. Ezek tulajdonképpen egy 1:1 léptékű prototípus kísérletek, amelyhez szponzorok biztosítják az anyagi hátteret. Ugyanakkor a hat hajó hatféle test és szárnymegoldást jelent, alkalmazkodva a csapat egyéni elképzeléseihez, a szkipper alkatához, és vállalva azt, hogy a fejlesztők ismeretlen úton járnak. Minden résztvevő tudta és elfogadta, hogy egy tudományos kísérlet részese.

Grafika: Flaar Performance Sailing

Kérlek részletezd a stabilitási viszonyok elvi fizikai hátterét

Déry Attila – Flaar: Itt visszakanyarodnék az osztályelőírás nyomaték maximumra vonatkozó részéhez. Minden korábbi fejlesztés igyekezett a maximumra tervezni a visszaállító nyomatékot, hiszen ez az érték határozza meg a vitorlázatról átvihető vonóerőt. Ezt azonban csak a statikus nyomaték növelésével érték el, így a szabályozás is csak ezt korlátozta.

A legújabb szárnyas hajók egész egyszerűen nyomatéki előnybe kerültek a régiekkel szemben a dinamikus nyomaték segítségével, ami nincs korlátozva. A lee oldalon kidugott szárnyon keletkező dinamikus felhajtóerő jó irányú forgatónyomatéka extra stabilitást ad. Ez a nyomaték a sebességgel van szoros összefüggésben. Amikor a hajó 10 csomóról 20 csomóra gyorsul a felhajtóerő négyszeresre nő, tehát a sebesség generálja a dinamikus felhajtóerőt. Ez kiegészül azzal az előnnyel, hogy a hajó orra kevesebbet van vízben, így annak a nedvesített felületcsökkenése ellenállás csökkenéshez vezet. Hátránya a relatív nehéz szárny és nehéz ház, amely bonyolult méretezési feladatot jelent azáltal, hogy a dinamikus felhajtóerő elviselése mellett egy esetleges nagy sebességű ütközésnél el kell törjön miközben a hajótest nem sérül. A Hugo Boss esete – amellyel megtörtént egy ilyen ütközés a verseny közben és a jobb oldali szárnya letörött – mutatja, hogy a mérnököknek ezt is sikerült megoldani. Érdekes kérdés, hogy a szabályalkotók mit kezdenek ezzel a helyzettel, megpróbálják-e korlátozni a szárnyak által gerjesztett felhajtóerőt.

Milyen mértékig, és hogyan állítható a pozíciója a szárnyaknak?

Déry Attila – Flaar: A szárnyak beépítése megadja az állásszöget, az nem változtatható, csak ki-be lehet mozgatni őket csigás áttétellel.

Az elméletet megismertük, de mit mutat a gyakorlat?

Déry Attila – Flaar: Az éles bevetés most zajlott, cikkünk írásakor már 11 hajó célba ért köztük Fa Nándor is, aki saját egyéni földkerülő csúcsot állított be fantasztikus versenyzéssel az általa a megfogalmazott 100 napon belül célba ért, egész pontosan 93 nap 22 óra 52 perc versenyzés után. Ezúton is gratulálunk az óriási teljesítményéhez!

Az első négy hajó az új szárnyas generációhoz tartozik. Ebből arra a következtetésre is juthatnánk, hogy egyértelmű ezeknek a szárnyaknak a fölénye.

Egyetlen olyan hajó van a mezőnyben, amelyik utólag lett felszerelve dinamikus stabilizáló szárnnyal (a 3. helyezett MAÎTRE COQ; ex Banque Populaire), így ennek a hajónak a teljesítményén lehetne legkönnyebben lemérni önmagában a szárny hatását. A fejlesztések kísérletező mivoltát mutatja, hogy nincs két egyforma szárny, ahogy a hajótestek is sokfélék. A Hugo Boss csapat bízott leginkább a szárny hajótestet kiváltó funkciójában, így ők kapták a legkisebb térfogatú orr résszel bíró hajótestet. A szárnyak teljesítményre gyakorolt hatását azért is nehéz megítélni, mert a fejlesztések számos más, sokszor láthatatlan részletre is kiterjednek. Ezek pedig mind befolyásolják a hajók teljesítményét. Érdekes volt nézni, ahogy a mezőny valószínűleg legkönnyebb, ugyanakkor 6 éves és egyenes uszonyos hajójával, a PRB-vel Vincent Riou ott tudott lenni a mezőny elején egészen addig, míg egy ütközés következtében ki nem esett.

Mi a véleményed a jövőt illetően, merre tartanak a hajók fejlesztései a nagyvilágban?

Déry Attila – Flaar: A jövő mindenképpen a szárnyas hajóké. Remélhetőleg az IMOCA osztályelőírás nem szab komoly gátat a fejlesztéseknek, és képes lesz a nyomatéki viszonyok szabályozására a dinamikus stabilitás esetén is. Amennyiben maradnak a szárnyak, biztosra veszem, hogy a kormányokon is meg fog jelenni egy kis vízszintes szárnyacska, amely a teljes szárnyalás elengedhetetlen kelléke.

Várható, hogy a “hétköznapi” balatoni vitorlázók körében is megjelenjenek majd a jövőben ezek a fejlesztések, amelyek, bátran kijelenthetjük, hogy a versenyvitorlázásban már elengedhetetlenek, vagy ez még annyira friss és drága technika, hogy sok idő kell a széria gyártáshoz?

Déry Attila – Flaar: Hétköznapi elterjedése több okból sem fog bekövetkezni. Először is azt kell belátni, hogy ezen szárnyak hatékony működéséhez elengedhetetlen, hogy ultrakönnyű építésű legyen a hajó. Egy relatív nehéz hajóban is lehet extra nyomatékot termelni egy “DSS” szárnnyal, de könnyen lehet, hogy csak olyan sebességtartományban kifizetődő a használatuk, amelyre a hajó képtelen.

Az arányoktól függően van egy adott sebesség, ami alatt egyértelműen hátrány egy extra szárnyat a vízben vonszolni. Tehát a balatoni körülmények között csak az egyébként is nagy teljesítményű versenygépek esetében lehet elgondolkozni egy esetleges utólagos beépítésen. Azt sem szabad elfelejteni, hogy ezek a szárnyak elsősorban bőszeles használatkor jelentenek előnyt.

A magunk részéről a Flaar 26RR megalkotásával megnyitottuk a DSS-es balatoni hajók sorát! – részletes információk hamarosan

Fotó: Szabo Leo

Köszönjük az interjút Attila, és gratulálunk, hogy részese voltál Fa Nándor földkerülő sikerének.

Rendszeres hírekkel fogunk ezután érkezni a FLAAR műhelyből egész évben!