Hydrofoil i eFoil revolucija
BN 259Hydrofoil je u posljednjih deset godina postao izuzetno popularan, bez obzira radi li se o windsurf dasci, kite surf ili wing surf dasci ili o jedrilicama i katamaranima. On je revolucionarno ušao u sve aspekte plovidbe i postao respektabilan sudionik
Nakon epohe hidroglisera 70-ih i 80-tih godina prošlog stoljeća kada su Kvarner Express hidrogliseri prometovali Jadranom dogodio se povratak hidroglisera i to na globalnoj sceni. Njihov povrat obilježavaju električni pogoni, aktivna hidrokrilna plovidba, te korištenje lakših, a opet čvršćih materijala. Naravno povod ovoj reinkarnaciji je ekologija i pokušaj razvoja učinkovitijih plovila. Na tome tragu došlo je i do razvoja manjih hidrokrilnih plovila u kategoriji sporta i zabave, odnosno kako bi to na engleskom zvučalo PWC (Personal Water Craft). Razvoj ovih manjih hidrokrilnih plovila, odnosno hidrofoil plovila išao je u dva smjera, onih pogonjenih snagom vjetra, odnosno onih pogonjenih električnim motorima.
Prolaz kroz fluid stvara uzgon kao razliku tlaka i podtlaka
Veća količina vode prolazi ispod hidrokrila stvarajući tlak na donjem dijelu
Hydrofoil revolucija
Hydrofoil je u posljednjih deset godina postao izuzetno popularan, bez obzira radi li se o windsurf dasci, kite surf ili wing surf dasci ili o jedrilicama i katamaranima. Hydrofoil je revolucionarno ušao u sve aspekte plovidbe i postao respektabilan sudionik. U čemu je čarolija Hydrofoila? Kako bi bolje razumjeli kako Hydrofoil funkcionira potrebno je malo ući u osnove mehanike fluida ili hidrodinamiku. Hydofoil plovila uobičajeno su sastavljena iz 3 elementa. Ispod vode je hydrofoil krilo, slično je umanjenom avionskom krilu ali prilagođeno da optimalno iskorištava dinamiku fluida. Na vrhu je plovilo, recimo surf daska ili bilo koja platforma koja može nositi čovjeka, a između je „mast" hydrofoil kobilica, koja povezuje krilo i plovilo. Neke od hidrofoil dasaka imaju i dodatno uzgonsko krilce za stabilizaciju ispred ili iza glavnog hidrokrila.
Kako to funkcionira?
Na hidrokrilno plovilo utječu sile slične silama koje utječu na klasično plovilo. Radi se o trima silama, sili uzgona koja ga drži iznad vode, sili pogona koja ga gura naprijed i sili otpora vode. Općenito, ako želite ići brže trebate jači pogon, gdje treba smanjiti otpor plovila. A upravo je smanjenje otpora poanta hydrofoil pogona. Podizanjem plovila na hydrofoil krilo smanjuje se otpor jer plovilo više ne dodiruje svojom velikom površinom vodu i ne stvara valove kao nusprodukt kretanja prema naprijed. Smanjenje dodirne površine jednostavno se eliminira, tj. drastično smanjuje otpore i time naravno dobivamo puno veću brzinu uz manji ulog energije, naravno pod uvjetom plovidbe na brzinama iznad kritične brzine za hidrokrilo i masu koju nosi.
Sužavanjem ceste dolazi do usporavanja prometa i veće količine vozila koja moraju proći isti put
Kako dolazi do podizanja plovila na hydrofoil krilo?
Hydrofoil svojim oblikom i kutom pod kojim je postavljen usmjerava tok vode ispod krila i time ga podiže. Jednostavno, ali ipak složeno. Voda se sastoji od gusto postavljenih molekula, koje su za razliku od plinova složene puno gušće. Za razliku od krutih tvorevina gdje su molekule blokirane na jednom mjestu, u tekućinama su molekule slobodne te se pomiču, jedna pored druge i guraju jedna drugu te mijenjaju položaj ovisno o gibanju okolnih molekula, slično recimo količini automobila koji se pomiču jedan za drugim u koloni za vrijeme gužve na cesti. Kada bi molekule gledali kao kocke u kartezijanskom koordinatnom sistemu, molekula bi bila izložena pritisku susjednih molekula sa svih šest strana. U vodi pritisak nikada ne može biti negativan! Naime voda neće promijeniti oblik i ako slažemo molekule vode nećemo od nje sagraditi zgradu, voda će se uvijek ravnomjerno rasporediti po dnu. To je detalj koji je važan za funkcioniranje hydrofoil krila. Ako uzmemo da se molekule vode pravocrtno i ravnomjerno kreću i kada u takvo okruženje ubacimo krilo postavljeno pod blagim kutom, kretanje molekula će se skrenuti prema dolje, te će gurati krilo prema gore, u isto vrijeme će molekule s gornje strane kliziti niz krilo prema dolje da popune nazovimo to „prazninu" koja se događa s gornje strane krila, te će se kretati brže zbog stvorenog prostora i tako dobivamo još brže kretanje krila kroz vodu. Ta sposobnost vode ili to ponašanje vode naziva se Bernoulijevim zakonom, po švicarskom matematičaru koji je objasnio princip po kojem se povećanje brzine protoka vode događa istovremeno sa smanjenjem statičkog tlaka. On je postavio formulu, koja se naravno zove Bernoulijava jednadžba (P1 x V1 = P2 x V2). Jedan od jednostavnijih načina za objasniti razliku u tlakovima i uzgon je pomoću dvije suprotne trake na autocesti. Ukoliko jednu traku suzimo manje, a drugu više, veći broj automobila lakše će proći širim prolazom, preneseno manjim tlakom, dok će manji broj proći užim prolazom (donjim dijelom hidrokrila), ali većim tlakom. Razlika tlakova stvara uzgon, odnosno let hidrokrila kroz vodu.
Pogon i ubrzanje
Da bi došlo do kretanja hidrokrila kroz vodu potrebna je energija, odnosno sila kojom se krilo kreće. Ovdje su brzina kretanja kroz vodu i tlak na donju površinu hidrokrila i podtlak na gornju u ovisnosti (Opet Bernulijev zakon). Što je tlak na donjoj površini veći to je tlak na gornjoj manji, a brzina i uzgon veći. Posljedica ovoga je smanjenje otpora, ali pod uvjetom nešto veće uložene energije.
eFoil, novi smjer ploviodbe
Razvoj novih materijala i tehnologije omogućio je razvoj malih osobnih hidrokrilnih plovila, popularno zvanih eFoil, gdje mali elektro motor pogoni eFoil dasku brzinama često većim i od 45 Km/h. Novi oblici hidrokrila i spuštanje vrhova krila prema dolje dodatno je ustabililo hidrokrilo, dasku i osobu koja njome plovi čineći plovidbu sigurnijom i zabavnijom. U razvoju optimalnih hidrokrilnih dasaka najjednostavnije je bilo iznad hidrokrila na kobilicu dodati elektromotor. Ovo je bilo prihvatljivo u dijelu manjih brzina kada ne postoji mogućnost „hvatanja zraka” no u slučaju ubrzanja često je dolazilo da propeler uhvati zrak, a što je uzrokovalo naglo usporavanje i pad osobe sa daske. Spuštanje gondole elektromotora i propelera na najnižu moguću točku otklonilo je ovaj problem i osiguralo konstantan pritok vode na propeler. Neki od proizvođača koji su spustili propeler i elektropogon u ravninu odnosno ispod hidrokrila su Waydoo i Fliteboard.
Hidrokrilna plovila odnosno hidrogliseri nekada su prometovali jadranom
foto: Lake Ladoga, www.pixabay.com
EPP, ekspandirani polipropilen
Lagani materijal, koji je izuzetno otporan na udarce, a koji se može reciklirati sve se češće koristi za gradnju manjih plovila. Ekspandirani polipropilen ima dobra termička svojstva odnosno otpornost na izloženost sunčevim zrakama. Proizvođači ga sve češće koriste zbog pojednostavljenja tehnologije proizvodnje.
Waydoo je proizveo Flyer One Plus dasku od EPP materijala kojim je pokriven aluminijski okvir. On osigurava čvrstoću konstrukcije dok mu EPP daje potrebnu plovnost. Ukupna težina kompletnog Waydoo EPP seta, daska + baterija + hydrofoil set s motorom je svega 28kg. Prvi najbliži konkurent je Flyer One Plus od karbona i teži 31,5 kg. Očekuje se da će ostali proizvođači hidrokrilnih dasaka preći na ovu tehnologiju jer ona predstavlja revoluciju u eFoil segmentu. Za ilustraciju, najlakša daska u klasi je mase 34 kg, dok su ostale daske puno teže. Ovdje su lakše jedino karbonske daske no osjetljivost na oštečenja i komplicirano krpanje, te njihova cijena ih čine posebnom klasom.
Hidrokrilna plovila za pogon elektromotora koriste baterijske setove. Uglavnom se radi o visokoperformansnim baterijama koje imaju kapacitet za određenu autonomiju. A ona unatoč deklaraciji proizvođača može varirati, jer nije isto plovi li se po mirnom ili valovitom moru, te kolika je masa surfera. Waydoo, koji deklarira trajanje baterije u normalnoj eksploataciji od 120 minuta, osigurava brzine i do 47 km/h i doplov do 39 km. Ovo su lijepe brojke jer osiguravaju odlazak do plaža i uvala koje bi nekome na SUP dasci i sličnom bile prilično nedostižne i daleke. Naravno ovdje treba dodati i osjećaj letenja iznad morske površine što ne može osigurati niti jedna slična morska igračka.
Jedan od vidova hidrokrilne plovidbe su elektropogonjeni hidrokrilci
...
