North Sails LOFT NEWS

December 18, 2018

TRIUMFEN I PALERMO

Att studenter från Chalmers har utvecklat och tävlat med en båt byggd av linfiber och epoxi på skal från cashewnötter känner du säkert till. Även breda medier som Aftonbladet och SVT har rapporterat om saken, och det är uppenbarligen de udda materialvalen som är orsaken till detta. Men det finns mycket annat kring det här projektet som är minst lika intressant.

Fritiof Hedström och Otto Hamel vann fyra av den sex delseglingarna, ofta med stor marginal.

1001 Velacup är en årlig tävling där studenter från europeiska universitet kappseglar med egenutvecklade båtar. Båtarna ritas enligt en boxregel där de viktigaste begränsningarna är att skrovet inte får vara längre än 4,6 meter och att segelytan inte får överstiga 33 m². Det finns också en del begränsningar på materialsidan. Minst 70 procent av skrovet ska exempelvis bestå av biomaterial (som exempelvis linväv och cashewnötter). Båten ska designas, byggas och seglas av studenter men det är tillåtet att köpa in rigg och segel, och det var så vi på North Sails kom in i projektet.

Projektgruppen på Chalmers har bestått av åtta mastersstudenter i marin teknik under handledning av Adam Persson och Lasse Larsson, doktorand respektive professor på Chalmers. De två sistnämnda är också knutna till SSPA, ett Chalmersägt konsultföretag som bland annat varit inblandade i flera Americas Cup-projekt.

Tävlingen skulle avgöras utanför Palermo på Sicilien i september 2018 och projektet drog igång i augusti 2017. Man hade alltså lite mer än ett år på sig. Det kan låta som gott om tid men i slutändan visade det sig att tidsplanen höll med nöd och näppe; båten hann inte ens provseglas innan den skickades till Palermo.

Ändå tog man en överlägsen seger i det tretton båtar stora startfältet. Att båten seglades av Fritiof Hedström och Otto Hamel, som vid sidan av sina studier på Chalmers gör en OS-satsning i 49er, är förstås en viktig förklaring. Men det är också uppenbart att studenterna lyckats få fram en mycket snabb båt, perfekt anpassad till förutsättningarna på Palermo.

Hur gick det till egentligen?

Ingenjörskonst av högsta kaliber
Det hela började med att studenterna gjorde en extremt noggrann analys av väderförhållandena på tävlingsplatsen. Man lyckades komma över data som gick över tjugo år tillbaka i tiden, och som geografisk kunde avgränsas till någon kilometer runt själva banområdet. Efter matematisk analys fick de fram en prognos som pekade på att medelvinden mellan kl 11 och 16 i slutet av september statistiskt sett skulle ligga på runt 3,5 m/s – och att sannolikheten för vindar över 4 m/s inte var större än 0,04 procent! “Max 4 m/s” spikades och därmed hade man de ingångsvärden som krävdes för att gå vidare i processen.

Reglerna förbjuder flerskrovsbåtar men annars är det fritt fram för det mesta, och tanken på en foilande båt med vingmast dök naturligtvis upp ganska omgående. Chalmers hade redan fått en optimistjolle att flyga så kompetensen fanns i huset. Man insåg dock snabbt att tiden inte räckte för att designa, bygga och lära sig att segla en så komplex skapelse, och man bestämde sig därför för att satsa på ett mer konventionellt skiff-koncept.

Genom Chalmers och SSPA hade studenterna tillgång till de senaste vetenskapliga rönen, avancerade metoder
för att simulera båtens alla egenskaper, men även kunskap om nya material och konstruktionslösningar.

Varenda detalj på båten – skrov, fenor, rigg, segel – har således genomgått ändlösa datakörningar där man har testat alla tänkbara varianter och till slut valt den som är mest optimal med tanke på de förväntade väderförhållandena. Allting har sedan dimensionerats med finita elementmetoden, och även detta har skett med ”max 4 m/s” för ögonen.

Några större säkerhetsmarginaler har aldrig funnits och man kan undra vad som hade hänt om vinden under regattan hade behagat överraska med en sju-åtta sekundmeter. Det troligaste är nog att båten helt enkelt hade havererat.

Så det är klart att man tog en risk. Men med tanke på väderstatistiken kan det knappast ses som dumdristigt. Med facit i hand är det mer troligt att det var just detta som lade grunden till den överlägsna segern.

Båten är snabb men också rank och svårseglad.

En lättvindsbåt av Guds nåde
Chalmers tävlingsbåt är alltså utvecklad för vindar under fyra sekundmeter. Ingenting annat. Skrovet är smalt med låga fribord och ett skarpt slag från för till akter. Förskeppet är vasst och påfallande djupt. Skrovet blir sedan gradvis lägre och planare ju längre bak man kommer. Under slaget är tvärsektionerna mjuka och cirkelbågsformade, vilket minimerar våta ytan.

“Aspect ratio” har varit ett mantra som upprepats gång på gång under resans gång. Högsmala vingar skapar mycket lyft och lite motstånd, och det gäller oavsett om de verkar i luft eller vatten. Centerbordet sticker 1,7 meter – på en båt som alltså bara är 4,6 meter lång – och masten är mer än dubbelt så lång som skrovet. Den är faktiskt hela 2,5 meter högre än på en 49er och drygt 1,5 meter högre än konkurrenterna i Palermo. Förutom att det ger ett segelplan med fördelaktigt aspect ratio innebär det att segelytan hamnar högt, vilket förstås är en fördel i ett så vindfattigt område. Med ett segel som sticker upp halvannan meter ovanför konkurrenterna blir man dessutom mindre känslig för störda vindar.

Därmed är vi inne på segelplan och segeldesign, vilket ju var det som vi skulle hjälpa till med. North Sails representerades av Henrik Ottosson i Göteborg och Tore Lewander på Lidingöloftet. Seldén skulle leverera riggen och på den vägen knöts även Per Wretlind till projektet.

En av de knivigare frågorna gällde segelplanets storlek och utformning. Segelytan får som sagt inte överstiga 33 m², inklusive eventuella undanvindssegel. Det är, om man tänker efter lite, en ganska märklig siffra. Som jämförelse kan nämnas att en 49er har nästan 60 m² med alla segel hissade. Motsvarande siffror för 505 och 470 är 42 respektive 27 m².

Så vi kom snabbt till slutsatsen att en klassisk kombination av storsegel, fock och spinnaker/ gennaker knappast var något alternativ. I så fall skulle vi i princip få sätta en 470-rigg på båten, och det kändes inte alltför lockande med tanke på att det ju vankades lättvind.

Å andra sidan hade vi helt fria händer. Frågan om båten skulle ha ett, två eller tre segel var länge en öppen fråga. Likaså hur hög masten skulle vara och hur ytorna skulle fördelas på kryss respektive undanvind.

Sådant här går också att räkna på, och efter körningar i VPP-program bestämdes det att våra 33 m² skulle fördelas på tre segel, hissade på en 9,5 meter lång vridbar mast utvecklad av Seldén. 22 m² hamnade i stor och fock, och därmed hade vi ytterligare 11 m² att tillgå. Det blir ju inte mycket till spinnaker eller gennaker av det och valet föll istället på en Jib Zero.

Seglet hissas på ett utdragbart peke och används tillsammans med focken på öppna bogar. En Jib Zero designas ofta för bidevind, men i det här fallet är det mer inriktat mot öppnare bogar.

“Seglet är djupare, framför allt i toppen, säger Tore Lewander som gjorde själva designen, ”och för att inte tappa akterliket när skotet slackas ligger formen lite längre bak än vanligt.”

Skrovet är en sandwichkonstruktion och byggdes på traditionellt one-off-manér. Det udda materialvalet – linväv och epoxi baserad på cashewnötskärnor kring en balsakärna – var ett sätt att klara kravet att minst 70 procent av skrovet skulle bestå av biomaterial.

Ett genomarbetat koncept utan svaga punkter
Redan under regattan första dag stod det klart att Chalmers ekipage stod i en klass för sig. Hedström/Hamel vann fyra av de sex racen, och enda gången det fanns anledning att dra efter andan var när rorkulten på grund av en konstruktionsmiss gick av i andra racet. Hedström fick styra båten liggandes på tvärs i aktern och med händerna på själva rodret, men de tog sig trots detta i mål som tredje båt. Totalt sett var segern egentligen aldrig hotad.

Fartmässigt var Chalmers båt helt överlägsen. Men det är en mycket extrem båt som inte precis är lättseglad. Båten är riggad för segling med full trapets i fyra sekundmeter och man behöver inte göra stora misstag för att båten ska kappsejsa.

Problemet här är egentligen inte brist på rätande moment utan att båten i sig själv är så rank att den knappt kan förtöjas vid en brygga utan att lägga sig på sidan. Det ställer oerhörda krav på besättningen.

Man kan säga att vi här har att göra med en mänsklig faktor som är svår att sätta en siffra på men som ändå måste tas med i beräkningen redan när båten designas. Och här hade projektgruppen ett trumfkort i form av Fritiof Hedström och Otto Hamel. Med så kompetenta seglare vid spakarna kan man ju tänja gränserna lite extra.

“Vi visste att vi hade tillgång till oerhört duktiga seglare, säger Adam Persson som var handledare för projektet. “Och det gjorde att vi vågade ta vår design till det extrema.”

Uttalandet säger en hel del om den noggrannhet och omsorg om detaljer som från början till slut har präglat det här projektet. Det finns ju en gammal seglarsanning som går ut på att ”den som gör minst misstag vinner”, och det gäller nog även här. Triumfen i Palermo var inte ett resultat av enskilda genidrag utan berodde snarare på att man lyckats få ihop en bra helhetslösning helt utan svaga punkter.

Eller som professor Lars Larsson sammanfattar det:

Vi har verkligen varit omsorgsfulla hela vägen. Vindstatistiken är ett exempel, och allt är beräknat in i minsta detalj när det gäller båtens utformning och hållfasthet. Vi har också utnyttjat den senaste tekniken som finns tillgänglig. Och så var förstås seglarnas kompetens avgörande under tävlingen!”

Studenterna som utvecklade den vinnande båten heter Tommaso Acerbi, Rasmus Andersson, Eric Eriksson, Simon Granli, Eike Jacobs, Francisco Rita, Robert Sahlberg och Emanuel Werner. Foto: Anna-Lena Lundqvist/Chalmers.