Varför svänger kajaken upp i vind?

Varför svänger kajaken upp i vind?

Tuomo Orpana    19.9.1999

(suomesta kääntänyt Sverre Slotte)

Vinden pressar kajaken i sidled, varvid skrovet inte skär rakt genom vattnet utan “sneddar” fram. Avdriftsvinkeln är som störst då vinden kommer rakt från sidan. Skrovets sneda färd genom vattnet ger upphov till en vågrätt verkande kraft vars angreppspunkt ligger i kajakens förskepp. Vinden pressar från sidan, och angreppspunkten för den kraften ligger ungefär mitt i kajaken. Dessa båda krafter verkar åt olika håll; momenten samverkar och vrider kajakens för upp i vinden. Inte ens en avancerad skrovdesign kan helt eliminera detta icke önskade beteende.

Enda sättet att motverka kajakens tendens att svänga upp i vind är en dynamisk reglering av skrovprofilen. Den effektivaste medoden är ett roder som placerats så långt akterut som möjligt och som är konstruerat så att friktionskrafterna minimeras. En annan möjlighet är en justerbar skädda, som dock har större friktionsförluster än rodret. Rodret är dessutom både snabbare och exaktare att justera. Om man har varken roder eller justerbar skädda måste man i sidvind luta kajaken och använda svepdrag, vilket tär på paddlarens begränsade energiförråd. Den bättre rustade tröttnar senare.

Många paddlare har stött på det här problemet då de paddlat över en fjärd i blåsigt väder och kajakens skädda av någon orsak fastnat i upp-läget. Erfarna paddlare vet vilka kajakmodeller man skall undvika för att de är svåra att hantera i hård vind. Ämnet har behandlats och förklarats i kanotböcker på olika sätt. Vad är det egentliget frågan om? Är problemet verkligt eller påhittat, beror det på felaktig paddlingsteknik eller dålig kajakdesign? Led också inuiterna på Grönland, havskajakernas ursprungliga användare, av det här problemet?

Under min några år långa paddlingskarriär har jag funderat på vattnets, kajakens och paddelns samspel och försöker här dra mitt strå till stacken. Jag ser saken i ett fysikaliskt-mekanistiskt perspektiv; paddlaren får här nöja sig med att fungera som motor och energikälla.

Jag försöker klara av det här utan komplicerade formler. Vissa av fysikens grundbegrepp måste dock användas, utan dem blir tankegången oklar. Jag hoppas att läsaren är uthållig och inte genast ger upp om något verkar svårförståeligt. Det klarnar förhoppningsvis längre fram. Flera termer och begrepp är kändare på engelska. Jag har skrivit de engelska termerna inom parentes och hoppas de kan vara läsaren till nytta då han/hon forskar vidare i ämnet.
Den välbalanserade kajaken

Låt oss till en början undersöka kajaken i vila, ett statiska tillstånd. Med vila avses inte att kajaken ligger i skjulet på förvaringshyllan utan i sitt rätta element, i vattnet. Vi hoppar i sittbrunnen och tar några raska drag med paddeln så vi kommer ut på öppnare vatten.

Det första vi märker är att kajaken är rank. Med detta avses kajakens tendens att rotera runt sin längdaxel, d.v.s. att kajaken försöker göra en halv eskimåsväng. I vår undersökning spelar rankheten dock ingen roll. Vi utgår från att kajaken och paddlaren hålls upprätt utan stödtag med paddeln.

Vi lyfter upp paddeln och tar en liten paus på vattnet. Jordens dragningskraft, vattnets flytkraft (buoyancy) och krafternas vridmoment upphäver varandra. Vi hålls upprätta och på ytan. Vi kontrollerar också att varken för eller akter ligger för djupt. Om kajaken inte flyter rakt paddlar vi till stranden och korrigerar det genom att rumstera om i packningen. Kajaken har en justerbar skädda, och vi lyfter upp den.

Medan vi sitter i kajaken börjar det blåsa rätt mycket: 10 meter per sekund (10 m/s). Vinden gör vågor. Vattnet åker inte med vågorna, utan vattenmolekylerna rör sig i en cirkulär bana nästan på stället. Helt stationärt är vattnet dock inte, p.g.a. Stokes’ drift rör sig vattenmassan och med den också kajaken sakta med vågorna. Brytande vågor träffar kajaken i fören, midskepps eller i aktern. De kan få kajaken att tillfälligt ändra kurs. Vågorna är dock slumpmässiga och fördelas jämt längs skrovet. Fördelningen är densamma även om kajaken är i rörelse och kan inte vara orsaken till att kajaken svänger upp i vind. Vi kan alltså glömma vågorna som förklaring till lovgirigheten.

Men vinden glömmer vi inte. Den träffar kajkakens ytor, skrovet och däcket, och griper tag i paddlaren och paddelbladet. Vindens kraft drar kajaken med sig. Kraftens storlek beror på vindens relativa hastighet i kvadrat, luftens densitet och en koefficient som binder samman den yta som vinden påverkar (segelytan) och luftens friktion. Friktionskoefficienten kan fastställas enbart genom experiment. Vi uppskattar att vinden på 10 m/s skuffar kajaken med en kraft på 30 Newton (30 N). Det här är ungefär samma kraft som behövs för att lyfta en tre kilograms sten. Om vinden ökar till det dubbla blir kraften fyrfaldig, och om segelytan fördubblas fördubblas också kraften. Kraftens angreppspunkt är ungefär mitt i vindens lateralplan (segelytan). Vi antar att den från sidan sett ligger rakt över kajakens tyngdpunkt. Så behöver det naturligtvis inte vara, det räcker att lateralplanen över och under vattnet är i balans.
Kajaken driver

Låt oss ta en titt på vattenflödet runt kajaken. Då vinden skuffar kajaken åt sidan skuffar kajaken vatten framför sig. Kajakens undervattenslateralplan, d.v.s. sidoprofilen under vattenytan, påverkas av vattnet på samma sätt som vinden påverkar kajakens övervattensdel. I stället för luftens densitet använder vi nu vattnets densitet och som segelyta tar vi kajakens undervattenslateralplan. Då kajaken driver med konstant hastighet måste vinden och vattnet verka på kajaken med lika stor kraft. Vi antar att kajakens drivhastighet är 0,5 m/s.

Ju större segelytan är i förhållande till undervattensytan, desto större är drivhastigheten. Den kan förståss aldrig uppnå vindens hastighet, för då skulle vindens relativa hastighet vara noll. Om paddlaren inte sitter i kajaken minskar undervattensytan och drivhastigheten ökar. I blåst måste man hålla i en tom kajak, en trött paddlare kan inte simma fast en kajak. Kajakens drivhastigheten kan vara över en meter per sekund.

Figur 1. Kajaken driver med sidan före i vinden. Krafterna är på samma angreppsaxel.

Vi sitter i kajaken och driver vidare. Vindens och vattnets angreppspunkter är mitt i respektive lateralplan. Om dessa mittpunkter är på olika lodräta axlar (inte ovanför varandra) är kajaken inte i balans. Kajaken svänger till vänster om mittpunkten för vindens lateralplan är närmare fören än vattnets motsvarande punkt, och till höger om situationen är den motsatta. Orsaken till obalansen kan ligga i kajakens design, sitsens placering eller felaktig packning. Hur kan vi rätta till det här?

Vi flyttar tyngdpunkten i kajakens längdriktning. Om vinden är från höger och kajaken svänger till vänster kan vi sänka fören och höja aktern genom att flytta tyngdpunkten förut. Om kajaken svänger till höger är rätt medicin att höja fören och sänka aktern genom att flytta tyngdpunkten akterut. Det här kan vara knepigt att göra på vattnet, så vi paddlar iland och packar om eller flyttar sitsen. Om vi inte lyckas få kajaken i balans på det här viset är det något fel på kajaken. Kajaken bör hålla riktningen då den driver utan roder eller skädda, i annat fall måste paddlaren hela tiden använda energi för att korrigera kursförändringen.

Nu har vi äntligen fått kajaken i balans, nu driver den utan att ändra kurs. Vi började driva då kajaken låg tvärs mot vinden. På det viset kunde vi snabbare undersöka de oönskade kursförändringarna. Alla balanserade, långa och symmetriska föremål svänger sig så de driver med långsidan först, precis som vår balanserade kajak. Med fören stolt mot norr driver vi i 10 m/s vind med 0,5 m/s mot väst. Vindens relativa hastighet är 9,5 m/s, vilket den observante läsaren säkert lagt märke till. Vi driver lugnt vidare och tar en smörgås, den som så vill kan ta fram sitt metspö.
Framåt i vind utan skädda

Då kaffepausen är avklarad är det dags att börja paddla. Fören pekar mot norr, och dit är vi på väg. Vi låter skäddan förbli i upp-läge (indragen) och paddlar raskt framåt med 2 m/s, d.v.s 7,2 km/h. Nu måste vi ta kompassen till hjälp. Vinden, som nyss kom från öster (90°), verkar nu komma från riktningen 80°. Vinden verkar också ha ökat. Förändringen i vindens relativa hastighet och riktning kommer sig av att kajaken rör sig. Ju högre kajakens hastighet är, desto mera motvind får vi. Vi kan tänka oss att vinden består av två komponenter, den ena kommer fortfarande från sidan med 10 m/s, och den andra rakt framifrån med 2 m/s.

Figur 2. Kajaken paddlas framåt.

Men vad händer under vattnet? Kajaken driver till vänster med 0,5 m/s. Det är samma sak som om vattnet rörde sig mot höger mot kajaken med samma hastighet. Eftersom vi paddlar framåt med 2 m/s kommer vattnet mot kajken snett från vänster, i 14° vinkel från paddlingsriktningen. Just då vi räknat ut hastigheter och vinklar märker vi att kajaken girar upp i vind! Hur kan det komma sig att vår välbalanserade kajak inte går rakt fram?

Svaret är inte helt enkelt. Det faktum att kajaken svänger upp i vind måste bero på att den rör sig framåt. Då vi gör experiment i olika riktningar märker vi att kajaken går rakt fram bara då vi paddlar i direkt mot- eller medvind. I medvind är det svårt att göra exakta observationer, eftersom vågorna försöker svänga kajaken på tvären. Detta broaching-fenomen beror på ytvattenströmmar i vågorna. I vågtopparna rör sig ytvattnet framåt (i vågornas riktning) och i vågdalarna bakåt. Det här förklarar dock inte vår problematik, så vi lämnar ämnet för en annan gång.

Kajaken är symmetrisk i förhållande till sin längdaxel, d.v.s. den vänstra sidan är den högras spegelbild. Det var i varje fall konstruktörens och tillverkarens avsikt. Då vattenströmmen inte kommer rakt framifrån uppstår en angreppsvinkel (angle of attack) som i vår fall är 14°. Det är den här vinkeln och vattnets strömning kring kajaken som får kajaken att svänga. Men hur?
Lyft

Orsaken är något som kallas lyft (lift). Lyftet håller flygmaskinerna i luften, gör att seglen drar och att fartygen håller kursen. Notera att termen lyft eller lyftkraft i detta sammanhang inte är samma kraft som gör att fartyg flyter och luftballonger hålls i luften. Denna flytkraft baserar sig enbart på fartygets (ballongens) och vattnets (luftens) skillnad i densitet. Lyftet vi här kommer att behandla är ett dynamiskt fenomen som uppstår då föremålet och vattnet eller luften rör sig i förhållande till varandra.

Det har tagit länge för mänskosläktet att förstå lyftkraftens innersta väsen. Mången känd matematiker och fysiker har bidragit till teorin. Den första riktiga förklaringen går under namnet Kutta-Zhukovski. Teorin är nästan 100 år gammal, men den duger fortfarande som basis för de komplicerade datormodeller som används för att konstruera vingar och roder.

Låt oss undersöka en tunn skiva som är längre än den är bred. Längdens förhållande till medelbredden kallas på engelska för aspect ratio. För en flygplansvinge är koefficienten klart större än ett, normalt mellan tre och fem. Vi placerar skivan vågrätt och tänker oss att luften strömmar vågrätt mot skivans långa kant. Skivans framkanten är vinkelrät mot luftströmmen. Vinkeln mellan skivan och luftströmmen är noll. Om vi höjer skivans framkant uppstår en angreppsvinkel. Skivan påverkas nu av en lyftkraft som är riktad rakt uppåt. Kraften är vid små vinklar (under 10°-15°) direkt proportionell till angreppsvinkeln, det strömmande materialets densitet och skivans area. Kraften är proportionell till hastigheten i kvadrat, så då hastigheten fördubblas blir lyftkraften fyrfaldig. Vattnets densitet är ca 800 gånger större än luftens, vilket leder till att en vattenström på 2 m/s påverkar en kropp med lika stor lyftkraft som ett luftflöde på 60 m/s (200 km/h)!
Luftens cirkulation

Orsaken till lyftkraften är luftcirkulationen som uppstår kring skivan. Då angreppsvinkeln växer cirkulerar en del av luften som strömmar till skivans undersida från undersidan runt framkanten till skivans ovansida. För att fysikens lagar om moment skall uppfyllas måste luften strömma upp på skivan också runt bakkanten. Så sker också för en kort tid, tills virveln “blåses bort” av ytflödet längs skivans ovansida. Samtidigt förstärks cirkulationen runt framkanten. Luften cirkulerar nu runt framkanten, men strömmar vid bakkanten rakt längs skivan. Bakom bakkanten fortsätter den bortblåsta virveln (vortex) att snurra i motsatt riktning; momentens summa måste fortsättningsvis vara noll. Luftens cirkulation runt framkante accelererar flödet på ovansidan i närheten av framkanten, och luftens hastighet kan växa till det dubbla. På undersidan finns den sk. stagnationspunkten där luftflödet delar på sig till ovan- och underflöde. Där är luftens hastighet nära noll.

Figur 3. Vattenflödet kring kajakens för. Aktervirvlen saknas i bilden.

Skillnaden i strömningshastighet ger i enlighet med Bernoullis lag upphov till en tryckskillnad mellan skivans över- och undersida. Tryckskillnadens storlek beror på skillnaden mellan strömningshastigheterna. Den här dynamiska tryckskillnad är liten, ungefär en procent av normalt lufttryck. Den räcker dock till för att hålla flygmaskinerna i luften! För att en hängglidare med 10 m2 vinge skall kunna bära en 100 kg person räcker det med en tryckskillnad på 0,1%!

Där det finns lyft finns det alltid virvlar. Man kan göra små experiment med sin paddel. Man ser virvlar i vattnet efter ett paddeldrag, de är tecken på lyft. Ett långt drag med en wingpaddel lämnar efter sig en stor och långlivad virvel. Ju mera kraft man sätter i draget, desto större virvel får man. Vid ett rakt drag med en normal paddel kan virvlarna turvis fly till vänster och till höger. Då känns det som om paddeln fladdrar i vattnet. Virvlarnas form har t.o.m. ett namn: Karman-street. Det sägs att det viktigaste i paddling är vad paddlen gör i vattnet. En mera detaljerad beskrivning får anstå till en annan gång.
Vingens form

Flygplanens vingar är inte jämntjocka utan de har en rundad framkant och en vass bakkant. Vingen är som tjockast nära framkanten, ungefär en tredjedel av bredden bakom framkanten. Med formgivningen försöker man minimera friktionen; tjockleken och rundningen påverkar inte lyftkraften i någon större mån. Det gör däremot vingens bågprofil (camber) som gör luftens cirkulation effektivare och därigenom ökar lyftkraften. Bågprofilen mäts genom att räkna vingens tvärsnitts största avståndet från planet som går från vingens fram- till dess bakkant. En flygplansvinge har normalt en angreppsvinkel på en till två grader och bågprofilen är en par procent. Vid start och landning är flygplanets hastighet låg, och då behövs mera lyft. Lyftkraften blir större om man ökar angreppsvinkeln och bågprofilen genom att extra klaffar fälls fram ur vingen.

Tryckskillnaden strävar till att jämna ut sig via vingspetsen, och en del av tryckskillnaden går förlorad i virvlar. Därför försöker man finna den optimala vingformen för det tilltänkta användningsområdet. Ju lägre hastighet, desto längre vinge. För att minimera friktionen är formen inte rektangulär, utan vingen smalnar av mot spetsen eller är elliptisk. Kajakens roder borde planeras enligt samma principer som en symmetrisk vinge. De raka plåtbitar vi kallar roder är lågt ifrån optimala. Det här är åtminstone delvis en prisfråga; det är mycket svårt att få den rätta formen om man bygger själv.
Lyftets moment

Lyftkraften fördelar sig inte jämt över vingen, utan följer samma fördelning som luftens strömningshastighet. Skillnaden i strömningshastighet är störst vid skivans framkant. Lyftkraftens medelpunkt ligger ca en fjärdedels vingbredd bakom framkanten om vingen är symmetrisk. I en tredimensionell vinge påverkas läget av vingens form, som också har en inverkan på hur virvlarna vid vingspetsen uppstår.

Lyftkraftens fördelning kan jämnas ut genom att man förändrar bågprofilen. Lyftet påverkas av både angreppsvinkeln och bågprofilen, men det är inte möjligt att flytta lyftkraftens medelpunkt längre bak på vingen än ca en tredjedels vingbredd från framkanten. I symmetriska konstruktioner är bågprofilen alltid noll, och det är alltså inte möjligt att påverka läget med hjälp av bågprofilen.
Lyft och kajakens skrov

Kajaken beter sig i vattnet som en symmetrisk vinge. Krafterna verkar nu i horisontalplanet och kajakens köl motsvarar vingspetsen, lovartsidan motsvarar vingens ovansida och läsidan vingens undersida. Kajaken är alltså en kort (ca 10 cm) men bred (ca 5 m) lodrät vinge. Då vinden pressar kajaken och faller in snett från sidan börjar vattnet strömma runt kajaken. Det här ger upphov till lyft som verkar vinkelrätt mot flödesriktningen. Lyftkraftens angreppspunkt ligger någonstans mellan sittbrunnen och fören. I vårt exempel verkar lyftkraften till höger. Vinden pressar kajaken till vänster och dess angreppspunkt är mitt i kajaken. Dessa båda krafters moment är i obalans, och kajaken börjar svänga till höger. Kajakens form är ofördelaktig som vinge, och är dålig på att generera lyft. Största delen av strömningen rinner under kölen till kajakens andra sida och medverkar därför inte till att svänga kajaken. Det bildas dock tillräckligt med lyft för att kajaken skall svänga upp i vind.

Figur 4. Kajaken framåt i vind. Skillnaden i krafternas angreppspunkt ger moment.
Skäddans inverkan

Nu är det äntligen dags att ta skäddan ibruk. Vi sänker skäddan tills vi ser att kajaken håller rätt kurs. Det blåser rätt hårt så vi får lov att sänka skäddan nästan helt. Vi antar att kajaken är i balans då 0,01 m2 av skäddan är ute ur skäddaboxen. Det motsvarar ungefär en handflata. Skäddan är nära kajakens akter, i vårt fall 2,4 m bakom vindkraftens angreppspunkt. Lyftkraftens angreppspunkt ligger 1,2 m framför vindkraftens angreppspunkt. Som vi minns påverkar vinden kajaken med en kraft på 30 N. Kajakens avdrift bromsas av lyftkraften som också är 30 N, krafterna måste ju vara i balans. Eftersom kajaken håller konstant kurs måste momenten ta ut varandra. Det sker i vårt exempel då skrovet ger upphov till en lyftkraft som är dubbelt så stor som skäddans lyftkraft. Nu bör vi ta reda på vid vilken angreppsvinkel totallyftet blir 30 N.

Vi räknar ut vid vilken angreppsvinkel skäddan ger upphov till ett lyft på 10 N. Räkningarna är för komplicerade för att visa här, men svaret blir 4,5°. Då pressar vinden kajaken åt sidan med en hastighet på 0,16 m/s. Då vi tidigare satt stilla och lät vinden föra oss var drivhastigheten 0,5 m/s. Lyftkraften minskar alltså avdriften. Avdriften kan naturligtvis inte bli noll, för det är den som ger upphov till lyftkraften! Om vi nu drar upp skäddan minskar lyftet i aktern och kajaken lovar upp i vind. Om vi sänker skäddan faller fören ner mot lä. Man måste experimentera lite för att hitta rätt läge för skäddan. Då angreppsvinkeln växer växer lyftet till en början, men minskar sedan då flödet lossnar från skrovets yta. Lyftkraftens angreppspunkt närmar sig då kajakens mittpunkt.

Figur 5. Kajaken åker framåt i balans, angreppsvinkeln är 4,5°.

Paddlingshastighetens inverkan

Om vi paddlar långsamare, t.ex. 1 m/s, växer angreppsvinkeln till ca 18° och avdriften till 0,3 m/s. Avdriften verkar vara omvänt proportionell till paddlingshastigheten och vinkeln omvänt proportionell till hastigheten i kvadrat. Slutsatsen är klar: då man paddlar i sidovind lönar det sig inte att söla, kajakens avdrift är mindre då man paddlar snabbt. Då man tar en paus är drivhastigheten som störst!

Figur 6. Kajaken åker framåt i balans, angreppsvinkeln är 18°.

Som biprodukt till våra räkningar får vi skrovets lyftkraft: 20 N. Kajakens lateralplan i vattnet är ca 0,5 m2. Ytan är 50 gånger så stor som skäddans yta, men lyftkraften är bara dubbel. Skrovets lyftkraft per ytenhet är bara 4% av skäddans. Skillnaden beror på skrovets form och dess aspect-ratio som är bara 0,05. Figurerna är för tydlighetens skull kraftigt förenklade. Skrovets lyftkraft beror i verkligheten på hastigheten, bottenformen, angreppsvinkeln och vindriktningen. En fast skädda räcker inte, den måste vara justerbar så man kan finna den rätta positionen för olika avdriftsvinklar.
Hur kan man förhindra att kajaken svänger upp i vind?

Vi kan förhindra att kajaken svänger upp i vind med en justerbar skädda. Skäddans funktion baserar sig på att lyftkraften justeras genom att skäddans areal justeras. Den här iden är f.ö. urgammal. Thor Heyerdahl nämner i sin bok Kon-Tiki att han kopierade styranordningen till sin balsaflotte från gamla bilder, som visade hur man kunde styra flotten genom att mellan stockarna placera plankor som centerbord. Genom att justera djupet på plankorna (arealen) och deras placering (lyftkraftens moment) kunde man påverka flottens färdriktning.

Ett rörligt roder är ännu effektivare än en skädda. Med rodret justerar man lyftkraften genom att variera rodrets angreppsvinkel oberoende av kajakens avdriftsvinkel. Vid små vinklar kan man med rätt formgivning få mycket små friktionsförluster. Tävlingsseglare försöker hålla sig i denna s.k. drag-pocket genom att specialdesigna båtens köl. Rodret är beläget längre bort från vindkraftens angreppspunkt på kajaken, så man kan uppnå samma moment med mindre kraft och mindre friktion. Rodret har naturligtvis också sina nackdelar; i stora vågor stiger det ibland upp ur vattnet och dess mekaniska konstruktion är känsligare än skäddans. Tävlingspaddlarna använder roder och bland långfärdspaddlare har rodret blivit populärare. Det finns dock de som av säkerhetsskäl inte vill ha rörliga delar i sin kajak. En del använder både skädda och roder; då har man alltid ett reservsystem med sig.

Finns det andra sätt att justera kursen? Naturligt genom att använda paddeln. Ju bättre paddlingsteknik, desto bättre håller man kursen. För att hålla kursen i sidovind måste man paddla mera på den ena sidan. Om man har kraft i armen, en lång paddel och en kort och lättsvängd kajak kan man hålla kursen t.o.m. i hårt väder. Med en kort paddel och en lång och kursstabil kajak får man lov att paddla enbart på lovartsidan.

Ett annat sätt är att syda (luta) kajaken mot vinden. På det sättet får skrovet under vattnet en rundare form. Kajakens köl svänger åt vänster då man lutar kajaken åt höger. Lyftkraftens angreppspunkt flyttas akterut och minskar momentet som svänger kajaken upp i vind. Man kan dock inte helt eliminera lovgirigheten på det här sättet, för det är inte möjligt att få lyftkraftens angreppspunkt tillräckligt långt akterut. Genom att kombinera lutning och långa sveptag med paddeln kan man dock hålla kursen rätt väl. Kajakens bottenform inverkar på hur effektiv lutningsmetoden är.

Man kunde också tänka sig att flytta kajakens tyngdpunkt i kajakens längdriktning medan man paddlar. I en canadensare kan man göra det här t.ex. genom att flytta vattenflaskorna framåt eller bakåt. I en kajak är det här svårare. Man kunde tänka sig en ingenjörsmässig lösning med vattendunkar i för och akter med slang emellan och en fotpump med vilken man kan justera tyngdpunktens läge. Verkningsgraden blir dock inte lika bra som med roder.

Hur gjorde inuiterna på Grönland? Det vet vi tyvärr inte riktig. Jag har aldrig sett en grönlandskajak med roder eller justerbar skädda i något museum. De traditionella konstruktionsmetoderna gör att möjligheterna blir ganska få. Inuiterna använde nog fasta skäddor som bands fast runt akterskeppet. De kunde dock inte justeras under gång. Antagligen har kurshållningen baserat sig på god paddlingsteknik, svepdrag och lutning, samt kursstabil skrovform. Grönlandskajakens däck är mycket lågt och rakt, vilket gör att segelytan är liten. Det här minskar redan i sig lovgirigheten. Kajakerna är i allmänhet fisk-formade, dvs. förskeppet är kortare än akterskeppet och kajaken är som bredast framför sittbrunnen. Aktern är lång och längst bak bildar köllinjen något som påminner om en fast skädda.
Övriga förklaringar

Det finns många förklaringar till kajakens beteende i vind. En vanlig förklaring är den s.k. bullet-teorin: vattenmolekylerna är som kulor som bombarderar kajakens sidor. Då de rikoschetterar pressar de kajakens för upp i vinden. Teorin fäster stor vikt vid formen på kajakens sidor. Eftersom sidorna i fören och aktern är olika kan aktern pressas ner och fören stiger upp i vind. Luft- och vattenmolekylerna beter sig dock inte så här. I en droppe finns det miljarder vattenmolekyler, och de knuffar varandra mycket mer än kajaken. Kajakens sidor bombarderas nog, men rätt jämt längs hela kajaken och från alla riktningar. Sett från molekylernas perspektiv påminner kajakens släta yta om Alperna. Å andra sidan ser en kurvform ut som en slät skiva om man är tillräckligt nära. Såsom vi sett ger också en jämntjock skiva upphov till lyft. Även en ladugårdsdörr flyger, så den här förklaringen duger inte.

Enligt en annan vanlig förklaring är vattnet runt kajakens akter “mjukare” än vattnet kring fören, och kajakens akter “slirar” i det mjuka vattnet. Här hänvisar man till olikheterna i vattnets ytflöde i fören och aktern. Längs en hydrodynamiskt slät yta, som man kan få till stånd genom våtslipning med 400-graders sandpapper, börjar flödet laminart men blir turbulent ca en halv meter från fören. Förändringen beror på vattnets viskositet. Laminarflödets tjocklek är dock bara ca 2 mm, och det turbulenta skiktet max. 6-8 mm. Det här har ingen större inverkan på kurshållningen.
Källhänvisningar

Här några nyttiga källor för dem som närmare vill bekanta sig med hydrodynamikens märkliga värld. Den som har tillgång till webben (och förstår engelska) kan surfa till http://www.diam.unige.it/~irro/lecture_e.html. Där åskådliggörs luftflödet kring en vinge medelst animation. Sidan http://www.monmouth.com/~jsd/how/ innehåller också matnyttig information.

+ Milne-Thomson Theoretical Hydrodynamics
Dover Publications, New York, 1968
+ F. White Viscous Fluid Flow
McGraw-Hill, 1991
+ J.N. Newman Marine Hydrodynamics
MIT Press, Cambridge, 1997
+ J.H. Ferziger, M. Peric Computational Methods for Fluid Dynamics
Springer, 1999
+ R. Garrett The Symmetry of Sailing
Adlard Coles Ltd, 1987
+ H.C. Petersen Quaanniornermut ilitsersuut,
Nunatta Katersugaasivia Allagaateqarfialu, 1981
(Instruction in Kayak Building, Greenland National Museum & Archives)

Motto

“Felix, qui potuit rerum cognoscere causas”,

Vergilius.

“Lycklig den som förstår allt”.

Det är något att sträva efter.

Vastaa

Täytä tietosi alle tai klikkaa kuvaketta kirjautuaksesi sisään:

WordPress.com-logo

Olet kommentoimassa WordPress.com -tilin nimissä. Log Out / Muuta )

Twitter-kuva

Olet kommentoimassa Twitter -tilin nimissä. Log Out / Muuta )

Facebook-kuva

Olet kommentoimassa Facebook -tilin nimissä. Log Out / Muuta )

Google+ photo

Olet kommentoimassa Google+ -tilin nimissä. Log Out / Muuta )

Muodostetaan yhteyttä palveluun %s