vgbildning frn pasagerarfartyg - KTH

Förord
Rapporten utgör mitt examensarbete vid
institutionen farkost och flyg, avdelningen Marina
system vid KTH i Stockholm.
Jag vill tacka alla som på något sätt hjälpt mig med
arbetet genom att upplåta resurser, tid eller
engagemang.
Stockholm juni 2007
Anders Edman
iii

Abstract – Passenger ferry wave making
The passenger ferry m/s Symfoni is believed to produce an unusual amount of wash. There is
also evidence of a significant loss of ship performance compared to the speed trials after
delivery. The report investigates the extent of these problems, their causes and possible
connections. A couple of modifications deemed viable are also investigated as to their effect
on the ships wave making.
The analysis consists among other things of the performing of a new set of speed trials, a
performance comparison study among a selection of similar vessels, and model scale hull
resistance measurements.
The report concludes that the hulls overall dimensions are not in itself enough to prevent it
from being effective. Instead the ships relatively high wave making resistance is due to an
unsophisticated bow design. Therefore can comparatively straightforward modifications such
as altering ship trim or adding a stern extension, not be expected to affect wave making
characteristics to any greater extent.
Sammanfattning – Vågor från passagerarfartyg
Skärgårdsbåten m/s Symfoni upplevs generera ovanligt mycket svall. Dessutom pekar tidiga
källor på att fartygets fartresurser vid leveransen var betydligt större än vad de är idag.
Rapporten tar avstamp i dessa båda problem och utreder deras eventuella samband, orsaker
och omfattning. Dessutom utreds även effekterna av ett par tänkbara modifieringar som
bedömts genomförbara och som kan påverka fartygets vågbildning.
Arbetet som ligger till grund för rapporten innefattar bland annat en repetition av de
provtursförsök som utfördes vid leveransen, en jämförelse med liknande fartygs prestanda
samt släpförsök i modellskala.
De resultat och slutsatser som nås innefattar bland annat att Symfonis dimensioner i sig inte
borde utgöra något hinder för att vara ett effektivt fartyg. Orsaken till att fartyget upplever
stort vågbildningsmotstånd, är olycklig utformning av förskeppet. Varför förhållandevis enkla
modifieringar som att trimma om fartyget eller att förlänga skrovet inte förväntas kunna
påverka vågbildningen i någon större omfattning.
v

Nomenklatur.
AT Akterspegelarea. [m 2 Ax
]
Maximal spantarea. [m 2 ]
B Bredd. [m]
BBWL Bredd i vatten linjen. [m]
CA Motståndskoefficient, luftmotstånd. [-]
CF Motståndskoefficient, plattfriktion. [-]
CR Motståndskoefficient, restmotstånd. [-]
CT
D, ∇
Motståndskoefficient, totalmotstånd. [-]
3
Volymsdeplacement. [m ]*
Δ,W Viktsdeplacement. [ton] *
ΔCF
DL
Motståndskoefficient, ytråhetstillägg. [-]
Deplacement-längd förhållande (D/LWL 3 ). [-]
FnD Froudes tal map. volymsdeplacement. [-]
FnL Froudes tal map. vattenlinjelängd. [-]
IE Halva inträdesvinkeln. [grader]
L Längd. [m]
LB Längd/Bredd –förhållande (LWL/BWL). [-]
LWL Längd i vattenlinjen. [m]
P Effekt. [W]**
RA Luftmotstånd. [N]
RF Friktionsmotstånd. [N]
RR Restmotstånd. [N]
RT Totalt motstånd. [N]
RVP Visköst tryckmotstånd. [N]
RW Vågbildningmotstånd. [N]
TA Akterspegelareakoefficienten (AT/AX). [-]
U Båtfart. [m/s]
Båtfart. [knop]
Uk
g Tyngdacceleration. [m/s 2 ]
h Vattendjup. [m]
ρ Densitet vatten. [kg/m 3 ]*
v Vinkel. [grader]
*) I Östersjön och i den här rapporten väger allt vatten nära 1000 kg/m 3 . Därmed görs
ingen pratisk skillnad mellan volymsdeplacement och viktsdeplacement.
**) En detalj av ringa praktisk betydelse men som kan orsaka onödigt huvudbry är att det
tycks ha skett en sammanblandning av brittiska/amerikanska och metriska hästkrafter.
Symfonis två huvudmaskiners totala motoreffekt är: 1720 hp = 1744 hk = 1282 kW
och ingenting annat. Denna lilla groda verkar ha uppstått någon gång i början av 90talet
och har överlevt och i viss mån satt avtryck även i den här rapporten.
vi

1. Inledning............................................................................................................................. 2
1.1. Problembeskrivning .................................................................................................... 2
1.2. Arbetsgång .................................................................................................................. 3
2. Fartygs motstånd ................................................................................................................ 4
2.1. Dimensionslös fart....................................................................................................... 4
2.2. Uppskattning av motståndskomponenterna ................................................................ 5
2.3. Systematiska serier och semiempiriska metoder......................................................... 5
2.4. Motståndets beroende av fartygslängden .................................................................... 6
2.5. Uppskalning av modellförsök ..................................................................................... 8
2.6. Fartygsgenererade vågor ............................................................................................. 9
2.7. Begränsat vattendjup ................................................................................................. 11
2.8. Slutsatser ................................................................................................................... 12
3. Provtur.............................................................................................................................. 13
3.1. Jämförelse provtursdata............................................................................................. 13
3.2. Diskussion ................................................................................................................. 16
3.3. Slutsatser ................................................................................................................... 17
4. Semiempiriska metoder.................................................................................................... 18
4.1. Skrovparametrar........................................................................................................ 18
4.2. Optimering av enskilda skrovparametrar. ................................................................. 19
4.3. Skrovparametrarnas betydelse för restmotståndet..................................................... 21
4.4. Slutsatser ................................................................................................................... 22
5. Jämförande studie............................................................................................................. 23
5.1. Spionage.................................................................................................................... 23
5.2. Jämförelse.................................................................................................................. 24
5.3. Gallring och utvärdering ........................................................................................... 25
5.4. Slutsatser ................................................................................................................... 27
6. Tidigare utförda modellförsök ......................................................................................... 28
6.1. Modellförsök Symfoni .............................................................................................. 28
6.2. Modellförsök ”Vindan”............................................................................................. 29
6.3. Jämförelser och utvärdering av modellförsök........................................................... 31
6.4. Slutsatser ................................................................................................................... 32
7. Barlastning och omfördelning av massa .......................................................................... 33
7.1. Genomförbarhet, barlastning..................................................................................... 34
7.2. Genomförbarhet, omfördelning av massa ................................................................. 34
8. Modellförsök .................................................................................................................... 35
8.1. Val av modellskala.................................................................................................... 35
8.2. Bygge av modell........................................................................................................ 36
8.3. Försöksuppställning .................................................................................................. 36
8.4. Observationer ............................................................................................................ 39
8.5. Utförande och databehandling .................................................................................. 41
8.6. Resultat mätning av omtrimning ............................................................................... 43
8.7. Resultat mätning av släpmotstånd............................................................................. 46
8.8. Noggrannhetsuppskattning av släpmotståndsmätningar ........................................... 48
8.9. Slutsatser ................................................................................................................... 52
9. Sammanfattande diskussion och slutsatser ...................................................................... 53
9.1. Rekommendationer ................................................................................................... 54
10. Referenser....................................................................................................................... 55
1

1. Inledning
Klart Skepps skärgårdsbåt ms Symfoni chartras ut för konferenser, middagar, turer och
liknande i Stockholms skärgård. Det upplevs, både av besättningen och av en uppretad
allmänhet, att Symfoni genererar ovanligt mycket svall för ett fartyg av hennes storlek. Detta
är i första hand ett problem för boende i skärgården och för andra fartyg.
1.1. Problembeskrivning
Bortsett från att de svall som fartyget genererar kan verka störande för omgivningen så är de
även energislukande. Detta innebär förutom högre bränsleförbrukning även att fartygets
fartresurser begränsas. Under provturen 1991 utfördes bland annat ett fartprov vid fullt
effektuttag. Provet utfördes som ett dubbellöp över en stäcka av 3.68 sjömil och de klockade
hastigheterna var 20.1 respektive 21.5 knop (Williams 1991). Detta är betydligt högre fart än
vad fartyget gör idag, så i något avseende har fartyget förändrats.
Arbetet utreder problemets omfattning och orsaker. Därutöver ska arbetet utmynna i förslag
på lämpliga åtgärder eller modifieringar. Tänkbara modifieringar kommer att beaktas och
jämföras med avseende på hur de förväntas påverka vågbildningen och fartygets egenskaper i
övrigt.
Symfoni med huvuddata enligt Tabell 1 har en skrovform som karakteriseras av V-formade
spant, stor akterspegel och en negativ köllinjelutning. Utmärkande är också att fartyget har ett
förhållandevis stort akterligt trim. Den dokumentation som finns tillgänglig är spantruta
(Abrahamsson 1990), provtursdata (Williams 1991) och en nyframtagen stabilitetsbok
(Abrahamsson 2005).
Tabell 1. Symfonis huvuddata.
Figur 1. Skiss av Symfoni.
2

1.2. Arbetsgång
Den egentliga avsikten med denna rapport är att ta sikte på de fartygsgenererade vågorna i
Symfonis kölvatten. Men av praktiska skäl kommer det att för många syften sättas
likhetstecken mellan dessa vågor och effektförbrukning. Detta är korrekt i det avseendet att
dessa vågor är orsak till en stor del av fartygets motstånd. Men mera diskutabelt i den
meningen att det kan vara svårt att veta till hur stor del. Detta samt att vågor med olika
våglängd kan ha samma energiinnehåll men kan vara olika störande för exempelvis ett
mötande fartyg eller en förtöjd fritidsbåt.
Efter antagandet att Symfoni upplever stort motstånd och skapar mycket svall uppstår en
mängd frågor. Först och främst behövs en uppfattning om hur dåligt fartyget är. Detta
kommer att undersökas främst genom att jämföra Symfonis prestanda med liknande fartygs.
Vidare frågar man sig kanske hur mycket sämre är fartyget nu jämfört med när hon var nytt.
Det vill säga, vad är orsakat av slitage eller andra eventuella förändringar? En god uppfattning
om vad som påverkar Symfonis vågbildning behövs. En förlängning av fartyget har
diskuterats, är längden en för vågbildningen viktig parameter?
Inledande frågeställningar.
- Är fartyget sämre än liknande fartyg?
- Hur dåligt är fartyget?
- Har fartygets prestanda förändrats jämfört med när hon var ny?
- Skapar fartyget ovanligt mycket svall?
- Vad är det som påverkar om ett fartyg river upp mycket eller lite svall?
- Trimmar fartyget tillräckligt mycket eller lite, är fartyget bra lastat?
- Finns det motståndspredikteringsverktyg som kan förklara vad som pågår?
- Går det förbättra fartyget så att hon gör mindre svall?
- Är en förlängning av skrovet att rekommendera?
Dessa och andra frågor kommer att ägnas uppmärksamhet i senare kapitel, men närmast följer
ett mera allmänt hållet avsnitt om fartygsmotstånd, vågbildning och beräkningsmetoder.
3

2. Fartygs motstånd
Ett fartygs totala motstånd RT, vid en viss fart är den kraft som behövs för att bogsera fartyget
genom lugnvatten. Motståndet består av flera olika komponenter, och summan av dessa
benämns släpmotstånd eller totala motståndet. Motståndskomponenterna som är av både
aerodynamisk och hydrodynamisk karaktär delas in enligt följande.
Friktionsmotstånd RF, orsakat av skjuvspänningar i vattenskiktet närmast intill skrovet.
Visköst tryckmotstånd RVP, som motsvaras av den energi som förs bort från skrovet i form av
virvlar. Eller om strömningen inte kan följa skrovets krökning och det uppstår en vak.
Benämns även virvelbildningsmotstånd eller avlösningsmotstånd.
Vågbildningsmotstånd RW, som genereras av den energi som kontinuerlig behöver tillföras för
att upprätthålla det vågsystem fartyget genererar i lugnvattenytan.
Luftmotstånd RA, orsakat av fartygets ovanvattendels rörelse i luften.
Denna uppdelning har sitt ursprung i William Froudes (1810-1879) arbete med modellförsök.
Han insåg att motståndskurvor uppmätta i modellskala inte kan omräknas till fullskala genom
en enkel uppskalning.
Froude utgick ifrån att komponenterna kunde behandlas separat, och han ansåg samtidigt att
vågbilningsmotståndet och det viskösa tryckmotståndet var av samma art. Därför
sammanfördes dessa till vad som kallades restmotstånd, RR. Detta visade sig senare inte vara
helt korrekt. Snarare skall det viskösa tryckmotståndet höra samman med friktionsmotståndet.
Detta då båda dessa orsakas av viskösa krafter, till skillnad från det tyngdkraftsberoende
vågbildningsmotståndet. Detta har man löst för deplacerande fartyg genom att införa vad man
kallar en formfaktor, för halvplanande fartyg har problemet lämnats därhän.
2.1. Dimensionslös fart
Vid jämförelse mellan olika fartyg används istället för fart ofta det dimensionslösa Froudes
tal. Detta tal kan i olika strömningsapplikationer definieras på många olika sätt och tillskrivas
diverse fysikaliska betydelser. Det Froude upptäckte var att ett fartygs specifika restmotstånd,
dvs. förhållandet mellan restmotståndet och tyngddeplacementet. Var lika för geometriskt
likformiga men olika stora fartyg vid samma värden på förhållandet mellan respektive fartygs
fart och kvadratroten på vattenlinjelängden. Fart-längdförhållandet har senare gjorts
dimensionlöst med hjälp av tyngdaccelerationen, g. Froudes tal definieras enligt:
F
nL
U
= ( 1)
g ⋅ L
WL
Där U är fartygets fart och LWL är fartygets vattenlinjelängd. Vid låg fart är alla fartyg
deplacerande. Om skrovform och motoreffekt tillåter det, får ett fartyg vid ökande hastighet
en allt större del av sin lyftkraft från dynamiska krafter. Vid någon fart sägs fartyget halvplana
och ökas farten ytterligare planar det. Dessa fartområden kan definieras lite olika, men
Symfoni är definitivt halvplanande i sitt högre fartområde.
För motståndet hos fartyg som halvplanar är deplacementet av större betydelse än
vattenlinjelängden. Därför används ofta för jämförelser ett Froudes tal baserat på
deplacementet.
U
Fn ∇ =
( 2)
3 g ⋅ ∇
4

2.2. Uppskattning av motståndskomponenterna
När värdet på motstånd beräknas eller presenteras används ofta dimensionslösa
motståndskoefficienter, C. I dessa har man valt att normera motståndet mot fartygets fart och
våta yta, enligt:
R
½ ρ U
C 2
= ( 3)
S
Fartygets totala motståndskoefficient skrivs som summan av alla motståndskoefficienter. Där
det viskösa tryckmotståndet har flyttas ut ur restmotståndet och sammanförs med
friktionsmotståndet. Detta åstadkoms genom införandet av en formfaktor, k.
C = ( 1 + k)
C + C + ΔC
+ C
( 4)
T
F
R
F
A
Värdet på formfaktorn har valts som det värde som bäst minimerar skillnaden i motstånd
uppmätt i modellskala och motstånd i fullskala. För deplacerande fartyg finns det allmänt
vedertagna värden, men dessvärre inte för halvplanande fartyg. Formfaktorn sätts alltså till
noll i väntan på att något förslag skall vinna allmän acceptans (ITTC 1990).
Luftmotståndet på ett modellfartyg är vanligen inte särskilt stort, varför denna del normalt
bortses ifrån i modellförsöket. Vid omräkning till fullskala adderas därför en
motståndskoefficient, CA, som förväntas motsvara denna del av motståndet.
Samma förfarande används för att kompensera för att fullskalefartygets yta inte är lika slät
som modellfartygets. Denna motståndskoefficient kallas ytråhetstillägg, ΔCF.
Friktionsmotståndet antas vara lika stort som det från en platta med samma längd och våta yta
som fartyget. Allmänt används det värde på friktionskoefficienten som antogs av ITTC:s
friktionskommite 1957.
0.
075
CF =
( 5)
( ) 2
log Rn − 2
10
Restmotståndet som, efter införandet av formfaktorn, kan ses som (i stort sett) identiskt lika
med vågbildningsmotståndet uppskattas vanligen utifrån mätningar på geometriskt likformiga
skrov i modellskala. Modellförsök är dock dyra och tidskrävande varför man ofta använder
data från systematiska serier av modellförsök för att uppskatta restmotståndet.
2.3. Systematiska serier och semiempiriska metoder.
Friktionsmotståndet uppskattas som tidigare beskrivit med hjälp av skrovets våta yta. För
restmotståndet finns däremot ingen allmänt vedertagen teori eller metod. Storleken på det
restmotstånd ett fartygsskrov upplever vid framfart i vattnet är beroende av en mängd olika
faktorer. Farten, storleken på fartyget och skrovets ytbeskaffenhet är några. Fartygets form är
en annan. Just formen är, emedan den är helt uppenbart viktig, dessvärre också svår att
beskriva i form av ett begränsat antal värden.
Längd, bredd och deplacement är exempel på uppenbara mått för att beskriva ett fartyg. Men
eftersom dessa egentligen mest beskriver fartygets storlek används dessa mått istället
kombinerade i, ofta dimensionslösa parametrar. Dessa parametrar måste vara av sådan art att
de alltid går att finna och inte tenderar att beskriva olika saker på olika fartyg. Eftersom det
saknas ett sätt att teoretiskt beskriva hur de olika parametrarna påverkar restmotståndet så
undersöks detta ofta statistiskt.
5

I systematiska serier varieras en grundskrovform i modellskala systematiskt med avseende på
diverse mått och längdförhållanden. Varefter modellerna testas i släprännor och resultatet
tabelleras. Sedan kan dessa tabeller med gott resultat användas för att uppskatta
restmotståndet hos fartyg som är tillräckligt lika den grundskrovform som användes.
För att ta konceptet med systematiska serier ett steg längre har flera metoder utvecklats där
resultatet från många systematiska serier har bakats ihop. Dessa metoder som kallas
semiempiriska använder ett skiftande antal skrovparametrar som variabler i en
kurvanpassning av vanligtvis restmotståndskoefficienten för de skrov som ingår i metoden.
Om det skrov som undersöks är någorlunda likt några av de skrovmodeller, som använts för
att bygga upp metoden, kan dessa metoder ge en god uppskattning av restmotståndet. Dessa
metoder är främst avsedda att användas tidigt i projekteringsstadiet för att bestämma
ungefärliga värden på ett fartygs effektbehov.
2.4. Motståndets beroende av fartygslängden
Ett fartygs effektkurva kan för att möjliggöra jämförelse ritas som släpmotstånd genom vikt
mot volymsfartskoefficient, FnD. I Figur 2 ritas dessa kurvor för fem modeller ur en
systematisk serie av planande skrov. Kurvorna har ritats utifrån modellförsök där
huvudsakligen modellernas längd-bredd förhållande har varierats. Figuren avser här främst
belysa de stora skillnader i motstånd som kan råda mellan olika skrovformer i det fartområde
där FnD är mellan ett och två. Det slankaste skrovet har vid FnD = 1.5 hälften så stort motstånd
som det fylligaste. Vidare ses också att breda skrov har en markant planingströskel och att
skillnaderna mellan skroven minskar vid högre hastigheter.
Figur 2. Motstånd/vikt förhållande mot FnD För fyra modeller ur serie-62. (Figur efter Lewis 1988).
Genom att studera Figur 2 lite närmare kan man bilda sig en uppfattning om hur stort
inflytande längd/bredd -förhållandet har på fartygsmotståndet. Ur figuren ses att beroendet av
denna parameter är stort. Visserligen är det minskande vid högre farter men stort för alla
farter som är av intresse i den här studien. Symfoni och dom flesta andra passagerarfärjor har
6

ett L/B –förhållande inom det intervall som begränsas av de tre understa kurvorna. Det vill
säga dom har inte någon planingströskel, utan ett mer linjärt ökande effektbehov.
Vidare ses också att beroendet är avtagande. Vilket rent praktiskt innebär att en eventuell
motståndsminskning vid en förlängning blir störst om fartyget inte redan var särskilt långt.
Detta kan kännas intuitivt, men vad innebär detta i realiteten för ett kort fartyg som Symfoni.
Symfoni går som mest ungefärligen vid ett FnD om 1.5. Genom att läsa av kurvorna vid denna
hastighet och rita in dom i Figur 3 nedan, kan man uppskatta effekterna av en rimligt stor
förlängning om säg, 3.5 meter.
Figur 3. Fartygsmotståndets beroende av längd/bredd -förhllandet för serie 62.
En Förlängning av Symfoni om 3.5 meter gör att hennes L/B -förhållande ökar från
ungefärligen 4.38 till 4.92. För ett fartyg ur serie 62 skulle enligt ovan en sådan förändring
innebära en minskning av motståndet med omkring sju procent vid denna hastighet. Men, det
finns två stora men, ett bra och ett dåligt.
Vid en förlängning ökar med nödvändighet fartygets våta yta, varför även friktionsmotståndet
ökar. Detta medför att medan fartygets totala motstånd minskat omkring sju procent, så måste
restmotståndet minska mer än detta. Gott, men resonemanget ovan bygger på att
deplacementet hålls konstant. Tas en deplacementsökning med i beräkningarna är det mer
osäkert, och helt beroende på storleken av denna ökning, om förlängningen medför någon
förbättring alls.
7

2.5. Uppskalning av modellförsök
Vid modellförsök för halvplanade fartyg släpas en mass- och dimmesionsriktig modell av
fartyget vid ett visst FnD. Motståndet mäts och från detta värde bestäms modellens totala
motståndskoefficient, CTm enligt (ekv.3). Modellens friktionsmotståndskoefficient uppskattas
enligt ITTC 57 (ekv.5) och detta värde subtraheras från CTm. Det som blir kvar är
restmotståndskoefficienten för både fartyget och fartygsmodellen (CR = CRm). Fartygets
friktionsmotståndskoefficient uppskattas enligt ITTC 57, och CT beräknas enligt (ekv.4) med
eventuella tillägg för ytråhet och luftmotstånd samt andra eventuella tillägg. Därefter beräknas
slutligen fartygets motstånd vid detta FnD, återigen enligt (ekv.3).
Ibland är det önskvärt att presentera det uppskattade motståndsvärdet i form av erforderlig
axeleffekt, P. För detta ändamål behöver en relevant propellerverkningsgrad uppskattas.
Exakta data om Symfonis propeller saknas, så för ändamålet har en liknande propeller ur
Wageningen B-Screw serien valts (van Lammeren mfl. 1969).
En propellers verkningsgrad varierar både med varvtalet och med fartygets fart. För att
underlätta fortsatta beräkningar har varvtalsberoendet eliminerats med hjälp av Symfonis
varvtal-fart kurva från provturen 1991. Kvarstår gör således bara en enkel
verkningsgradskurva som funktion av fartygets fart enligt Figur 4. Verkningsgraden antas
alltså vara låg till en början men ökar snabbt fram till ungefär fem-sex knop. Därefter planar
kurvan ut och stiger långsamt fram till den hastighet där propellerbladen råkar i stall, denna
hastighet nås inte. Kurvans giltighetsområde utgörs ungefärligen av det område som utritats i
figuren, men det intressantaste och viktigaste området är mellan 14 och 20 knop. Denna kurva
kommer att användas genomgående för alla beräkningar av axeleffekt i den här rapporten om
inget annat nämns.
Figur 4. Verkningsgradskurva som här används vid beräkning av axeleffekt.
8

2.6. Fartygsgenererade vågor
När ett fartyg gör framfart genom vattnet uppstår tryckskillnader längsmed skrovet. Speciellt
på de ställen utmed fartyget där skrovgeometrin förändras mycket uppstår stora
tryckvariationer. Så sker framförallt i fören och i aktern och där skapas två områden med
högre tryck. Se Figur 5.
Figur 5. Tryckskillnader utmed skrovet
Dessa tryckstörningar ger upphov vågor med alla möjliga våglängder som har en
utbredningshastighet som är mindre eller lika med fartygets fart. Vågorna utbreder sig radiellt
från de punkter där de skapades som ”ringar på vattnet”. På grund av fartygets framåtrörelse
interfererar vågorna så att de på vissa ställen släcks och på andra förstärks. Resultatet blir det
karakterristiska kilformade mönstret i vatenytan.
Figur 6. Vågsystem som endast består av vågor med en våglängd.
En tryckstörning som endast genererar vågor med en våglängd, och som rör sig i vattenytan
genererar ett vågsystem bestående av ett antal parallella vågfronter. Dessa rör sig utåt ifrån
den väg tryckstörningen har färdats, som i Figur 6. Vågorna interfererar inbördes med
varandra och de släcks i det närmaste ut överallt utom i de divergerande vågfronterna och i de
9

transversella vågfronterna som följer fartyget. De divergerande vågorna bildar en vinkel som
beror på tryckstörningens hastighet och våglängden hos de vågor som genererats.
Figur 7. Vågsystem bestående av flera våglängder.
Fartyg generera vågor av alla möjliga våglängder som därmed även har olika
utbredningshastighet. De olika systemen av parallella vågfronter kommer därför att kunna
interferera och resultatet kan likna det i Figur 7 som är summan av tre olika våglängder.
Vågfronterna bryts då upp i ett antal kortare vågkammar som rör sig bort från skrovet enligt
något visst mönster. Figur 8 visar schematiskt de divergerande och de transversella vågorna
som bildas vid skrovets för respektive akter.
Figur 8. Schematisk bild av ett vågsystem när ett fartygsskrov gör fart genom vattnet. (ur Lewis 1988)
10

Detta mönster förändras när fartygets ändrar fart. Vid högre fart skapas vågor med högre
utbredningshastighet och längre våglängd. Vid vissa farter kan det förliga vågsystemet
interferera med det akterliga så att fartygets totala vågmotstånd ökar eller minskar. Detta
resulterar i ett antal lokala max- och minimipunkter i kurvan över skrovets
vågmotståndskoefficient.
Figur 9. Vågmotståndskoeffcient för ett fatygsskrov. (ur Lewis 1988)
I Figur 9 ses hur värdet för den totala vågmotståndskoefficienten kan variera både uppåt och
nedåt, för att någonstans vid ett Froudes tal omkring 0.5 nå sitt maximum. För Symfoni
motsvaras den farten av omkring 15-16 knop. En eventuell skrovförlängning skulle syfta till
att flytta den maxpunktens läge till en högre hastighet vid vilken fartyget sällan eller aldrig
framförs. En förlängning om 3.5 meter kan förskjuta maxpunkten ungefär en knop.
2.7. Begränsat vattendjup
Vid begränsat vattendjup påverkas vågbildningen från ett fartyg. Därför definieras det även ett
Froudes tal med avseende på vattendjupet. Motståndet och framför allt vågmotståndet är
starkt djupberoende. Detta på grund av att de långa vågkomponenterna i det transversella
vågsystemet når botten och deras utbredningshastighet tvingas att öka. När så sker
koncentreras vågenergin i ett färre antal vågor nära fartyget. Froudes tal med avseende på
vattendjup definieras enligt:
F nh
U
= ( 6)
g ⋅ h
11

Vågmotståndet är som störst när Fnh är omkring ett. Denna fart kallas kritisk hastighet och bör
undvikas för att hålla vågbildningen på en acceptabel nivå. I Whittaker (2001) beskrivs hur
FnL och Fnh samverkar och påverkar de fartygsgenererade vågorna. Vågornas energi ökar
kraftigt när Fnh är omkring ett eller när Fnl är omkring 0.5. Dessa båda tal beror på farten,
vattendjupet och fartygets vattenlinjelängd. I Figur 10 ritas därför två områden där Symfoni
riskerar att orsaka onödigt mycket svall. I värsta fall opererar fartyget inom båda dessa
områden samtidigt, och framför allt detta bör undvikas. Exempelvis så kan alltså Symfoni
orsaka extra mycket svall om hon framförs i 18 knop och vattendjupet är mellan 7 och 15
meter.
Figur 10. Oönskat fart och djup –område för LWL = 27 meter.
2.8. Slutsatser
Några slutsatser som kan dras utifrån ovanstående är…
- En förlängning av ett fartygsskrov kan vara fördelaktigt med avseende på
vågbildningen. Detta förutsätter dock att fartygets deplacement inte ökar för mycket.
- De förbättringar som kan åstadkommas är av storleksordningen några procent. I
exemplet med skrov från serie 62 blev förbättringen sju procents lägre totalmotstånd
för en 3.5 meters förlängning, när deplacementet hölls konstant.
- En förlängning syftar till att flytta den fart där vågmotståndet utgör störst andel av det
totala motståndet uppåt. En förlängning om 3.5 meter kan flytta denna fart omkring en
knop. Från omkring 15-16 till omkring 16-17 knop.
- Begränsat vattendjup kan påverka vågbildningen negativt. Ett vattendjup om 15 meter
är inte att anse som djupt vatten för ett fartyg av Symfonis längd.
12

3. Provtur
Vid leveransprovturen i Gullmarsfjorden 1991 utfördes en rad mätningar. Bland annat
plottades varvtal och omtrimning mot fart. Genom att upprepa dessa försök nu 15 år senare
kan man bilda sig en uppfattning om något, och i så fall vad som har förändrats sedan dess.
Även axeleffekten uppmättes 1991, men det fanns tyvärr ingen möjlighet att upprepa denna
mätning. Fullständig beskrivning av leveransprovturen finns i (Williams 1991). Bortsett från
att fartyget har åldrats tycks ingenting ha förändrats sedan leveransen. Fartyget har inga
betydande om- eller tillbyggnader och identiskt deplacement om 66 ton, och statiskt trim om
0.7 meter.
Den nya provturen utfördes den 24 maj 2006, i Askrikefjärden. Provet utfördes som sex
stycken dubbellöp vid olika varvtal, där provbanan var orienterad i vindriktningen. Varvtalet
avlästes på motorernas individuella varvräknare. En mätdator loggade omtrimningen, dels
med en vinkelgivare och dels med en accelerometer. Olyckligtvis visade det sig att dessa
mätdata inte gick att utläsa på grund av för höga brusnivåer. En ny mätning av omtrimningen
utfördes därför den 22 november. Därutöver loggades farten med GPS, och Symfonis vågsvall
fotograferades från en följebåt.
Här anges trim antingen som en längd eller en vinkel, där positiva värden avser trimning på
aktern. Anges en längd är denna, skillnaden i djupgående vid akterliga respektive förliga
perpendikeln, se Figur 11. I de fall trimmet anges som en vinkel är det vinkeln mellan
vattenytan och baslinjen. Omtrimning är skillnaden mellan trimvinkeln vid en viss fart och det
statiska trimmet.
Figur 11. Trim anges som en vinkel eller en längd, Symfoni trimmar 0.7m ≈ 1.4˚.
3.1. Jämförelse provtursdata
Mätningarna jämförs med resultatet från leveransprovturen. I Tabell 2 visas resultatet av
mätningarna från maj och november 2006 samt juni 1991. Datapunkterna utgör medelvärdet
av respektive två mätningar under dubbellöpen.
13

Tabell 2. Resultat av provturer 1991 respektive 2006.
Värt att notera är att Symfonis maxfart den 24 maj 2006 var 18.8 knop, vilket är två knop
lägre än vid leveransprovturen. Vidare noteras även att motorerna inte nå samma varvtal som
tidigare och att Symfoni vid leveransprovturen inte behövde utnyttja hela sin motoreffekt om
1282 kW för att nå sin maxfart. Då, i juni 1991 kunde motorerna i det närmaste nå sitt
maximala varvtal se Figur 12, Men detta skedde redan vid en last om 1123 kW.
Figur 12. Effekt och bränsleförbrukningskurvor för (en av) Symfonis motorer, samt inritat den uppmätta
axeleffekten vid provturen 1991.
Figur 12 är tillverkarens provbänksmätningar av den motortyp som finns installerad i
Symfoni. Diagrammet visar bland annat bränsleförbrukningen för olika motorvarvtal och
effektuttag. Kurvan markerad med en ”4” är motorns begränsningskurva eller den maximala
14

effekt som motorn kan leverera vid ett givet varvtal och kurvan markerad med ett ”P” visar
motorns optimala eller mest bränsleeffektiva belastning. Utritat i diagrammet är även de tre
mätpunkterna från provturen 1991. Motorn belastades därmed strax under men nära optimalt
under provturen. Det som begränsade effektuttaget var alltså inte hur tungt det var att rotera
propellrarna utan hur mycket motorerna kunde varva. Symfoni gick alltså förhållandevis lätt
och hade gott om motorresurser för att klara av ökat motstånd till följd av fler passagerare
eller mer last. Alternativt kunde fartyget ha försetts med en annan propeller och på så sätt fått
större fartresurser.
Figur 13. Jämförelse varvtal mot fart, provtur 2006 respektive 1991.
Genom att plotta varvtalskurvorna från 1991 och 2006 tillsammans i Figur 13 ovan ses att
Symfoni gör lägre fart för ett specifikt varvtal jämfört med tidigare. Inom det överlappande
mätområdet, (14.2 till 18.8 knop), är skillnaden i medel, strax under en knop.
I Figur 14 visas hur Symfoni trimmar om vid fart, nu och vid leverans. Omtrimningen tycks
alltså inte ha förändrats.
Figur 14. Symfonis omtrimning vid provturerna 2006 respektive 1991.
15

3.2. Diskussion
Att ett fartygs prestanda försämras med tiden är i sig helt naturligt. Skrovet är utsatt för
beväxning och korrosion som inte helt kan återställas vid dockning. Propellrar slits och det
gör även motorer. Detta har hursomhelst resulterat i en viss prestandaförsämring.
Figur 15. Symfonis installerade respektive ”utnyttjad” motoreffekt.
Stapeln i Figur 15 visar Symfonis totala installerade motoreffekt om 1282 kW.
Leveransprovturens mätningar gav att endast 1123 kW av dessa kunde eller behövde utnyttjas
för att nå den uppmätta maximala hastigheten om 20.8 knop. Vidare uppmättes vid provturen
2006 fartygets maximala fart till 18.8 knop, en fart som det 1991 krävdes omkring 920 kW av
fartygets motoreffekt för att nå. Området markerat med ”X” i figuren har således aldrig
kunnat utnyttjas, åtminstone inte så länge fartyget varit olastat. Fartygets minskade
fartresurser motsvaras av det inte obetydliga området markerat med ”?”. Detta område beror
alltså antingen på att en mindre del av motoreffekten kan nyttjas, och/eller att effektbehovet
nu är större än tidigare.
De skillnader som kan påvisas mellan de båda provturerna och tänkbara orsaker till dessa kan
sammanfattas i följande punkter.
- Fartyget gör idag lägre fart för ett givet motorvarvtal.
o Fartygsskrovets yta är inte lika jämn som vid den tidigare mätningen, vilket
gör att det är tyngre att driva fartyget.
o Fartygets propellrar är slitna och arbetar inte längre lika effektivt, ett visst
propellervarvtal ger inte lika stor framåtdrivande kraft som tidigare.
- Fartygets motorer varvar idag inte lika högt.
o Fartygets propellrar är slitna så att det är tyngre än tidigare att rotera dessa.
o Motorernas begränsningskurva ser inte ut som i databladet. Detta kan i så fall
vara en förändring sedan 1991, men behöver inte vara det.
I det exakta orsakssambandet kan dock bara spekuleras. En upprepning av
axeleffektsmätningen, likt den som utfördes under leveransprovturen, skulle eventuellt kunna
utesluta något alternativ. Det är dock inte säkert att en sådan mätning skulle ge så mycket
nyttig information. Det är förmodligen rimligt att anta att både skrovet, propellrarna och
motorerna kan vara i behov av översyn. Vidare kan man konstatera att helt oavsett om
motorerna är i skick eller inte så har fartygets propulsionsverkningsgrad minskat betydligt. I
Figur 13 tidigare sågs hur farten beror av motorvarvtalet, ur detta kan man sluta sig till att
omkring halva och kanske mer av prestandaförsämringen inte bero på förändringar av
motorerna. Det vore därför kanske bäst att börja i motsatt ände med propellrarna. Skrovet
behöver förmodligen rengöras så ofta det är möjligt.
16

Om man beslutade sig för att upprepa mätningen av axeleffekt, skulle det exempelvis kunna
vara intressant att veta vilken effekt motorerna lämnar vid fullt effektuttag. Varför varvar
motorerna inte högre än cirka 2000 rpm vid full gas? Är effektuttaget så stort att motorerna
inte borde kunna varva mer, eller är det motorerna själva som är problemet och inte klarar av
att leverera den effekt som dom borde? Om mätningen utfördes och uteffekten fanns vara
närmare 1250 kW kunde man sluta sig till att propellrarna var i riktigt dåligt skick. Men om
mätningen istället gav ett värde omkring 1000 kW vore det motorerna som inte uppfyller vad
tillverkarens datablad anger. Det mest troliga är dock att mätningen skulle ge något värde
mellan dessa ytterligheter, och det är då inte säkert vilken nytta man kan ha av detta värde.
Det är inte ens säkert att man skulle kunna visa om motorerna har förändrats eller inte sedan
provturen 1991. Beslutet om att utföra en sådan mätning eller inte måste tas mot bakgrund av
hur svår, eller dyr, mätningen kan bli.
3.3. Slutsatser
Genom att upprepa vissa moment från leveransprovturen kunde några av de inledande
frågeställningarna besvaras:
- Symfoni är sämre nu än tidigare.
- Symfonis maxfart har sedan leveransen minskat med två knop från 20.8 till 18.8 knop.
- Förändringarna har inte medfört att fartyget trimmat om annorlunda.
- Prestandaförsämringen ser i första hand ut att bero på förändringar av propellrarna,
men förändringar av motorn kan inte uteslutas.
Symfonis skrov och motorer är alldeles säker i behov av kontinuerlig service och underhåll.
En mätning av axeleffekten skulle kunna vara intressant men kanske inte så ändamålsenlig.
Det vore bättre att i första hand titta på propellrarna då dessa verkar vara orsaken till omkring
halva fartygets prestandaförsämring. Symfonis motorer ger även ifrån sig vad som förefaller
vara ovanligt mycket svart rök. Rök är ett tecken på dålig förbränning som kan ha många
orsaker. Det kunde kanske vara läge att mäta upp den bränsle och luftmängd som passerar
motorn och se ifall dessa värden är rimliga.
17

4. Semiempiriska metoder
Semiempiriska metoder bygger på en databas med modellförsöksdata ifrån flera olika
fartygsmodeller. Ett antal skrovparametrar väljs som variabler i en kurvanpassning av
vanligen modellfartygens restmotståndskoefficient, CR. Parametrarna används som variabler i
en anpassning av CR vid ett antal diskreta hastigheter. Vid varje hastighet ges ett antal
koefficienter. Tillsammans med skrovparametrarna bildar dessa, termer vars summa utgör CR
vid denna hastighet. Ibland används även högre ordningens termer, inversen eller
korskopplingstermer av de olika skrovparametrarna. Det skulle exempelvis kunna se ut som i
ekvation 7. Där CR är en funktion av skrovparametrarna x och y, som kan utvärderas vid
farterna U1, U2 och U3.
C R
A
B
C
D
= Ax + Bx
U1
⎡ 1
⎢
4
⎢
⎢ 7
⎢
⎣10
U 2
2
5
8
11
2
+ Cy
U 3
3 ⎤
6
⎥
⎥
9 ⎥
⎥
12⎦
−1
+ Dxy
Antalet parametrar som används i en viss metod samt hur dessa valts ut varierar mycket. Det
totala antalet termer i restmotståndsekvationen begränsas dock av hur många försöksserier
som ingår i databasen. Vissa metoder använder endast några få medan andra kan använda
över 50 termer.
Tillförlitligheten hos semiempiriska metoder beror på homogeniteten mellan de försöksdata
som använts och det skrov som undersöks. Hög tillförlitlighet innebär således snävt
användningsområde. Kanske just därför har ett stort antal metoder utvecklats genom åren,
men de flesta av dessa är av olika skäl inte tillämpbara på Symfoni. En genomgång och
jämförelse av några olika metoder samt även en historisk tillbakablick och en allmän
diskussion om ämnet finns att läsa i Fung (1991).
Avsikten med att här ta med ett avsnitt om semiempiriska metoder var med förhoppningen att
hitta någon metod som kan förklara vad hos ett fartyg som kan göra att hon orsakar extra
mycket svall. Det visade sig dock att detta kanske inte var en så god ide. Semiempiriska
metoder avser att beskriva generella trender som kan observeras hos ett stort antal fartyg, i
motsats till udda beteenden hos enskilda fartyg. Metoderna kan däremot användas till att
identifiera vilka parametrar som är betydelsefulla, samt i viss utsträckning hur dessa
parametrar generellt påverkar vågbildningen hos fartyg.
4.1. Skrovparametrar
Ett stort problem när man försöker utreda hur olika skrovparametrar påverkar motståndet, är
att många av parametrarna är starkt kopplade. Ändras exempelvis längd/bredd -förhållandet så
ändras kanske även mittspantareakoefficienten och en mängd andra parametrar. Detta medför
bland annat att deras inbördes betydelse blir svår att genomskåda. Vid valet av
skrovparametrar till en reggretionsmodell bör en mängd aspekter tas i beaktande. De bör till
exempel inte vara för starkt kopplade, och inte heller valda så att en parameter kan skrivas
som en funktion av ett antal andra parametrar. Skaparna av dessa metoder har därför tvingats
18
( 7)

skaffa sig kunskap om hur parametrarna är kopplade till varandra. Tabell 3 är hämtad ifrån
Fung (1991), och visar hur fartygsparametrarna i Fungs databas korrelerar med varandra.
Korrelationskoefficienterna r, beräknas enligt ekvation 8, där kopplingen mellan N stycken
par av x och y beskrivs av ett tal mellan ±1.
r
N
∑
i=
= 0
[ ( x − x)(
y − y)
]
i
Nσ
σ
x
y
i
, därσ x är standardavvikelse och x är medelvärde för serien x. ( 8)
Tabell 3. Statistisk korrelation mellan olika skrovparametrar. (ur Fung 1991)
Korrelationskoefficienter som har ett värde nära noll innebär att variablerna har liten eller
ingen koppling till varandra. Medan värden nära ±1 innebär att parametrarna är starkt
kopplade. Tecknet på korrelationskoefficienten visar om de varierar i samma eller motsatt
riktning och beloppet anger hur tydlig trenden är. Om korrelationen mellan två parametrar är
exempelvis -0.9 bör det gå att se ett tydligt samband, där ett högre värden av den ena
parametern motsvaras av lägre hos den andra. Exakt hur sambandet ser ut går dock inte att
avgöra enbart utifrån detta värde.
Beroendet mellan två parametrar kan ha praktiska eller estetiska skäl, men det viktiga är att
känna till att beroendet finns där. När sedan motståndets beroende av dessa parametrar utreds,
bör man tänka på att en viss parameters betydelse kan i själva verket, bero på att den påverkar
andra parametrar. Eller snarare att den normalt sett brukar påverka andra parametrar. Om man
därmed lyckas ändra en parameter utan att detta samtidigt påverkar andra parametrar på det
sätt som normalt sker. Så blir resultatet kanske inte det väntade. Metodernas giltighetsområde
bestäms därför, dels av inom vilket intervall en viss parameter har varierats. Och dessutom av
att den undersökta skrovformens parametrar bör korrelera enligt samma allmänna trend som
parametrarna i databasen.
4.2. Optimering av enskilda skrovparametrar.
Det finns inget bra sätt att jämföra resultat från olika metoder. Det finns inte heller något bra
sätt att utvärdera enskilda metoders beroende av enskilda parametrar. Det enda sättet att testa
en semiempirisk metod, är att jämföra metodens predikteringar med modellförsöksdata från
19

skrov som inte användes för att skapa metoden. Om en metod visar sig ge goda predikteringar
för en viss typ av fartyg så kan den användas av fartygskonstruktörer för att uppskatta sådana
fartygs effektbehov. Metoderna ger just en uppskattning så den kloke fartygskonstruktören
provar förmodligen ett antal metoder för att bilda sig en uppfattning om hur det kan förhålla
sig. Däremot är det förmodligen dumt att försöka använda metoderna för att försöka optimera
fartygsskrov med avseende på enskilda parametrar. En av anledningarna härtill blir extra
påtaglig om man skruvar på en viss parameter, och sedan jämför resultatet från två olika
metoder där den ena metoden inte använder just denna parameter.
Två olika metoder kan inte förväntas svara på samma sätt för samma påverkan. Om en viss
parameter inte finns med i en metod kommer dess eventuella inflytande över restmotståndet
övertas av de kvarvarande parametrarna som i större eller mindre omfattning är kopplade till
den utelämnade parametern. Detta kan exemplifieras genom att testa två metoder parallellt
och enbart variera en parameter. För ändamålet valdes de metoder som konstruerats av Fung
(1991) och av Compton (1985). Dessa två metoder använder inte korskopplingstermer vilket
skulle ha komplicerat jämförelsen. Båda författarna har identifierat skrovparametern DL som
en av de mest betydelsefulla vid uppskattning av restmotståndet. DL är för övrigt den enda
parametern som de båda metoderna har gemensamt. Jämförelsen nedan avser ett fartyg med
ett visst deplacement och vattenlinjelängd samt samma fartyg med åtta procent högre
deplacement.
Figur 16. Två semiempiriska metoder påverkas olika av en deplacementsökning.
I Figur 16 ses den del av CR som i de två metoderna förknippats med skrovparametern DL,
samt hur stor påverkan en åttaprocentig deplacementsökning har på
restmotståndskoefficienten. I Comptons metod svarar DL för en avsevärt större del av
restmotståndet som dessutom påverkas betydligt mer av en deplacementsökning. Skillnaderna
beror på olika val av skrovparametrar till kurvanpassningen. Comptons har använt färre
parametrar varför betydelsen av de som används blir större. Detta betyder inte nödvändigtvis
att de båda metoderna skulle förutsäga avsevärt olika motstånd för ett visst skrov, bara att de
använt olika skrovparametrar vid kurvanpassningen av restmotståndet.
20

4.3. Skrovparametrarnas betydelse för restmotståndet
Tabell 4 ger korrelationen mellan restmotståndskoefficienten och tolv olika fartygsparametrar.
Tabellen är en sammanställning och visar medelkorrelationens absolutbelopp inom ett
fartintervall samt uppdelat i tre mindre. Fung är amerikan och ger en fart som kallas VL, detta
är en fart-längd koefficient med enheten [knop/(ft) 1/2 ]. För Symfoni motsvaras dessa
ungefärligen av 5-10, 11-15 och 16-22 knop. Korrelationen är egentligen ett mått på hur
tydlig påverkan de olika skrovparametrarna har på restmotståndet, och inte hur stor påverkan
de har. Förmodligen är det dock rimligt att anta att tydlig påverkan är en följd av att
skrovparametern är betydelsefull.
Tabell 4. Korrelation mellan skrovparametrar och CR. (ur Fung 1991)
De olika skrovparametrarnas betydelse varierar med farten så att vissa parametrar har stor
betydelse vid låga farter och andra påverkar restmotståndet mer vid höga farter. Exempelvis
är TA, akterspegelareakoefficienten, den mest betydelsefulla parametern inom det lägsta
fartintervallet. Medan för de båda högre intervallen är det DL, deplacement-längd
förhållandet, som har störst betydelse.
Att titta på hur skrovparametrarna korrelerar med CR är ett sätt att bedöma deras påverkan på
restmotståndet vid olika hastigheter. Ett annat sätt är att titta på hur koefficienterna i metodens
kurvanpassning förändras. Det senare alternativet ger betydligt mer detaljerad information,
exempelvis i de fall en viss variabel kan tänkas ha ett bästa eller sämsta värde. Parametern IE,
som är halva den vinkel med vilken skrovets för klyver vattenytan, skulle till exempel kunna
vara antingen onödigt stor eller onödigt liten. Det är också möjligt att en så liten
inträdesvinkel som möjligt är det bästa, eller en så stor som möjligt. Koefficienterna till
kurvanpassningen innehåller mycket detaljerad information om precis hur det förhåller sig
med detta, samt hur det eventuellt förändras vid olika farter. Det enda problemet är att dessa
koefficienters värden är helt avhängigt vilka övriga parametrar metoden tar hänsyn till. Det
verkar därför rimligare att titta på de olika parametrarnas korrelation med CR även om inte
informationen är lika precis. Värdet på parametrarnas korrelation är naturligtvis även det helt
beroende av hur resten av fartyget ser ut, och är således inte alls frikopplade från de övriga
skrovparametrarna. Skillnaden ligger väl mest i vilka typer av slutsatser man lockas att dra
utifrån informationen. Efter en titt i en tabell med parametrarnas korrelation kanske man kan
påstå att: ”Långsmala fartyg är generellt sett bättre än andra vid tolv knop, vad det nu kan
bero på”. Medan om man tittat i en tabell med metodens kurvanpassningskoefficienter kanske
21

man istället påstår att: ”Fem är det bästa värdet på ett fartygs långsmalhet vid 12 knop, det ser
i alla fall ut så om man väljer just dessa parametrar till analysen”.
Tabell 5. Korrelation mellan skrovparametrar och CR. (efter Fung 1991)
Tabell 5 visar korrelationen mellan CR och de fyra mest betydelsefulla skrovparametrarna ur
Fungs databas. Korrelationen anges vid 19 hastigheter som här avser Symfoni eller ett fartyg
med samma längd som Symfoni. När man analysera innehållet i tabellen så behöver man
bestämma sig för vad man anser är hög grad av korrelation. Det finns ingen generell regel
men beloppet större än 0.5 verkar vara ett vanligt val. Dessa fyra parametrar är i så fall de av
Fungs parametrar som har hög grad av korrelation mer än vid någon enstaka fart. Betydelsen
av dessa parametrar kan tolkas enligt följande:
DL: Deplacement/längd –förhållandet är den skrovparameter som tydligast påverkar CR.
Symfoni som har förhållandevis stort DL kan därmed förväntas ha relativt högt CR för farter
högre än åtta knop. Ett längre eller lättare fartyg är mer fördelaktigt.
IE: Symfoni har en stor inträdesvinkel vilket innebär att hon kan förväntas få högre
restmotstånd än andra fartyg med ett finare inträde i vattenytan. Stor inträdesvinkel är en
nackdel vid farter över sju knop.
LB: Längd/Bredd –förhållandet är starkt korrelerat till DL, långa och smala fartyg har
oftast lägre CR. Symfoni som lite bredare eller kortare än de flesta kan räkna med högre CR
vid farter högre än nio knop.
TA: Symfoni har stor akterspegel, vilket ser ut att vara fördelaktigt vid farter över 21 knop
men mindre bra när fartyget går med under åtta knops fart.
Sammanfattningsvis kan man därför säga att för att få lågt CR så borde Symfoni ha varit lite
längre, smalare och mindre fylligt i förskeppet. Dessutom är Symfoni inte tillräckligt snabb
för att kunna dra nytta av sin stora och breda akterspegel, ett något avsmalnande akterskepp
kunde ha varit fördelaktigt.
4.4. Slutsatser
Semiempiriska metoder är kanske inte så lämpliga verktyg för att utreda orsakerna till
enskilda skrovs avvikande egenskaper. Däremot kan metoderna användas för att identifiera
vad i form av värden på olika skrovparametrar som utmärker skrov med lågt CR. För att få
lågt CR i det berörda fartområdet bör ett fartyg i första hand vara lätt, långsmalt och ha ett fint
inträde i vattenytan.
22

5. Jämförande studie
Vågmotståndet är en stor del av det totala framdrivningsmotståndet. För fatyg som opererar i
halvplanande farter är det kanske huvuddelen. Genom att jämföra Symfoni med liknande
fartyg kan man bilda sig en uppfattning om hon upplever större motstånd än andra fartyg, och
i så fall även hur mycket större. Dessutom kan man kanske identifiera fartyg med liknande
problem eller med en mer lyckad design och därigenom få en uppfattning av vad som orsakar
problemet.
5.1. Spionage
Som utgångspunkt för en jämförande studie, användes data ur onlineregistret hos SWEREF
(Sveriges redareförening för mindre passagerarfartyg) som ligger tillgängligt på deras
hemsida. Registret innehåller uppgifter om huvuddimensioner, motoreffekt och toppfart för
drygt 300 fartyg. Dessa utgör ett brett spektrum av farkoster från bilfärjor till svävare, men
även ett större antal fartyg som på ett eller annat sätt liknat Symfoni. Avsikten var att välja ut
liknande fartyg, men vad som är likhet i detta sammanhang är på intet sätt självklart. För att
få en urvalsprocess som inte enbart förlitar sig på godtycke definierades för varje fartyg ett tal
för dess olikhet till Symfoni enligt ekvation 9.
=
⎛
7
∑ ⎜ i ai
⎜
i= 1 Ai
, Symfoni
⎝
A
⎞
−1⎟
⎟
⎠
2
Olikhet ( 9)
Där…
= L / B
[ B / T L B U k F P]
[ 3 3 2 2 1 1 5]
A n
a =
Detta tal är alltså en viktad kvadratsumma av de relativa skillnaderna mellan bland annat
längder, längdförhållanden, motoreffekt och toppfart. Valet av parametrar styrdes mest av allt
av vad som fans att tillgå. Man kan säga att första och andra termen beskriver fartygens form.
Tredje och fjärde beskriver deras storlek. Femte och sjätte termen beskriver fartygens
toppfart. Och slutligen sjunde termen är fartygens motoreffekt. Det enda som talet betyder är
att fartyg med ett lågt värde, är i just detta avseende likt Symfoni. Konstanterna varierades till
dess att, vad jag ansåg vara, en homogen samling om ett tjugotal fartyg hade de lägsta
olikhetstalen. De utvalda fartygen var alla relativt motorstarka och omkring 30 meter långa
passagerarfärjor i aluminium.
För att på ett bättre sätt kunna jämföra de olika fartygen med varandra behövdes uppgifter om
deras deplacement. Dessa uppgifter saknades i registret, vilket i och för sig är naturligt då last
och bunker kan variera kraftigt. För att få så korrekta uppgifter som möjligt kontaktades
berörda rederier och ombads komplettera med de saknade uppgifterna. Efter visst bortfall, och
i ett fall ett tillägg, kvarstod en samling om Symfoni och 14 stycken ”liknande” fartyg se
Tabell 6. Fotografier på samtliga dessa fartyg finns på SWEREF:s hemsida.
23

Tabell 6. Data till jämförelsen.
5.2. Jämförelse
Symfoni och hennes likar ritas in som punkter i Figur 17. Det som plottas är motstånd genom
vikt, mot Fn∆. Motståndet beräknas utifrån fartygens motoreffekt och maxfart och med en
antagen total propulsionsverkningsgrad (växel, lager och propeller) om 0.5. Detta antagande
kan stämma mer eller mindre bra för de olika fartygen, men denna aspekt får tas som en del
av själva jämförelsen. I jämförelsen har används lätt deplacement.
Figur 17. Motstånd/vikt förhållande mot volymsfartskoefficient För 15 passagerarfartyg.
Ett ”Bra” fartyg i denna typ av jämförelse får då anses vara de som hamnat jämförelsevis
långt ner eller långt till höger i diagrammet. Tydligt är att Symfoni inte klarar sig så bra i en
sådan här jämförelse. Hon går ungefär lika snabbt som Saxaren men har nästan dubbelt så
24

högt motstånd. I ett försök att ringa in orsaken till detta undersöktes fartygen med avseende på
ett antal geometriska parametrar.
De tre sista kolumnerna i Tabell 6 är exempel på sådana parametrar. Dessa är förhållanden
som i någon mening beskriver fartygens slankhet. Om man studerar dessa tal ser man snabbt
att Symfoni är ett jämförelsevis kort och brett fartyg. Om det gick att se att de fartyg som i
någon mening är exempelvis korta eller breda, eller möjligen tvärtom, placerade sig i plotten
enligt något mönster som gick att genomskåda, hade man kanske haft en användbar ledtråd.
Men det gjorde dom inte. Dessa punkter har mycket god spridning med avseende på just dessa
parametrar.
5.3. Gallring och utvärdering
Man ska förmodligen akta sig för att dra allt för långtgående slutsatser från ovanstående
jämförelse. Men tydligt är att Symfoni inte hör till dom effektivaste av skärgårdsbåtar. Här
följer ett försök att koka ner jämförelsen till något konkret värde eller tal som kan tas med och
användas senare i rapporten.
Ett problem med en jämförelse som denna är att varje fartyg bara representeras av en enda
datapunkt. Det vill säga en viss fart, vid ett visst effektuttag, vid ett visst deplacement. Eller
med andra ord. Det går inte att veta var Viktorias prick skulle ha tagit vägen, hade hon ett par
hundra hästkrafter större motor, eller vore hon 20 ton lättare.
Som tidigare nämnts gick det inte att se något mönster i fartygens placering med avseende på
tillgängliga geometriska fartygsparametrar. Men det går ändå att skönja vissa grupperingar.
Dels finns det tre fartyg som skiljer ut sig från resten såtillvida att de går vid en avsevärt
högre hastighet. Sedan finns det bland de resten sex fartyg som är en bra bit längre än de
övriga. Sorteras dessa bort kvarstår endast Symfoni, Vipan, Laponia samt de tre vindbåtarna.
Vinbåtarnas värden slås samtidigt ihop till ett fartyg som härefter kallas Vindan. Således
återstår endast fyra fartyg.
Kvarstår gör dock fortfarande problemet med att dessa fartyg representeras av punkter vid
olika deplacement och vid olika hastigheter. Ett sätt att gå vidare vore kanske att använda de
modellförsöksdata för Symfoni som togs fram i samband med projekteringen, och med hjälp
av dessa uppskatta hennes effektuttag vid samma förhållanden som de övriga fartygen. Istället
görs tvärt om, det vill säga Symfonis modellförsöksdata används till att flytta runt de andra
fartygen.
25

Figur 18. Mindre jämförelse med ”korrektion” för skillnader i hastighet och deplacement.
Förflyttningen av punkterna går alltså till så, att med hjälp av släpförsöksdata för Symfoni
uppskattas hur Symfonis effektbehov skulle ha förändrats. Om hennes deplacement och fart
förändrades till nuvarande förhållande, från ett läge motsvarande de andra fartygens. Denna
förändring utförs sedan på respektive jämförelseobjekt. De släpförsöksdata som hänvisas till
kommer att beskrivas utförligare i ett senare kapitel, men dessa består av två i stort sett linjära
mätserier. Förändringarna har därför utförts linjärt och skulle således ha motsvarats av en lika
stor förändring men med omvänt tecken, i det fall det var Symfoni som skulle ha flyttats.
Detta skulle kanske ha varit mer korrekt. Men prestandajämförelser med de övriga fartygen
skulle i sådant fall inte ha avsett Symfonis deplacement och dessutom gälla vid andra fartygen
respektive maxhastigheter.
Resultatet av ovanstående förfarande presenteras i Figur 18. I den här jämförelsen klarar sig
Symfoni fortfarande dåligt, men sistaplatsen erövras av Vipan. Här ses också att Symfoni har
33 procent högre effektbehov än Vindan som klarade sig bäst. Detta värde gäller vid
Symfonis aktuella maxfart och deplacement.
Resultaten från denna undersökning bör nog användas med viss försiktighet. Jämförelsen har
många olika felkällor, och dessutom kan ett fartygs resultat bero av flera olika orsaker.
Exempelvis kan ett fartyg placera sig dåligt i figurerna på grund av att det har ett konstigt
skrov, eller så kan det bero på att motor och propeller är dåligt matchade. Fartygen är
dessutom av varierande ålder och det är möjligt att underhållet sker med lite olika intervall.
26

5.4. Slutsatser
Symfonis prestanda har jämförts med liknande fartygs och det har verifierats att Symfoni är
förhållandevis effektkrävande. Symfoni är inte enastående dålig, men vissa fartyg är betydligt
effektivare. Det tycks för dessa fartyg inte gå att se något tydligt samband mellan slankhet och
att klara sig bra i denna typ av undersökning.
Symfoni förefaller behöva 33 procent högre effekt än jämförelseobjektet Vindan för att nå de
18.8 knop som hon presterar idag. Det bör nämnas att vindbåtarna inte anses ha en effektiv
skrovform.
Slutligen kan konstateras att även om Symfoni är ett förhållandevis kort och brett fartyg, så är
det inte Symfonis dimensioner som med nödvändighet gör henne till ett ineffektivt fartyg.
Fartyget Kungsholm (och systerfartygen Eskil och Askungen), har nära nog identiska
huvuddimensioner som Symfoni, men klarar sig bra ändå.
27

6. Tidigare utförda modellförsök
1990 i Samband med att Symfoni konstruerades utfördes modellförsök på två olika
skrovvarianter vid SSPA:s anläggning i Göteborg, (Williams 1990). Den ena fick sedan ligga
till grund för Symfonis utformning. Symfoni är dock inte en exakt kopia av denna modell,
men hur dom skiljer sig åt är osäkert. Dessa mätserier är dock fortfarande dom mest relevanta
som finns och kan bland annat användas för att verifiera nya släpförsök.
Vid samma anläggning utreddes 1985 även effekterna av en eventuell förlängning av de tre
vindbåtarna Nordan, Östan och Sunnan, (Liljenberg 1985). Dessa mätningar kan ligga till
jämförelse och kanske i viss mån även spegla effekterna av en förlängning av Symfoni.
6.1. Modellförsök Symfoni
Släp- och strömlinjeförsök utfördes på två stycken skrovvarianter, där den ena benämns som
projektets grundform. Jämfört med grundformen hade den andra modellen försetts med en rad
smärre förändringar. Dessa förändringar var utdragen botten och snedkapat slag i
akterskeppet, samt en smalare sprutlist och en något annorlunda utformning kring kriet. Det
förändrade skrovet visade sig genomgående ha något sämre prestanda än grundformen, varför
dessa designförslag inte förverkligades vid byggnationen påföljande år.
För grundformen som sedermera fick ligga till grund för symfonis utformning utfördes två
mätserier över motsvarande 14 till 22 knops fart. Dessa utfördes med ett akterligt trim om 0.2
meter för deplacementen 49 respektive 61 ton. Därutöver utfördes även en enskild mätning
vid 61 tons deplacement och 0.44 meters trim vid motsvarande 22 knops fart. Dessa tre
mätserier ses i Figur 19. I figurerna nedan har släpmotståndet skalats upp till fullskala, gjorts
om till släpeffekt och multiplicerats med en propellerverkningsgrad, enligt vad som tidigare
beskrivits i avsnitt 2.3. Det som plottas är alltså axeleffekt mot fart.
Figur 19. SSPA:s modellförsök Symfonis skrov 1991.
28

I Figur 19 visas hur Symfonis effektbehov ändras med farten för de två olika deplacementen.
Dessutom ses också att det större statiska trimmet åtminstone vid 22 knops fart är fördelaktigt.
Slutsatser som drogs av försöken var, förutom att den alternativa designen inte
rekommenderades. Att båda designförslagen var för fylliga kring kriet och att motståndet
minskade vid aktertrimning på grund av att detta då lyftes närmare vattenytan. Symfonis
skrovform skiljer sig alltså från modellen såtillvida att förskeppet gjorts mindre fylligt.
6.2. Modellförsök ”Vindan”
Dessa modellförsök utfördes inte i samband med bygget av fartygen, utan flera år senare.
Anledningen var att fartygen ansågs skapa ovanligt mycket svall, vilket man ville komma till
rätta med. De tre systerfartygen är inte identiska. Sunnan (1968), byggdes först men ansågs
snart vara för kort. Därför byggdes Östan året efter en dryg meter längre än sin föregångare,
och året därpå Nordan ytterligare någon meter längre. Dessa försök fortsatte 1972 med att
Sunnan fick en provisorisk förlängning i aktern om dryga två meter. Denna förlängning fick
sedan sitta kvar ända till 1998 då fartyget återställdes till sin ursprungliga längd.
Det är osäkert vilka slutsatser som drogs utifrån dessa fullskaleförsök. Men man får väl gissa
att resultaten sågs som otillräckliga men lovande, eller i vart fall inte avskräckande. Ty 1985
beställs en utredning om en förlängning på 3.5 meter, och det är släpförsök från denna
utredning som redovisas här. Det kan också nämnas att det i utredningen även hänvisas till en
tidigare utredning om en fem meters förlängning som inte rekommenderades. Modellförsöken
utfördes på ett skrov som utgjorde en kompromiss mellan de tre fartygen, samt detta skrov
förlängt med 3.5 meter. Försöken omfattar sex mätserier vid tre eller sex olika farter. Dessa
visas nedan i följande tre figurer kombinerade på lite olika sätt.
Figur 20. Jämförelse av Vindans axeleffekt, med och utan förlängning vid lastfallet 77 ton.
29

Figur 21. Jämförelse av Vindans axeleffekt vid förlängning och deplacements ökning.
Figur 22. Förlängda Vindans axeleffekt vid tre olika trim.
I Figur 20 visas att för oförändrat deplacement kan en förlängning minska den totala
släpeffekten. Men I Figur 21 ses att en ökning av deplacementet kan upphäva denna
minskning, speciellt vid högre farter. Här ses också hur stor del av effekten som beror på
restmotståndet. Den förlängda varianten har lägre motstånd upp till cirka 15 knop,
restmotståndet är lägre ytterligare någon knop till. Vid högre farter är alltså den kortare
30

varianten något bättre. Den undersökta förlängningen rekommenderades inte, huvudsakligen
på grund av detta. Figur 22 visar hur fartygets optimala trim kan uppskattas med tre
försöksserier. Man kan se att 0.26 meters trim förmodligen ligger ganska nära optimum.
6.3. Jämförelser och utvärdering av modellförsök
Mängden släpförsöksdata som finns tillgängliga för Symfoni är ganska begränsad. Syftet med
försöken var ju delvis att jämföra och välja ett av de två designförslagen. Därför blir de
mätningar som rör det förkastade förslaget ganska ointressanta. Det blir svårt att dra några
ytterligare slutsatser utifrån enbart dessa data. Ett par detaljer kan dock vara värda att notera.
Valet av de två testkonditionerna indikerar att Symfoni blev avsevärt tyngre än planerat. Detta
tillsammans med att det trim som testades även det ligger långt ifrån verkligheten, gör att det
blir svårt att jämföra dessa data med Symfonis prestanda idag. Om 49 ton motsvarar det
planerade lätta deplacementet innebär det i så fall att fartyget blev 30 procent tyngre än det
var tänkt.
En annan detalj är mest av allt märklig. Släpförsöken utfördes den 25 september 1990.
Spantrutan som finns tillgänglig är daterad den 27 mars 1990 och på denna finns en notering
att spantrutan är ändrad efter modellförsöken. Är spantrutan feldaterad, är detta rätt spantruta
eller utfördes det andra modellförsök tidigare?
Ett sätt att sätta Symfonis modellförsök i perspektiv är att jämföra dem med Vindans. I Figur
23 nedan visas Symfonis och Vindans effektkurvor för 66 tons deplacement. Dessa har
skapats genom linjär interpolation/extrapolation av fartygens respektive två tillgängliga
försöksserier. Det bör kanske noteras att det inte finns någon anledning att tro att effekten
skulle variera exakt linjärt med deplacementet. Men inom ett relativt kort intervall hinner
förhoppningsvis inte felet bli allt för stort.
Figur 23. Jämförelse av Symfoni och Vindan interpolerat till samma deplacement (66 ton).
31

Med detta sagt kan man ur figuren utläsa att Symfonis effektbehov är 32 procent högre än
Vindans vid 18.8 knop och 66 ton. Det högre effektbehovet beror så gott som uteslutande på
högre restmotstånd. Symfoni använder 64 procent högre effekt för att skapa svall vid denna
fart.
6.4. Slutsatser
Kapitlet är en genomgång av de modellförsöksdata som finns tillgängliga för Symfoni och
jämförelseobjektet Vindan. Följande noteringar görs:
- Modellförsöken med Symfonis skrov inkluderar inte försök med varelse hennes
verkliga deplacement om 66 ton, eller verkliga statiska trim om 0.7 meter. Dessutom
avser de en skrovform som på ett par punkter skiljer sig från Symfoni.
- De modellförsöksdata son finns tillgängliga för Symfoni är både knapphändiga och
irrelevanta. Detta hänger ihop med att avsikten med modellförsöken främst var att
utreda skillnaden mellan två designförlag där det bästa sedan fick ligga till grund för
fartygets utformning.
- Nya modellförsök kan vara motiverade.
- Symfonis statiska trim om 0.7 meter är stort jämfört med de 0.26 meter som fanns
optimalt för Vindan. Symfonis statiska trim ligger även utanför det intervall (0.04-0.56
meter) inom vilket det för Vindan ansågs värt att testa.
- Modellförsöken med Vindans skrov utreder effekten av en föreslagen
skrovförlängning om 3.5 meter. Denna förlängning rekommenderades inte på grund av
att de positiva effekterna inte var tillräckligt stora.
- En förlängning kan vara fördelaktigt men det är ingen mirakelkur.
- Genom interpolation av tillgängliga försöksserier har skillnaden mellan Symfonis och
Vindans effektbehov uppskattats. Symfonis effektbehov är 32 procent högre än
Vindans vid 18.8 knops fart och 66 tons deplacement. Detta värde skiljer sig inte
nämnvärt från den uppskattning som gjordes i den jämförande undersökningen. Detta
skulle eventuellt kunna betyda att Symfonis prestandaförsämring sedan leveransen inte
är unikt stor.
- Fartygslängd och statiskt trim har visserligen stor påverkan på skrovmotståndet. Men
förmodligen inte alls så mycket som behövs för att förklara Symfonis höga
effektbehov.
32

7. Barlastning och omfördelning av massa
Det upplevs från besättningens sida att Symfoni går något bättre när hon är lastad. Detta kan
tyckas märkligt men öppnar för möjligheten att förbättra fartygets gångläge med hjälp av
barlast, och bör åtminstone undersökas. En modell av fartygets skrovgeometri modellerades
och användes för hydrostatikberäkningar i programpaketet Tribon M3 (Tribon Solutions
2004). I Figur 24 visas hur Symfoni trimmar för olika deplacement och tyngdpunktsläge.
Linjernas lutning visar att mer last generellt sett får fartyget att trimma mindre om lasten
huvudsakligen placeras för om cirka tolv meter ifrån akterspegeln. Detta är normalt fallet för
Symfonis last av passagerare.
Figur 24. Symfonis trim för olika deplacement och tyngdpunktsläge LCG.
I samband med att stabilitetsboken uppdaterades, (Abrahamsson 2005) beräknades Symfonis
deplacement till 68 ton inkluderat drygt två ton diesel. Vidare mättes och beräknades även
fartygets trim till 0.7 meter och tyngdpunktsläget till drygt tolv meter för om akterspegeln.
Symfoni har 140 sittplatser för middagsgäster. Ett tänkbart lastfall kan vara just dessa 140
passagerare à 75 kg, sittandes 112 personer i salongen och ytterligare 28 på övervåningen, se
skiss (Abrahamsson 2005). Genom att beräkna hur dessa passagerare förändrar deplacement
och tyngdpunktsläge kan man ur figuren utläsa hur trimmet förändras. Beräkningar ger att
tyngdpunkten flyttas till 12.6 meter och deplacementet ökar till 78.1 ton. Ur figuren utläses
sedan fartygets trim till ungefär 0.55 meter.
Δ =
67.
6
[ m
LCG = 12. 1 [ m]
3
]
Δ ny = Δ + 16 ⋅ 2 ⋅ 0.
075 + 40 ⋅ 2 ⋅ 0.
075 + 28 ⋅ 0.
075 = 78.
1
3
[ m ]
( 10)
LCG ⋅ Δ + 9 ⋅16
⋅ 2 ⋅ 0.
075 + 18.
5 ⋅ 40 ⋅ 2 ⋅ 0.
075 + 16.
3⋅
28 ⋅ 0.
075
LCGny
= = 12.
6
Δ
[ m]
( 11)
ny
33

Om en trimförändring från 0.7 till 0.55 meter förbättrar fartygets prestanda är det även möjligt
att en större förändring skulle kunna var ännu bättre. Om försök eller beräkningar skulle visa
att exempelvis ett statiskt trim om 0.2 meter vore önskvärt. Är detta då praktiskt
genomförbart?
7.1. Genomförbarhet, barlastning
För att bedöma om det är praktiskt genomförbart att trimma om fartyget med barlast, i det fall
att detta bedöms önskvärt, kan storleken av denna barlast enkelt beräknas. Om barlasten kan
placeras någonstans i förpiken, säg Lm ≈ 27 meter för om akterspegeln, kan fartygets nya
tyngdpunkt, med en barlast på m ton, beskrivas av:
∇ ⋅ LCG
+ m ⋅ Lm
L'
CG =
( 12)
∇ + m
Ur Figur 24 ses att om man önskar ett trim om 0.2 meter behöver tyngdpunkten flyttas
ungefär två meter framåt till 14 meter. Med ursprungligt LCG om 12.1 meter och ursprungligt
deplacement om 68 ton beräknas den erforderliga barlastens massa till 10 ton.
L'CG
−LCG
14 −12.
1
m = ⋅ ∇ = ⋅ 68 ≈ 10 ton
( 13)
Lm
− L'CG
27 −14
Mängden barlast är ju helt beroende av hur stor trimförändring som önskas, men som ses i
exemplet ovan kan det bli ganska mycket. Tio ton eller ca 15 procent av fartygsvikten får ses
som mycket men inte ogenomförbart mycket. Om barlasten består av vatten blir den dock
ganska skrymmande.
7.2. Genomförbarhet, omfördelning av massa
Samma trimförändring kan även åstadkommas genom att flytta föremål ombord på fartyget
framåt. I Figur 24 utläses att för oförändrad massa behöver tyngdpunkten förflyttas en sträcka
om 2.1 meter för att erhålla det önskade trimmet om 0.2 meter. Resultatet, 68 ton gånger 2.1
meter, blir ungefär 140 Tm (ton-meter). Detta kan till exempel utgöras av att två stycken fem
ton tunga föremål ombord på båten flyttas vardera 14 meter framåt.
Jag ser det inte som möjligt att orsaka stora trimförändringar genom att flytta omkring
föremål ombord på fartyget. Däremot kan angreppssättet användas för mindre förändringar
eller för att minska behovet av barlast.
34

8. Modellförsök
Modellförsök för att bestämma släpmotståndet för ett fartygsskrov utförs normalt i en för
ändamålet avsedd släpränna, eller bassäng snarare. Modellen bogseras i önskad hastighet av
en travers som via en länkad arm eller liknande drar i fartygsmodellens tyngdpunkt. Modellen
kan röra sig fritt i åtminstone hävning och trim. Lastceller, vinkelgivare och accelerometrar
registrerar modellens motstånd och rörelser.
Modellförsöken som skall utföras, ska i så stor utsträckning som möjligt efterlikna dessa
förhållanden. Med den skillnaden att försöken skall utföras utomhus och modellen skall
bogseras med hjälp av institutionens G-båt, Trex, Figur 25. Avsikten med modellförsöken är
att utföra försök vid ett antal olika konditioner. Detta för att undersöka hur Symfonis motstånd
ändras vid förändringar av deplacement och statiskt trim.
Figur 25. Sidovy av G-båten Trex som agerat dragbåt vid släpförsöken.
8.1. Val av modellskala
Bortsett från fullskala finns det ingen optimal eller bästa skalfaktor för modellförsök. Ju
närmare modellen är verkligheten, desto närmare verkligheten blir resultaten. Små modeller
har många nackdelar. Bland annat att strömningen kring skrovet inte hinner bli fullt utbildat
turbulent, bogvågen som bildas blir inte tillräckligt stor för att kunna bryta, samt att
betydelsen av mätfel och uppskalningsfel blir större (Pistani mfl. 2006). Modellen bör alltså
göras så stor som är praktiskt möjligt. I Tabell 7 visas ungefärliga data för modellen i olika
skalor.
Tabell 7. Symfoni i olika modellskala.
Praktiska krav är bland annat att modellen bör kunna transporteras i bil, bäras och på andra
sätt enkelt handhas. Dessa krav pekar mot en skalfaktor mellan 15 och 20. Utan att närmare
motivering väljs skalfaktorn till 17.9.
35

8.2. Bygge av modell
Modellen byggdes av glasfiberarmerad polyester. Först tillverkades en hanform, eller plugg.
Därefter avgjöts en honform och ur den slutligen själva modellen. Tanken bakom hela denna
exercis var att när väl honformen var klar skulle det gå snabbt och lätt att tillverka ett antal
identiska fartygsmodeller som sedan lätt kunde modifieras efter behag. Sådana modifieringar
skulle exempelvis kunna vara en förlängning genom att skarva på någon decimeter i aktern
eller att montera trimplan.
I efterhand kan noteras att arbetsintensiteten vid detta förfarande underskattades något.
Problemen har, förutom att metoden har många moment och långa tork- och härdtider, främst
men inte uteslutande varit förknippade med färg- och spackelkemi.
Pluggen tillverkades genom att en stor mängd spant sågades ut i 3.2 mm träfiberskiva och
limmades ihop med distanser av 20 mm polystyrenskum, Figur 26. Pluggen spacklades jämn
med sandspackel och fick ytterst en hård och skyddande yta av ett lager tunn glasfiberväv och
polyester.
Figur 26. Utsågade spant till modellpluggen och dessa spant limmade med 20mm distanser.
8.3. Försöksuppställning
En anordning för att bogsera modellen vid sidan av dragbåten tillverkades. Tanken är att
modellen skall bogseras med en horisontellt riktad kraft som angriper i modellens
masscentrum. Inga andra krafter skall påverka modellen såvida dessa inte kan uppskattas eller
mätas och sedan kompenseras för. Modellen skall vidare kunna röra sig fritt i hävning, trim
och roll.
Efter lite experimenterande, och ett par misslyckanden, tillverkades slutligen en anordning, se
Figur 27, som ser ut enligt följande. En långa balk kan skjutas vinkelrät ut från fören på båten
i en skena, där den sedan fixeras. Detta för att modellen skall kunna sjösättas från båten och
sedan skjutsas ungefärligen två meter ut, där den inte påverkas av båtens svall. I balkens ände
sitter en lagrad axel som kan flyttas vertikalt till dess att denna är i samma höjd som
36

modellens masscentrum. Från den lagrade axeln går en motviktsbalanserad balk upp över
modellens bog och sedan ner i modellen till ett ledat kors i modellens masscentrum. Detta
kors tillåter modellen att fritt röra sig i roll och trim. Korset som är sammanbyggt med en
lastcell kan flyttas på skenor i modellens längdriktning, för att kunna placeras i modellens
masscentrum när modellen lastas om. Omlastning sker genom att placera vikter i två behållare
monterade i modellens för respektive akter. Lastcellen mäter modellens släpmotstånd och en
inklinometer som registrerar modellens trim har monterats akter om dragpunkten.
Figur 27. Försöksuppställning.
I Figur 27 ses försöksuppställningen i sin helhet medan modellen bogseras. Modellen är för
fotografiets skull närmare dragbåten än den var vid mätningarna. Den väderskyddade
aluminiumlådan till vänster i bilden innehåller dator, mätkort, signalförstärkare och
nätaggregat som matas med spänning från båtens startbatteri. Datorn loggar släpmotstånd,
trim, roll samt fart från en GPS som på bilden ligger insvept i en skyddande plastpåse. Den
skarpögde läsaren ser även att modellen är försedd med en lina som löper kring relingen.
Denna har används tidigare under invägningen av de olika konditionerna, samt vid
balansering av modellen.
37

Figur 28. Närbild av modellens dragpunkt.
I Figur 28 syns modellens lagrade dragpunkt med lastcellen monterad längst fram, och de
skenor som tillåter att dragpunkten kan flyttas i modellens längdriktning. Skenorna är
monterade på en kloss av ett skummaterial som sedan är nedstucket i en ram av samma
material. Detta för att mellan modellen och dragbåten skapa ett slags snabbkoppling vid
montering/demontering som även fungerar som brytpunkt vid haveri.
38

8.4. Observationer
Modellförsöken utfördes under flitigt fotograferande. Figur 29 avser visa vågbilden nära
skrovet vid ett antal farter.
Figur 29. Bildserie tagen under ett släpförsök.
Överst till vänster går modellen i vad som motsvaras av fyra knop för fullskalefartyget, denna
bild kan jämföras med Figur 8. Förvisso är det svårt att se några transversella vågor, men de
ska vara där. Virvelbildningen bakom modellen kan eventuellt orsaka att de transversella
vågorna inte går att urskilja.
Vid ungefär tio knop uppstår ett fenomen som förmodligen inte är särskilt gynnsamt.
Förskeppet avlänkar vattenströmmen så att en ”grop” bildas som ventilerar en del av skrovets
botten. Gropens längd ökar med farten men den blir tillsynes även grundare på grund av att
39

fartyget suger ner i vattenytan. Vattenströmmen träffar skrovets botten omkring mittskepps
eller vid högre farter strax akter om mittskepps vilket ger upphov till ytterligare ett vågsystem.
Detta kan observeras både i modellskala, Figur 30, eller i fullskala från symfonis akterdäck,
alternativt som i Figur 31 från provturen i gullmarsfjorden 1991. Fenomenet syns tydligt vid
farter över tio knop när det råder lugnt väder.
Figur 30. Närbild från släpförsök i motsvarande 13 knops fart.
Figur 31. Symfoni vid tio knop under provtur 1991. (Figur ur Williams 1991)
En tydlig skillnad mellan modellen och fullskalefartyget är bogvågens utseende, modellens
spraylist räcker inte till för att bryta ner bogvågen på det sätt som avses. Detta beror på dels på
att brytande vågor inte modelleras korrekt i modellskala. Dessutom gjorde valet av
40

tillverkningsmetod det svårt att skapa en lika skarpt formad spraylist på modellen som på
fullskalefartyget. Särskild hänsyn till detta borde kanske ha tagits under tillverkningen,
exempelvis genom att limma på en list efter det att skrovet plastats.
8.5. Utförande och databehandling
Mätningarna utfördes i Brunnsviken mellan Stockholm och Solna under tre dagar kring
månadsskiftet november-december. Försöken utfördes som dubbellöp som inleddes med att
modellen lastades till önskad kondition efter ett lastschema och dragpunkten ställdes in för att
sammanfall med tyngdpunkten. Mätningarna inleds med en stunds mätande medan modellen
fick ligga stilla, varefter släpförsöken inleddes i ungefär en knops fart. Farten hölls konstant
under 15 till 60 sekunder varefter farten ökades i steg om 0.4 till 0.8 knop. Vid dryga fem
knop avbröts löpet och samma sak upprepades på tillbakavägen.
Medan modellen bogserades loggades fart, släpmotstånd och trim och sparades i textfiler på
datorn för senare behandling. GPS:en levererade en ny fartangivelse varannan sekund, och de
båda givarna kunde samplas med valfri frekvens. Samplingsfrekvensen sattes till 100 Hz, ett
värde som ligger väsentligt högre än frekvensen hos förväntade störningar, men ändå ger små
och smidiga filer.
Ett antal Matlab-script tjänade till att delvis automatisera databehandlingen. Förfarandet att
plotta motståndet och omtrimningen mot fart gick till enligt följande. GPS-signlen, fart,
plottades mot tid som i Figur 32. Därefter identifierades de perioder av konstant fart som
motsvarar mätpunkterna visuellt i figuren och med stöd av anteckningar som förts under
försöken.
Figur 32. Exempel på fartsignal från GPS under en mätning (SOG – Speed Over Ground).
41

För de valda tidsperioderna plottades motstånd och omtrimning. Dessa signaler var mycket
brusiga, men genom att ta medelvärdet under en relativt lång tid filtrerades bruset bort. I Figur
33 syns signalen från lastcellen under en vald tidsperiod. Utritat i figuren är också
medelvärdet för tidsperioden samt 10 sekunders glidande medelvärde.
Figur 33. Exempel på signal från lastcellen under en tidsperion.
Figur 34. Fourier-analys av mätsignalens frekvensinnehåll.
Genom att rita upp mätsignalens frekvensspektrum som i Figur 34 får man en uppfattning av
vad bruset består av. Mätsignalen består av ett stationärt värde, det vill säga släpmotståndet
vid noll Hz. På detta överlagras bruset som består av mätuppställningens, eller bommens,
lägsta egenfrekvens vid knappt två Hz och vid ungefär 27 Hz syns motorvarvtalet tydligt.
Därutöver syns svagt brus med diverse olika frekvenser som eventuellt kan vara orsakade av
mötande vågor.
Om resultatet från mätningen såg någorlunda stationärt ut godkänndes mätpunkten och den
plottas mot korresponderande fart till en motståndskurva som den i Figur 35. Farten har
skalats om till fullskala för att undvika sammanblandning eller missförstånd. De två
mätserierna i dubbellöpet behandlas till att börja med separat. Motståndskurvorna fick alla
typiskt en mjuk och fin form ungefär som för exemplet i figuren. I de fall någon enstaka punkt
helt uppenbart inte radade upp sig med dom övriga ströks denna. För att erhålla en jämn och
42

kontinuerlig kurva att använda till jämförelser anpassades, med minsta kvadratmetoden, ett
fjärde ordningens polynom till punkterna i de båda serierna. Just mätserien i Figur 35 har valts
som exempel därför att det tydligt går att se hur detta går till. Oftast hamnade de båda serierna
betydligt tätare, men här kan man se de båda smala linjerna som anpassats till respektive serie.
Vidare syns även den punktade linjen som representerar deras medelvärde, och vad vidare
analys beträffar, är försökets resultat.
Figur 35. Exempel på motståndsmätning, dubbellöp.
Alla motståndskurvorna består således av kurvor från 0-23knop. Detta innebär i dom flesta
fall att motståndsvärdet för 23 knop har extrapolerats fram, såsom skett i figuren ovan. Det är
därför förmodligen oklokt att ytterligare extrapolera uppåt i fart, eller dra några slutsatser
utifrån kurvans lutning i området mellan 22 till 23 knop.
8.6. Resultat mätning av omtrimning
Mätresultaten från mätningarna av modellens omtrimning redovisas inte i sin helhet. Endast
vissa utvalda mätserier visas här för att beskriva vad som påverkar omtrimningen och hur den
förändras. De mätserier som plottas, görs så obearbetade, men med farten uppskalad till
fullskala. Omtrimningen kan inom vissa fartintervall vara relativt oförändrad för att sedan
förändras mycket snabbt. För att på ett korrekt sätt visa omtrimningen skulle mätpunkterna
bitvis behöva ligga betydligt tätare. Inga försök till kurvanpassning har gjorts, då dessa ändå
skulle riskera att bli felaktiga. Mätningarna som utförts är dock tilltäckligt noga för att
principiellt visa hur omtrimningen beror av initialt trim och av deplacement.
43

Figur 36. Trimvinkelns förändring vid olika deplacement.
Figur 37. Trimvinkelns förändring vid olika initialt trim.
Figur 38. Omtrimning vid olika initialt trim.
44

Figur 36 visar att högre deplacement leder till att modellen trimmar om mer. Figur 37 och
Figur 38, som innehåller samma data, visar hur modellen trimmar vid olika fart för olika
initialt trim. Stort statiskt trim ger vid fart något mer omtrimning som överlagras på det redan
innan större trimvinkeln. Vid litet initialt trim, trimmar modellen först om en aning på fören,
för att sedan vid omkring 13 knop kraftigt trimma om på aktern. De övriga kurvorna har
motsvarande brytpunkt men högre initialt trim ger en mjukare omtrimningskurva. Kurvorna
tycks nå ett maximum och plana ut vid omkring 20 knop, då har modellen trimmat om
ungefär 1.5-1.8 grader.
Figur 39. Jämförelse omtrimning i modellskala och fullskala.
I en jämförelse mellan modellförsök och fullskaleförsök, Figur 39, ses behovet av tätare
datapunkter. Kurvorna skiljer sig en del men inte speciellt mycket. Det vore nästan märkligare
om dom inte skilde sig åt. Det ser hur som helst ut som om fullskalefartyget trimmar om
aningen mindre än modellen.
45

8.7. Resultat mätning av släpmotstånd
Ett antal olika konditioner har testats där deplacement och/eller statiskt trim varierats. Dock är
effekten av dessa förändringar inte avsevärt större än effekten av variationen i vind- eller
vågförhållanden som förekom mellan mätdagarna. Mest relevant blir det därför att jämföra
mätningar som utförts i direkt anslutning till varandra.
Flera av de serier som uppmättes har strukits av olika anledningar. Några mätserier blev
konstiga eller orimliga, andra saknade bara en relevant serie att jämföras med. Resultaten av
de motståndsmätningar som används i analysen tabelleras i Tabell 8 nedan. Tabellen
innehåller även ett nummer för varje serie, datumet de utfördes samt vilken kondition de
avser.
Tabell 8. Resultat motståndsmätningar för modell i skala 1:17.9 [N].
Några av dessa mätserier skalas upp till fullskala och visas i följande figurer.
Figur 40. Uppskalade modellförsöksdata där deplacementet varierats.
46

Figur 41. Uppskalade modellförsöksdata där det statiska trimmet varierats.
Figur 42. Uppskalade modellförsöksdata där det statiska trimmet varierats.
Figur 40 visar hur Symfonis effektbehov förändras vid olika deplacement. Vid farter upp till
omkring tio knop verkar ökad last inte ha så stor betydelse, med ökas faten mera blir
skillnaden snabbt större. I Figur 41 och Figur 42 visas hur en förändring av det statiska
trimmet påverkar effektbehovet. Litet statiskt trim tycks vara bra vid låga farter. Men vid låga
47

farter är effektförbrukningen ändå inte speciellt stor varför man inte har speciellt mycket att
vinna på att försöka minska trimmet. Att öka trimmet skulle kunna vara positivt, men i så fall
bara vid riktigt höga farter. Det ser snarast ut som om det nuvarande trimmet om 0.7 meter är
ett ganska bra val. Möjligen kunde ett något mindre trim vara att föredra men skillnaderna är
relativt små.
Så långt det är möjligt att jämföra resultaten, så stämmer dessa iakttagelser väl överens med
SSPA:s mätningar på Symfonis skrov. Det vill säga att 0.4 meter trim är bättre än 0.2 meter
vid hög fart.
Det går inte att bestämma vad som är Symfonis optimala statiska trim då detta är olika vid
olika farter. Inom ett litet fartintervall däremot, säg 15-17 knop så tycks det nuvarande
trimmet om 0.7 meter inte vara så tokigt. Detta kan jämföras med vindans 0.26 meter för
dessa farter. Tydligt är att Symfoni är ett fartyg som mår bra av ett stort statiskt trim.
8.8. Noggrannhetsuppskattning av släpmotståndsmätningar
Modellförsöken utförs utomhus och påverkas därför av en mängd faktorer och
omständigheter. Tanken var därför att utföra alla försöksserierna många gånger för att få ett
hyfsat medelvärde. Men om det nu är omständigheterna som förändras, så är det kanske
vettigare att jämföra mätserier som utförts under så lika omständigheter som möjligt. Därför
valdes att jämföra mätserier som utförts i direkt anslutning till varandra. När jämförelser görs
med tidigare utförda modellförsök eller med fullskaleförsök, används istället en kurva
bestående av medelvärdet av samtliga för den konditionen utförda mätserier.
Figur 43. Samtliga motståndsmätningar för en specifik kondition.
För att få en uppfattning om mätuppställningens noggrannhet utfördes ett par extra mätningar
för en specifik kondition. Resultatet av dessa visas i Figur 43. Denna kondition motsvarar
48

Symfonis lätta deplacement, det vid vilket provturerna (Williams 1990) och (kapitel 3)
utfördes. I figuren ses att spridningen är störst för de högsta farterna men den procentuella
skillnaden där är å andra sidan inte så stor.
Figur 44. Modellförsökens spridning kring medelvärdet.
Ett lämpligt mått på försökens spridning är variationskoefficienten, som är den procentuella
standardavvikelsen från medelvärdet. I Figur 44 plottas försökens variationskoefficient, och
man kan exempelvis se att försöksutfallens standardavvikelse är mindre än fem procent för
farter högre än tio knop, eller att vid fem knop är den 24 procent.
Definitionen av standardavvikelsen ger följande tolkning av detta resultat: Utifrån
ovanstående urval av fem motståndsmätningar, bör man kunna förvänta sig att ungefär 68
procent av de mätningar som utförs för den här konditionen, är mindre än fem procent ifrån
mätningarnas medelvärde, för farter över tio knop och under antagandet att mätningarnas
utfall är normalfördelade.
Ovanstående tolkning leder dock inte till att man kan säga någonting generellt om
försöksuppställningens noggrannhet. En mer liberal tolkning kan vara att: Om en mätserie ser
rimlig ut så är den förmodligen högst några (säg fem eller så) procent fel i området mellan 12
till 22 knop, och något sämre i övrigt. Där rätt avser vad medelvärdet av många mätningar
skulle givigt. Således uppskattas mätningarna ha fem procents osäkerhet.
Ett annat sätt att bedöma mätningarnas noggrannhet är att utgå från osäkerheten hos ingående
data. GPS:en ger en hastighetsvektor med upplösningen 0.1 knop, vilket innebär en osäkerhet
om 0.05 knop (0.21 knop i fullskala). Genom att beräkna vad denna osäkerhet betyder i
motstånd kan denna felkälla presenteras på samma form som den i Figur 44 ovan. När
motståndet vid en viss fart plockas ur mätdatafilerna är det som medelvärdet under ett visst
tidsintervall. Beroende på hur detta tidsintervall väljs kan värdet variera något. Försök har
visat att värdet kan variera med upp till 0.1 N. Gemensamt för båda dessa källor till osäkerhet
är att de ger ganska litet procentuellt fel vid högre farter, men får större betydelse vid låga
farter. Som tidigare nämnts är detta en av anledningarna till att man bör försöka göra
fartygsmodeller så stora som är praktiskt möjligt.
49

Figur 45. Uppskattning av procentuell osäkerhet för motståndsmätning.
I Figur 45 visas en uppskattning av den procentuella mätonoggrannheten vid
motståndsmätningarna samt del därav som beror på GPS:en. Denna uppskattning pekar mot
ett liknande värde på osäkerheten, mindre än fem procent fel för farter högre än 13 knop.
De vid SSPA tidigare utförda modellförsöken av symfonis skrov kan i någon mening anses
vara facit till de nya modellförsöken. Släpprov av konditionen 61 ton och 0.2 meter trim
upprepades därför för jämförelse. Visserligen skiljer sig den modellen något från Symfoni
som tidigare beskrivits i kapitel 6. SSPA:s modell byggdes dessutom i en annan skala och
därför skalas de båda mätserierna om till fullskala såsom beskrivits i kapitel 2 och resultatet
visas nedan i Figur 46.
Figur 46. Jämförelse av modellförsök från 1985 och 2006.
De båda försöksserierna är ju relativt lika, vilket i och för sig är uppmuntrande. De nya
mätningarna pekar mot ett något högre effektbehov. Detta är synd då det efter modellförsöken
50

1985 gjordes lite förändringar av skrovformen med avsikten att minska motståndet. Det finns
en möjlighet att de skrovförändringar som infördes efter modellförsöken var för små för att få
någon större betydelse och/eller att de nya mätningarna ger värden lite i överkant. Framförallt
det senare kan vara rimligt då man betänker de något fältmässiga förutsättningarna för
modellförsöken. Dels är vattenytan aldrig helt lugn utomhus och om modellen exempelvis
drogs aningen snett eller så kan detta i så fall ha resulterat i högre motståndsvärden. Oavsett
hur det ligger till med detta är skillnaden mellan de båda mätningarna inte större än fem
procent och därmed inom felmarginalen.
51

8.9. Slutsatser
Modellförsök för Symfoni har utförts och resultaten har jämförts med tidigare utförda
modellförsök samt provtursdata. Modellens deplacement och statiska trim har varierats. Ett
antal olika slutsatser kan dras, dels om själva metoden för modellförsöken och dels om
resultaten.
- Det gick att med den använda metoden utföra släpförsök med en rimligt låg
felmarginal och som resulterade i mätvärden som inte skiljer sig speciellt mycket från
resultat från kommersiella provningsanläggningar.
- Metoden för att utföra modellförsöken gav resultat med ungefär fem procents
osäkerhet utom för låga farter där osäkerheten är högre. Jämfört med SSPA:s
mätningar var de erhållna mätvärdena aningen, (mindre än fem procent), högre för
likvärdiga konditioner.
- Mätningarna av omtrimning visade sig vara svårare att utföra än mätningarna av
motstånd. Bland annat för att trimmet bitvis förändrades mycket snabbt. För att
korrekt återge detta borde mätpunkterna ha lagts tätare än vad som gjordes. För ett
annat skrov som exempelvis har en skarp planingströskel skulle samma problem
kunna uppstå vid motståndsmätningarna. Dock kan farterna vid vilka mätningarna sker
inte ligga alltför tätt, då det skulle bli svårt att skilja dem åt i GPS-signalen.
- Problem med stor mätosäkerhet eller alltför täta mätpunkter kan göras mindre med en
större modell, men detta medför en rad praktiska problem. Bland annat att en större
modell dras vid högre farter vilket skulle kunna vara ett problem om dragbåten börjar
trimma om och släpkraften som mäts inte längre mäts horisontellt.
- Ett problem med metoden är att yttre omständigheter som vågor och vind, påverkar
mätresultaten olika vid olika mätningar. För att minska detta problem borde man
kanske välja en så liten mätmatris som möjligt. Kanske maximalt fyra konditioner och
fyra farter. Då finns en större möjlighet att utföra alla mätserierna många gånger och
på så sätt eliminera effekterna av tillfälliga störningar.
Utifrån mätresultaten dras följande slutsatser:
- Symfonis nuvarande statiska trim om 0.7 meter är ganska bra. Detta trim tycks vara
nära optimalt för farter mellan 15 och 20 knop. För lägre farter kunde ett något lägre
trim vara att föredra men skillnaden är inte så stor.
- Symfonis optimala trim är därmed stort jämfört med Vindans som sedan tidigare
funnits vara 0.26 meter. En viktig sak att fundera på är varför det är så stor skillnad.
- Iakttagelsen att Symfoni går bättre lastad kan mycket väl vara korrekt för farter upp
till omkring tio knop. Det mindre statiska trimmet är fördelaktigt vid låga farter och
effekten av det större deplacementet inte så stor. Däremot bör lasten medföra högre
motstånd och effektförbrukning vid högre farter.
52

9. Sammanfattande diskussion och slutsatser
De frågoställningar som presenterades i inledningen av rapporten har alla ägnats utrymme i
större eller mindre omfattning. De viktigaste iakttagelserna och slutsatserna kan sammanfattas
i följande punkter:
Fartygets effektbehov och vågbildning i förhållande till liknande fartyg.
Genom att jämföra Symfonis prestanda med liknande fartygs (Kapitel 5). Och genom att
studera tillgängliga modellförsöksdata (Kapitel 6). Kan man visa att Symfoni har ett
förhållandevis stort effektbehov. Exempelvis kan nämnas att Symfoni är omkring 30 procent
mer effektkrävande än jämförelseobjekten Vindbåtarna vid aktuell maxfart och deplacement.
Det högre effektbehovet beror så gott som uteslutande på att Symfoni skapar mer vågor.
Fartygets effektbehov och vågbildning jämfört med hur det var vid leveransen.
Vissa av de tester som utfördes vid leveransprovturen 1991 har upprepats för att se hur
fartygets prestanda förändrats (Kapitel 3). Symfoni har sedan leveransen drabbats av en tydlig
prestandaförsämring och ingenting tyder på att fartyget genererar fler, större eller annorlunda
vågor än var fallet när fartyget var nytt. Den försämring som trots allt föreligger kan endast
bero på förändringar av skrovet, propellrarna eller motorerna. Det går tyvärr inte utifrån den
utförda undersökning att säkert avgöra om och i vilken omfattning de olika komponenterna
bidragit till förändringen. Troligen är det en allmän degenerering av hela fartyget som orsakat
prestandaförsämringen. Det går dock att visa att en stor del av försämringen inte kan härröra
från förändringar av motorn, varför en översyn av skrovets yta och framförallt propellrarna
kan vara att rekommendera.
Orsaker till att fartyget genererar mycket vågor.
En statistisk analys av modellförsöksdata från många olika skrovformer kan användas för att
bilda sig en uppfattning om generella trender i kopplingen mellan skrovform och vågmotstånd
(Kapitel 4). Huvudorsaken till att Symfoni skapar mycket svall tycks i första hand vara
hennes fylliga förskepp. En stor del av vattenströmmen kring förskeppet klarar inte av att följa
skrovets krökning och avlöses från fören. Detta sprut riktas delvis nedåt i vattnet och bildar en
grop. Trycket från det omgivande vattnet sluter gropen så att vattnet strömmar inåt och träffar
skrovet. Eller med andra ord Symfoni kör in i sin egen bogvåg, och skapar ett andra större
vågsystem omkring mittskepps (Avsnitt 8.4).
Möjligheter till att åstadkomma förbättringar genom omtrimning.
Ett förhållandevis enkelt sätt att förändra ett fartygs egenskaper är att ändra hur skrovet
trimmar. Antingen genom att montera trimplan eller som testades under modellförsöken att
flytta fartygets tyngdpunkt (Kapitel 8). Symfoni trimmar mycket på aktern vilket eventuellt
kan vara fördelaktigt för fartyg som går i riktigt höga farter. Stor aktertrimning borde annars
leda till högre motstånd, men i Symfonis fall innebär det även att hon slipper ha så mycket av
sitt förskepp i vattnet. Detta innebär alltså att man förmodligen inte har speciellt mycket att
vinna på att försöka trimma om fartyget. Det verkar snarast som om det aktuella trimmet om
0.7 meter, är en mycket god kompromiss för att få så goda egenskaper som möjligt över ett
stort fartområde (Avsnitt 8.7).
53

Möjligheter till att åstadkomma förbättringar genom skrovförändringar.
Det är tänkbart att fartygets egenskaper skulle kunna förbättras avsevärt genom den drastiska
åtgärden att bygga om en stor del av förskeppet. Detta har dock inte undersökts närmare. En
förändring som i sammanhanget förefaller betydligt enklare att genomföra, vore en linjär
förlängning av skrovet i aktern. Släpförsöksdata för Vindbåtarna (Avsnitt 6.2), och för serie
62 (Avsnitt 2.4), pekar på att sådan förlängning visserligen kan leda till förbättrade
egenskaper. Men att effekten är relativt liten, (mindre än tio procent lägre motstånd) som
dessutom riskerar att förtas av det högre deplacement förlängningen samtidigt leder till. En
förlängning riskerar även att leda till större motstånd vid höga farter.
En förlängning i aktern kan dock vara ett effektivt sätt att skapa mer plats ombord på fartyget.
Några av fartygen som användes i jämförelsen (kapitel 5) har förlängts. Fartyget Laponia av
Seskarö har exempelvis förlängts på detta sätt utan någon märkbar förändring, men detta var
inte heller avsikten. Laponia har numera ett akterdäck och slipper ha nedgången till
motorrummet i salongen. Även Kungsholm är förlängd i aktern för att skapa mer utrymme
men denna förlängning har gjorts helt ovanför vattenlinjen.
9.1. Rekommendationer
Sammantaget ser det ut som om Symfonis problem saknar en enda och enkel lösning. Fartyget
är definitivt onödigt effektkrävande på grund av att hon skapar mycket svall och har dessutom
förlorat en stor del av sina fartresurser sedan leveransen. Ingenting tyder dock på att dessa två
problem har något samband.
Fartygets försämrade egenskaper beror på slitage av skrovet, motorer och propellrar. De
berörda komponenternas individuella bidrag till försämringen kan dock vara svåra att utreda.
Därför är den enda rekommendationen som kan ges att se över om någon del av fartygets
service och underhåll kan behöva utföras oftare eller grundligare än vad som hitintills varit
fallet.
Symfonis jämförelsevis stora vågmotstånd beror sannolikt till största delen på en olycklig
utformning av förskeppet. Detta innebär att de föreslagna förändringarna att förlänga eller
trimma om fartyget inte kan förväntas vara effektiva och därför inte kan rekommenderas.
Är Symfoni då ett hopplöst och uselt fartyg?
Ja och nej, när man bedömer och jämför kvalitén hos olika fartyg utifrån en enstaka egenskap,
här vågmotstånd, kan resultatet bli aningen missvisande. Det finns olika typer av
passagerarfartyg. Symfoni är måhända inte det bästa och mest effektiva transportmedlet och
bör kanske inte i första hand användas som ett sådant. Som restaurang eller festlokal däremot
finns det få om ens något fartyg av Symfonis storlek med jämförbara utrymmen och
prestanda.
54

10. Referenser
Abrahamsson J. E.
M/S SYMFONI, Trim and Stabilitybook
JEA Marine Consulting, 7 Juni 2005
Abrahamsson J. E.
Spantruta, HW Nyb. 61
JEA Marine Consulting, 27 Mars 1990
Compton R. H.
Resistance of a Systematic Series of Semiplaning Transom-Stern Hull
Marine Technology, Vol. 23, No. 4, Oktober 1986
Fung S. C.
Ressistance and Powering Prediction for Transom Stern Hull Forms During Early Stage Ship
Design
SNAME Transactions, Vol. 99, 1991
Garme K.
Fartygs Motstånd och Effektbehov, Kompendium Marina system
KTH, 18 Januari 2006
Garme K.
Vågmönster kring ytskärande kroppar, Kompendium Marina system
KTH, Mars 2004
van Lammeren W.P.A. & van Manen J.D. & Oosterveld M.W.C.
The Wageningen B-Screw Series.
SNAME Transactions, Vol. 77, 1969
Lewis E. V. (Editor)
Principles of Naval Architecture, (PNA)
ISBN 0-939773-01-5, November 1988
Liljenberg H.
“Vind”-båtar, Släpförsök och svallvågsmätning
SSPA, 4124-1, 28 Februari 1985
Liljenberg H.
“Vind”-båtar, 3.5 m. LVL förlängning
Släpförsök och svallvågsmätning
SSPA, 4124-2, 12 Mars 1985
Mercier J. A. & Savitsky D.
Resistance of Transom-Stern Craft in the Pre-Planing Regime
Davidson Laboratory, SIT-DL-73-1667, Juni 1973
55

Pistani F. & Olivieri A. & Campana E.F.
Experimental study of the wave generation around a ship bow wave at different scales
21 st Int. Workshop on Water Waves and Floating Bodies, IWWWFB, April 2006
( http://www-staff.lboro.ac.uk/~mait/iwwwfb/papers/39.pdf )
International Towing Tank Conference 1990
Report of the powering performance committee
ITTC, 1990
SWEREF - Sveriges redareförening för mindre passagerarfartyg
http://www.sweref.se/, 20 Februari 2006
Tribon M3
Tribon Solutions 2004
Williams Å.
Provtur med ms ”Symfoni” i Gullmarsfjorden
Skeppskonsult, 8041/ÅW/MW, 2 Augusti 1991
Williams Å.
31 m. Passagerarfartyg, nybygge 61
Fart-effektprognos efter modellförsök, strömlinjeförsök
SSPA, 6153-1, 3 Oktober 1990
56