בין אם אתה בוחר בסירת דיג איטית ויציבה בעלת יכולות של "נחום-תקום" או בסירת סקי מהירה וזריזה, כדאי שתכיר את הגורם החשוב ביותר בעיצוב כלי השיט והוא הקוער או התחתית.

מה שהתחיל כסקרנות של האדם הקדמון כאשר הוא רכב על בול עץ במטרה לחצות נחל הפך לתורה הנדסית שלמה. מדע המעצב ובונה כלי שיט תוך שימוש במחשבים, מנהרות רוח ומיכלי ניסוי. בשנים האחרונות התקדמה תעשיית כלי השיט הקטנים צעד גדול קדימה תוך שימוש באמצעים וחומרים חדישים. התוצאה דור חדש של סירות אשר אחת מהן לבטח תענה על דרישותיך. לפני שנדון בעיצוב המודרני בוא נחזור קצת אחורה.

 

האדם הקדמון גילה מהר מאד שבול עץ הוא חסר יציבות, אך מספר בולי עץ המחוברים ביניהם מקנים יציבות רבה. כלי השיט הקדמונים היו שטוחים (בעלי תחתית שטוחה). הייתה להם יציבות מובנית והן היו נוחים להנעה בחתירה (גם היום רוב סירות החתירה בירקון הן שטוחות). כל עוד תנאי הים היו נוחים תפקדו כלי שיט אלו היטב. את הפריצה המשמעותית בעיצוב גופי כלי שיט עשה האדם הקדמון כאשר גילה שחרטום מחודד מפלח טוב יותר את המים ובנוסף מאפשר תמרון טוב יותר.

אם נתבונן בעיצוב סירות החתירה נראה שהסירות המודרניות בהם משתמשים כיום דומות מאד לסירות בנות אלפיים שנה.

גילוי הרוח ככוח המניע גרם לצורך לשנות את עיצוב גוף כלי השיט, התורן שהלך וגבה עם השנים חייב התייחסות למרכז הכובד וליציבות. גילוי הסטייה  שגורמת הרוח לכלי שיט בזמן הפלגתו במפרשים חייב בניית גוף המתנגד לסטייה. עם השנים והניסיון הפך כלי השיט השטוח של האדם הקדמון לגוףהשקוע במים, גוף שאנו קוראים היום "גוף דחי" (DISPLACEMENT HULL).

המנועים הראשונים (קיטור, זוכרים?) הורכבו על גופים של מפרשיות. לאט לאט הצליחו המהנדסים להגביר את עצמת המנועים ולהוריד את משקלם. כבר לפני כשמונים שנה הבחינו המהנדסים שגוף כלי שיט רגיל (אז) אינו מסוגל להגביר את מהירותו למרות שהותקנו בו מנועים יותר ויותר גדולים. חרטום כלי השיט יצר גל אשר הלך וגדל עם הגדלת המהירות, בשלב מסוים עצר הגל את כלי השיט או במקרים עצובים הטביע אותו. הפתרון היה תכנון כלי שיט ש"יצא" מהמים במהירות מסוימת ו"ירחף" על פניהם. מאחר ואנו עוסקים ברשימה זאת בכלי שיט מנועיים מהירים, אנחנו נתמקד בנושאים המשלבים עיצוב גופי כלי שיט מהירים עם החומרים מהם הם מיוצרים. בלשון עממית גופים אלו יוצאים ומרחפים על פני המים באופן מלא או חלקי. התרגום ההנדסי של האמור הוא שהכוחות ההידרודינמיים מתגברים על הכוחות המציפים הסטאטיים והגוף מגיב בתנועה קדימה ולמעלה.

 

גוף במנוחה הנכנס לתנועה הוא הבסיס לתורתו של ניוטון. בחיפוש אחר עיצוב גוף כלי שיט המשלב מצב של תנועה מהירה ואיטית עם יציבות בים גלי, הגיעו המעצבים למסקנה כי השילוב המנצח הוא תחתית דמוית V, שהיא התחתית בעלת הביצועים הטובים ביותר בים גלי. תחתית המעוצבת בסגנון V  מרככת את העליות והירידות של גוף כלי השיט בזמן שיט בגלים, לעומת כלי שיט בעל תחתית שטוחה היוצא במהירות הגבוהה ביותר מהמים ומגיע לריחוף. הפיתרון הטכני הוא גוף שחלקו הקדמי הוא בצורתV  וחלקו האחורי שטוח. אם תסתובבו קצת במשטח אחסנת הסירות תראו שרוב כלי השיט בנויים היום בצורה זאת. לעומת זאת, כלי שיט מהירים המפליגים בים הפתוח הם בעלי מאפייניV  עמוקים. גוף כזה יתמודד טוב יותר עם ים גלי וסוער, כמובן שליתרונות אלו יש מחיר.

לתחתית ה-V מקדם גרירה וחיכוך גדול המחייב הספק מנוע רב יותר. כדי להביא סירה עם עיצוב V עמוק לריחוף יש צורך במנוע עם עוצמה משולשת, לעומת גוף כלי שיט מקביל בעל מאפייני תחתית שטוחה. ה-V נמדד בזוית הנקראת "DEADRISE". זוהי הזווית בין הקו האופקי הניצב לשידרית בנקודה הנמוכה ביותר בסירה (ומקביל לקו המים) לבין דופן כלי השיט. גוף V רדוד יהיה בזווית שבין 8-10 מעלות. גוף V מלא יהיה בזווית של 10-18 מעלות. גוף V עמוק (DEEP-V) יהיה בזווית של 18-24 מעלות.

באופן כללי סירות השיטור הימי יאופיינו  בדרך כלל ב –V  עמוק ואילו סירות הסקי תהיינה בעלות V רדוד. ברוב כלי השיט זווית ה-V תלך ותרד לכיוון ירכתיים. בחלק מכלי השיט בירכתיים תעלם הזווית וכלי השיט יהפוך לשטוח, זוהי הפשרה הידועה בשם V  משתנה או MODIFIED-V. רוב כלי השיט הקטנים והמהירים מיוצרים בטכניקה הזו.

מושג נוסף אותו שומעים כאשר מדברים עם בעל מקצוע הוא מדרגה או CHINE. זוהי המדרגה אותה אנו רואים כאשר אנחנו מסתכלים על המבנה החיצוני של דופן הסירה מהלזבזת לכיוון התחתית. מקור השם הוא צלע. כאשר בנו סירות מעץ, קבעו במקום זה, חיזוק אורך. לחיזוקים שנעשו בגוף כלי השיט קראו בשם צלעות בדומה לגוף האדם. כדאי לזכור שבאנגלית סירה נקראת בשם היא (SHE) בשונה מכל חפץ אחר. יתכן וזה המקור לשימוש בדימויים הלקוחים מאנטומיה. בדומה לזווית ה-V גם הזווית הנקבעת בקו הצלע הולכת ועולה מהחרטום ועד לירכתיים שם היא מגיעה ל-90 מעלות או קרוב לכך. זווית נסוגה זו מאפשרת לכלי השיט אחיזה טובה יותר במים בעת סיבוב (מניעת התחלקות, זוכרים?).

לא פחות חשוב: הטיית גל החרטום מהסירה והחוצה כך שלא יעלה על הסיפון. אכן מעצבים מסוימים קוראים לצלעות בשם "מונעי התזה". העיצוב המקורי של ה-V המודרני נעשה כבר לפני 50 שנה ע"י האדריכל הימי האמריקאי ריימונד הנט. לפני שריימונד הנט הגיע לעיצוב ה – V תוכננו כלי השיט כך שהחרטום היה בעל עיצוב V רדוד והירכתיים היו בעיצוב שטוח של – 90 מעלות. תרומתו של הנט הייתה בעיצוב אשר ה-V שלו בחרטום היה עמוק ואילו זווית ה-V יורדת בשיעור קבוע מהחרטום לירכתיים. התוצאה הייתה מהפכנית. היציאה לריחוף הייתה מהירה, התמרון וההתנהגות של כלי השיט בים גלי שופרו ללא היכר. למעשה רוב סירות המנוע המהירות המיוצרות בימינו מתבססות על עקרונותיו של הנט הנ"ל.

כפי ששמתם לב לרוב כלי השיט בעלי תחתית ה-V יש בליטות לאורך כל גופן מהחרטום לירכתיים. בליטות ארוכות אלו נקראות בשם "מדרגות התזה" או באנגלית "LIFTING STRAKE". המדרגות משרתות מספר מטרות. בראש ובראשונה הן נותנות עוד כוח הרמה. זרימת המים נתקלת במדרגות ויוצרת כוח כלפי מעלה. שמירת זרימת המים יוצרת בנוסף מעין כיסי אוויר קטנים ובועות המתפשטות על משטח התנועה. כיסי האוויר והבועות מפחיתים את חיכוך הקוער במים ומאפשרים מהירות גבוהה יותר, מכאן, יציאה לריחוף במהירות גבוהה. יצרנים מסוימים עיצבו את קוער כלי השיט שלהם כאשר מדרגות ההתזה אינן חיצוניות אלא פנימיות. כלומר בקוער עוצבו מעין תעלות לאורך הקוער מהחרטום לירכתיים. "הפחתת מתח פני המים", כלומר המתח הנוצר בין הקוער לפני המים. המעצבים לא הסתפקו ב"מדרגות ההתזה" החיצוניות והפנימיות בקוער כלי השיט. התבוננות בקוער של כלי שיט חדשים המתוכננים להשגת מהירויות גבוהות מגלה שהקוער בנוי כעין מדרגות מהחרטום לירכתיים, כאשר המדרגה הנמוכה ביותר נמצאת בירכתיים ואילו הגבוהה ביותר בערך בשליש הקדמי של הקוער. הרעיון דומה למדרגות ההתזה, אלא שכאן המדרגות שכיוונן ניצב לשידרית הספינה יוצרות כוח עילוי (בדומה לכוח העילוי הנוצר על ידי כנף מטוס). כוח עילוי זה הולך וגדל. בתחילה יוצאת המדרגה הראשונה מהמים, המדרגה הקרובה לחרטום. בסוף מפליגה הסירה על גבי המדרגה האחרונה ביותר. במצב שכזה מגע קוער הסירה במים הוא מזערי ומכאן שגם החיכוך מזערי. המדרגות יוצרות גם כאן כיסי אוויר ומערבלות את המים. ככל שכלי השיט מגביר את מהירותו הוא מוציא את עצמו מתוך המים. במהירות המירבית המגע בינו ובין משטח המים הוא במדרגה הנמוכה ביותר, כלומר בירכתיים. ההשפעה של הרעיון הזה הייתה בעיקר ביכולת להציב מנועים קטנים יותר (וקלים יותר) בכלי השיט. יש לזה כמובן השפעות נוספות כמו הפחתת צריכת הדלק והבלאי. צריך לציין כי "שיטת מדרגות" זו עובדת במהירויות גבוהות מאד, לכן נמצא אותה בעיקר בכלי שיט שבהם שיקול המהירות הוא השיקול העיקרי. במהירויות איטיות מדרגות אלו גורמות לחיכוך מיותר.

 

המחשבה הבסיסית אומרת שטובים השניים מן האחד. נראה שכך נוצר הקטמרן. עיצוב קוער בתצורת קטמרן משמעותו חיבור בין שני קוערי כלי השיט. חיבור זה יכול להיות באמצעות משטח עליון כמו הקטמרנים המונעים בעזרת מפרש, או באמצעות עיצוב קוער המתבסס על שתי שידריות. בעקרון עיצוב קטמרן מחלק את משקל הסירה על שטח גדול יותר ומכאן יציבות רבה יותר המושגת בשוקע נמוך יותר. ברור שככל שגוף כלי השיט שקוע פחות במים הוא זקוק לפחות כוח על מנת להוציא אותו מהמים. זו הסיבה שסירות בעיצוב הקטמרן הן הסירות המהירות ביותר יחסית לאורכן ולמנוע המותקן בהן. כמובן הן גם היקרות ביותר. אם אתה מחפש כלי שיט שיפליג במהירות של 100 קשר (כן זאת לא טעות) אז לך על עיצוב קוער מתצורת הקטמרן. כמו בכל דבר בחיים גם כאן אין טוב בלי רע. גוף הקטמרן עשוי להתהפך במהירויות גבוהות בשל התנגדות האוויר הנוצרת בין שתי השדריות. בניגוד לקוער בעל שידרית אחת המסוגל לישר את עצמו גם בזוויות הטיה גבוהות מאד. קטמרנים מטבע הדברים גם יקרים יותר (צריך יותר חומר גלם ויותר עבודה).

עיצוב כלי שיט "טרה מרן" אמור להיות "סוף הדרך". עיצוב הקוער בצורה זאת מקנה כביכול את כל התכונות. השידרית המרכזית היא בתצורת V עמוק המאפשר הפלגה נוחה בים גלי. שתי השידריות הצדדיות מקנות יציבות. כאשר כלי השיט מגביר מהירות נוצרת בין הגופים התנגדות אוויר הגורמת לכוח עילוי המוציא את כלי השיט מהמים וגורם לו להגיע לריחוף במהירות גבוהה יותר. אין ספק שכלי שיט בעיצוב כזה הוא הכלי הנוח ביותר להפלגה בים גלי. יתרונו הגדול לעומת ה-V העמוק הוא ביציבותו (כמעט ואין נדנוד) במהירויות נמוכות. פיתוח רעיון זה של תעלות האוויר הביא לייצור כלי השיט המהירים ביותר הקיימים היום. כל מרוצי הסירות במים פנימיים כמו אגמים או נהרות הם בדגמי סירות המעוצבות בעיצוב תעלות אוויר. האוויר הנכלא בין גופי הקוער גורם לעילוי גובר והולך עד שכל כלי השיט יוצא מהמים ו"רוכב" על כריות האוויר אשר נוצרות בין הגופים. רק מנוע כלי השיט נמצא בתוך המים. ברור שניתן להפליג כך רק במים שקטים. התנגשות כלי השיט בגל במהירות כזאת עלולה להיגמר לא טוב. לעיצוב זה קוראים גם בשם הידרו-פלאן, כלומר מטוס-מים (HYDRO PLANE).

 

לסיכום ננחת על קרקע המציאות שלנו. מה אנחנו צריכים לזכור מכל הדיון הארוך הזה? המסקנה החשובה ביותר היא אפיון. כאשר אתה בא לרכוש כלי שיט הגדר לך את התכונות החשובות על פי סדר עדיפויות.

·        אתה מחפש סירת דיג לים הפתוח? לך על עיצוב של טרה-מרן או V מדוגם.

·        אתה מחפש סירת סקי לך על V מתון עם מדרגות אנכיות שיאפשר זינוק מהיר יותר.

·        אתה מחפש יאכטה מנועית שתיקח אותך הכי מהר לקפריסין אתה צריך V עמוק.

רוב היצרנים עונים על האפיונים בצורה כזאת. השאר הם תוספות ואלתורים על הנושא.

 

 

גוף הנמצא במים דוחה מים השווים למשקלו מכאן השם "גוף-דחי". עד לתחילת המאה העשרים לא היו גופי כלי שיט אחרים. למעשה כל גופי כלי השיט הם "גופי-דחי" בזמן שהם במצב סטטי או במהירויות נמוכות. ההבדל בין "גוף דחי" בהגדרתו לגופי כלי השיט האחרים הוא בכך ש"גוף דחי" אינו יכול לשנות את מצבו (עומקו במים), כפי שיכולים גופי כלי שיט אחרים עליהם נדון בהמשך.

 

כלי שיט שיש לו "גוף-דחי" DISPLACEMENT-HULL הוא גוף שצריך "לדחוף" את המים בעת הפלגתו. לכל גוף של כלי שיט אין בעיה "לדחוף" את המים במהירות נמוכה. הבעיות מופיעות עם הגברת המהירות, הגורמת להגברת התנגדות המים ולהיווצרות גלים משמעותיים בחרטום ובירכתיים. מהירות מושגת בכלי שיט כאשר השקע הנוצר מתחת לגל החרטום מגיע לירכתיים. במצב זה החרטום "מנסה לצאת" מהמים. המהירות המושגת במצב נתון זה מוגדרת כ"מהירות הגוף". גוף כלי שיט המוגדר כגוף דחי כמעט ולא יוכל להגביר את מהירותו מעבר למהירות זאת, גם אם יורכבו בו מנועים נוספים רבי עוצמה. הגדלת המנועים תגדיל את גל החרטום וכלי השיט יישאר באותה מהירות, או שיטבע כתוצאה מכניסה לגל החרטום. גם כדי להגיע למהירות הגוף המלאה שלו, יזדקק כלי השיט לכוח גדול בהרבה לעומת מהירות השיוט הרגילה שלו. אותו קשר אחד נוסף האמור להביא את כלי השיט למהירות הגוף שלו, יכול לגרום לעליית צריכת דלק ב 30 אחוז ויותר. חישוב מהירות גוף של כלי שיט חייב לקחת בחשבון משתנים שונים. למשל היחס בין אורך לרוחב או שטח הפנים של השידרן (קיל).

באופן כללי אפשר לחשב את מהירות הגוף בעזרת הנוסחא הבאה:

מהירות (בקשרים – KNOT) = 1.34 כפול השורש הריבועי של אורך קו המים (ברגל- FEET).

לדוגמא: יאכטה באורך של 40 רגל עם אורך קו מים של 36 רגל מהירות הגוף שלה תהייה: 1.34 כפול 6

(שורש 36) שווה 8 קשר.

בניית קווי גוף עגולים לכלי שיט הדוחה מים מקנה יתרון. אכן רוב יאכטות המפרשים העשויות סיבי זכוכית הן בעלות קוים מעוגלים, כך גם בנו את כלי השיט לאורך ההיסטוריה. לעומתם בתקופה המודרנית בה עלות העבודה יקרה, כלי שיט העשויים עץ ובמיוחד אלו העשויים פלדה הם בעלי קוערים זוויתיים, (HARD-CHINE). בנייה כזאת נותנת שטח גדול יותר לאחסון ומגורים והיא גם זולה יותר. לרוב כלי השיט מסוג זה שידרית מרכזית המאפשרת את יכולת שמירת הכיוון של כלי השיט ומאפשרת שליטה טובה יותר בכלי במיוחד במהירויות נמוכות. בנוסף היא מקטינה את הנדנוד (ROLL) בים. חשוב לזכור שהיתרון הגדול ביותר של כלי שיט הדוחה מים הוא שיחסית הוא צריך פחות כוח כדי לנוע במים. החיסרון המרכזי הוא, כמובן – איטיות.

 

 

זהו גוף כלי שיט המיועד להפליג מהר יותר ממהירות הגוף של כלי שיט הדוחה מים. הגדלת המהירות מושגת ע"י יצירת כוח עילוי הידרו-דינמי האמור ל"הוציא" את החרטום מעל גלי החרטום וע"י כך למנוע מכלי השיט "לדחוף" את המים. חרטום כלי שיט כזה יהיה חרטום מעוצב בתצורת –V שזוויתו הולכת וקטנה לכוון הירכתיים. צורת גוף כזאת יוצרת שידרן (קיל) המבטיח שמירת כיוון והיגוי נוח.

כלי שיט מטיפוס חצי-דחי, אינם יכולים להיות חסכנים. הם זקוקים למנועים רבי עוצמה כדי לגרום לכוח העילוי ההידרו- דינמי להיווצר. מקובל לחשוב שיאכטות כאלו אמורות להפליג במהירות של כ 20 קשר. הגדלת המהירות מעבר לכך תדרוש הגדלה בלתי הגיונית של עצמת המנועים.

 

ריחוף הוא מצב שבו כלי השיט יוצא מגל החרטום שלו ו"מחליק" על משטח המים. גוף כזה כמעט ואינו "דוחף" את המים. גופים כאלו מעוצבים כאשר החרטום והירכתיים הם בעלי עיצוב תת-מימי זהה. עיצוב זה יכול להיות שטוח לחלוטין עבור כלי שיט המיועדים למים מוגנים ועד V עמוק המיועד לכלי שיט האמור להפליג בים גלי. נוחיות זאת בים גלי גובה כמובן את מחירה במונחים של חיכוך. כלומר לכלי שיט זה חייב להיות מנוע חזק יותר לעומת כלי שיט בעל נתונים זהים אך בעל קוער שטוח. כלי שיט מרחפים מאופיינים במנועים רבי עוצמה. כוח רב נידרש על מנת להביא את כלי השיט לריחוף. לאחר השגת הריחוף ניתן להסתפק בכוח קטן יותר. הכוח הגדול ביותר מושקע בשלב שבו כלי השיט מזדקר לפני תחילת הריחוף. כלי שיט המיועדים להשגת מהירויות גבוהות יהיו בזווית V של 25 מעלות ויותר, אך יאכטות מנועיות רגילות נבנות מזווית של 20 מעלות. זווית זאת מבטיחה שילוב סביר בין ביצועים בים גלי למקום אחסון ומגורים. רוב היאכטות המנועיות המהירות, נבנות כדי להגיע למהירות של 25-35 קשרים. קוער כלי שיט אלו ניבנה בשיטת ה –  V העמוק המשתנה (VARIABLE VEE) לגוף כזה זווית של 22 מעלות באמצע כלי השיט. זווית זאת יורדת עד ל 20 מעלות בירכתיים.

יתרונות גופי הריחוף הוא במהירותם, החיסרון הוא בצורך במנועים רבי עוצמה התופסים יחד עם מיכלי הדלק מקום רב ומחייבים משקל עצמי נמוך של כלי השיט. חיסרון נוסף הוא יכולת ההפלגה המוגבלת בים גלי או סוער.