Przy projektowaniu WingFoX Nano najwyższym priorytetem była maksymalizacja osiąganych prędkości, a więc po raz kolejny rozpoczęła się walka o sztywność platformy przy zachowaniu minimalnej masy.

I tu zaowocowało nasze doświadczenie zdobyte przy budowie masztów. Zaprojektowaliśmy zupełnie nowe belki, które charakteryzują się zmiennym profilem przekroju poprzecznego dostosowanym do działających na nie sił.

Choć przednia belka nie różni się zupełnie kształtem zewnętrznym od tylnej to są to zupełnie inne konstrukcje. Ułożenie i ilość włókien węglowych, tzw. plan laminowania, jest dla każdej belki inny, ponieważ przenoszą one zupełnie inne siły. Wykonujemy je oczywiście z prepregu węglowego i wypiekamy w autoklawie z zastosowaniem wysokiego ciśnienia.

Pomimo zmiennego przekroju poprzecznego belki dostosowanego do specyficznego rozkładu naprężeń, jej powierzchnia po rozwinięciu daję prostokąt, co umożliwia poprowadzenie nieprzerwanych włókien jednokierunkowych na całej długości belki.

Ma to podstawowe znaczenie dla jej sztywności poprzecznej. Dla porównania wytrzymałość na zrywanie dla włókien węglowych wynosi od 2700 do 3500 MPa, a wydłużenie do zerwania to odpowiednio 0,6 do 1,4 %. Dla typowej żywicy epoksydowej wytrzymałość na zrywanie wynosi około 80 MPa przy wydłużeniu do zerwania o wartości 5% ( 1 MPa= 1 N/mm2). Dlatego tak ważnym jest aby działające siły były przenoszone bezpośrednio przez włókna węglowe, a nie żywicę.

Kolejnym ważnym elementem jest wstępne naprężenie włókien węglowych przed etapem polimeryzacji żywicy. Wysokotemperaturowe wygrzewanie prepregu węglowego w autoklawie w specjalnej formie gwarantuje odpowiednie wstępne napięcie włókien. Dzięki tej technologii i zmiennemu przekrojowi belki uzyskaliśmy dużo wyższą sztywność, niż w przypadku zastosowania kołowego przekroju poprzecznego belki i użycia tradycyjnej formy.

Brak delfiniaka w WingFoX Nano jest oczywisty.

Właściwości użytych materiałów trzeba dokładnie znać już na etapie projektowania, aby można było skutecznie maksymalizować sztywność i wytrzymałość. Nie ma tu miejsca na ukrywanie bąbli powietrza i innych niedoskonałości pod grubą warstwą topkotu, jak to często ma miejsce przy zastosowaniu tradycyjnej technologii.

Odpowiedni kształt belek powoduje, że ich końce całkowicie chowają się w kadłubach, a jednocześnie same belki są prowadzone wysoko nad linią wody. Głębokie całkowite wklejenie belek w kadłuby maksymalizuje sztywność całej platformy.

W Nano zadbaliśmy o każdy szczegół. Wszystkie okucia zostały wykonane ze stali kwasoodpornej AISI 316 co gwarantuje jej absolutną odporność na korozję.

Poszczególne okucia są projektowane z wykorzystaniem najnowszego oprogramowania. Cięcie detali jest wykonywane przy użyciu pięcioosiowego lasera. W przypadku elementów, które podlegają zaginaniu w celu absolutnej powtarzalności procesu wykorzystujemy zaginarkę programowaną numerycznie. W przypadku elementów spawanych w celu uzyskania jednorodności materiału na spoiwo stosujemy stal AISI 316L. Spawanie wykonujemy metodą TIG w osłonie argonu. Pewna ręka i duże doświadczenie naszych spawaczy gwarantuje jednorodne i estetyczne spoiny.Na zakończenie procesu spawania okucia są wytrawiane w specjalnej mieszaninie kwasów aby usunąć powstałe przebarwienia.

Wszystkie stosowane w Nano nity są kwasoodporne, szczelne, z wstępnie przygotowaną strefą pęcznienia. Preformowana strefa zgniotu zapewnia bardzo dobre parametry wytrzymałościowe połączeń. Szczelność nitów używanych do okuwania masztu gwarantuje jego niezatapialność podczas wywrotki.

Również zastosowane w Nano nitonakrętki są wykonane w wersji szczelnej i kwasoodpornej.

Przy projektowaniu nowych mieczy główną uwagę skupiliśmy na doborze odpowiedniego profilu.

Biorąc pod uwagę fakt że miecze pracują głównie w warunkach nie ustalonego przepływu zdecydowaliśmy się zastosować sprawdzone profile, które przy niskich oporach w całym zakresie prędkości dają dużą sprawność i są bardzo odporne na zerwanie strugi.

W części „pionowej” miecza zastosowaliśmy profil symetryczny NACA 63-012, który zapewnia generowanie odpowiedniej siły bocznej zarówno w zakresie małych i dużych prędkości dając jednocześnie możliwość zachowania odpowiedniej sztywności.

W części noszącej profil ten płynnie przechodzi w niesymetryczny NACA 63-412. Przechodząc kolejno przez wszystkie pośrednie: NACA 63-112; NACA 63-212; NACA 63-312. Należy zwrócić uwagę na fakt iż profil ten jest zdolny do generowania odpowiedniej siły nośnej już przy trymie 0 stopni.

Zastosowany profil NACA 63-412 oprócz wysokiej sprawności potwierdzonej symulacjami komputerowymi sprawdza się również doskonale w dużych jak i w super lekkich jednostkach wyposażonych w hydroskrzydła. Wybór profilu NACA 63-412 jest idealnym konsensusem niskich oporów przy dużych prędkościach i generowania dużej siły nośnej w całym zakresie prędkości.

Ostatni rok dobitnie pokazał że żeglarze korzystający z nowszych konstrukcji zaczęli osiągać bardzo dobre wyniki. Kadłub współczesnego A-cata jest konstrukcją w której nie wystarczy użyć najlepszych materiałów. Równie ważne jest aby użyć ich właściwie, tak, aby maksymalnie wykorzystać ich właściwości.

Zwykłe „mokre” laminowanie, czy użycie technologii vacuum już nie wystarcza. Należy zadbać oto aby najlepsze materiały zostały odpowiednio użyte i odpowiednio przetworzone.

Kadłuby WingFoX Nano są wykonane z wysoko temperaturowego epoksydowego prepregu węglowego. Dzięki wypiekaniu ich w autoklawie w temperaturze 140^o C przy ciśnieniu 6 bar uzyskujemy nieosiągalny innymi metodami laminat o najwyższej jakości. Tylko kilku producentów na świecie dysponuje odpowiednio dużymi autoklawami aby zmieściły się w nich całe kadłuby łodzi. Nasz sześciometrowy autoklaw został specjalnie przygotowany do wypiekania całych kadłubów.

Jako przekładki użyliśmy aramidowy plaster miodu Nomex o grubości 10 mm. Nomex w połączeniu z prepregiem węglowym pozwala uzyskać niespotykaną sztywność konstrukcji przy zachowaniu minimalnej wagi. We wszystkich miejscach, które tego wymagają, kadłub jest specjalnie wzmacniany dodatkowymi warstwami włókien węglowych. Wzmocnienia dotyczą na przykład okolic skrzynki mieczowej, która jest zaprojektowana tak, aby mogła przenosić w całości generowaną siłę nośną.

Sztywność kadłuba jak i całej platformy jest podstawowym parametrem decydującym o szybkości katamaranu. Kadłub o niewystarczającej sztywności po uderzeniu bocznej fali w dzioby może wpadać w drgania. Powstający rezonans poprzeczny dziobów rozprasza znaczną część energii ruchu i powoduje gwałtowny wzrost oporów. Aby jeszcze bardziej zwiększyć sztywność dodatkowo wzmocniliśmy kadłub poprzez zastosowanie na jego powierzchni dodatkowej warstwy węglowych włókien jednokierunkowych.

Kadłuby pokryte są natryskowo bardzo twardym i odpornym na UV lakierem. Model kadłuba (kopyto) wykonany został w technologii frezowania CNC co zapewnia wysoką dokładność i symetrię wykonania sięgającą 0,1 mm. Frezowanie nastąpiło po zakończeniu laminowania i obejmowało cały kadłub jako jedną bryłę.

Na wysoką sztywność całej platformy składa się również głębokie osadzenie belek w kadłubie.

No i oczywiście konstrukcja samych belek ale o tym w następnym artykule.

Nowe płetwy mieczowe WingFoX Nano wykonane są w całości z prepregu węglowego. Nie pokrywamy ich żadną warstwą topkotu dzięki czemu krawędź spływu jest bardzo cienka a jednocześnie bardzo wytrzymała. Całość jest utwardzana i wypiekana w autoklawie.

Dzięki specjalnie zaprojektowanej konstrukcji wewnętrznej możliwe było całkowite zrezygnowanie z użycia pianki wypełniającej jak i kleju do sklejania dwóch części.

Miecze powstają w technologii jedno procesowej i stanowią jeden monolityczny element, zapewnia to ich wysoką sztywność przy zachowaniu minimalnej wagi.

Specjalne ułożenie włókien węglowych wraz z odpowiednią konstrukcją dają bardzo duży przyrost sztywności. Wiele wysiłku włożyliśmy w to by geometria i sztywność miecza były tak dobrane aby nie powodowały drgań. Szczególną uwagę zwróciliśmy na powstawanie drgań „wyższych harmonicznych”. Są to pojawiające się okresowo drgania, których częstotliwości jest wielokrotnością częstotliwości drgań własnych. Dochodzi wtedy do niekontrolowanego wzmocnienia amplitudy. W skrajnym przypadku kończy się to zerwaniem strugi opływającej płat i gwałtownym spadkiem siły nośnej. Wiedzą o tym dobrze zawodnicy pływający na windsurfingu, gdy nagle miecz traci zdolność generowania siły oporu bocznego i następuje spinout. Drgający miecz oprócz mniejszej sprawności powoduje rozpraszanie energii generując zwiększony opór.

 Płetwy mieczowe wymagają bardzo dużej precyzji wykonania. Dlatego do wykonania form mieczy użyliśmy technologii CNC. Użycie specjalistycznego oprogramowania pozwoliło na optymalizację generowanej siły nośnej w stosunku do oporów.

Ostatni rok dobitnie pokazał że żeglarze korzystający z nowszych konstrukcji zaczęli osiągać bardzo dobre wyniki. Kadłub współczesnego A-cata jest konstrukcją w której nie wystarczy użyć najlepszych materiałów. Równie ważne jest aby użyć ich właściwie, tak, aby maksymalnie wykorzystać ich właściwości.

Zwykłe „mokre” laminowanie, czy użycie technologii vacuum już nie wystarcza. Należy zadbać oto aby najlepsze materiały zostały odpowiednio użyte i odpowiednio przetworzone.

Kadłuby WingFoX Nano są wykonane z wysoko temperaturowego epoksydowego prepregu węglowego. Dzięki wypiekaniu ich w autoklawie w temperaturze 140^o C przy ciśnieniu 6 bar uzyskujemy nieosiągalny innymi metodami laminat o najwyższej jakości. Tylko kilku producentów na świecie dysponuje odpowiednio dużymi autoklawami aby zmieściły się w nich całe kadłuby łodzi. Nasz sześciometrowy autoklaw został specjalnie przygotowany do wypiekania całych kadłubów.

Jako przekładki użyliśmy aramidowy plaster miodu Nomex o grubości 10 mm. Nomex w połączeniu z prepregiem węglowym pozwala uzyskać niespotykaną sztywność konstrukcji przy zachowaniu minimalnej wagi. We wszystkich miejscach, które tego wymagają, kadłub jest specjalnie wzmacniany dodatkowymi warstwami włókien węglowych. Wzmocnienia dotyczą na przykład okolic skrzynki mieczowej, która jest zaprojektowana tak, aby mogła przenosić w całości generowaną siłę nośną.

Sztywność kadłuba jak i całej platformy jest podstawowym parametrem decydującym o szybkości katamaranu. Kadłub o niewystarczającej sztywności po uderzeniu bocznej fali w dzioby może wpadać w drgania. Powstający rezonans poprzeczny dziobów rozprasza znaczną część energii ruchu i powoduje gwałtowny wzrost oporów. Aby jeszcze bardziej zwiększyć sztywność dodatkowo wzmocniliśmy kadłub poprzez zastosowanie na jego powierzchni dodatkowej warstwy węglowych włókien jednokierunkowych.

Kadłuby pokryte są natryskowo bardzo twardym i odpornym na UV lakierem. Model kadłuba (kopyto) wykonany został w technologii frezowania CNC co zapewnia wysoką dokładność i symetrię wykonania sięgającą 0,1 mm. Frezowanie nastąpiło po zakończeniu laminowania i obejmowało cały kadłub jako jedną bryłę.

Na wysoką sztywność całej platformy składa się również głębokie osadzenie belek w kadłubie.

No i oczywiście konstrukcja samych belek ale o tym w następnym artykule.

Doświadczeni zawodnicy wiedzą jak ważnym dla sprawnego poruszania się po platformie katamaranu jest dobre naciągnięcie trampoliny. W Nano zadbaliśmy o to aby wszystkie cztery linie mocowania trampoliny tworzyły jedną płaszczyznę. Trampolina Nano daje możliwość naciągnięcia jej w każdym z czterech kierunków. O możliwość odpowiedniego naciągu trampoliny zadbaliśmy oczywiście już na etapie projektowym. Belki jak i linie boczne kadłubów są tak zaprojektowane i wykonane aby rozpięta pomiędzy nimi trampolina tworzyła jedna płaszczyznę.

WingFoX Nano został wyposażony w płetwy mieczowe o zmiennej krzywiźnie i o zmiennym profilu.

Ponieważ przepisy klasowe ograniczają obszar, który możemy wykorzystać na generowanie siły nośnej do 40 cm kształt mieczy został zaprojektowany tak aby do maksimum wykorzystać to pole.

Geometria miecza została tak zaplanowana aby część wynosząca generowała siłę nośną nawet w momencie częściowego wysunięcia miecza.

Zastosowany w dolnej części miecza profil niesymetryczny generuje siłę nośną już przy trymie zerowym. Skrzynka mieczowa i umieszczone w niej elementy umożliwiają uzyskanie trymu miecza w zakresie +/- 5 stopni kąta natarcia dolnej części płata.

Miecze mają zwiększoną długość tak aby mogły pracować głębiej tam, gdzie panują bardziej stabilne warunki przepływu. W warstwie powierzchniowej mamy do czynienia z prądami wirowymi, rotacją mas wody, co powoduje spadek sprawności płata.

Zakładając generowanie przez miecz odpowiedniej siły nośnej zadbaliśmy o to, aby wyniesiony do góry miecz mógł nadal generować odpowiednią siłę oporu bocznego tak, aby łódź nie traciła tak ważnej przecież ostrości pływania na wiatr.

W przypadku mieczy o stałym promieniu krzywizny many do czynienia ze znaczną utratą bocznej powierzchni oporu co powoduje zwiększony dryf i uniemożliwia odpowiednio ostrą żeglugę. W skrajnym przypadku utrata ostrości może być nie do skompensowania przez większą prędkość.

Specjalna konstrukcja skrzynki mieczowej umożliwia bezproblemowe wsunięcie miecza z góry przy jednoczesnym zachowaniu ciasnego pasowania w każdej pozycji.

Projektując nowy kształt kadłuba, korzystaliśmy z doświadczeń zdobytych przy eksploatacji poprzedniej konstrukcji jak i doświadczeń innych zawodników korzystających z konstrukcji, które pojawiły się w ostatnim roku.

Kształt nowego kadłuba jest zupełnie zmieniony, jednak żeby dać obraz tych zmian użyjemy kilku porównań do poprzedniej konstrukcji.

Część dziobowa otrzymała większą smukłość i duży kąt pochylenia krawędzi natarcia. Górna część kadłuba w przestrzeni od dziobu do przedniej belki została „zaostrzona” tak, aby zmniejszyć do minimum opory pojawiające się podczas przebijania się przez wierzchołek fali.

Dennica w WingFoX Nano zaczyna się łagodnie wypłaszczać już przy przedniej belce i przechodzi w zupełnie płaską dennicę w okolicy rufy. Dennica w części rufowej jest szersza i opuszczona w dół o prawie 5 cm. Kadłub został przystosowany do szybkiego osiągania dużych prędkości i lepszej współpracy z zakrzywionymi mieczami.

Wszystko po to aby kadłub jak najszybciej wyszedł z wody.

Zmiana kształtu kadłuba i belek zaowocowała podniesieniem tylnej belki o około 10cm.

Pozycja przedniej belki została zmieniona i jest ona teraz przesunięta do tyłu względem poprzedniego położenia.

Pomimo zaprojektowania zupełnie nowego kształtu, nowy kadłub ma podobne parametry wypornościowe jak poprzednia konstrukcja. W stosunku do poprzedniego kadłuba WingFoX Nano ma o 5% mniejszą objętość i o 3,5% mniejsze pole powierzchni. Przednia i tylna belka jest głęboko wklejona w kadłub dzięki czemu pozostawia wolną przestrzeń pokładu dla balastującego zawodnika.

Położenie tylnej belki też zostało zmienione jest ona teraz przesunięta do tyłu tak aby zawodnik mógł wykorzystać do maksimum osiągi łodzi przy żegludze z wiatrem.

Szyna wózka grota została całkowicie zagłębiona w kadłub tak aby nie przeszkadzała przy wychodzeniu na trapez.

Położenie skrzynki mieczowej w związku z zastosowaniem zakrzywionych mieczy zostało zmienione, jest ona teraz przesunięta bardziej do przodu. Część pokładu znajdująca się pomiędzy belkami została tak zaprojektowana aby zapewniała jak najwydajniejsze balastowanie zawodnikowi znajdującemu się na trapezie bez konieczności „doklejania” do kadłuba dodatkowych elementów.

Kadłub został tak zaprojektowany aby nie stwarzał ograniczeń przy planowanym dalszym rozwoju nowej konstrukcji. Zastosowanie odpowiednich rozwiązań konstrukcyjnych umożliwia dowolną zmianę położenia belek jak i skrzynki mieczowej.

Prowadzimy w tej chwili prace nad nowym typem „ożaglowania”. W przypadku zastosowania żagloskrzydła zmianie ulegnie położenie środka ożaglowania, co będzie wymagało korekty położenia przedniej belki i położenia skrzynki mieczowej, aby zachować idealną neutralność łodzi.

WingFoX Nano został przygotowany do tych zmian już na etapie projektowania kształtu i zastosowanej technologii.

W maju 2011 będzie dostępny nowy model produkowanego przez nas katamaranu klasy A - WingFoX Nano.

W zamieszczanych kolejno artykułach poinformujemy Was o wszystkich szczegółach nowej konstrukcji.

Na początek parę słów o głównych założeniach nowego projektu.

Obserwując to co się działo w ostatnim czasie w A-klasie doszliśmy do wniosku, że potrzebujemy wprowadzić do produkcji zupełnie nową łódkę. Od razu odrzuciliśmy pomysł modyfikacji starej konstrukcji, zdecydowaliśmy się na zupełnie nowe podejście do procesu projektowania. W związku z tym założeniem powstał całkowicie nowy katamaran, zarówno pod względem konstrukcyjnym, technologicznym jak i materiałowym.

Na początku projektowania ustaliliśmy, że nasz nowy katamaran będzie w stanie całkowicie wynieść obydwa kadłuby z wody, a przy tym będzie łatwy w prowadzeniu, trwały i bezpieczny. Na etapie formułowania założeń nie podlegały one żadnym ograniczeniom – konstrukcyjnym, jak i technologicznym. Przystąpiliśmy do pracy zakładając że ludzka pomysłowość nie ma granic a rozwiązanie problemów wymaga tylko odpowiedniej ilości czasu.

I tu niestety natknęliśmy się na pierwsze problemy. Okazały się nimi przepisy klasowe, których niestety nie da się pominąć. Ludzie tworząc prawa, ograniczenia i zakazy poruszają się w świecie, który już znają i tworząc je korzystają głównie ze zdobytych doświadczeń. Jak się później okazało ta zależność stała się naszym głównym sprzymierzeńcem w pokonywaniu ograniczeń stawianych przez przepisy klasowe.

Naszym zdaniem jeżeli A-klasa ma utrzymać wiodącą pozycję w przyszłości nie może być ograniczana pojawiającymi się co jakiś czas nowymi regulacjami. A-klasa zawdzięcza swoją wysoką pozycję właśnie temu, że przepisy klasowe są proste i w niewielkim stopniu ograniczają konstruktorów. Postęp w żeglarstwie dokonuje się tak czy inaczej, pytaniem jest tylko czy A-klasa będzie mogła w tym rozwoju w pełni uczestniczyć. Nadmierne ograniczenia mogą doprowadzić do tego, że rozwój ten zacznie omijać naszą klasę i znajdzie swoje ujście w innych klasach takich jak na przykład Moth.

Regatowy charakter A-klasy i duża konkurencja wśród producentów dają gwarancję ciągłego postępu. Rozglądając się po innych klasach łodzi wielokadłubowych można śmiało powiedzieć, że A-klasa jest najbardziej zaawansowaną technologicznie, a mimo to ceny nowych łodzi nie odbiegają znacząco od cen obowiązujących w innych klasach. Inne łodzie wielokadłubowe, a w szczególności monotypy produkowane przez jednego producenta nie są tak unowocześniane i z upływem czasu stają się po prostu archaiczne.

Jak wszyscy wiemy nic tak dobrze nie sprzyja postępowi jak konkurencja, tak wśród zawodników jak i producentów. Co jakiś czas pojawia się w tej dziedzinie lider i aby mu dorównać nie wystarczy go dogonić trzeba go pokonać tak na regatach jak i w produkcji. Ten wspaniały mechanizm od wielu lat skutecznie napędza A-klasę. Jesteśmy zdania, że nie można doprowadzać do ograniczenia tego postępu przez wprowadzanie coraz to nowych zakazów i ograniczeń. Jak wyglądała by nasza klasa bez takich producentów jak Flyer, Scheurer, Marström, Nikita czy DNA? I czy bylibyśmy w tym samym miejscu pływając na platformach wykonanych ze szkła i masztach wykonanych z aluminium?

Wszystkie pomysły i nowe projekty są bezlitośnie weryfikowane w trudnej walce regatowej. Nie ma takiej drugiej klasy gdzie testowano by tyle nowych technologii i rozwiązań. Tylko te najbardziej sprawdzone są w stanie zaistnieć powszechnie. Wszystkie elementy, które nie dają przewagi zawodnikowi natychmiast są odrzucane i jest to naturalna kolej rzeczy. Najlepiej o naszej klasie świadczy fakt, że jeżeli ktoś zacznie pływać na A-klasie - bardzo trudno mu przesiąść się na jakąkolwiek inną łódkę.

Po raz kolejny w historii klasy A kończy się pewna era w ostatnim roku nastąpił niebywały postęp technologiczny i konstrukcyjny, ale to dopiero początek zmian. Przesunięcie w czasie dało nam ogromną przewagę dając możliwość obserwacji i rozwoju dotychczasowych konstrukcji.

WingFoX Nano został całkowicie zaprojektowany z wykorzystaniem najnowszego oprogramowania 3D. Projekt zawiera każdy najmniejszy szczegół konstrukcji tak aby po zakończeniu procesu projektowania możliwa była szybka i dobrze zorganizowana produkcja. Równolegle z projektowaniem nowej jednostki tworzone były projekty wszystkich narzędzi potrzebnych do wykonania poszczególnych elementów. Zastosowane nowatorskie rozwiązania konstrukcyjne otwierają nową epokę w A-klasie.

Przyjęte rozwiązania techniczne gwarantują zminimalizowanie oporów, maksymalizację prędkości, pełną funkcjonalność i absolutne bezpieczeństwo użytkowania. Bardzo ważnym aspektem była dla nas prostota obsługi. Żeglarz ma w końcu tylko dwie ręce. Krótko mówiąc - ergonomia przede wszystkim. Realizowany właśnie projekt WingFoX Nano nie dość że przekracza kolejną barierę, to jaszcze wytycza nowy standard w podejściu do budowy A-katów.

Ale o tym już niedługo.