Pravac ne određuje vjetar, već jedro. Kako ploviti uz vjetar na jahti? Napreduje protiv vjetra

04.03.2020

Do sada smo razmatrali učinak samo dvije sile na jahtu - sile uzgona i sile težine, pretpostavljajući da je u ravnoteži u stanju mirovanja. Ali budući da se jedra koriste za pomicanje jahte naprijed, složen je sustav sile djeluju na plovilo. Shematski je prikazano na Sl. 4, gdje se razmatra najtipičniji slučaj jahte koja se kreće po bočnom vjetru.

Kada strujanje zraka oko jedra - vjetar - stvara rezultantu aerodinamičke sile A (vidi pogl. 2), usmjeren približno okomito na površinu jedra i postavljen u središte jedra (CP) visoko iznad površine vode. Prema trećem zakonu mehanike, s ravnomjernim kretanjem tijela u pravoj liniji, svaka sila djelovala je na tijelo, u ovom slučaju, na jedra povezana s trupom jahte kroz jarbol, stojeći elementi i plahte, mora se suprotstaviti jednakom veličinom i suprotno usmjerenom silom. Na jahti je to rezultirajuća hidrodinamička sila N primijenjena na podvodni dio trupa. Dakle, postoji određena udaljenost ramena između ovih sila, uslijed čega nastaje trenutak para sila.

Pokazalo se da su i aerodinamičke i hidrodinamičke sile orijentirane ne u ravnini, već u svemiru, pa se pri proučavanju mehanike kretanja jahte uzimaju u obzir projekcije tih sila na glavne koordinatne ravnine. Imajući na umu gore spomenuti treći Newtonov zakon, napišimo u parovima sve komponente aerodinamičke sile i odgovarajuće hidrodinamičke reakcije:

Da bi jahta mogla postojano pratiti kurs, svaki par sila i svaki par momenata sila moraju biti jednaki jedna drugoj. Na primjer, sila zanošenja Fd i sila otpora zanošenju Rd stvaraju moment nagiba Mkr, koji mora biti uravnotežen momentom obnavljanja Mv ili momentom bočne stabilnosti. MV nastaje djelovanjem sila težine D i uzgona jahte gV koja djeluje na rame l... Iste sile težine i uzgona tvore moment otpora trimu ili moment uzdužne stabilnosti M l, jednaki po veličini i suprotstavljajući se momentu trimanja Md. Uslovi potonjeg su momenti parova sile T-R i Fv-Nv.

U gornjoj shemi djelovanja snaga posada unosi značajne izmjene, posebno na lakim jahtama. Krećući se prema vjetrovitoj strani ili duž dužine jahte, posada, vlastitom težinom, učinkovito okreće čamac ili se opire njenom podrezivanju. Odgovarajući otklon kormila igra odlučujuću ulogu u stvaranju momenta skretanja Md.

Aerodinamička bočna sila Fd, osim pete, uzrokuje bočno zanošenje pa se jahta ne kreće strogo uz DP, već s malim kutom zanošenja l. Upravo ta okolnost određuje stvaranje sile otpora zanošenja Rd na kobilici jahte, koja je po svojoj prirodi slična dizanju koje nastaje na krilu zrakoplova smještenom pod kutom napada prema dolaznom toku. Slično krilu, radi na smjeru bočnog vjetra i jedru, za koje je napadni kut kut između tetive jedra i smjera prividnog vjetra. Tako se u modernoj teoriji broda jedrilica smatra simbiozom dva krila: trupa koji se kreće u vodi i jedra na koje utječe prividni vjetar.

Stabilnost

Kao što smo već rekli, jahta je podložna djelovanju sila i trenutaka sila koje je sklone naginjati u poprečnom i uzdužnom smjeru. Zove se sposobnost broda da izdrži djelovanje ovih sila i da se vrati u pravi položaj nakon prestanka djelovanja stabilnost. Najvažnija stvar za jahtu je bočna stabilnost.

Kada jahta plovi bez pete, tada sile teže i uzgon, primijenjene u CG i CV, djeluju duž iste okomice. Ako se tijekom prevrtanja posada ili druge komponente masenog tereta ne pomaknu, tada za svako odstupanje CG zadržava svoj izvorni položaj u DP (točka G na sl. 5), rotirajući se s brodom. U isto vrijeme, zbog promijenjenog oblika podvodnog dijela trupa, CV se pomiče iz točke C o prema nagnutoj strani u položaj C 1. Zbog toga nastaje trenutak para sila D i g V sa ramena l, jednako vodoravnoj udaljenosti između CG -a i novog CV -ja jahte. Ovaj trenutak nastoji vratiti jahtu u ravni položaj i stoga se naziva obnavljanjem.

Prilikom kotrljanja CV se kreće duž krivulje putanje C 0 C 1, radijusa zakrivljenosti G koji se naziva poprečna metacentrična poluprečnik, r odgovarajuće središte zakrivljenosti M -poprečni metacentar... Vrijednost polumjera r i, shodno tome, oblik krivulje C 0 C 1 ovise o konturama tijela. U općem slučaju, kako se obala povećava, metacentrični radijus se smanjuje, jer je njegova vrijednost proporcionalna četvrtoj moći širine vodene linije.

Očigledno je da rame obnavljajućeg momenta ovisi o udaljenosti GM - uzdizanje metacentra iznad težišta: što je manji, odgovarajuće manje ramena l tokom kotrljanja. U početnoj fazi nagiba količine GM ili h brodograditelji smatraju mjerom stabilnosti broda i naziva se početna poprečna metacentrična visina. Više h,što je jača nagiba potrebna za naginjanje jahte do određenog kuta pete, to je plovilo stabilnije. Na jahtama za krstarenje, metacentrična visina je obično 0,75-1,2 m; na krstarećim gumenjacima - 0,6-0,8 m.

Lako je iz GMN trokuta odrediti što je vratno rame. Moment obnavljanja, uzimajući u obzir jednakost gV i D, jednak je:

Stoga, unatoč činjenici da metacentrična visina varira u prilično uskim granicama za jahte različitih dimenzija, količina momenta obnavljanja izravno je proporcionalna pomaku jahte, pa stoga teže plovilo može izdržati moment nagiba veće magnitude.

Rame za vraćanje može se predstaviti kao razlika između dvije udaljenosti (vidi sliku 5): l f - rame za stabilnost oblika i l rame za stabilnost in težine. Nije teško utvrditi fizičko značenje ovih vrijednosti, jer je l in određeno odstupanjem linije djelovanja sile utega od početnog položaja tijekom valjanja od početnog položaja točno iznad C 0, a l in je pomak prema zavjetrinskoj strani središta uronjenog volumena trupa. Uzimajući u obzir djelovanje sila D i gV u odnosu na Co, može se primijetiti da sila težine D nastoji još više nagnuti jahtu, a sila gV, naprotiv, ispravlja brod.

Duž trougla CoGK može se otkriti da je, gdje je CoC visina CG iznad CB u pravom položaju jahte. Stoga je za smanjenje negativnog utjecaja sila težine potrebno smanjiti CG jahte što je više moguće. U idealnom slučaju, CG bi trebao biti ispod CV -a, tada stabilno rame postaje pozitivno, a masa jahte joj pomaže da se odupre trenutku naginjanja. Međutim, samo nekoliko jahti ima takvu karakteristiku: produbljivanje CG -a ispod CW -a povezano je s upotrebom vrlo teškog balasta, koji prelazi 60% istisnine jahte, pretjerano laganom strukturom trupa, ramena i opreme. Učinak je sličan smanjenju CG -a, danom kretanjem posade na vjetrovitu stranu. Ako govorimo o lakom gumenjaku, onda posada uspijeva pomaknuti ukupni CG tako da linija djelovanja sile D presijeca s DP -om znatno ispod CV -a i rame za stabilnost težine se pokazalo pozitivnim.

U jahti s kobilicom, zbog teške balastne lažne kobilice, težište je prilično nisko (najčešće ispod vodene linije ili malo iznad nje). Stabilnost jahte je uvijek pozitivna i dostiže maksimum na oko 90 ° pete kada jahta plovi po vodi. Naravno, takva se peta može postići samo na jahti sa sigurno zatvorenim otvorima na palubi i sa samopražnjenim kokpitom. Jahta s otvorenim kokpitom može biti poplavljena vodom pod znatno nižim kutom obale (jahta klase Dragon, na primjer, na 52 °) i otići na dno bez vremena za ispravljanje.

U jahtama za plovidbu, položaj nestabilne ravnoteže javlja se na peti od oko 130 °, kada je jarbol već pod vodom, usmjeren prema dolje pod kutom od 40 ° prema površini. S daljnjim povećanjem kotrljanja, poluga stabilnosti postaje negativna, moment prevrtanja doprinosi postizanju drugog položaja nestabilne ravnoteže pri kotrljanju od 180 ° (uz kobilicu prema gore), kada se CG nalazi visoko iznad CV a dovoljno mali val da se plovilo vrati u normalan položaj kobilice prema dolje. Poznati su mnogi slučajevi kada su jahte skrenule za 360 ° i zadržale svoju plovidbenost.

Uspoređujući stabilnost kobilice i jedrilice, može se vidjeti da stabilnost oblika, i na kobilici - stabilnost težine. Stoga postoji tako uočljiva razlika u konturama njihovih trupova: jedrenjaci imaju široke trupove sa L / B = 2.6-3.2, sa cijevi malog radijusa i velikom punoćom vodene linije. U još većoj mjeri, oblik trupa određuje stabilnost katamarana, u kojima je volumetrijski pomak jednako podijeljen između dva trupa. Čak i uz blagu petu, pomak između trupova oštro se preraspodjeljuje, povećavajući uzgon trupa potopljenog u vodu (slika 6). Kad drugi trup izađe iz vode (s petom 8-15 °), rame stabilnosti dostiže svoju najveću vrijednost - to je nešto manje od polovice udaljenosti između trupova. S daljnjim povećanjem kotrljanja, katamaran se ponaša poput gumenjaka, čija posada visi na trapezu. S kotrljanjem od 50-60 ° dolazi do trenutka nestabilne ravnoteže, nakon čega stabilnost katamarana postaje negativna.

Dijagram statičke stabilnosti. Očigledno je da potpun opis stabilnost jahte može biti krivulja promjene trenutka obnavljanja Mv ovisno o kutu kotrljanja ili dijagramu statičke stabilnosti (slika 7). Na dijagramu se jasno razlikuju trenuci maksimalne stabilnosti (W) i ograničavajućeg kuta pete pod kojim se brod, prepušten sam sebi, prevrće (trokut zalaska sunca na dijagramu statičke stabilnosti).

Uz pomoć dijagrama, kapetan broda ima mogućnost procijeniti, na primjer, sposobnost jahte da nosi određenu vjetru s određenom snagom vjetra. Da bi se to učinilo, krivulje promjene nagibnog momenta Mkr iscrtavaju se na dijagramu stabilnosti ovisno o kutu kotrljanja. Točka B sjecišta obje krivulje označava kut nagiba koji će jahta primiti pod statičkim, glatko povećavajućim djelovanjem vjetra. Na sl. 7, jahta će dobiti roladu koja odgovara točki D - oko 29 °. Za plovila s izraženim silaznim granama dijagrama stabilnosti (gumenjaci, kompromisi i katamarani), plovidba se može dopustiti samo pod kutovima pete koji ne prelaze maksimalnu točku na dijagramu stabilnosti.

Pirinač. 7. Dijagram statičke stabilnosti jahte za krstarenje

U praksi se posade jahti često moraju nositi s dinamičkim djelovanjem vanjskih sila, pri čemu moment nagiba dostiže značajnu vrijednost u relativno kratkom vremenskom periodu. To se događa kada oluja ili val udari u navijenu jagodicu. U tim slučajevima nije važna samo vrijednost nagibnog momenta, već i kinetička energija koja se prenosi na brod i apsorbira radom obnavljanja momenta.

Na dijagramu statičke stabilnosti rad oba momenta može se prikazati u obliku područja zatvorenih između odgovarajućih krivulja i osi ordinata. Uvjet za ravnotežu jahte pod dinamičkim djelovanjem vanjskih sila bit će jednakost površina OABVE (rad Mkr) i OBGVE (rad MV). S obzirom da su OBVE područja zajednička, može se uzeti u obzir jednakost OBE i BGV područja. Na sl. 7 može se vidjeti da je u slučaju dinamičkog djelovanja vjetra kut kotrljanja (točka E, oko 62 °) svojim statičkim djelovanjem primjetno veći od valjka od vjetra iste sile.

Dijagram statičke stabilnosti može se koristiti za određivanje vrhunsko dinamičko naginjanje trenutak koji prevrće jedrilicu ili ugrožava sigurnost jahte s otvorenim kokpitom. Očigledno je da se učinak momenta obnavljanja može uzeti u obzir samo do kuta izlijevanja u pilotskoj kabini ili do početne točke smanjenja statičkog dijagrama stabilnosti.

Općenito je prihvaćeno da su kobilice jahte opremljene teškim balastom praktički neuništive. Međutim, u već spomenutoj utrci Fastnet 1979. godine 77 jahti je prevrnuto pod kutom nagiba većim od 90 °, a neke od njih su neko vrijeme (od 30 sekundi do 5 minuta) ostale isplovljene uz kobilicu, a nekoliko jahte su tada stajale u normalnom položaju kroz drugu dasku. Najozbiljnije oštećenje bio je gubitak jarbola (na 12 jahti) koji su ispali iz gnijezda baterija, teških kuhinjskih peći i druge opreme. Prodor vode u trupove također je doveo do neželjenih posljedica. To se dogodilo pod dinamičkim udarom strmog vala od 9-10 metara, čiji se profil naglo prelomio pri prijelazu iz oceana u plitko Irsko more, sa brzinom vjetra 25-30 m / s.

Čimbenici koji utječu na bočnu stabilnost. Stoga možemo izvući određene zaključke o utjecaju različitih elemenata dizajna jahte na njezinu stabilnost. Pri niskim uglovima nagiba, širina jahte i faktor površine vodene linije igraju važnu ulogu u stvaranju trenutka obnove. Što je jahta šira i njezina vodena linija punija, CV se udaljava od DP -a kad brod naginje, što je veće stabilnost oblika ramena. Dijagram statičke stabilnosti dovoljno široke jahte ima strmiji uzlazni krak od uskog - do = 60-80 °.

Što je niže težište jahte, to je stabilnija, a utjecaj dubokog gaza i visokog balasta utječe praktički na cijeli dijagram stabilnosti jahte. Prilikom modernizacije jahte korisno je zapamtiti jednostavno pravilo: svaki kilogram ispod vodene linije povećava stabilnost, a svaki kilogram iznad vodene linije pogoršava stabilnost. Teški lopatice i okov posebno su uočljivi radi stabilnosti.

S istim položajem težišta, jahta s viškom nadvoja ima i veću stabilnost pod kutovima pete većim od 30-35 °, kada na brodu s normalnom dubinom paluba počinje ulaziti u vodu. Jahta sa visokim stranama ima veliki maksimalni obrtni moment. Ova kvaliteta je svojstvena i jahtama s dovoljno velikim vodonepropusnim palubama.

Posebnu pažnju treba obratiti na učinak kaljužne vode i tekućina u spremnicima. Ne radi se samo o pomicanju masa tekućina prema nagnutoj strani; glavnu ulogu igra prisutnost slobodne površine tekućine koja se prelijeva, naime, njezin moment inercije u odnosu na uzdužnu os. Ako, na primjer, površina vode u skladištu ima dužinu /i širinu B, tada se metacentrična visina smanjuje za

, m. (9)

Posebno je opasna voda u skladištu čija je slobodna površina široka. Stoga se prilikom plovidbe u olujnim uvjetima voda iz skladišta mora pravovremeno ukloniti.

Kako bi se smanjio utjecaj slobodne površine tekućina, uzdužne pregrade branica ugrađuju se u spremnike, koji su podijeljeni u nekoliko dijelova po širini. U pregradama su napravljene rupe za slobodan protok tečnosti.

Bočna stabilnost i brzina jahte. S povećanjem nasipa za 10-12 °, otpor vode pri kretanju jahte značajno se povećava, što dovodi do gubitka brzine. Stoga je važno da s pojačanim vjetrom jahta može dulje nositi učinkovito plovidbu bez pretjerane pete. Često se čak i na relativno velikim jahtama za vrijeme utrka posada nalazi sa vjetrovite strane, pokušavajući smanjiti popis.

Koliko je efikasno kretanje tereta (posade) s jedne strane, lako je zamisliti koristeći najjednostavniju formulu koja vrijedi za male uglove (unutar 0-10 °) kotrljanja;

, (10)

M o-moment naginjanja jahte za 1 °;

D - pomak jahte, t;

h - početna poprečna metacentrična visina, m

Poznavajući masu tereta koji se premješta i udaljenost njegove nove lokacije od DP -a, moguće je odrediti moment nagiba i podijeliti ga sa Mo, dobiti ugao kotrljanja u stepenima. Na primjer, ako se na jahti s istisninom od 7 tona na A = 1m, pet ljudi nalazi sa strane na udaljenosti od 1,5 m od DP -a, tada će moment nagiba koji stvore stvoriti jahti kotrljanje od 4,5 ° (ili smanjite roladu na drugu stranu za otprilike istu količinu)).

Uzdužna stabilnost. Fizika pojava koje se javljaju tijekom uzdužnog nagiba jahte slična je pojavama tijekom pete, ali uzdužna metacentrična visina je po veličini uporediva s dužinom jahte. Stoga su uzdužni nagibi, obrubi, obično mali i mjere se ne u stupnjevima, već prema promjenama gaza po pramcu i krmi. Pa ipak, ako su sve njene sposobnosti istisnute iz jahte, ne može se ne računati s djelovanjem sila koje jahtu podrežu prema pramcu i pomaknu središte veličine prema naprijed (vidi sliku 4). To se može spriječiti premještanjem posade na krmenu palubu.

Sile dotjerane do pramca dostižu najveću vrijednost pri plivanju u pozadini; na ovom kursu, posebno pri jakom vjetru, posadu treba pomaknuti što je moguće više unatrag. Na stazi bez vjetra, trim trenutak je mali, pa je najbolje da se posada pozicionira blizu sredine pri otvaranju broda. Na forwwind -u, trim moment je manji nego na leđima, posebno ako jahta nosi spinnaker i bluer, koji daju određeno podizanje.

Kod katamarana vrijednost uzdužne metacentrične visine usporediva je s poprečnom, ponekad manjom od nje. Stoga, učinak trim momenta, gotovo neprimjetan na kobilici, može prevrnuti katamaran istih glavnih dimenzija.

Statistika nesreća pokazuje incidente prevrtanja kroz pramac na prolaznim stazama krstarećih katamarana s velikom vjetrom.

1.7. Otpornost na zanošenje

Bočna sila Fd (vidi sliku 4) ne samo da naginje jahtu, već uzrokuje bočno zanošenje sag. Snaga zanošenja ovisi o smjeru jahte u odnosu na vjetar. Prilikom plovidbe po strmom bočnom vjetru, tri je puta veća od sile potiska koja jahtu tjera naprijed; na gulfwind-u su obje sile približno jednake u strmom zaleđu (pravi vjetar je oko 135 ° u odnosu na kurs jahte), pokretačka snaga se pokazuje 2-3 puta veća od sile zanošenja, a na čistom bočnom vjetru nema sila zanošenja uopće. Stoga, da bi čamac mogao uspješno ploviti ispred kursa sa bočne strane do zalijevanog vjetra, mora imati dovoljan otpor bočnog zanošenja, mnogo veći od otpora vode prema smjeru.

Funkciju stvaranja sile otpora zanošenju u modernim jahtama obavljaju uglavnom daske, kobilice peraja i kormila.

Kao što smo već rekli, neizostavan uvjet za pojavu sile otpora zanošenja je kretanje jahte pod malim kutom u odnosu na DP - kut zanošenja. Razmotrimo što se u ovom slučaju događa u toku vode direktno na kobilici, što je krilo s presjekom u obliku tankog simetričnog aerodinamičkog profila (slika 8).

Ako ugao zanošenja nije prisutan (slika 8, a), tada protok vode dolazi do profila kobilice u tački a, podeljen na dva dela. U ovoj tački, koja se naziva kritična tačka, brzina protoka je O, maksimalni pritisak je jednak visini brzine, gdje je r gustoća mase vode (za slatke vode ); v - brzina jahte (m / s). I gornji i donji dio toka istovremeno teku oko profilnih površina i ponovo se sastaju na mjestu b na prednjoj ivici. Očigledno, na profilu ne može nastati sila usmjerena preko toka; djelovat će samo jedna sila trenja uslijed viskoznosti vode.

Ako se profil skrene pod određenim napadnim kutom a(u slučaju kobilice jahte - kut zanošenja), tada će se uzorak protoka profila promijeniti (slika 8, b). Kritična tačka a premjestit će se na dno profila profila. Put koji čestica vode mora prijeći duž gornje površine profila produžit će se, a točka B 1 gdje bi se, prema uvjetima kontinuiteta strujanja, čestice koje teku oko gornje i donje površine profila, nakon što su prošle jednakim putem, morale sastati na gornjoj površini. Međutim, pri savijanju oko oštrog izlaznog ruba profila, donji dio strujanja prekida ivicu u obliku vrtloga (sl. 8, c i d). Ovaj vrtlog, nazvan početni vrtlog, koji se okreće u smjeru suprotnom od kazaljke na satu, uzrokuje cirkulaciju vode oko profila u suprotnom smjeru, tj. U smjeru kazaljke na satu (slika 8, e). Ova pojava, uzrokovana viskoznim silama, analogna je rotaciji velikog zupčanika (cirkulacija) povezanog s malim zupčanikom (početni vrtlog).

Nakon što dođe do cirkulacije, početni vrtlog se odvaja od izlazne ivice, tačke b 2 se približava ovom rubu, zbog čega više nema razlike u brzinama s kojima krilo napušta gornji i donji dio toka. Cirkulacija oko krila uzrokuje podizanje Y usmjereno preko toka: na gornjoj površini krila, brzina vodenih čestica se povećava zbog cirkulacije, na donjoj površini, susrećući se s česticama uključenim u cirkulaciju, usporava. U skladu s tim, na gornjoj površini tlak se smanjuje u usporedbi s tlakom u strujanju ispred krila, a na donjoj površini raste. Diferencijalni pritisak i dizanje Y.

Osim toga, sila će djelovati na profil frontalni(profil) otpor X, nastaje zbog trenja vode o površinu profila i hidrodinamičkog pritiska na njegovom prednjem dijelu.

Na sl. Slika 9 prikazuje rezultate mjerenja pritiska na površini simetričnog profila napravljenog u aerotunelu. Ordinata je vrijednost koeficijenta WITH p, što je odnos nadpritiska (ukupnog pritiska minus atmosferskog) prema visini brzine. Na gornjoj strani profila tlak je negativan (razrjeđivanje), na donjoj strani pozitivan. Dakle, sila podizanja koja djeluje na bilo koji element profila je zbroj sila pritiska i razrjeđenja koje na njega djeluju i općenito je proporcionalna području zatvorenom između krivulja raspodjele pritiska duž tetive profila (zasjenjeno na Sl. 9).

Podaci prikazani na Sl. 9, dopuštaju nam da izvedemo niz važnih zaključaka o radu kobilice jahte. Prvo, glavnu ulogu u stvaranju bočne sile ima razrjeđenje koje nastaje na površini peraje sa strane vjetrovite strane. Drugo, vrh razrjeđenja nalazi se blizu prednjeg ruba kobilice. U skladu s tim, točka primjene rezultirajućeg podizanja nalazi se na prednjoj trećini tetive peraje. Općenito, dizalo se povećava do napadnog kuta od 15-18 °, nakon čega naglo pada.

Zbog stvaranja vrtloga na strani razrjeđenja dolazi do poremećaja glatkog protoka oko krila, pada razrjeđenja i zastoja protoka (ta se pojava detaljnije razmatra u Poglavlju 2 za jedra). Istovremeno s povećanjem napadnog kuta, otpor se povećava - dostiže maksimum na a = 90 °.

Veličina zanošenja moderne jahte rijetko prelazi 5 °, pa se ne morate bojati zaustavljanja potoka s kobilice. Međutim, kritični napadni kut mora se uzeti u obzir za kormila za jahte, koje su također projektirane i rade na principu krila.

Razmotrimo glavne parametre kobilica jahti, koji imaju značajan utjecaj na njihovu učinkovitost u stvaranju sile koja će se oduprijeti zanošenju. Jednako tako, sljedeće se može proširiti i na kormila, uzimajući u obzir činjenicu da djeluju sa znatno većim napadnim kutom.

Debljina i oblik poprečni presjek kobilica. Ispitivanja simetričnih profila su pokazala da su deblji profili (s većim omjerom debljine presjeka) t akordu B) daju veliku silu podizanja. Njihov otpor je veći nego kod profila s manjom relativnom debljinom. Optimalni rezultati mogu se postići pomoću t / b = 0.09-0.12. Veličina sile podizanja na takvim profilima relativno malo ovisi o brzini jahte, pa kobilice razvijaju dovoljnu otpornost na zanošenje pri slabom vjetru.

Položaj maksimalne debljine profila duž dužine tetive ima značajan utjecaj na vrijednost sile otpora zanošenja. Najefikasniji su profili u kojima se najveća debljina nalazi na udaljenosti od 40-50% akorda od njihovog "nosa". Za kormila za jahte koje rade pod visokim napadnim kutovima koriste se profili maksimalne debljine smješteni nešto bliže prednjoj ivici - do 30% akorda.

Određeni utjecaj na efikasnost kobilice ima oblik "nosa" profila - radijus zaobljenja prednje ivice. Ako je rub previše oštar, tada tok koji dolazi do kobilice ovdje postiže veliko ubrzanje i prekida profil u obliku vrtloga.

U tom slučaju dolazi do pada dizanja, posebno značajnog pri velikim napadnim kutovima. Stoga je takvo oštrenje prednje ivice neprihvatljivo za kormila.

Aerodinamičko produženje. Na krajevima krila nalaze se protoci vode iz područja povećanog pritiska prema stražnjoj strani profila. Kao rezultat toga, vrtlozi se odvajaju od krajeva krila, tvoreći dvije vrtložne trake. Prilično značajan dio energije troši se na njihovo održavanje, tvoreći tzv induktivni otpor. Osim toga, zbog izjednačavanja pritisaka na krajevima krila, dolazi do lokalnog pada podizanja, kako je prikazano na dijagramu njegove raspodjele po dužini krila na Sl. deset.

Što je kraća dužina krila L u odnosu na njegov akord B, tj. što je manje njegovo izduženje L / b, relativno veći gubitak dizanja i veća induktivna reaktancija. U aerodinamici je uobičajeno procjenjivati izduženje krila prema formuli

(gdje je 5 područje krila), koje se može primijeniti na krila i peraje bilo kojeg oblika. Pravokutnog oblika, aerodinamičko rastezanje je jednako omjeru; za delta krilo l = 2Llb.

Na sl. 10 prikazuje krilo sastavljeno od dvije trapezoidne kobilice peraja. Na jahti je kobilica pričvršćena širokim postoljem na dno, tako da nema prelijevanja vode na stranu vakuuma i, pod utjecajem potisnog kućišta, izravnava se na obje površine. Bez ovog utjecaja, aerodinamičko izduženje moglo bi se smatrati dvostruko većim od omjera dubine kobilice i gaza. U praksi, međutim, ovaj omjer, ovisno o veličini kobilice, linijama jahte i kutu nagiba, premašuje se samo 1,2-1,3 puta.

Utjecaj aerodinamičkog izduženja kobilice na vrijednost sile vuče koju razvija pri zanošenju R e se može procijeniti iz rezultata ispitivanja peraje s profilom NACA 009 (t / b= 9%) i površine 0,37 m 2 (slika 11). Brzina protoka je odgovarala brzini kretanja jahte od 3 čvora (1,5 m / s). Zanimljiva je promjena sile otpora zanošenju pod napadnim kutom od 4-6 °, što odgovara kutu zanošenja jahte na bočnom kursu. Ako prihvatite silu R d s izduženjem l = 1 po jedinici (6,8 pri a- = 5 °), zatim s povećanjem l na 2, otpor zanošenja povećava se za više od 1,5 puta (10,4 kg), a pri l = 3, točno dva puta (13,6 kg). Isti grafikon može se koristiti za kvalitativnu procjenu efikasnosti kormila različitih omjera stranica, koje djeluju u području velikih napadnih kutova.

Tako se povećanjem izduženja kobilice može postići potrebna bočna sila. R e s manjom površinom kobilice i, stoga, s manjom površinom navlažene i otpornošću vode na kretanje jahte. Produženje kobilica na modernim jahtama za krstarenje u prosjeku l = 1-3. Oštrica kormila, koja služi ne samo za upravljanje brodom, već je i sastavni element u stvaranju otpora jahte, ima još veće izduženje koje se približava l = 4.

Područje i oblik kobilice. Najčešće se veličina kobilice određuje statističkim podacima, uspoređujući projektiranu jahtu s dobro utvrđenim plovilima. Na modernim jahtama za krstarenje sa odvojenim kormilom od kobilice, ukupna površina kobilice i kormila iznosi od 4,5 do 6,5% površine jedra jahte, a površina kormila iznosi 20-40% područje kobilice.

Da bi se postiglo optimalno izduženje, dizajner jahte nastoji prihvatiti najveći gaz dozvoljen pod uvjetima plovidbe ili pravilima mjerenja. Najčešće kobilica izgleda kao trapez sa kosim prednjim rubom. Studije su pokazale da za kobilice jahti sa omjerom stranica 1 do 3, kut između prednje ivice i okomice u rasponu od -8 ° do 22,5 ° praktički ne utječe na hidrodinamičke karakteristike kobilice. Ako je kobilica (ili srednja ploča) vrlo uska i duga, nagib prednje ivice za više od 15 ° prema okomici prati odstupanje linija protoka vode niz profil prema donjem stražnjem kutu. Kao rezultat toga, sila podizanja se smanjuje, a otpor kobilice raste. U ovom slučaju, optimalni kut nagiba je 5 ° u odnosu na okomicu.

Na količinu podizanja koju razvijaju kobilica i kormilo značajno utječe kvaliteta završne obrade površine, posebno prednja ivica, gdje nastaje potok koji teče oko profila. Zbog toga se preporučuje poliranje kobilice i kormila na udaljenosti od najmanje 1,5% profilne žice.

Brzina jahte. Sila dizanja na bilo kojem krilu određena je formulom:

(11)

Cy - koeficijent uzdizanja, koji ovisi o parametrima oblika krila profila, izduženju, obrisima u planu, kao i o napadnom kutu - s povećanjem napadnog kuta povećava se;

r- masena gustoća vode ,;

V- brzina strujanja oko krila, m / s;

S- površina krila, m 2.

Dakle, sila otpora zanošenju je promjenjiva veličina, proporcionalna kvadratu brzine. U početnom trenutku kretanja jahte, na primjer nakon okretanja prekoračenja, kada plovilo izgubi brzinu ili pri napuštanju grane uz vjetar, podizanje kobilice je malo. Na silu Y izjednačio snagu zanošenja F D, kobilica bi trebala biti smještena na nadolazeći tok pod visokim napadnim kutom. Drugim riječima, brod se počinje kretati pod velikim kutom zanošenja. S povećanjem brzine, kut zanošenja se smanjuje sve dok ne dosegne svoju normalnu vrijednost - 3-5 °.

Kapetan bi to trebao uzeti u obzir, dopuštajući dovoljno prostora u zavjetrini kada se jahta ubrzava ili nakon uključivanja nove lampe. Veliki početni kut zanošenja trebao bi se koristiti za najbrže ubrzanje, lagano odstupajući od listova. Usput, zbog toga se smanjuje sila zanošenja na jedra.

Također je potrebno zapamtiti mehaniku pojave dizala, koje se na kobilici pojavljuje tek nakon razdvajanja početnog vrtloga i razvoja stabilne cirkulacije. Na uskoj kobilici moderne jahte cirkulacija se odvija brže nego na trupu jahte s kormilom montiranim na kobilici, odnosno na krilu s velikom akordom. Druga jahta će više plutati u vjetar prije nego što trup može učinkovito odoljeti zanošenju.

Kontrolabilnost

Manageability je kvaliteta plovila koja mu omogućuje da slijedi određeni kurs ili promijeni smjer kretanja. Samo jahta koja na pravi način reagira na promjenu kormila može se smatrati kontroliranom.

Kontrola kombinira dva svojstva plovila - stabilnost kursa i okretnost.

Stabilnost kursa- ovo je sposobnost jahte da zadrži dani pravolinijski smjer kretanja kada na nju djeluju različite vanjske sile: vjetar, valovi itd., njegov osjećaj za kormilo.

Vratimo se opet shemi djelovanja vanjskih sila na jedra i trup jahte (vidi sliku 4). Relativni položaj dva para snaga ključan je za stabilnost jahte na kursu. Sila naginjanja F i silu otpora zanošenju R d nastoje kotrljati pramac jahte u vjetar, dok je drugi par sila potiska T i otpor pokretima R vodi jahtu prema vjetru. Očigledno, reakcija jahte ovisi o omjeru veličine razmatranih sila i ramena a i B, na kojima deluju. S povećanjem kuta kotrljanja, rame vodećeg para B takođe se povećava. Rame ležajnog para a ovisi o relativnom položaju središta vjetra (CP) - točke primjene rezultirajućih aerodinamičkih sila na jedra i središta bočnog otpora (CLS) - točke primjene rezultirajućih hidrodinamičkih sila na trup jahta. Položaj ovih točaka varira ovisno o mnogim faktorima: hod jahte u odnosu na vjetar, oblik i postavljanje jedara, rola i obloga jahte, oblik i profil kobilice i kormila itd.

Stoga pri projektiranju i ponovnom opremanju jahti rade s uvjetnim CP i CLS, smatrajući ih smještenima u težištima ravnih figura, koja su jedra postavljena u središnjoj ravnini jahte i podvodnim obrisima jahte. DP sa kobilicom, perajama i kormilom (slika 12).

Poznato je da se težište trokutastog jedra nalazi na sjecištu dviju medijana, a zajedničko težište dva jedra nalazi se na segmentu prave linije koja povezuje CP oba jedra i dijeli ovaj segment obrnuto proporcionalno njihovom području. Obično se ne uzima u obzir stvarna površina bočnog jedra, već izmjerena površina prednjeg trokuta za jedrenje.

Položaj CLS -a može se odrediti uravnoteženjem profila podvodnog dijela DP -a, izrezanog od tankog kartona na mjestu igle. Kada se šablon nalazi strogo vodoravno, igla se nalazi na uslovnoj tački CLS -a. Podsjetimo da kobilica i kormilo peraja igraju glavnu ulogu u stvaranju sile otpora zanošenju. Centri hidrodinamičkog pritiska na njihovim profilima mogu se pronaći prilično precizno, na primjer, za profile s relativnom debljinom t / b oko 8% ove točke nalazi se na udaljenosti od oko 26% akorda od prednje ivice. Međutim, trup jahte, iako u maloj mjeri sudjeluje u stvaranju bočne sile, čini određene promjene u prirodi strujanja oko kobilice i kormila, a mijenja se ovisno o kutu kotrljanja i dotjerivanja, kao kao i brzinu jahte. U većini slučajeva, pravi CLS se pomiče prema naprijed.

Dizajneri obično postavljaju CPU na određenu udaljenost (ispred) ispred CLS -a. Olovo se obično postavlja kao postotak dužine plovila na vodenoj liniji i služi za bermuda sloop 15-18% L sq.

Ako je pravi CPU predaleko ispred CLS-a, jahta na bočno vučenom putu odlijeće u vjetar, a kormilar mora držati kormilo nagnuto prema vjetru. Ako je CPU iza CLS -a, tada jahta ima tendenciju da vodi do vjetra; za zadržavanje plovila potrebno je stalno upravljanje.

Sklonost jahte da se otkotrlja posebno je neugodna. U slučaju nesreće s kormilom, jahta se ne može dovesti samo do jedrilice samo uz pomoć jedra, osim toga ima povećani zanos. Činjenica je da kobilica jahte odbija protok vode koji teče iz nje bliže DP -u broda. Stoga, ako je kormilo ravno, ono radi pod osjetno manjim napadnim kutom od kobilice. Ako kormilo nagnete prema vjetrovitoj strani, tada se pokazalo da je dizalo koje je na njemu usmjereno prema zavjetrini - u istom smjeru kao i sila zanošenja na jedra. U tom slučaju kobilica i kormilo "vuku" u različitim smjerovima, a jahta je nestabilna na kursu.

Laka tendencija jahte je drugačija. Kormilo pomaknuto pod malim kutom (3-4 °) prema vjetru radi s istim ili malo većim napadnim kutom kao kobilica i učinkovito sudjeluje u otporu zanošenju. Bočna sila koja nastaje na kormilu uzrokuje značajno pomicanje općeg CLS -a prema krmi, istovremeno se smanjuje kut zanošenja, jahta stabilno leži na kursu.

Međutim, ako kormilo mora biti stalno pomaknuto prema vjetru za više od 3-4 ° na bočno vučenom kursu, trebali biste razmisliti o prilagođavanju relativnog položaja CLS-a i CPU-a. Na već izgrađenoj jahti to je lakše učiniti pomicanjem CPU -a prema naprijed, postavljanjem jarbola u stepenice u krajnji položaj prema naprijed ili naginjanjem prema naprijed.

Razlog dovođenja jahte može biti i glavno jedro - previše "trbušnjaka" ili s pomaknutom pijavicom. U tom je slučaju koristan međustojnik s kojim jarbolu u sredini (po visini) možete dati otklon prema naprijed i tako učiniti jedro ravnijim, te oslabiti pijavicu. Također možete skratiti dio glavnog jedra.

Teže je pomaknuti sustav centralnog bloka u krmi, za što je potrebno postaviti kormilo ispred kormila ili povećati površinu pera kormila.

Već smo rekli da s povećanjem banke raste i tendencija kotrljanja jahte. To nije samo zbog povećanja ramena vodećeg para sila - T i R. Prilikom naginjanja povećava se hidrodinamički tlak u području pramčanog vala, što dovodi do pomaka CLG -a prema naprijed. Stoga, na svježem vjetru, kako bi se smanjila tendencija, jahtu treba pomaknuti naprijed i CP: uzeti greben na glavno jedro ili ga lagano nagrizati za dati kurs. Također je korisno promijeniti držalo jedra na manje, čime se smanjuje kotrljanje i dotjerivanje jahte do pramca.

Iskusni dizajner pri odabiru olovne vrijednosti a obično uzima u obzir stabilnost jahte kako bi nadoknadio povećanje trenutka vožnje pri nagibu: za jahtu s nižom stabilnošću postavlja se veća vrijednost olova, za stabilnije brodove pretpostavlja se da je olovo minimalno .

Dobro usredsređene jahte često imaju povećanu brzinu skretanja na stražnjem kursu, kada glavno jedro na brodu teži okrenuti jahtu glavom u vjetar. Tome pomaže i visoki val koji trči od krme pod uglom prema DP. Da biste jahtu zadržali na kursu, morate naporno raditi na kormilu, odstupajući ga pod kritičnim kutom, kada se tok može zaustaviti sa zavjetrine (to se obično događa pod napadnim kutovima od 15-20 °). Ovaj je fenomen popraćen gubitkom podizanja kormila, a time i kontrolom jahte. Jahta može iznenada naglo nagnuti prema vjetru i dobiti veliku petu, dok se zbog smanjenja produbljivanja oštrice kormila na vakuumsku stranu može probiti zrak s vodene površine.

Borite se protiv ove pojave, nazvane broširanje, prisiljava da poveća površinu pera kormila i njegovo produljenje, da postavi peraju ispred kormila, čija je površina oko četvrtine površine pera. Zbog prisutnosti peraje ispred upravljača, organizira se usmjereni protok vode, povećavaju se kritični napadni kutovi upravljača, sprječava prodor zraka do njega i smanjuje se napor na upravljaču. Prilikom plovidbe u zaleđu, posada bi trebala nastojati osigurati da potisak spinakera bude usmjeren što je moguće više naprijed, a ne bočno, kako bi se izbjegla nepotrebna peta. Također je važno spriječiti pojavu ukrasa na nosu, što može smanjiti produbljivanje upravljača. Proširivanje je olakšano i kotrljanjem jahte, koje nastaje zbog poremećaja protoka zraka iz spinnakera.

Stabilnost na kursu, pored razmatranog utjecaja vanjskih sila i međusobnog rasporeda njihovih tačaka primjene, određena je i konfiguracijom podvodnog dijela DP. Ranije za duga putovanja uključeno otvorene vode preferirane jahte s dugačkom kobilicom jer su imale veliku otpornost na okretanje i, shodno tome, stabilnost na kursu. Međutim, ova vrsta plovila ima značajne nedostatke, na primjer, veliku vlažnu površinu i lošu okretnost. Osim toga, pokazalo se da stabilnost na kursu ne ovisi toliko o vrijednosti bočne projekcije DP -a, već o položaju kormila u odnosu na CLS, odnosno o "poluzi" na kojoj je radnje kormila. Napominje se da ako je ta udaljenost manja od 25% L kvl , tada se jahta guta i ne reagira dobro na skretanje kormila. At l=40-45% L kvl (vidi sliku 12) držanje plovila na zadatom kursu nije teško.

Agility- sposobnost plovila da promijeni smjer kretanja i opiše putanju pod djelovanjem kormila i jedra. Djelovanje kormila temelji se na istom principu hidrodinamičkog krila kao što je razmatrano za kobilicu jahte. Kad se kormilo pomakne pod određeni kut, nastaje hidrodinamička sila R,čija je jedna komponenta N gura krmu jahte u suprotnom smjeru od onog u kojem je postavljeno kormilo (slika 13). Pod svojim djelovanjem, brod se počinje kretati po zakrivljenoj putanji. Istovremeno prisiliti R daje komponentu Q - silu vuče koja usporava napredak jahte.

Ako zaključate kormilo u jednom položaju, tada će čamac ići približno u krug, što se naziva cirkulacijom. Promjer ili polumjer zavoja mjera su okretnosti broda: što je veći radijus okretanja, to je lošije okretanje. Samo težište jahte se pomiče duž cirkulacije, izvlači krmu van. U isto vrijeme, brod prima zanošenje uzrokovano centrifugalnom silom, a djelomično i silom N na volanu.

Polumjer cirkulacije ovisi o brzini i masi jahte, njenom momentu inercije oko okomite osi koja prolazi kroz CG, o učinkovitosti kormila - veličini sile N i njegovo rame u odnosu na CG pri datom ugibu kormila. Što su veća brzina i pomak jahte, veće su mase (motor, sidra, dijelovi opreme) postavljene na krajeve plovila, što je veći radijus cirkulacije. Obično se radijus cirkulacije, određen tijekom morskih ispitivanja jahte, izražava u smislu dužine trupa.

Agilnost je bolja, što je kraći podvodni dio plovila i što je bliže srednjem dijelu koncentrirano njegovo glavno područje. Na primjer, brodovi s dugačkom kobilicom (poput pomorskih čamaca) imaju slabu okretnost i, naprotiv, plovidbeni gumenjaci s uskim dubokim središnjim daskama su dobri.

Učinkovitost kormila ovisi o površini i obliku pera, profilu poprečnog presjeka, aerodinamičkom produžetku, vrsti ugradnje (na krmenom stupu, odvojeno od kobilice ili na peraji), kao i udaljenosti od zalihe iz CLS -a. Najrasprostranjenije su kormila dizajnirana u obliku krila s aerodinamičkim profilom poprečnog presjeka. Maksimalna debljina profila obično se uzima unutar 10-12% akorda i nalazi se 1/3 akorda od prednje ivice. Površina kormila obično je 9,5-11% površine potopljenog dijela DP jahte.

Kormilo s velikim omjerom stranica (omjer kvadrata dubine kormila prema njegovoj površini) razvija veliku bočnu silu pri malim napadnim kutovima, zbog čega učinkovito sudjeluje u pružanju bočne sile otpora zanošenju. Međutim, kako je prikazano na Sl. 11, pod određenim napadnim uglovima profila različitih izduženja, tok se odvaja od površine razrjeđenja, nakon čega sila podizanja na profilu značajno pada. Na primjer, za l= 6 kritični kut pomaka kormila je 15 °; at l = 2- 30 °. Upravljači s produljenjem koriste se kao kompromis. l = 4-5 (omjer stranica pravokutnog kormila je 2-2,5), a da bi se povećao kritični kut prenošenja, ispred kormila se postavlja peraja. Upravljač s visokim omjerom stranica brže reagira na pomicanje, budući da se cirkulacija protoka, koja određuje podizanje, brže razvija oko profila s malom vrpcom nego oko cijelog podvodnog dijela trupa s kormilom okačenim na krmenom stupu.

Gornji rub kormila trebao bi se čvrsto prianjati uz tijelo unutar radnog odstupanja od ± 30 ° kako bi se spriječilo protjecanje vode kroz njega; u suprotnom je efikasnost upravljača oslabljena. Ponekad je na kormilu, ako je obješeno na krmu, aerodinamička podloška pričvršćena u obliku široke ploče u blizini vodene linije.

Ono što je rečeno o obliku kobilica vrijedi i za kormila: trapezoidni oblik s pravokutnim ili blago zaobljenim donjim rubom smatra se optimalnim. Kako bi se smanjio napor na frezi, kormilo je ponekad izrađeno od balansirajućeg osa, s osi rotacije koja se nalazi 1 / 4-1 / 5 akorda od "nosa" profila.

Prilikom upravljanja jahtom potrebno je uzeti u obzir specifičnosti rada kormila u različitim uvjetima, a prije svega zaustavljanje protoka s njezine stražnje strane. Ne činite nagle pomake kormila u stranu na početku skretanja - doći će do prekida protoka, bočne sile N na upravljaču će pasti, ali će se sila otpora brzo povećati R. Jahta će polako i s velikim gubitkom brzine ući u promet. Potrebno je započeti okretanje pomicanjem kormila pod malim kutom, no čim se krma otkotrlja i napadni kut kormila počne smanjivati, treba je pomaknuti u veći kut u odnosu na DP jahte.

Treba zapamtiti da posmična sila na kormilu brzo raste s povećanjem brzine plovila. Pri laganom vjetru beskorisno je pokušavati brzo okrenuti jahtu pomicanjem kormila pod veliki kut (usput, kritični kut ovisi o brzini: pri manjoj brzini odvajanje protoka događa se pod nižim napadnim kutovima ).

Otpor kormila pri promjeni kursa jahte, ovisno o njenom obliku, konstrukciji i lokaciji, iznosi od 10 do 40% ukupnog otpora jahte. Stoga se tehnika, upravljanje (i centriranje jahte, o čemu stabilnost ovisi, o kursu) moraju shvatiti vrlo ozbiljno, a kormilo se ne smije skrenuti pod većim kutom nego što je potrebno.

Brzina hodanja

Brzina hodanja odnosi se na sposobnost jahte da razvije određenu brzinu uz učinkovito korištenje energije vjetra.

Brzina koju jahta može razviti ovisi prvenstveno o brzini vjetra, budući da sve aerodinamičke sile djeluju na jedra. uključujući vučnu silu, povećanje proporcionalno kvadratu prividne brzine vjetra. Osim toga, to također ovisi o omjeru snage i težine plovila-omjeru površine jedra i njegovih dimenzija. Kao karakteristika odnosa snage i težine, odnos S "1/2/V 1/3(gdje je S područje plovidbe, m 2; V- puni pomak, m 3) ili S / W (ovdje W je nakvašena površina trupa, uključujući kobilicu i kormilo).

Sila potiska, a time i brzina jahte, također je određena sposobnošću jedra da razvije dovoljan potisak na različitim smjerovima u odnosu na smjer vjetra.

Ovi se čimbenici odnose na jedra propelera jahte, koja pretvaraju energiju vjetra u pogonsku silu. T. Kao što je prikazano na Sl. 4, ova sila pri jednoličnom kretanju jahte treba biti jednaka i suprotno usmjerena na silu otpora kretanju R. Ovo posljednje je projekcija rezultirajućih svih hidrodinamičkih sila koje djeluju na navlaženu površinu tijela, na smjer kretanja.

Postoje dvije vrste hidrodinamičkih sila: sile pritiska usmjerene okomito na površinu tijela i sile viskoznosti koje djeluju tangencijalno na tu površinu. Rezultirajuća sila viskoznosti daje silu otpor trenja.

Sile pritiska nastaju stvaranjem valova na površini vode tijekom kretanja jahte, pa njihova rezultirajuća sila daje otpor talasa.

Uz veliku zakrivljenost površine trupa u stražnjem dijelu, granični sloj se može odvojiti od kože, mogu se formirati vrtlozi koji apsorbiraju dio energije pokretačke sile. Tako nastaje još jedna komponenta otpora kretanju jahte - formirati otpor.

Pojavljuju se još dvije vrste otpora zbog činjenice da se jahta ne kreće izravno uz DP, već s određenim kutom zanošenja i s nagibom. to induktivni i kotrljajući otpor. Značajan udio u induktivnom otporu ima otpor izbočenih dijelova - kobilice i kormila.

Konačno, kretanju jahte prema naprijed opire se zrak koji ispire trup, posadu i razvoj sistema kablova, opreme i jedra. Ovaj dio otpora naziva se zrak.

Otpor trenja. Kad se jahta kreće, čini se da se čestice vode koje se nalaze neposredno uz oplatu trupa zalijepe za nju i odnose zajedno s plovilom. Brzina ovih čestica u odnosu na tijelo je nula (slika 14). Sljedeći sloj čestica, koji klizi duž prvog, već blago zaostaje za odgovarajućim točkama trupa, a na određenoj udaljenosti od trupa, voda općenito ostaje stacionarna ili ima brzinu u odnosu na trup jednaku brzini jahta v. Ovaj sloj vode, u kojem djeluju sile viskoznosti, a brzina kretanja čestica vode u odnosu na trup povećava se od 0 do brzine plovila, naziva se granični sloj. Njegova debljina je relativno mala i kreće se od 1 do 2% dužine trupa duž vodene linije, međutim, priroda ili način kretanja čestica vode u njemu ima značajan utjecaj na veličinu otpora trenja.

Utvrđeno je da se način kretanja čestica mijenja ovisno o brzini plovila i duljini njegove navlažene površine. U hidrodinamici se ta ovisnost izražava Reynoldsovim brojem:

n -koeficijent kinematičke viskoznosti vode (za slatku vodu n = 1,15-10 -6 m 2 / s);

L - dužina navlažene površine, m;

v - brzina jahte, m / s.

Sa relativno malim brojem Re = 10 6, čestice vode u graničnom sloju kreću se u slojevima, formirajući laminarno protok. Pokazalo se da njegova energija nije dovoljna da savlada viskozne sile koje ometaju bočno pomicanje čestica. Najveća razlika u brzini između slojeva čestica nalazi se direktno na površini tijela; prema tome, sile trenja ovdje imaju najveću vrijednost.

Reynoldsov broj u graničnom sloju raste s udaljenošću čestica vode od stabljike (sa povećanjem vlažne duljine). Na primjer, brzinom od 2 m / s, već na udaljenosti od oko 2 m od nje Re dostiže kritičnu vrijednost pri kojoj režim protoka u graničnom sloju postaje vrtložan, odnosno turbulentan i usmjeren preko graničnog sloja. Zbog razmjene kinetičke energije između slojeva, brzina čestica u blizini površine tijela raste u većoj mjeri nego u slučaju laminarnog strujanja. Diferencijalna brzina Dv ovdje se povećava otpor trenja, a otpor trenja se u skladu s tim povećava. Zbog poprečnog kretanja čestica vode, debljina graničnog sloja se povećava, a otpor trenja naglo raste.

Režim laminarnog toka pokriva samo mali dio trupa jahte u pramcu i to samo pri malim brzinama. Kritična vrijednost Re, pri kojem dolazi do turbulentnog strujanja oko tijela, nalazi se u rasponu 5-10 5-6-10 6 i uvelike ovisi o obliku i glatkoći njegove površine. S povećanjem brzine, prijelazna točka laminarnog graničnog sloja u turbulentnu se pomiče prema nosu, a dovoljno velikom brzinom može doći trenutak kada će cijela navlažena površina trupa biti obavijena turbulentnim tokom. Istina, izravno u blizini kože, gdje je brzina protoka blizu nule, i dalje je sačuvan najtanji film s laminarnim režimom, laminarni podsloj.

Otpor trenja izračunava se po formuli:

(13)

R tr - otpor trenja, kg;

ztr - koeficijent otpora trenja;

r je gustoća mase vode;

za slatku vodu:

v - brzina jahte, m / s;

W-navlažena površina, m 2.

Koeficijent otpora trenja je promjenjiva vrijednost, ovisno o prirodi toka u graničnom sloju, duljini tijela L kvl brzina v i hrapavost površine tijela.

Na sl. 15 prikazuje ovisnost koeficijenta trenja zfr o broju Re i hrapavost površine kućišta. Povećanje otpora hrapave površine u odnosu na glatku može se lako objasniti prisustvom laminarnog podsloja u turbulentnom graničnom sloju. Ako su izbočine na površini potpuno uronjene u laminarni podsloj, onda one ne mijenjaju značajno prirodu laminarnog toka podsloja. Ako nepravilnosti prelaze debljinu podsloja i strše iznad njega, tada se kretanje vodenih čestica turbulizira cijelom debljinom graničnog sloja, pa se koeficijent trenja u skladu s tim povećava.

Pirinač. 15 omogućuje vam da uvažite važnost dorade dna jahte kako biste smanjili otpor trenja. Na primjer, ako jahta dužine 7,5 m na vodenoj liniji plovi velikom brzinom v= 6 čvorova (3,1 m / s), zatim odgovarajući broj

Pretpostavimo da dno jahte ima hrapavost ( prosječna visina nepravilnosti) k== 0,2 mm, što odgovara relativnoj hrapavosti

L / k = 7500 / 0,2 = 3,75 10 4. Za datu hrapavost i broj R e koeficijent trenja je z tr = 0,0038 (tačka G).

Procijenimo je li u ovom slučaju moguće postići donju površinu blizu tehnički glatke. At R e = 2-10 7 takva površina odgovara relativnoj hrapavosti L / k = 3 10 5 ili apsolutna hrapavost k= 7500/3 10 5 = 0,025 mm. Iskustvo pokazuje da se to može postići pažljivim brušenjem dna finim brusnim papirom i lakiranjem. Hoće li se trud isplatiti? Grafikon pokazuje da će se koeficijent otpora trenja smanjiti na z tr = 0,0028 (točka D), ili za 30%, što naravno ne može zanemariti posada koja računa na uspjeh u utrkama.

Linija B omogućuje vam procjenu dopuštene hrapavosti dna za jahte različitih veličina i različitih brzina. Može se vidjeti da se povećanjem dužine i brzine vodene linije zahtjevi za kvalitetom površine povećavaju.

Za orijentaciju dajemo vrijednosti hrapavosti (u mm) za različite površine:

drveni, pažljivo lakirani i polirani - 0,003-0,005;

drveni, obojeni i polirani - 0,02-0,03;

obojen vlasničkim premazom - 0,04-0, C6;

drveni, obojen crvenim olovom - 0,15;

redovna daska - 0,5;

dno obraslo školjkama - do 4,0.

Već smo rekli da laminarni granični sloj može opstati na dijelu dužine jahte, počevši od stuba, osim ako pretjerana hrapavost ne pridonosi turbulenciji toka. Stoga je posebno važno pažljivo obraditi pramac trupa, sve rubove kobilice, peraje i kormila. Uz male poprečne dimenzije - akorde, cijelu površinu kobilice i kormila treba brusiti. U krmenom trupu, gdje se povećava debljina graničnog sloja, zahtjevi za površinskom završnom obradom mogu se malo smanjiti.

Obraštanje dna algama i školjkama posebno se snažno odražava na otporu trenja. Ako povremeno ne čistite dno jahti koje su stalno u vodi, tada se nakon dva do tri mjeseca otpor trenja može povećati za 50-80%, što je ekvivalentno gubitku brzine od 15-25% pri prosječnom vjetru .

Otpornost oblika.Čak i u dobro pojednostavljenom trupu, dok ste u pokretu, možete pronaći budni mlaz u kojem voda čini vrtložne pokrete. To je posljedica odvajanja graničnog sloja od tijela u određenoj točki (B na slici 14). Položaj tačke zavisi od prirode promjene zakrivljenosti površine po dužini tijela. Što su konture stražnjeg kraja glađe, to su dalje prema krmi odvajanje graničnog sloja i manje stvaranje vrtloga.

Uz normalne omjere dužine i širine tijela, otpornost na oblik je niska. Njegovo povećanje može biti posljedica prisutnosti oštrih jagodica, loma linija trupa, nepravilno profiliranih kobilica, kormila i drugih izbočenih dijelova. Otpornost oblika povećava, sa smanjenjem duljine zone, laminarni granični sloj, stoga je potrebno ukloniti preljeve boje, smanjiti hrapavost, zabrtviti utore u koži, postaviti obloge na izbočene dijelove cevi itd.

Otpor talasa. Pojava valova u blizini trupa broda tijekom njegovog kretanja uzrokovana je djelovanjem gravitacijskih sila tekućine na granici vode i zraka. Na pramčanom dijelu, na mjestu gdje se trup susreće s vodom, pritisak naglo raste i voda se diže na određenu visinu. Bliže središnjem presjeku, gdje se zbog širenja trupa broda povećava brzina tekućeg toka, tlak u njemu, prema Bernoullijevom zakonu, pada i nivo vode opada. U stražnjem dijelu, gdje tlak ponovno raste, nastaje vrh drugog vala. Čestice vode počinju vibrirati u blizini tijela, što uzrokuje sekundarne vibracije vodene površine.

Nastaje složen sistem pramčanih i krmenih valova koji je po svojoj prirodi isti za brodove bilo koje veličine (slika 16). Pri maloj brzini jasno su vidljivi divergentni valovi koji potječu iz pramca i krme plovila. Njihovi grebeni nalaze se pod kutom od 36-40 ° u odnosu na dijametralnu ravninu. Pri većim brzinama razlikuju se posmični valovi čiji grebeni ne prelaze sekte / eru, ograničeni kutom od 18-20 ° prema DP broda. Sustavi pramčanog i krmenog smicanja međusobno djeluju, što može rezultirati i povećanjem visine ukupnog vala iza krme plovila, i njegovim smanjenjem. Dok se odmičete od broda, medij apsorbira energiju valova i oni se postupno vlaže.

Veličina valnog otpora mijenja se ovisno o brzini jahte. Iz teorije oscilacija poznato je da je brzina širenja valova povezana s njihovom dužinom l odnos

gdje str = 3,14; v- brzina jahte, m / s; g = 9,81 m / s 2 - ubrzanje gravitacije.

Budući da se valni sustav kreće s jahtom, brzina širenja vala jednaka je brzini jahte.

Ako govorimo, na primjer, o jahti duljine vodene linije 8 m, tada će pri brzini od 4 čvora doći do tri posmična vala duž dužine trupa, pri brzini od 6 čvorova - jedan i jedan pola. Zavisnost između dužine smicanja X, koju stvara tijelo dužine Lkvl! kretanje velikom brzinom v, u velikoj mjeri određuje veličinu valnog otpora.

Vjetrovi koji se nalaze u južnom dijelu Pacifik duva prema zapadu. Zato je naša ruta osmišljena tako da dalje jedrilica"Julije" se kreću od istoka prema zapadu, odnosno tako da vjetar puše u leđa.

Međutim, ako pogledate našu rutu, primijetit ćete da smo se često, na primjer, pri kretanju od juga prema sjeveru od Samoe do Tokelaua, morali kretati okomito na vjetar. A ponekad se smjer vjetra potpuno promijenio i morao je ići protiv vjetra.

Ruta Julija

Šta učiniti u ovom slučaju?

Jedrenjaci su dugo mogli ploviti protiv vjetra. Klasik Yakov Perelman pisao je o tome dugo i jednostavno u svojoj Drugoj knjizi iz ciklusa Zabavne fizike. Ovdje doslovno citiram ovaj komad sa slikama.

"Jedrenje protiv vjetra

Teško je zamisliti kako jedrenjaci mogu ići "protiv vjetra" - ili, prema riječima mornara, "na bočni vjetar". Istina, mornar će vam reći da ne možete ići direktno protiv vjetra pod jedrima, već se možete kretati samo pod oštrim kutom u smjeru vjetra. Ali ovaj je kut mali - oko četvrtine pravog kuta - i čini se, možda, jednako nerazumljivim: da li ploviti direktno protiv vjetra ili pod uglom od 22 ° prema njemu.

U stvarnosti, međutim, to nije ravnodušno, pa ćemo sada objasniti kako sila vjetra može ići prema njemu pod malim kutom. Prvo razmotrite kako vjetar općenito djeluje na jedro, odnosno gdje gura jedro kada na njega puše. Vjerojatno mislite da vjetar uvijek gura jedro u smjeru u kojem puše. Ali to nije tako: gdje god vjetar puše, on gura jedro okomito na ravninu jedra. Zaista: neka vjetar duva u smjeru koji pokazuju strelice na donjoj slici; linija AB predstavlja jedro.

Vjetar uvijek gura jedro pod pravim kutom u njegovu ravninu.

Budući da vjetar ravnomjerno pritišće cijelu površinu jedra, pritisak vjetra zamjenjujemo silom R primijenjenom na sredinu jedra. Ovu silu razlažemo na dvije: silu Q, okomitu na jedro, i silu P, usmjerenu duž nje (vidi gornju sliku desno). Posljednja sila ne gura jedro nikamo, jer je trenje vjetra o platno zanemarivo. Sila Q ostaje, koja gura jedro pod pravim kutom prema njemu.

Znajući to, lako možemo razumjeti kako jedrilica može ići pod oštrim kutom prema vjetru. Neka linija KK predstavlja liniju kobilice plovila.

Kako možeš ploviti protiv vjetra.

Vjetar duva oštro pod ovom linijom u smjeru koji označava niz strelica. Linija AB predstavlja jedro; postavljen je tako da njegova ravnina prepolovi kut između smjera kobilice i smjera vjetra. Pratite razlaganje sila na slici. Pritisak vjetra na jedru predstavljamo silom Q, koja, znamo, mora biti okomita na jedro. Ovu silu razlažemo na dvije: silu R, okomitu na kobilicu, i silu S, usmjerenu naprijed, duž kobilice plovila. Budući da kretanje broda u smjeru R nailazi na snažan otpor vode (kobilica u jedrenjaci postaje vrlo duboka), tada je sila R gotovo potpuno uravnotežena otporom vode. Ostaje samo sila S, koja je, kao što vidite, usmjerena naprijed i, prema tome, pomiče brod pod kutom, kao prema vjetru. [Može se dokazati da sila S dobija najviše veliki značaj kada ravnina jedra prepolovi kut između smjera kobilice i vjetra.]. Obično se ovaj pokret izvodi cik -cak, kao što je prikazano na donjoj slici. Na jeziku mornara, ovo kretanje broda naziva se "tacking" u užem smislu riječi. "

Razmotrimo sada sve moguće smjerove vjetra u odnosu na kurs broda.

Dijagram kursa broda u odnosu na vjetar, odnosno kut između smjera vjetra i vektora od krme do pramca (smjer).

Kad vjetar puše u lice (leventik), jedra vise s jedne na drugu stranu i nemoguće je kretati se jedrom. Naravno, uvijek možete spustiti jedra i uključiti motor, ali to nema nikakve veze s plovidbom.

Kad vjetar puše točno u leđa (prednji, stražnji vjetar), molekuli raspršenog zraka pritiskaju jedro s jedne strane i čamac se pomiče. U tom slučaju plovilo se može kretati samo sporije od brzine vjetra. Ovdje funkcionira analogija vožnje bicikla po vjetru - vjetar puše u leđa i lakše je okretati pedale.

Kada se kreće protiv vjetra (beydewind), jedro se ne pomiče zbog pritiska molekula zraka na jedro s leđa, kao u slučaju prednjeg vjetra, već zbog dizanja koje nastaje zbog različitih brzina zraka s obje strane uz jedro. U isto vrijeme, zbog kobilice, čamac se ne kreće u smjeru okomitom na kurs plovila, već samo prema naprijed. Odnosno, jedro u ovom slučaju nije kišobran, kao u slučaju bočnog izvlačenja, već avionsko krilo.

Za vrijeme naših prelazaka uglavnom smo hodali iza leđa i uz zaliv uz prosječnu brzinu od 7-8 čvorova uz brzinu vjetra od 15 čvorova. Ponekad smo išli protiv vjetra, Gulfwind i Beydewind. A kad je vjetar utihnuo, upalili su motor.

Općenito, čamac s jedrom koje ide protiv vjetra nije čudo, već stvarnost.

Najzanimljivije je to što brodovi mogu hodati ne samo protiv vjetra, već čak i brže od vjetra. To se događa kada brod stoji iza leđa, stvarajući "vlastiti vjetar".

Jednako je važno kao i otpor trupa potisak koji stvaraju jedra. Da bismo stekli jasniju predstavu o načinu rada jedra, upoznajmo se s osnovnim pojmovima teorije jedra.

Već smo govorili o glavnim snagama koje djeluju na jedra jahte koja plovi uz bočni vjetar (prednji vjetar) i s prednjim (bočni kurs). Utvrđeno je da se sila koja djeluje na jedra može razgraditi na silu koja uzrokuje kotrljanje jahte i zanošenje u vjetar, silu zamaha i silu potiska (vidi slike 2 i 3).

Pogledajmo sada kako se određuje ukupna sila pritiska vjetra na jedra i od čega zavise sile potiska i zanošenja.

Za vizualizaciju rada jedra na oštrim kursevima zgodno je prvo razmotriti ravno jedro (slika 94), koje osjeća pritisak vjetra pod određenim napadnim kutom. U tom se slučaju iza jedra stvaraju vrtlozi, sile pritiska pojavljuju se na njegovoj vjetrovitoj strani, a sile razrjeđenja na zavjetrini. Njihov rezultirajući R otprilike je okomit na ravninu jedra. Za pravilno razumijevanje rada jedra zgodno ga je prikazati u obliku rezultante dvije komponente sila: X-usmjerene paralelno s strujanjem zraka (vjetar) i Y-okomite na nju.

Sila X paralelna s protokom zraka naziva se sila povlačenja; stvara se, osim jedra, i trupom, opremom, lopaticama i posadom jahte.

Sila Y usmjerena okomito na strujanje zraka naziva se u aerodinamici podizanjem. Ona je ta koja na oštrim kursevima stvara potisak u smjeru kretanja jahte.

Ako se, s istim otporom jedra X (slika 95), podizanje poveća, na primjer, na vrijednost Y1, tada će se, kao što je prikazano na slici, rezultat podizanja i povlačenja promijeniti za R i, prema tome, potisak T će se povećati na T1.

Takva konstrukcija olakšava provjeru da li se s povećanjem otpora X (s istim podizanjem) potisak T smanjuje.

Dakle, postoje dva načina za povećanje potiska, a time i brzine na oštrim kursevima: povećati podizanje jedra i smanjiti otpor jedra i jahte.

U modernom jedrenju snaga podizanja jedara povećava se tako što mu se daje konkavni oblik s određenim "pregibom" (slika 96): veličina od jarbola do najveće duboko mesto"Trbuh" je obično 0,3-0,4 širine jedra, a dubina "trbuha" je oko 6-10% širine. Sila podizanja takvog jedra je 20-25% veća od sile potpuno ravnog jedra s gotovo istim otporom. Istina, jahta sa ravnim jedrima ide malo strmije prema vjetru. Međutim, s jedrima sa trbušnjacima brzina hvatanja veća je zbog većeg potiska.

Pirinač. 96. Profil jedra

Imajte na umu da se u jedrima s trbušnjacima ne povećava samo potisak, već i sila zanošenja, što znači da je kotrljanje i zanošenje jahti s trbušastim jedrima veće nego kod relativno ravnih jedra. Stoga je "trbušnjaštvo" jedra više od 6-7% na jak vjetar neisplativo, jer povećanje nagiba i zanošenja dovodi do značajnog povećanja otpora trupa i smanjenja učinkovitosti jedra, što "pojede" učinak povećanja potiska. Pri slabim vjetrovima, jedra sa "trbuhom" od 9-10% bolje vuku, jer rola nije velika zbog niskog ukupnog pritiska vjetra na jedru.

Bilo koje jedro s napadnim kutom većim od 15-20 °, odnosno kada jahta ide 40-50 ° prema vjetru ili više, omogućuje vam smanjenje podizanja i povećanje otpora, budući da se na zavjetrini stvaraju značajni vrtlozi. A budući da je glavni dio dizala stvoren glatkim, bez vrtloga, koji teče oko zavjetrine jedra, uništavanje ovih vrtloga trebalo bi imati veliki učinak.

Vrtlozi nastali iza glavnog jedra uništavaju se postavljanjem stalnog jedra (slika 97). Protok zraka koji ulazi u jaz između glavnog jedra i stalnog jedra povećava njegovu brzinu (tzv. Učinak mlaznice) i, ako je držač jedra pravilno podešen, "liže" vrtloge s glavnog jedra.

Pirinač. 97. Rad Stayail -a

Profil mekog jedra teško je održati dosljednim u različitim kutovima napada. Ranije su na gumenjacima provlačili letve koje su prolazile kroz cijelo jedro - bile su tanje unutar "trbuha" i deblje prema pijavici, gdje je jedro mnogo ravnije. U današnje se vrijeme prolazne letve postavljaju uglavnom na slivnicima i katamaranima, gdje je posebno važno održavati profil i krutost jedra pod niskim napadnim kutovima, kada obično jedro već vesla po lufu.

Ako je samo jedro izvor dizanja, tada povlačenje stvara ono što je u strujanju zraka oko jahte. Stoga se poboljšanje vučnih svojstava jedra može postići i smanjenjem otpora trupa jahte, lopatica, opreme i posade. U tu svrhu koriste se razne vrste oplate na nosačima i okovima.

Povlačenje jedra ovisi o njegovom obliku. Prema zakonima aerodinamike, otpor avionskog krila je manji, uži i duži za isto područje. Zato se pokušava napraviti jedro (u osnovi isto krilo, ali postavljeno okomito) visoko i usko. Ovo takođe omogućava upotrebu uzvodnog vjetra.

Vuča jedra u velikoj mjeri ovisi o stanju prednje ivice. Podnožja svih jedara trebaju biti čvrsta kako bi se spriječile vibracije.

Potrebno je spomenuti još jednu vrlo važnu okolnost - takozvano centriranje jedara.

Iz mehanike je poznato da je svaka sila određena veličinom, smjerom i točkom primjene. Do sada smo govorili samo o veličini i smjeru sila primijenjenih na jedro. Kao što ćemo vidjeti kasnije, poznavanje tačaka primjene od suštinskog je značaja za razumijevanje načina rada jedra.

Tlak vjetra neravnomjerno je raspoređen po površini jedra (prednji dio ima veći pritisak), međutim, radi pojednostavljenja usporednih proračuna, smatra se da je ravnomjerno raspoređen. Za približne proračune, pretpostavlja se da se rezultirajuća sila pritiska vjetra na jedra primjenjuje na jednu točku; uzima se da je težište površine jedra kada su postavljena u središnjoj ravnini jahte. Ta se točka naziva središte jedra (CP).

Zadržimo se na najjednostavnijoj grafičkoj metodi za određivanje položaja CPU -a (slika 98). Nacrtajte jedro jahte na desnoj skali. Zatim se na sjecištu medijana - linija koje povezuju vrhove trokuta sa sredinama suprotnih stranica - nalazi središte svakog jedra. Dobivši tako na crtežu središta O i O1 dvaju trokuta koji čine glavno jedro i nepomično jedro, dvije paralelne linije OA i O1B provlače se kroz ta središta i na njima su položene u suprotnim smjerovima u bilo kojem, ali istom mjerilu , onoliko linearnih jedinica koliko kvadratnih metara u trokutu; od središta glavnog jedra ležalo je područje uboda, a od središta pilota - područje glavnog jedra. Krajnje točke A i B povezane su ravnom linijom AB. Još jedna ravna linija - O1O povezuje središta trokuta. Na sjecištu linija A B i O1O postojat će zajednički centar.

Pirinač. 98. Grafički način pronalaženja centra jedra

Kao što smo već rekli, sili zanošenja (smatrat ćemo je primijenjenom u središtu jedra) suprotstavlja se bočna sila trupa trupa jahte. Smatra se da se sila bočnog otpora primjenjuje u središtu bočnog otpora (CLS). Centar bočnog otpora je težište projekcije podvodnog dijela jahte na središnju ravninu.

Središte bočnog otpora može se pronaći izrezivanjem obrisa podvodnog dijela jahte iz debelog papira i postavljanjem ovog modela na oštricu noža. Kada je model uravnotežen, lagano ga pritisnite, zatim ga okrenite za 90 ° i ponovo uravnotežite. Sjecište ovih linija daje nam centar bočnog otpora.

Kad brod plovi bez pete, CPU bi trebao biti na istoj okomitoj liniji s CLS -om (slika 99). Ako CP leži ispred CLS -a (slika 99, b), tada sila zanošenja, pomaknuta prema naprijed u odnosu na bočnu silu otpora, okreće pramac plovila u vjetar - jahta se otkotrlja. Ako je CPU iza CLS -a, jahta će se okrenuti pramcem prema vjetru ili biti dovedena (slika 99, c).

Pirinač. 99. Centriranje jahte

Prekomjerno bacanje vjetra i, posebno, kotrljanje (pogrešno poravnanje) štetni su za napredak jahte, jer prisiljavaju kormilara da radi na kormilu cijelo vrijeme kako bi održao ravno kretanje, a to povećava otpor trupa i smanjuje brzinu plovila. Osim toga, neusklađenost dovodi do pogoršanja kontrole, a u nekim slučajevima i do potpunog gubitka.

Ako jahtu centriramo kao što je prikazano na sl. 99, ali, to jest, CPU i CLS će biti u istoj vertikali, tada će se plovilo voziti vrlo snažno i postat će vrlo teško kontrolirati ga. Sta je bilo? Ovdje postoje dva glavna razloga. Prvo, prava lokacija CPU -a i CLS -a ne podudara se s teoretskom (oba centra su pomaknuta naprijed, ali nisu ista).

Drugo, i to je glavna stvar, za vrijeme kotrljanja potisna sila jedra i uzdužna sila trupa leže u različitim vertikalne ravni(sl. 100), ispostavlja se kao poluga, prisiljavajući jahtu da se dovede. Što je peta veća, veća je sklonost čamca za vožnju.

Kako bi se uklonio ovaj prijenos, CPU je postavljen ispred CLS -a. Trenutak sile potiska i uzdužnog otpora koji nastaje pri valjanju, prisiljavajući jahtu da se vozi, kompenzira se momentom hvatanja sila zanošenja i bočnog otpora na prednjem položaju CPU -a. Za dobro centriranje, CPU mora biti postavljen ispred CLS-a na udaljenosti koja je jednaka 10-18% dužine vodene linije jahte. Što je jahta manje stabilna i CPU je viši iznad CLS -a, potrebno ju je više pomaknuti u pramac.

Da bi jahta imala dobar kurs, mora biti centrirana, odnosno CPU i CLS moraju biti postavljeni u takav položaj da plovilo na bočno vučenom kursu pri slabom vjetru potpuno uravnoteži jedra , drugim riječima, bio je stabilan na kursu s kormilom bačenim ili pričvršćenim u volanu (dopuštalo je blagu tendenciju odmicanja pri vrlo slabim vjetrovima), a pri jačim vjetrovima imalo je tendenciju da bude vođeno. Svaki kormilar mora biti u stanju pravilno centrirati jahtu. Na većini jahti sklonost letenju se povećava pri pomicanju stražnjih jedra i spuštanju prednjih jedra. Ako se prednja jedra pomaknu, a zadnja jedra pretjeraju, brod će se otkotrljati. S povećanjem "trbušnjaka" glavnog jedra, kao i sa slabim stajanjem jedra, jahta se teže upravlja u većoj mjeri.

Pirinač. 100. Utjecaj rolanja na iznošenje jahte na vjetar

"Pošten vjetar!" - žele svim mornarima, a to je potpuno uzalud: kad vjetar puše s krme, jahta se ne može razviti maksimalna brzina... Ovu shemu pomogao je Vadim Zhdan, profesionalni skiper, trkač, organizator i domaćin regata jahti. Pročitajte savjete na dijagramu da biste to shvatili.

2. Potisak jedra generiraju dva faktora. Prvo, vjetar samo pritiska jedra. Drugo, koso jedro instalirano na većini modernih jahti, kada teče zrakom, radi poput avionskog krila i samo što nije usmjereno prema gore, već prema naprijed. Zbog aerodinamike, zrak se na konveksnoj strani jedra kreće brže nego na konkavnoj strani, a pritisak na vanjskoj strani jedra je manji nego na unutrašnjoj.

3. Ukupna sila koju stvara jedro okomita je na jedro. Prema pravilu sabiranja vektora, moguće je razlikovati silu pomaka (crvena strelica) i silu potiska (zelena strelica) u njoj.

5. Da bi plovila strogo protiv vjetra, jahta manevrira: okreće se prema vjetru s jedne ili druge strane, krećući se naprijed u segmentima - taksama. Koliko bi trebalo biti taktanje i pod kojim kutom prema vjetru treba ići važna su pitanja skiperske taktike.

9. Gulfwind- vjetar puše okomito na smjer kretanja.

11. Fordewind- isti zadnji vjetar puše s krme. Suprotno očekivanjima, ne najbrži kurs: ovdje se ne koristi lift jedra, a teoretsko ograničenje brzine ne prelazi brzinu vjetra. Iskusni skiper zna predvidjeti nevidljive zračne struje na isti način kao i

Nastavljamo seriju publikacija koje je pripremio interaktivni naučno -popularni blog "Objasnit ću za dvije minute". Blog govori o jednostavnim i složenim stvarima koje nas okružuju svaki dan i ne postavljaju nikakva pitanja sve dok o njima ne razmišljamo. Na primjer, tamo možete naučiti kako svemirski brodovi ne promašuju i ne sudaraju se s ISS -om pri pristajanju.

1. Nemoguće je jedriti strogo protiv vjetra pod jedrom. Međutim, ako vjetar puše s prednje strane, ali blago pod kutom, jahta bi se mogla kretati. U takvim slučajevima kaže se da je brod na oštrom kursu.

2. Potisak jedra je posljedica dva faktora. Prvo, vjetar jednostavno pritiska jedra. Drugo, koso jedro instalirano na većini modernih jahti, kada teče zrakom, radi poput avionskog krila i stvara "lift", samo što nije usmjereno prema gore, već prema naprijed. Zbog aerodinamike, zrak se na konveksnoj strani jedra kreće brže nego na konkavnoj strani, a pritisak na vanjskoj strani jedra je manji nego na unutrašnjoj.

3. Ukupna sila koju stvara jedro okomita je na jedro. Prema pravilu sabiranja vektora, moguće je razlikovati silu pomaka (crvena strelica) i silu potiska (zelena strelica) u njoj.

4. Na oštrim kursevima sila zanošenja je velika, ali joj se suprotstavlja oblik trupa, kobilice i kormila: jahta ne može ići bočno zbog otpora vode. S druge strane, lako klizi naprijed čak i pri niskoj vuči.

6. U odnosu na vjetar postoji pet glavnih tokova plovila. Zahvaljujući Petru I, nizozemska pomorska terminologija ukorijenila se u Rusiji.

7. Leventic- vjetar puše direktno u pramčanu stranu broda. Ne možete ploviti na takvom kursu pod jedrom, ali se okretanje vjetru koristi za zaustavljanje jahte.

8. Beidewind- vrlo oštar kurs. Kad krenete bočno, vjetar vam puše u lice, pa se čini da jahta razvija vrlo veliku brzinu. Zapravo, ovaj osjećaj vara.

9. Gulfwind- vjetar puše okomito na smjer kretanja.

10. Backstag- vjetar puše sa krme i sa strane. Ovo je najbrži kurs. Brzi trkački čamci iza leđa mogu ubrzati do brzine veće od brzine vjetra zbog podizanja jedra.

11. Fordewind- isti zadnji vjetar puše s krme. Suprotno očekivanjima, ne najbrži kurs: ovdje se ne koristi lift jedra, a teoretsko ograničenje brzine ne prelazi brzinu vjetra. Iskusni skiper može predvidjeti nevidljive zračne struje na isti način na koji pilot aviona poznaje struje naviše i naniže.

Interaktivnu verziju dijagrama možete pogledati na blogu "Objasnit ću za dvije minute".