Téma: „Fyzika pohybu plachetní jachty. Použití plachty na lodi

Kurzy vzhledem k větru. Moderní jachty a plachetnice ve většině případů vybavena šikmý plachty. Jejich charakteristickým rysem je to, že hlavní část plachty nebo celá je umístěna za stěžněm nebo předklonem. Vzhledem k tomu, že náběžná hrana plachty je přitažena těsně podél stěžně (nebo sama od sebe), plachta obtéká proudění vzduchu bez splachování, když je umístěna v poměrně ostrém úhlu vůči větru. Díky tomu (a při vhodných obrysech trupu) loď získává schopnost pohybovat se pod ostrým úhlem vůči směru větru.

Na Obr. 190 ukazuje polohu plachetnice v různých kurzech vzhledem k větru. Běžná plachetnice nemůže plout přímo proti větru – plachta v tomto případě nevytváří tažnou sílu schopnou překonat odpor vody a vzduchu. Nejlepší závodní jachty ve středním větru mohou plout naostro pod úhlem 35-40° ke směru větru; Obvykle tento úhel není menší než 45°. Plachetnice je proto nucena dostat se k cíli umístěnému přímo proti větru. přichycení- střídavě na větru zprava a zleva. Úhel mezi kurzy lodi na jednom větru a na druhém se nazývá úhel přichycení, a poloha plavidla s jeho přídí přímo proti větru je levicový. Schopnost lodi obracet se a pohybovat se maximální rychlostí přímo proti větru je jednou z hlavních vlastností plachetnice.

Kurzy od ostře do polovětru, kdy vítr vane pod úhlem 90° k přístavu lodi, jsou tzv. ostrý; od gulfwindu k jibe (vítr fouká přímo dozadu) - plný. Rozlišovat strmé(kurz vzhledem k větru 90-135°) a plný(135-180°) backstay, stejně jako ostře proti větru (40-60° a 60-80° proti větru).

Rýže. 190. Kurzy plachetnice vzhledem k větru.

1 - strmý ostrý vítr; 2 - plný ostře tažený; 3 - gulfwind; 4 - backstay; 5 - jibe; 6 - levicový.

Zdánlivý vítr. Proud vzduchu, který proudí kolem plachet jachty, se neshoduje se směrem pravý vítr(vzhledem k sushi). Pokud se loď pohybuje, objeví se protiproud vzduchu, jehož rychlost se rovná rychlosti lodi. Když je vítr, jeho směr vzhledem k lodi je určitým způsobem odchýlen v důsledku přicházejícího proudění vzduchu; mění se i velikost rychlosti. Tedy celkový průtok, tzv zdánlivý vítr. Jeho směr a rychlost lze získat sečtením vektorů skutečného větru a protijedoucího proudění (obr. 191).

Rýže. 191. Zdánlivý vítr v různých kurzech jachty vzhledem k větru.

1 - ostře tažené; 2 - gulfwind; 3 - backstay; 4 - jibe.

proti- rychlost jachty; proti a - skutečná rychlost větru; proti in - zdánlivá rychlost větru.

Je zřejmé, že na ostře protiproudém kurzu je zdánlivá rychlost větru největší a na šikmém je nejmenší, protože ve druhém případě jsou rychlosti obou proudů směrovány přesně opačnými směry.

Plachty na jachtě jsou vždy nastaveny ve směru zdánlivého větru. Všimněte si, že rychlost jachty neroste přímo úměrně s rychlostí větru, ale mnohem pomaleji. Proto se při sílícím větru úhel mezi směrem skutečného a zdánlivého větru zmenšuje a při slabém větru se rychlost a směr zdánlivého větru od skutečného výrazněji liší.

Vzhledem k tomu, že síly působící na plachtu jako na křídlo rostou úměrně druhé mocnině rychlosti proudění, může u plachetnic s minimálním odporem pohybu dojít k jevu „samoakcelerace“, kdy jejich rychlost překročí rychlost větru. . Mezi tyto typy plachetnic patří lední jachty - ledové lodě, křídlové jachty, kolové (plážové) jachty a proa - úzká jednotrupá plavidla s plovákem na výložníku. Některé z těchto typů plavidel zaznamenaly rychlost až trojnásobek rychlosti větru. Náš národní rychlostní rekord ledního člunu je tedy 140 km/h a byl stanoven ve větru, jehož rychlost nepřesahovala 50 km/h. Všimneme si toho mimochodem absolutní rekord rychlost plavby na vodě je výrazně nižší: byla instalována v roce 1981 na speciálně postaveném dvoustěžňovém katamaránu „Crossbau-II“ a činí 67,3 km/h.

Konvenční plachetnice, pokud nejsou určeny pro hoblování, zřídka překračují limit rychlosti výtlaku v = 5,6 √L km/h (viz kapitola I).

Síly působící na plachetnici. Mezi systémem vnějších sil působících na plachetnici a plavidlem poháněným mechanickým motorem je zásadní rozdíl. Na motorizovaném plavidle působí tah lodního šroubu - lodního šroubu nebo vodního paprsku - a síla odporu vody proti jeho pohybu v podvodní části, umístěné ve středové rovině a v malé vzdálenosti od sebe vertikálně.

Na plachetnici je hnací síla aplikována vysoko nad hladinou vody, a tedy nad linií působení odporové síly. Pokud se loď pohybuje pod úhlem ke směru větru – ostře proti větru, pak její plachty fungují podle principu aerodynamického křídla, probíraného v kapitole II. Při proudění vzduchu kolem plachty vzniká na její závětrné (konvexní) straně podtlak a na návětrné straně zvýšený tlak. Součet těchto tlaků lze redukovat na výslednou aerodynamickou sílu A(viz obr. 192), směřující přibližně kolmo k tětivě profilu plachty a aplikované ve středu plachty (CS) vysoko nad vodní hladinou.

Rýže. 192. Síly působící na trup a plachty.

Podle třetího zákona mechaniky musí při rovnoměrném pohybu tělesa v přímce každá síla působící na těleso (v tomto případě na plachty spojené s trupem jachty přes stěžeň, stojící takeláž a plachty) působit proti němu stejně velká a opačně směřující síla. Na plachetnici je tato síla výslednou hydrodynamickou silou H, připevněný k podvodní části trupu (obr. 192). Tedy mezi silami A A H existuje známá vzdálenost - rameno, v důsledku čehož se vytváří moment dvojice sil, které mají tendenci otáčet loď vzhledem k ose orientované určitým způsobem v prostoru.

Pro zjednodušení jevů, které vznikají při pohybu plachetnic, jsou hydro- a aerodynamické síly a jejich momenty rozloženy na složky rovnoběžné s hlavními souřadnicovými osami. Podle třetího Newtonova zákona můžeme ve dvojicích zapsat všechny složky těchto sil a momentů:

A	- aerodynamická výsledná síla;
T	- tahová síla plachet posouvající loď vpřed:
D	- náklonná síla nebo driftová síla;
A proti	- vertikální (ořezávání k nosu) síla;
P	- hmotnostní síla (výtlak) plavidla;
M d	- ořezový moment;
M kr	- moment náklonu;
M P	- okamžik vedoucí k větru;
H	- hydrodynamická výsledná síla;
R	- síla odporu vody vůči pohybu plavidla;
R d	- boční síla nebo odpor vůči driftu;
H proti	- vertikální hydrodynamická síla;
γ· PROTI	- vztlaková síla;
M l	- moment odporu proti trimování;
M PROTI	- moment obnovení;
M na	- moment potopení.

Aby se loď mohla rovnoměrně pohybovat po svém kurzu, musí si být každá dvojice sil a každá dvojice momentů navzájem rovna. Například síla driftu D a síla odporu vůči driftu R d vytvořit moment náklonu M kr, která musí být vyvážena vratným momentem M v nebo momentu boční stability. Tento moment vzniká působením sil hmoty P a vztlak plavidla γ· PROTI, působící na rameni l. Stejné síly tvoří moment odporu proti vyvažování nebo moment podélné stability M l, stejné velikosti a protilehlé ořezávacímu momentu M d. Termíny posledně jmenovaných jsou momenty dvojic sil T - R A A proti - H proti .

Pohyb plachetnice v šikmém směru vůči větru je tedy spojen s náklonem a vyvážením a boční silou D, kromě rolování také způsobuje drift - boční drift, takže žádná plachetnice se nepohybuje striktně ve směru DP, jako loď s mechanickým motorem, ale s malým úhlem driftu β. Trup plachetnice, její kýl a kormidlo se stávají křídlovým křídlem, na které proudí protilehlý proud vody pod úhlem náběhu, který se rovná úhlu snosu. Je to tato okolnost, která určuje vytvoření síly odporu unášení na kýlu jachty R d, což je složka vztlakové síly.

Stabilita pohybu a centrování plachetnice. Díky patě, přítlačné síle plachet T a odporovou silou R se zdají být aktivní v různých vertikální roviny. Tvoří dvojici sil, které přivádějí loď k větru - srážejí ji z přímého kurzu, po kterém sleduje. Tomu brání moment druhého páru sil – patování D a síly odporu vůči driftu R d, stejně jako malá síla N na volantu, který je nutné použít, aby se korigoval pohyb jachty po dráze.

Je zřejmé, že reakce plavidla na působení všech těchto sil závisí jak na jejich velikosti, tak na poměru ramen. A A b na které působí. S rostoucím náklonem se rameno pohonu páru b se také zvyšuje a pákový efekt padajícího páru A závisí na relativní poloze střed plachty(CP - body působení výsledných aerodynamických sil na plachty) a střed bočního odporu(CBS - body působení výsledných hydrodynamických sil na trup jachty).

Přesné určení polohy těchto bodů je poměrně obtížný úkol, zvláště když vezmete v úvahu, že se mění v závislosti na mnoha faktorech: kurz lodi vzhledem k větru, střih a ladění plachet, seznam a trim jachty, tvar a profil kýlu a kormidla atd.

Při navrhování a přestavbě jachet pracují s konvenčními CP a CB, přičemž se berou v úvahu umístění v těžištích plochých obrazců, které představují plachty zasazené v RP, a obrysy podvodní části RP s kýlem, ploutve a kormidlo (obr. 193). Těžiště trojúhelníkové plachty se například nachází v průsečíku dvou středních plachet a společné těžiště obou plachet je umístěno na přímkovém segmentu spojujícím CP obou plachet a rozděluje tento segment na nepřímo úměrné jejich ploše. Pokud má plachta čtyřúhelníkový tvar, pak se její plocha diagonálně rozdělí na dva trojúhelníky a získá se CP jako společný střed těchto trojúhelníků.

Rýže. 193. Určení podmíněného středu plachty jachty.

Polohu středového středu lze určit vyvážením šablony podvodního profilu DP, vyříznuté z tenkého kartonu, na špičce jehly. Když je šablona umístěna vodorovně, jehla bude v podmíněném středovém bodu. Tato metoda je však víceméně použitelná pro lodě s velkou plochou podvodní části křídla - pro tradiční jachty s dlouhou kýlovou linií, lodní čluny atd. Na moderních jachtách, jejichž obrysy jsou navrženy tak, aby na teorii křídel je hlavní role při vytváření driftu brzdné síly usnadněna kýlem ploutve a směrovým kormidlem, které je obvykle instalováno odděleně od kýlu. Středy hydrodynamických tlaků na jejich profilech lze nalézt poměrně přesně. Například pro profily s relativní tloušťkou δ/ b asi 8 % tento bod je ve vzdálenosti asi 26 % tětivy b od příchozí hrany.

Trup jachty však určitým způsobem ovlivňuje charakter proudění kolem kýlu a kormidla a tento vliv se mění v závislosti na náklonu, sklonu a rychlosti plavidla. Ve většině případů se na ostrých kurzech do větru skutečné těžiště posouvá dopředu vzhledem k těžišti určenému pro kýl a směrovku jako u izolovaných profilů. Kvůli nejistotě při výpočtu polohy CP a centrálního středu konstruktéři při vývoji návrhu pro plachetní lodě umísťují CP do určité vzdálenosti A- před - před centrální bankou. Výše zálohy je stanovena statisticky ze srovnání s osvědčenými jachtami, které mají podvodní obrysy, stabilitu a plachetnice blízké designu. Předstih se obvykle nastavuje jako procento délky plavidla u vodorysky a je 15–18 % pro plavidlo vybavené šalupou Bermuda. L. Čím menší stabilita jachty, tím větší náklon pod vlivem větru a tím větší předstih CPU před centrálním systémem řízení je nutný.

Přesné nastavení vzájemné polohy CP a CB je možné při testování jachty za jízdy. Pokud má loď tendenci padat do větru, zejména při středním a čerstvém větru, jedná se o hlavní vadu zarovnání. Faktem je, že kýl odklání tok vody, která z něj proudí, blíže k DP plavidla. Pokud je tedy kormidlo rovné, pak jeho profil operuje s znatelně nižším úhlem náběhu než kýl. Pokud za účelem kompenzace sklonu jachty potápět se musí být kormidlo posunuto proti větru, pak se ukáže, že zvedací síla na něm vyvíjená směřuje do závětří - ve stejném směru jako síla unášení D na plachtách. V důsledku toho bude mít loď zvýšený drift.

Další věcí je snadná tendence jachty k řízení. Kormidlo posunuté o 3-4° na závětrnou stranu operuje se stejným nebo o něco větším úhlem náběhu jako kýl a účinně se podílí na odporu proti snosu. Boční síla H, který se vyskytuje na směrovce, způsobuje výrazný posun obecného těžiště směrem k zádi při současném zmenšení úhlu driftu. Pokud však pro udržení jachty na ostrém kursu musíte neustále posouvat kormidlo na závětrnou stranu pod úhlem větším než 2-3°, je nutné posunout CPU dopředu nebo posunout centrální řídicí systém. zpět, což je obtížnější.

Na dokončené jachtě můžete CPU posunout dopředu nakloněním stěžně dopředu, posunutím dopředu (pokud to kroková konstrukce umožňuje), zkrácením hlavní plachty podél předního lemu a zvětšením plochy hlavního výložníku. Chcete-li posunout centrální volant dozadu, musíte před volant nainstalovat ploutev nebo zvětšit velikost listu řízení.

Aby se eliminovala tendence jachty potápět se, je nutné použít opačná opatření: posunout CPU dozadu nebo posunout centrální střed dopředu.

Role složek aerodynamické síly při vytváření tahu a driftu. Moderní teorie fungování šikmé plachty vychází z ustanovení aerodynamiky křídla, o jejichž prvcích se hovořilo v kapitole II. Když proudění vzduchu obtéká plachtu nastavenou pod úhlem náběhu α vůči zdánlivému větru, vzniká na ní aerodynamická síla A, který může být reprezentován ve formě dvou složek: výtah Y, směřující kolmo k proudu vzduchu (zdánlivý vítr) a táhnout X- silové projekce A na směru proudění vzduchu. Tyto síly se používají při zvažování vlastností plachty a všeho vybavení pro plachtění obvykle.

Zároveň síla A lze znázornit ve formě dvou dalších složek: tažné síly T, směřující podél osy pohybu jachty a driftové síly kolmé k ní D. Připomeňme, že směr pohybu plachetnice (nebo dráhy) se od jejího průběhu liší o hodnotu úhlu snosu β, při dalším rozboru však lze tento úhel zanedbat.

Pokud na kurzu ostře proti větru je možné zvýšit vztlakovou sílu na plachtu na hodnotu Y 1, a čelní odpor zůstává nezměněn, pak síly Y 1 a X, přidané podle pravidla sčítání vektorů, tvoří novou aerodynamickou sílu A 1 (obr. 194, A). S ohledem na jeho nové komponenty T 1 a D Jak je znázorněno na obr. 1, lze poznamenat, že v tomto případě se vzrůstem vztlaku roste jak přítlačná síla, tak i driftová síla.

Rýže. 194. Role zdvihu a odporu při vytváření hnací síly.

S podobnou konstrukcí se lze přesvědčit, že s rostoucím odporem na trati ostře klesá přítlačná síla a zvyšuje se snosová síla. Při plavbě na blízko tedy hraje zvedací síla plachty rozhodující roli při vytváření tahu plachty; tah by měl být minimální.

Všimněte si, že na kurzu ostře proti větru má zdánlivý vítr nejvyšší rychlost, takže obě složky aerodynamické síly Y A X jsou docela velké.

Na kurzu Gulfwind (obr. 194, b) zdvih je tažná síla a odpor je driftová síla. Zvýšení odporu plachty neovlivňuje velikost tahové síly: zvyšuje se pouze driftová síla. Avšak vzhledem k tomu, že zdánlivá rychlost větru v zálivu je snížena ve srovnání s větrem z blízkého směru, drift ovlivňuje výkon lodi v menší míře.

Opěrka v kurzu (obr. 194, PROTI) plachta funguje při vysokých úhlech náběhu, při kterých je zvedací síla výrazně menší než odpor. Pokud zvýšíte odpor, zvýší se také tah a síla driftu. Se zvyšující se zvedací silou roste tah a klesá driftová síla (obr. 194, G). V důsledku toho na kursu zadní vzpěry zvýšení jak vztlaku, tak (nebo) odporu zvyšuje tah.

Během kurzu jibe je úhel náběhu plachty blízký 90°, takže zvedací síla na plachtu je nulová a odpor směřuje podél osy pohybu plavidla a je tažnou silou. Síla driftu je nulová. Proto na jibe kurzu, aby se zvýšil tah plachet, je vhodné zvýšit jejich odpor. Na závodních jachtách se to provádí nastavením dodatečné plachty- spinaker a blooper, mající velkou plochu a špatně aerodynamický tvar. Všimněte si, že na kursu jibe jsou plachty jachty ovlivněny zdánlivým větrem o minimální rychlosti, který způsobuje relativně mírné síly na plachty.

Odolnost vůči posunu. Jak je ukázáno výše, síla driftu závisí na kurzu jachty vzhledem k větru. Při plavbě na blízko je to přibližně trojnásobek síly tahu T, pohyb lodi vpřed; na gulfwind jsou obě síly přibližně stejné; na strmé zadní vzpěře se tah plachty ukáže být 2-3krát větší než síla driftu a na čistém jibe není síla driftu vůbec žádná. V důsledku toho, aby se plachetnice úspěšně pohybovala vpřed na kurzech od ostře proti větru po gulfwind (v úhlu 40-90° vůči větru), musí mít dostatečný boční odpor vůči snášení, mnohem větší než odpor vody. k pohybu jachty po kurzu.

Funkci vytváření odolnosti vůči driftu na moderních plachetnicích plní především kýly ploutví nebo středové desky a kormidla. Mechanika generace vztlaku na křídle se symetrickým profilem, jako jsou kýly, středové desky a kormidla, byla probrána v kapitole II (viz str. 67). Všimněte si, že úhel driftu moderních jachet - úhel náběhu profilu kýlu nebo středové desky - zřídka přesahuje 5°, proto je při navrhování kýlu nebo středové desky nutné zvolit její optimální rozměry, tvar a profil průřezu v aby bylo dosaženo maximální zvedací síly s minimálním odporem při nízkých úhlech náběhu.

Testy aerodynamických symetrických profilů křídel ukázaly, že silnější profily (s větším poměrem tloušťky průřezu t na jeho akord b) poskytují větší zvedací sílu než tenké. Avšak při nízkých rychlostech mají tyto profily vyšší odpor. Optimálních výsledků na plachetních jachtách lze dosáhnout s tloušťkou kýlu t/b= 0,09÷0,12, protože zvedací síla na takových profilech závisí jen málo na rychlosti plavidla.

Maximální tloušťka profilu by měla být umístěna ve vzdálenosti 30 až 40 % tětivy od náběžné hrany kýlového profilu. Profil NACA 664‑0 má také dobré vlastnosti s maximální tloušťkou umístěnou ve vzdálenosti 50 % tětivy od nosu (obr. 195).

Rýže. 195. Profilovaná kýlová ploutev jachty.

Ordináty doporučených profilů sekcí jachtových kýlů a středových desek

	Vzdálenost od výtoku X, % b
	2,5	5	10	20	30	40
	Ordinates y, % b
NACA-66; 5 = 0,05	2,18	2,96	3,90	4,78	5,00	4,83
	2,00	2,60	3,50	4,20	4,40	4,26
	-	3,40	5,23	8,72	10,74	11,85
Profil; relativní tloušťka δ	Vzdálenost od výtoku X, % b
	50	60	70	80	90	100
	Ordinates y, % b
NACA-66; 5 = 0,05	4,41	3,80	3,05	2,19	1,21	0,11
Profil pro středové desky; 5 = 0,04	3,88	3,34	2,68	1,92	1,06	0,10
Kýl jachty NACA 664-0; 5 = 0,12	12,00	10,94	8,35	4,99	2,59	0

Pro lehké závodní čluny schopné hoblování a dosahování vysokých rychlostí se používají středové desky a kormidla s tenčím profilem ( t/b= 0,044÷0,05) a geometrické prodloužení (poměr prohloubení d na střední akord b Středa) až 4.

Prodloužení kýlů moderních kýlových jachet se pohybuje od 1 do 3, kormidla - až 4. Nejčastěji má kýl tvar lichoběžníku se skloněnou náběžnou hranou a úhel sklonu má určitý vliv na množství zdvihu a odporu kýlu. Při prodloužení kýlu kolem λ = 0,6 lze povolit sklon náběžné hrany až 50°; při A = 1 - přibližně 20°; pro λ > 1,5 je optimální kýl se svislou náběžnou hranou.

Celková plocha kýlu a kormidla pro účinné vyrovnání snosu se obvykle považuje za 1/25 až 1/17 plochy hlavních plachet.

Větry, které jsou v jižní části Tichý oceán fouká západním směrem. Proto byla naše trasa navržena tak, že se na plachetnici „Juliet“ pohybujeme z východu na západ, tedy tak, aby nám foukal vítr do zad.

Když se však podíváte na naši trasu, všimnete si, že často, například při přesunu z jihu na sever ze Samoy do Tokelau, jsme se museli pohybovat kolmo na vítr. A někdy se úplně změnil směr větru a museli jsme jet proti větru.

Juliina cesta

Co dělat v tomto případě?

Plachetnice už dávno mohly plout proti větru. Klasik Jakov Perelman o tom už dávno dobře a jednoduše psal ve své druhé knize ze série „Zábavná fyzika“. Tento kousek zde uvádím doslovně s obrázky.

„Plavba proti větru

Je těžké si představit, jak mohou plachetnice jít „proti větru“ - nebo, jak říkají námořníci, jít „na blízko“. Je pravda, že námořník vám řekne, že nemůžete plout přímo proti větru, ale můžete se pohybovat pouze v ostrém úhlu ke směru větru. Ale tento úhel je malý - asi čtvrtina pravého úhlu - a zdá se možná stejně nepochopitelné: zda plout přímo proti větru nebo pod úhlem 22°.

Ve skutečnosti to ale není lhostejné a my si nyní vysvětlíme, jak je možné se k němu pod mírným úhlem pohybovat silou větru. Nejprve se podívejme, jak vítr obecně působí na plachtu, tedy kam plachtu tlačí, když na ni fouká. Pravděpodobně si myslíte, že vítr vždy tlačí plachtu směrem, kterým fouká. Ale není tomu tak: kamkoli vítr fouká, tlačí plachtu kolmo k rovině plachty. Skutečně: nechte vítr foukat ve směru, který ukazují šipky na obrázku níže; čára AB představuje plachtu.

Vítr vždy tlačí plachtu v pravém úhlu k její rovině.

Protože vítr tlačí rovnoměrně na celou plochu plachty, nahradíme tlak větru silou R působící na střed plachty. Tuto sílu rozdělíme na dvě: sílu Q, kolmou k plachtě, a sílu P, směřující podél ní (viz obrázek nahoře vpravo). Poslední síla nikam netlačí plachtu, protože tření větru o plátno je nepatrné. Zůstává síla Q, která k ní tlačí plachtu v pravém úhlu.

Když to víme, snadno pochopíme, jak může plachetnice plout pod ostrým úhlem vůči větru. Nechť čára KK představuje kýlovou linii lodi.

Jak můžete plout proti větru?

Vítr vane pod ostrým úhlem k této čáře ve směru označeném řadou šipek. Čára AB představuje plachtu; je umístěn tak, že jeho rovina půlí úhel mezi směrem kýlu a směrem větru. Sledujte rozložení sil na obrázku. Tlak větru na plachtu znázorňujeme silou Q, která, jak víme, musí být kolmá k plachtě. Rozdělme tuto sílu na dvě: sílu R, kolmou ke kýlu, a sílu S, směřující dopředu podél linie kýlu plavidla. Protože pohyb plavidla ve směru R naráží na silný odpor vody (kýl dovnitř plachetnice se stane velmi hlubokou), pak je síla R téměř zcela vyvážena odporem vody. Zůstává pouze jedna síla S, která, jak vidíte, směřuje dopředu, a proto pohybuje lodí pod úhlem, jako by byla proti větru. [Lze dokázat, že síla S přijímá nejvyšší velká důležitost když rovina plachty půlí úhel mezi směry kýlu a větru.]. Typicky se tento pohyb provádí klikatě, jak je znázorněno na obrázku níže. V jazyce námořníků se takový pohyb lodi nazývá „přitahování“ v přísném slova smyslu."

Podívejme se nyní na všechny možné směry větru vzhledem ke směru lodi.

Schéma kurzu lodi vzhledem k větru, tedy úhlu mezi směrem větru a vektorem od zádi k přídi (kurzu).

Když vám vítr fouká do obličeje (leventik), plachty visí ze strany na stranu a není možné s plachtou hýbat. Samozřejmě můžete vždy stáhnout plachty a zapnout motor, ale to už s plachtěním nemá nic společného.

Když vítr fouká přímo za vámi (jibe, zadní vítr), urychlené molekuly vzduchu vyvíjejí tlak na plachtu na jedné straně a loď se pohybuje. V tomto případě se loď může pohybovat pouze pomaleji, než je rychlost větru. Funguje zde obdoba jízdy na kole ve větru – vítr vám fouká do zad a snáze se točí pedály.

Při pohybu proti větru (nakloněný) se plachta nepohybuje kvůli tlaku molekul vzduchu na plachtu zezadu, jako v případě jibe, ale kvůli vztlakové síle, která vzniká v důsledku různých rychlostí vzduchu. na obou stranách podél plachty. Navíc se loď kvůli kýlu nepohybuje ve směru kolmém na kurz lodi, ale pouze dopředu. To znamená, že plachta v tomto případě není deštník, jako v případě plachty s ostře taženou plachtou, ale křídlo letadla.

Během našich průjezdů jsme chodili hlavně kolem zadních stanů a gulfwindů průměrná rychlost na 7-8 uzlů při rychlosti větru 15 uzlů. Někdy jsme pluli proti větru, polovětru a ostře proti větru. A když vítr utichl, zapnuli motor.

Obecně platí, že loď s plachtou jedoucí proti větru není zázrak, ale realita.

Nejzajímavější je, že lodě mohou plout nejen proti větru, ale dokonce rychleji než vítr. To se stane, když se loď vzdálí a vytvoří svůj vlastní vítr.

Jak se pohybuje plachetnice? Je zřejmé, že příčinou pohybu je tlak větru na plachtu. Ale překvapivě se plachetnice může pohybovat nejen ve směru, ve kterém fouká vítr, ale také v opačném směru (dobře, téměř v opačném směru, v ostrém úhlu, mění směry, ale přesto se pohybuje proti větru). Jaké jsou fyzikální principy pohybu lodi proti větru?

Uvažujme síly působící na jachtu plující pod ostrým úhlem vůči větru. Síla působící na plachty se dá rozložit na sílu, která způsobuje převalování a snášení jachty po větru – snosovou sílu a tažnou sílu (viz obrázek). Podívejme se, jak se určuje celková síla tlaku větru na plachty a na čem závisí tah a driftové síly.

Abychom si představili výkon plachty na ostrých kurzech, je vhodné nejprve uvažovat o ploché plachtě, na kterou působí tlak větru pod určitým úhlem náběhu. V tomto případě se za plachtou tvoří víry, na návětrné straně vznikají tlakové síly a na závětrné straně redukce. Jejich výsledné R směřuje přibližně kolmo k rovině plachty. Abychom správně pochopili fungování plachty, je vhodné si ji představit jako výslednici dvou složek sil: X-směrované rovnoběžně s prouděním vzduchu (vítr) a Y-směrované kolmo k němu.

Síla X směřující rovnoběžně s prouděním vzduchu se nazývá odporová síla; Tvoří ji kromě plachty také trup, takeláž, ráhna a posádka jachty.

Síla Y směřující kolmo na proudění vzduchu se v aerodynamice nazývá vztlak. Na ostrých kurzech vytváří tah ve směru pohybu jachty.

Pokud se při stejném odporu plachty X vztlaková síla zvýší například na hodnotu Y1, pak, jak je znázorněno na obrázku, se výslednice vztlakové síly a odporu změní o R a podle toho se přítlačná síla T se zvýší na T1.

Závislost tahu a driftových sil na vztlakové síle a odporu plachty

Z tohoto výkresu je vidět, že s rostoucím odporem X (při stejné vztlakové síle) klesá tah T.

Existují tedy dva způsoby, jak zvýšit tažnou sílu, a tedy i rychlost na ostrých kurzech: zvýšení zvedací síly plachty a snížení odporu plachty a jachty.

V moderním jachtingu se zvedací síla plachty zvyšuje tím, že jí dává konkávní tvar s určitým „břichem“: velikost od stěžně po největší hluboké místo"Břicho" je obvykle 0,3-0,4 šířky plachty a hloubka "břicha" je asi 6-10% šířky. Vztlaková síla takové plachty je o 20-25 % větší než u zcela ploché plachty s téměř stejným odporem. Pravda, jachta s plochými plachtami pluje trochu strměji proti větru. Avšak u plachet s břichem je rychlost postupu do větru větší díky většímu tahu. Všimněte si, že u plachet s podbřišníkem se zvyšuje nejen tah, ale také síla driftu, což znamená, že náklon a drift u jachet s břichatými plachtami je větší než u relativně plochých. Proto je „nabřicho“ plachty více než 6-7 %, když silný vítr nerentabilní, protože zvýšení náklonu a driftu vede k výraznému zvýšení odporu trupu a snížení účinnosti plachet, které „požírají“ účinek zvyšujícího se tahu. Při slabém větru plachty s „břichem“ 9-10 % lépe táhnou, protože kvůli nízkému celkovému tlaku větru na plachtu je pata malá.

§ 61. Použití plachty.

V praxi provozování malých motorizovaných plavidel na moři a řekách existuje mnoho příkladů, kdy i ta nejprimitivnější plachta vyrobená z „improvizovaných“ prostředků dostupných na plavidle umožnila malé plavidlo s vlastním pohonem, které ztratilo schopnost pohybovat se samostatně, úspěšně dokončit plavbu bez cizí pomoci.

Hobby vodák musí dobře rozumět tomu, jak plachta funguje a jak si vyrobit jednoduché plachetní vybavení pro případ, že selže mechanický motor lodi, dojde palivo nebo přívěsný motor spadne přes palubu, stejně jako v případě poškození vrtule. nebo ztraceny.

Kombinace plachetního vybavení s motorem zvyšuje turistické možnosti plavidla. Pomocí plachty lze nouzové plavidlo přivézt na základnu nebo do nejbližší obydlené oblasti.

1. Činnost plachty.

Tlak proudu vzduchu na povrch plachty pohybuje lodí. Směr tohoto pohybu závisí na poloze plachty vůči směru větru. Místo působení výslednice všech tlakových sil větru na plachtu se nazývá střed plachty - PROCESOR.

Rýže. 137. Síly působící na plachtu a loď, když vítr přichází z úhlů přídě

Pokud byla plachta natažena podél středové osy lodi, pak síla tlaku větru A(obr. 137) by loď naklonil, ale nepohnul by ji dopředu. Ale pokud je rovina plachty nastavena v určitém úhlu ke směru větru, pak síla A lze rozložit na dvě složky B A V. První „funguje“ a druhý „klouže“ po plachtě (viz obr. 137, a 138, A).

Každá nádoba má schopnost odolávat bočnímu smyku ve vodě - má tzv. boční odpor a její střed - CBS- se obvykle nachází blízko středu lodi v její podvodní části a přibližně na stejné vertikální linii s procesor(obr. 139). Přenášení síly B PROTI CBS, zanedbávání hodu a počítání CBS pevný bod, lze rozšířit B na dvě složky T A D. První táhne loď dopředu podél středové roviny a druhý má tendenci posouvat loď do strany, čímž pro ni vytváří drift (viz obr. 137, b). Velikost driftu závisí na tvaru podvodní části plavidla a úhlu mezi směry středové roviny DP loď a vítr. To lze ověřit sestrojením diagramu sil pro několik poloh. Čím menší je úhel mezi DP a směr větru, tím větší je síla A a méně síly T(viz obr. 138, A a b).

Rýže. 138. Síly působící na plachtu a loď ve větru ze záďových úhlů

Pokud má plavidlo pod vodou vysoce vyvinuté podélné roviny (boky, úhlové hřbety, kýl, kormidlo), je posun plavidla na stranu nevýznamný. Pokud je plavidlo s plochým dnem, nezatížené a široké, pak ano BS bezvýznamné a drift je velký. Proto jsou plavidla prvního typu, například jachty nebo kýlové čluny, schopna pohybu vpřed pod úhlem až 40-30° ke směru větru, počítáno od přídě, a čluny a čluny s plochým dnem pouze tehdy, když vítr je ze zádi, tj. pod úhlem větru alespoň 120° ke středové rovině.

Rýže. 139. Poloha středu plachty vzhledem ke středu bočního odporu

Nejvýhodnější poloha plachty v jakémkoli směru větru je taková, ve které rovina plachty půlí úhel mezi DP a vítr (viz obr. 137, A, 138, a). V praxi by plachta měla být nastavena tak, aby úhel I byl o něco menší než úhel II.

Li procesor vertikálně se shoduje s CBS, pak se loď pohybuje vpřed bez pomoci kormidla. Nicméně na cestách CBS se mírně posune na příď nebo záď, a proto se loď při pohybu vždy vychýlí z kurzu přídí proti větru nebo po větru. Obvykle se věří, že plachetní loď pod vlivem bouře nebo bez řízení musí sama pod vlivem plachty „vybočit“ nebo „přijít k větru“, to znamená otočit příď proti ní. Pak se náklonový efekt větru přirozeně zastaví. Proto jsou stěžeň a plachta na lodi umístěny tak, že procesor byl vždy poněkud vzadu (vertikálně) od CBS. Toho se dosáhne výpočtem na výkrese nebo experimentálně na vodě (viz obr. 139). Avšak pro lodě schopné plout pouze s příznivým větrem, procesor by měla být umístěna v nose od CBS. Pak se během bouře loď od ní sama vzdálí, to znamená, že bude mít tendenci „spadnout do větru“. To je bezpečnější a usnadňuje to rychlé stažení plachty v případě zvýšeného větru, i když je k tomu opuštěno ovládání kormidla.

2. Základní pojmy.

V závislosti na směru větru vzhledem k DP a boky plavidla, pro pravidla plavby na plavidle jsou akceptovány následující podmínky.

Strana obrácená k větru se nazývá návětrná. Strana odvrácená od větru se nazývá závětrná. Procházka s větrem, který fouká dovnitř pravoboku, zvaný pravoboční směr, směr levoboku. Přímý úsek plavby se nazývá obrat.

Pohybovat se směrem k návětrnému cíli, který se nachází na straně, odkud vítr vane, znamená stoupat; pohybovat se směrem k závětrnému cíli - sestoupit; plachetnice nemůže plout přímo proti větru, musí jet klikatě, ležet buď na pravém, nebo na levém větru. Tento pohyb se nazývá tacking.

Vítr vanoucí z úhlů směru přídě v sektoru 0-85° se nazývá ostře proti větru; říkají: „Loď je proti větru“ (pravoboku nebo levoboku). Vítr vanoucí na palubě (85-95°) se nazývá gulfwind; říkají: „Loď pluje v zálivu nebo v polovětru“ (pravoboku nebo levoboku). Vítr vanoucí ze záďových směrových úhlů (95-170°) se nazývá backstay; říkají: „Loď míří do zadní části“ (pravoboku nebo zleva). Vítr vanoucí přímo zezadu (175° na levoboku – 175° na pravoboku) se nazývá přehoz; Říkají: "Loď se vrtí." Tack není zaznamenán. Čím větší je úhel mezi směrem větru a DP,čím více je vítr „plnší“, tím méně je vítr a kurz „strmější“.

3. Nastavení plachet a ovládání plachetnice.

Nastavení plachet by mělo být v souladu se směrem větru. Zpravidla se šikmé plachty zvednou tak, že se plavidlo postaví přídí proti větru („směrem k větru“, „směrem k větru“). Zvedne se rovná plachta, čímž se loď dostane do větru. Pokud vítr brání natažení plachty u břehu, měli byste loď otočit nebo se vzdálit od břehu. Nejprve se nastaví hlavní plachta, uvolní se plachta. Když je táhlo vytaženo na místo určení, napnou plachtu a začnou řídit kormidlo a nastaví jej na požadovaný kurz. Poté se výložník nastaví a jeho závětrná plachta se utáhne.

Hlavní plachta a pevná plachta pod vlivem větru tlačí na odpovídající špičku plavidla. Pokud jsou tyto síly nestejné, pak má loď tendenci rotovat kolem sebe CBS, utíkat nebo odpadávat. Při plavbě po rovném kurzu s bočním větrem je nutné upravit obě plachty napnutím plechů tak, aby loď plula rovně s rovným kormidlem. Pokud stále existuje touha spadnout nebo se ponořit, je nutné vyrovnat loď na kurz pomocí kormidla. Je však možné dosáhnout vyváženého působení plachet pohybem nákladu nebo osob po lodi. Jde-li příď do větru, nabijte příď, pokud jde do větru, nabijte záď.

Během plavby nemůžete stát v lodi. Každý by měl sedět na sedadlech na návětrné straně, nebo při silném větru na dně čelem k plachtě (tedy na návětrné straně). Při plavbě musí amatérský navigátor udržovat na lodi disciplínu a pouze na jeho příkaz se smí na lodi pohybovat nebo vykonávat tu či onu práci. Náčiní by nemělo být rozházené uvnitř plavidla, mělo by být umístěno v zátokách. Listy musí být čistě narovnány; hlavní plachta a plachta výložníku by se měly držet ručně; Je zakázáno je balit překrývající se na kachnách.

Jako poslední možnost udělejte jednu nebo dvě otočky a držte běhací konec v rukou.

Náklad, nářadí a další věci musí být uloženy tak, aby se při pohybu lodi nemohly pohybovat a nepřekážely při provozu plachet, pozorování vpřed a odčerpávání vody. Táhla musí být zabalena tak, aby v případě silné bouře mohla být okamžitě uvolněna.

Pokud se loď silně naklání ve větru, pak když je vítr ze strany nebo z přídě, plachty by se měly uvolnit a poté „přivést k větru“, na což by kormidlo lodi mělo být umístěno téměř proti vítr s roztaženými plachtami. Při plavbě se zadním větrem je „vedení do větru“ v silné bouři nebezpečné, proto je lepší hlavní plachtu sundat a pokračovat v plavbě pod výložníkem.Při plavbě na blízko je užitečné příď poněkud zatížit, v v tomto případě plavidlo lépe poslouchá kormidlo a plachty. Pokud jej potřebujete udržet strmější vůči větru, pak byste měli zvednout hlavní plachtu a mírně spustit plachtu výložníku, ale neměli byste dovolit, aby plachty „zametly“ ( klapka) ve větru.

Jak již bylo zmíněno, úhel mezi větrem a DP Plachta musí být rozdělena na polovinu. Poté, co jste nastavili loď na kurz a odpovídajícím způsobem umístili plachtu, měli byste mírně upravit hlavní plachtu tak, aby se její přední lem začal mírně chvět. To znamená, že plachta funguje dobře. Nadměrná plachta pouze narušuje plavidlo, snižuje rychlost a zvyšuje drift (drift to wind). Čím strmější jede loď k větru, tím menší je rychlost a větší snos. Při backstayingu prakticky nedochází k žádnému driftu a při gybeingu zcela chybí.

Řízení volantu při gybeingu je nejobtížnější. Loď má tendenci se otáčet do stran k větru a může se vrhnout na jakýkoli směr větru. Plachta stojí napříč lodí a její vnější lem vždy riskuje, že ji sfoukne po větru, tedy z přídě, když vítr po poryvu poleví. Plachta pak může být prudkým úderem rychle přehozena z jedné strany na druhou, mohou se roztrhnout pláště a plachta nebo se může loď převrátit.

Proto při přehazování nakládejte více na zádi a aby nedošlo k přehození hlavní plachty na jiný směr, je užitečné roztáhnout zadní část plachty tenkou tyčí (háčkem, veslem). K tomu se tenký konec tyče zasune do zadního rohu plachty a tlustý konec se opře o něco uvnitř plavidla - o bok, kýl. Osoba by měla sedět u tyče rozmetadla a držet ji rukama.

Pokud se přesto plachta přehodila na druhou stranu, měli byste co nejrychleji zvednout prověšení plachty rukama, stisknout kormidlo tělem a přivést loď na zadní směr větru na větru. kterou plachta vrhla. Jinak se přenos může opakovat. To znamená, že pokud byla plachta například na větru zleva (byla hozena na pravý bok) a byla hozena na vítr zprava, pak když se plachta přesune na levý bok, měla by být loď přivedena na vítr zleva. celou zadní vzpěru pravoboku (vezměte to více doprava) a tak řiďte.

Pokud při přehazování v silném větru začnou plavidlo plnit vlny ze zádi a z nějakého důvodu není možné změnit kurz, pak by se záď neměla zatěžovat, aby se zlepšila ovladatelnost; místo toho by měl být uvolněn ze zádi na silném konci dlouhém 5-8 m táhnout (táhnout). Bagrem může být svázaný silný koš, naložený tak, že sotva plave, stejně jako hromada jakýchkoliv předmětů, které mají minimální vztlak a kladou značný odpor. Na mělkém místě můžete ze zádi spustit malý hladký balast, který se táhne po zemi za lodí.

Rovná plachta, jak již bylo zmíněno, je nevhodná pro obrat, ale stále může fungovat při bočním větru. Podle hlavní pravidla u chlapů a prostěradel se otočí do požadované polohy a kormidlo se používá k udržení lodi na požadovaném kurzu nebo co nejblíže k němu. V těchto případech jsou návětrné plachty a nádvoří posunuty dopředu a závětří - dozadu.

4. Zatáčky.

Pod plachtami se pro změnu směru provádějí dva druhy obratů: obrat se provádí přivedením lodi proti větru a pohybem přídě přes linii větru; Zatáčení se provádí zatlačením přídě plavidla do větru a překřížením linie větru se zádí.

Obrázek 140. Připínáček

Obrat proti směru (obr. 140) je pohodlnější a bezpečnější než poklon, protože loď nezrychluje, ale naopak se téměř zastaví a přídí míjí linii větru. Před zatáčkou vydají povel: „Připravte se na obrat na zatáčku,“ naberte trochu plnější, aby se zvýšila rychlost, pak seberte hlavní plachtu, přiložte kormidlo k větru a odstřihněte plachtu výložníku. Loď pojede přídí proti větru, výložník se bude plácat. Ve chvíli, kdy se loď otočila přídí proti větru a opláchla hlavní plachtu, je užitečné znovu zvednout hlavní plachtu, aby pomohla překročit čáru větru, k tomu velí: „Jib to the wind. “ Poté se nastaví hlavní plachta, plachta se přesune na nový vítr s plachtami a přikáže se: „Kloba je na pravoboku (nebo na levé straně),“ a pod jeho působením může plavidlo spadnout do větru. na novém připínáčku, poté se vybere hlavní list a nastaví se na požadovaný kurz .

Rýže. 141. Yibing

Pro usnadnění obratu je užitečné umístit jednu nebo dvě osoby do přídě před zahájením obratu. Může se stát, že loď, která se přiblíží přídí proti větru, zastaví a jede zpět. Musíte to sledovat a okamžitě řadit volantem. Pak při zpátečce může volant otočit zádí požadovaným směrem a zatáčka bude úspěšná. Pokud se obrat vůbec nepodaří, měli byste se rychle vrátit k předchozímu obratu a manévr opakovat.

Zatáčka jibe (obr. 141) se provádí, když to vyžaduje tvar ferveje nebo když je příznivé počasí a terén. Tento tah vyžaduje prostor, protože loď získává velkou rychlost. Aby se přehodili, po varovném příkazu začnou padat do větru a postupně spouštějí hlavní plachtu. Po příjezdu na zadní stojku postupně dávají kormidlo ještě více do větru a zároveň rychle vybírají hlavní plachtu, aby se při nahození plachty vybrala a plachta se vytáhla uprostřed lodi. .

Pak dojde k přechodu hlavní plachty na druhou stranu bez trhnutí. Loď překročí linii větru zádí, plachty se přepnou na jiný směr a „odnesou“ vítr. Výložník je zastřižen tak, aby nebránil lodi v plavbě přídí po větru. Jakmile loď dorazí na novém větru, hlavní plachta a kormidlo se nastaví do požadovaného kurzu a řídí se odpovídajícím výběrem výložníku a hlavních plachty.

Při silném větru se provádí jibe odstraněním hlavní plachty nebo jejím uchopením ke stěžni.

Neméně důležitá než odpor trupu je tažná síla vyvinutá plachtami. Abychom si práci plachet lépe představili, seznámíme se se základními pojmy teorie plachet.

O hlavních silách působících na plachty jachty plující se zadním větrem (kurs jibed) a protivětrem (kurs za větrem) jsme již hovořili. Zjistili jsme, že síla působící na plachty se dá rozložit na sílu, která způsobuje převalování a snášení jachty po větru, snosovou sílu a tažnou sílu (viz obr. 2 a 3).

Nyní se podívejme, jak se určuje celková síla tlaku větru na plachty a na čem závisí tah a driftové síly.

Pro představu fungování plachty na ostrých kurzech je vhodné nejprve uvažovat plochou plachtu (obr. 94), na kterou působí tlak větru pod určitým úhlem náběhu. V tomto případě se za plachtou tvoří víry, na návětrné straně vznikají tlakové síly a na závětrné straně redukce. Jejich výsledné R směřuje přibližně kolmo k rovině plachty. Abychom správně pochopili fungování plachty, je vhodné si ji představit jako výslednici dvou složek sil: X-směrované rovnoběžně s prouděním vzduchu (vítr) a Y-směrované kolmo k němu.

Síla X směřující rovnoběžně s prouděním vzduchu se nazývá odporová síla; Tvoří ji kromě plachty také trup, takeláž, ráhna a posádka jachty.

Síla Y směřující kolmo na proudění vzduchu se v aerodynamice nazývá vztlak. Právě to vytváří tah ve směru pohybu jachty na ostrých kurzech.

Pokud se při stejném odporu plachty X (obr. 95) zvýší vztlaková síla např. na hodnotu Y1, pak, jak je znázorněno na obrázku, se výslednice vztlakové síly a odporu změní o R a v souladu s tím se přítlačná síla T zvýší na T1.

Taková konstrukce umožňuje snadno ověřit, že se zvýšením odporu X (při stejné vztlakové síle) klesá tah T.

Existují tedy dva způsoby, jak zvýšit tažnou sílu, a tedy i rychlost na ostrých kurzech: zvýšení zvedací síly plachty a snížení odporu plachty a jachty.

V moderním jachtingu se zvedací síla plachty zvyšuje tím, že má konkávní tvar s určitým „břichem“ (obr. 96): velikost od stěžně po nejhlubší část „břicha“ je obvykle 0,3–0,4krát větší. šířka plachty a hloubka „břicha“ - asi 6-10% šířky. Vztlaková síla takové plachty je o 20-25 % větší než u zcela ploché plachty s téměř stejným odporem. Pravda, jachta s plochými plachtami pluje trochu strměji proti větru. Avšak u plachet s břichem je rychlost postupu do větru větší díky většímu tahu.

Rýže. 96. Profil plachty

Všimněte si, že u plachet s podbřišníkem se zvyšuje nejen tah, ale také síla driftu, což znamená, že náklon a drift u jachet s břichatými plachtami je větší než u relativně plochých. Proto je „vyboulení“ plachty o více než 6–7 % při silném větru nerentabilní, protože zvýšení náklonu a driftu vede k výraznému zvýšení odporu trupu a snížení účinnosti plachet, které „sežerou“ efekt zvýšení tahu. Při slabém větru plachty s „břichem“ 9-10 % lépe táhnou, protože kvůli nízkému celkovému tlaku větru na plachtu je pata malá.

Jakákoli plachta pod úhlem náběhu větším než 15-20°, to znamená, když jachta směřuje 40-50° proti větru nebo více, může snížit vztlak a zvýšit odpor, protože na závětrné straně se tvoří značné turbulence. A jelikož hlavní část vztlakové síly vzniká plynulým, neturbulentním prouděním kolem závětrné strany plachty, mělo by mít zničení těchto vírů velký efekt.

Turbulence, která se tvoří za hlavní plachtou, se ničí nastavením výložníku (obr. 97). Proud vzduchu vstupující do mezery mezi hlavní plachtou a výložníkem zvyšuje svou rychlost (tzv. tryskový efekt) a při správném nastavení výložníku „olizuje“ víry z hlavní plachty.

Rýže. 97. Jib práce

Profil měkké plachty je obtížné udržet konstantní při různých úhlech náběhu. Dříve měly čluny průchozí latě skrz celou plachtu - byly tenčí v „břichu“ a tlustší směrem k přednímu lemu, kde je plachta mnohem plošší. V dnešní době se průchozí latě instalují především na ledové čluny a katamarany, kde je důležité zejména zachování profilu a tuhosti plachty při nízkých úhlech náběhu, kdy již běžná plachta vázne podél předního lemu.

Pokud je zdrojem vztlaku pouze plachta, pak odpor vytváří vše, co se dostane do proudu vzduchu proudícího kolem jachty. Zlepšení trakčních vlastností plachty lze proto dosáhnout také snížením odporu trupu jachty, stěžně, takeláže a posádky. K tomuto účelu se na nosníku a takeláži používají různé typy aerodynamických krytů.

Velikost odporu na plachtě závisí na jejím tvaru. Podle zákonů aerodynamiky je odpor křídla letadla tím menší, čím je na stejnou plochu užší a delší. Proto se snaží, aby plachta (v podstatě stejné křídlo, ale umístěné svisle) byla vysoká a úzká. To také umožňuje použití horního větru.

Odpor plachty závisí do značné míry na stavu její náběžné hrany. Přední lemy všech plachet by měly být pevně zakryty, aby se zabránilo možnosti vibrací.

Je potřeba zmínit ještě jednu velmi důležitou okolnost - tzv. centrování plachet.

Z mechaniky je známo, že jakákoli síla je určena její velikostí, směrem a místem působení. Zatím jsme mluvili pouze o velikosti a směru sil působících na plachtu. Jak uvidíme později, znalost aplikačních bodů má velký význam pro pochopení fungování plachet.

Tlak větru je po povrchu plachty rozložen nerovnoměrně (na její přední část působí větší tlak), nicméně pro zjednodušení srovnávacích výpočtů se předpokládá, že je rozložen rovnoměrně. Pro přibližné výpočty se předpokládá, že výsledná síla tlaku větru na plachty působí na jeden bod; těžiště povrchu plachet se bere jako takové, když jsou umístěny ve střední rovině jachty. Tento bod se nazývá střed plachty (CS).

Zaměřme se na nejjednodušší grafickou metodu určení polohy CPU (obr. 98). Nakreslete plochu plachty jachty v požadovaném měřítku. Poté se na průsečíku střednic - čar spojujících vrcholy trojúhelníku se středy protilehlých stran - nachází střed každé plachty. Poté, co na výkrese získáte středy O a O1 dvou trojúhelníků, které tvoří hlavní plachtu a opěrnou plachtu, nakreslete přes tyto středy dvě rovnoběžné čáry OA a O1B a položte na ně v opačných směrech v libovolném, ale stejném měřítku jako mnoho lineárních jednotky jako metry čtvereční v trojúhelníku; Ze středu hlavní plachty je odložena plocha výložníku a ze středu výložníku - plocha hlavní plachty. Koncové body A a B jsou spojeny přímkou ​​AB. Další přímka - O1O spojuje středy trojúhelníků. V průsečíku přímek A B a O1O bude společný střed.

Rýže. 98. Grafická metoda zjištění středu plachty

Jak jsme již řekli, driftová síla (budeme ji uvažovat aplikovanou ve středu plachty) působí proti bočnímu odporu trupu jachty. Síla bočního odporu se považuje za působící ve středu bočního odporu (CLR). Středem bočního odporu je těžiště průmětu podvodní části jachty na středovou rovinu.

Střed bočního odporu zjistíme tak, že ze silného papíru vystřihneme obrys podvodní části jachty a tento model položíme na čepel nože. Když je model vyvážený, lehce jej zatlačte, poté otočte o 90° a znovu vyvažte. Průsečík těchto čar nám udává střed bočního odporu.

Když jachta pluje bez náklonu, CP by měl ležet na stejné vertikální přímce jako CB (obr. 99). Pokud CP leží před centrální stanicí (obr. 99, b), pak driftová síla, posunutá dopředu vzhledem k síle bočního odporu, otočí příď plavidla do větru - jachta spadne. Pokud je CPU za centrální stanicí, jachta se otočí přídí proti větru nebo bude řízena (obr. 99, c).

Rýže. 99. Zarovnání jachet

Plavbě jachty škodí jak přílišné nastavování větru, tak zejména zadrhávání (nesprávné centrování), protože nutí kormidelníka neustále pracovat s kormidlem, aby udržoval přímost, což zvyšuje odpor trupu a snižuje rychlost plavidla. Nesprávné vyrovnání navíc vede ke zhoršení ovladatelnosti a v některých případech až k její úplné ztrátě.

Pokud jachtu vycentrujeme, jak je znázorněno na Obr. 99, a to znamená, že CPU a centrální řídicí systém budou ve stejné vertikální poloze, pak bude loď poháněna velmi silně a bude velmi obtížné ji ovládat. Co se děje? Jsou zde dva hlavní důvody. Za prvé, skutečné umístění CPU a centrálního nervového systému se neshoduje s tím teoretickým (obě centra jsou posunuta dopředu, ale ne stejně).

Za druhé, a to je hlavní, při náklonu se ukáže, že tažná síla plachet a podélná odporová síla trupu leží v různých vertikálních rovinách (obr. 100), vypadá to jako páka, která nutí jachtu být řízen. Čím větší je náklon, tím je plavidlo náchylnější k naklonění.

K odstranění takové addukce je CP umístěn před centrální nervový systém. Moment tahu a podélného odporu, který vzniká při náklonu, který nutí jachtu k pohonu, je kompenzován záchytným momentem driftových sil a bočním odporem, když je CP umístěn vpředu. Pro dobré centrování je nutné umístit CP před CB ve vzdálenosti rovné 10-18% délky jachty podél vodorysky. Čím méně je jachta stabilní a čím výše je CPU zdviženo nad centrální stanicí, tím více je potřeba ji přesunout na příď.

Aby se jachta dobře pohybovala, musí být vycentrovaná, to znamená dát CP a CB do polohy, ve které bylo plavidlo na ostře taženém kurzu v mírném větru zcela vyváženo plachtami, v jiných slovy, byl stabilní na kurzu s kormidlem hozeným nebo fixovaným v DP (umožňoval mírnou tendenci plout ve velmi slabém větru) a v silnějším větru měl tendenci plout. Každý kormidelník musí umět jachtu správně vycentrovat. U většiny jachet se tendence k přetáčení zvyšuje, pokud jsou zadní plachty repasovány a přední plachty jsou uvolněné. Pokud dojde k generální opravě předních plachet a poškození zadních plachet, loď se potopí. S nárůstem „břicha“ hlavní plachty a také se špatně umístěnými plachtami má jachta tendenci být ve větší míře řízena.

Rýže. 100. Vliv podpatku na nanášení jachty proti větru