Jak se plavit na plachetnici proti větru? Vliv větru a vln na loď Výkon plachty v různých větrech.

Než se podíváte na to, jak plachta funguje, je třeba zvážit dva krátké, ale důležité body:
1. Určete, jaký druh větru ovlivňuje plachty.
2. Promluvte si o specifické námořní terminologii spojené s kurzy ve vztahu k větru.

Skutečné a zdánlivé větry v jachtingu.

Vítr, který působí na pohybující se loď a vše na ní, se liší od toho, který působí na jakýkoli stacionární objekt.
Ve skutečnosti vítr jako atmosférický jev vanoucí vzhledem k zemi nebo vodě je to, co nazýváme skutečným větrem.
V jachtingu se vítr vztažený k pohybující se jachtě nazývá zdánlivý vítr a je součtem skutečného větru a přibližujícího se proudění vzduchu způsobeného pohybem plavidla.
Zdánlivý vítr vždy vane pod ostřejším úhlem k lodi než skutečný vítr.
Zdánlivá rychlost větru může být větší (pokud je skutečný vítr protivítr nebo boční vítr), nebo menší než skutečný vítr (pokud je ze zadního větru).

Směry vzhledem k větru.

ve větru znamená ze směru, odkud vítr vane.
Po větru- ze směru větru.
Tyto výrazy, stejně jako jejich odvozeniny, jako „návětrný“, „závětrný“, se používají velmi široce, a to nejen v jachtingu.
Když se tyto termíny použijí na loď, je obvyklé mluvit také o návětrné a závětrné straně.
Pokud vítr fouká z pravoboku jachty, pak se tato strana nazývá návětrný, levá strana - závětří respektive.
Protiproudy zleva a zprava jsou dva pojmy přímo související s předchozími: pokud fouká vítr pravoboku loď, pak říkají, že pluje na větru zprava, a pokud je na větru zleva, pak na větru zleva.
V anglické námořní terminologii se to, co je spojeno s pravobokem a levobokem, liší od obvyklého Right and Left. Říká se Pravoboček o pravoboku a všem, co s tím souvisí, a Lev o levé straně.

Kurzy vzhledem k větru.

Kurzy vzhledem k větru se mění v závislosti na úhlu mezi směrem zdánlivého větru a směrem, kterým se plavidlo pohybuje. Lze je rozdělit na akutní a plné.

Ostře proti větru je ostrý kurz. když vítr vane pod úhlem menším než 80°. Může být strmý vítr z blízka (až 50°) nebo plný vítr z blízka (od 50 do 80°).
Úplné kurzy vzhledem k větru jsou kurzy, kdy vítr fouká pod úhlem 90° nebo větším ke směru, kterým se jachta pohybuje.
Tyto kurzy zahrnují:
Gulfwind - vítr vane pod úhlem 80 až 100°.
Backstay - vítr fouká pod úhlem od 100 do 150° (strmá backstay) a od 150 do 170° (plná backstay).
Fordewind - vítr fouká zezadu pod úhlem větším než 170°.
Levák - vítr je přísně protivítr nebo blízko něj. Vzhledem k tomu, že se plachetnice nemůže pohybovat proti takovému větru, nazývá se častěji ne kurz, ale poloha vzhledem k větru.

Manévry vzhledem k větru.

Když jachta pod plachtami změní svůj kurz tak, že se úhel mezi větrem a směrem pohybu zmenšuje, říká se, že loď je je dáno. Jinými slovy, zploštit znamená jít pod ostřejším úhlem vůči větru.
Pokud dojde k opačnému procesu, tj. jachta změní kurz směrem ke zvětšení úhlu mezi ní a větrem, loď odpadne .
Ujasněme si, že výrazy („vedení“ a „pád“) se používají, když loď mění směr vzhledem k větru v rámci stejného větru.
Pokud loď změní směr, pak (a teprve tehdy!) se takovému manévru v jachtingu říká obrat.
Existují dva různé způsoby, jak změnit směr, a tedy dvě zatáčky: připínáček A jibe .
Tack je obrat do větru. Plavidlo je řízeno, příď lodi překročí linii větru, v určitém okamžiku plavidlo projde levou polohou, poté leží na druhém větru.
Jachting, kdy jibes nastává opačným způsobem: loď spadne, záď překročí čáru větru, plachty se přenesou na druhou stranu, jachta leží na jiném větru. Nejčastěji se jedná o obrat z jednoho úplného kurzu do druhého.

Provoz plachty při jachtingu.

Jednou z hlavních výzev pro námořníka při práci s plachtami je orientovat plachtu v optimálním úhlu vůči větru tak, aby tím nejlepším možným způsobem posunout se vpřed. Chcete-li to provést, musíte pochopit, jak plachta interaguje s větrem.
Práce plachty je v mnoha ohledech podobná práci křídla letadla a probíhá podle zákonů aerodynamiky. Pro zvláště zvědavé jachtaře se můžete dozvědět více o aerodynamice plachty jako křídla v sérii článků:. Ale je lepší to udělat po přečtení tohoto článku a postupně přejít od snadného ke složitějšímu materiálu. I když, komu to říkám? Skuteční jachtaři se nebojí obtíží. A všechno můžete dělat přesně naopak.

Hlavní rozdíl mezi plachtou a křídlem letadla je ten, že aby se na plachtě objevila aerodynamická síla, je potřeba určitý nenulový úhel mezi ní a větrem, tento úhel se nazývá úhel náběhu. Křídlo letounu má asymetrický profil a může normálně fungovat při nulovém úhlu náběhu, ale plachta nikoli.
Jak vítr obtéká plachtu, vzniká aerodynamická síla, která nakonec pohne jachtu vpřed.
Podívejme se na provoz plachty v jachtingu v různých kurzech vzhledem k větru. Nejprve si pro jednoduchost představme, že stěžeň s jednou plachtou je zarytý do země a můžeme směrovat vítr pod různými úhly na plachtu.

Úhel náběhu 0°. Vítr fouká podél plachty, plachta vlaje jako vlajka. Na plachtu nepůsobí aerodynamická síla, působí pouze odporová síla.
Úhel náběhu 7°. Začíná se objevovat aerodynamická síla. Směřuje kolmo k plachtě a je stále malých rozměrů.
Úhel náběhu je asi 20°. Aerodynamická síla dosáhla maximální hodnoty a směřuje kolmo k plachtě.
Úhel náběhu 90°. Ve srovnání s předchozím případem se aerodynamická síla výrazně nezměnila ani ve velikosti, ani ve směru.
Vidíme tedy, že aerodynamická síla směřuje vždy kolmo k plachtě a její velikost se v rozsahu úhlů od 20 do 90° prakticky nemění.
Úhly náběhu větší než 90° nemá smysl uvažovat, protože plachty na jachtě obvykle nejsou nastaveny v takových úhlech vůči větru.

Výše uvedené závislosti aerodynamické síly na úhlu náběhu jsou do značné míry zjednodušeny a zprůměrovány.
Ve skutečnosti se tyto vlastnosti výrazně liší v závislosti na tvaru plachty. Například dlouhá, úzká a poměrně plochá hlavní plachta závodních jachet bude mít maximální aerodynamickou sílu při úhlu náběhu asi 15°, při vyšších úhlech bude síla o něco menší. Pokud je plachta více zavalená a nemá příliš velký poměr stran, pak aerodynamická síla na ní může být maximální při úhlu náběhu cca 25-30°.

Nyní se podíváme, jak funguje plachta na jachtě.

Pro zjednodušení si představme, že na jachtě je pouze jedna plachta. Ať je to jeskyně.
Za prvé, stojí za to se podívat, jak se systém jachta + plachta chová při pohybu na nejostřejších kurzech vzhledem k větru, protože to obvykle vyvolává nejvíce otázek.

Řekněme, že na jachtu působí vítr pod úhlem 30-35° k trupu. Orientací plachty na kurzu pod úhlem přibližně 20° vůči větru získáme na ní dostatečnou aerodynamickou sílu A.
Jelikož tato síla působí v pravém úhlu k plachtě, vidíme, že táhne jachtu silně do strany. Rozložením síly A na dvě složky můžete vidět, že dopředná přítlačná síla T je několikrát menší než síla tlačící loď do strany (D, driftová síla).
Co v tomto případě způsobuje, že se jachta pohne vpřed?
Faktem je, že konstrukce podvodní části trupu je taková, že odpor trupu proti pohybu do strany (tzv. boční odpor) je také několikanásobně větší než odpor proti pohybu vpřed. Tomu napomáhá kýl (nebo ploutev), kormidlo a samotný tvar trupu.
K bočnímu odporu však dochází, když je čemu vzdorovat, tedy aby to mohlo začít fungovat, je potřeba nějaké boční posunutí těla, takzvaný snos větru.

K tomuto posunu přirozeně dochází působením boční složky aerodynamické síly a jako odezva okamžitě vzniká boční odporová síla S, směřující v opačném směru. Zpravidla se vzájemně vyrovnávají pod úhlem snosu asi 10-15°.
Je tedy zřejmé, že boční složka aerodynamické síly, nejvýraznější na ostrých tratích vůči větru, způsobuje dva nežádoucí jevy: unášení a převalování větru.

Snos větru znamená, že trajektorie jachty se neshoduje s její středovou linií (rovina průměru nebo DP je chytrý termín pro linii přídě-záď). Dochází k neustálému posunu jachty po větru, pohybuje se jakoby trochu bokem.
Je známo, že při jachtingu na ostře taženém kurzu v průměru povětrnostní podmínky snos větru jako úhel mezi DP a skutečnou trajektorií pohybu je přibližně 10-15°.

Postup proti větru. Tacking.

Vzhledem k tomu, že jachting pod plachtami není možný striktně proti větru, ale může se pohybovat pouze pod určitým úhlem, bylo by dobré mít představu, jak ostře se může jachta pohybovat ve stupních vůči větru. A co je tedy tím pomalým sektorem kurzů vzhledem k větru, ve kterém je pohyb proti větru nemožný.
Zkušenosti ukazují, že běžná cestovní jachta (nikoli závodní jachta) může efektivně plout pod úhlem 50-55° vůči skutečnému větru.

Pokud je tedy cíl, kterého je třeba dosáhnout, umístěn přesně proti větru, nebude jachting k němu probíhat po přímce, ale klikatě, nejprve na jednom směru, pak na druhém. V tomto případě se na každém směru přirozeně budete muset pokusit plout co nejostřeji proti větru. Tento proces se nazývá tacking.

Úhel mezi trajektoriemi jachet na dvou sousedních obratech při obratu se nazývá obrat. Je zřejmé, že při ostrosti pohybu vůči větru 50-55° bude úhel připevňování 100-110°.

Velikost úhlu náklonu nám ukazuje, jak efektivně se můžeme pohybovat směrem k cíli, pokud je přísně proti větru. Například pro úhel 110° se dráha k cíli zvětší 1,75krát oproti pohybu po přímce.

Provoz plachty na jiných kurzech vzhledem k větru

Je zřejmé, že již na kurzu gulfwind tahová síla T výrazně převyšuje driftovou sílu D, takže drift a náklon budou malé.

S backstay, jak vidíme, se oproti gulfwind kurzu moc nezměnilo. Hlavní plachta je umístěna v poloze téměř kolmé k DP a tato poloha je u většiny jachet extrémní a technicky není možné ji ještě dále rozvinout.

Poloha hlavní plachty na kurzu jibe se neliší od pozice na kurzu backstay.
Zde pro jednoduchost při úvahách o fyzice procesu v jachtingu bereme v úvahu pouze jednu plachtu – hlavní plachtu. Typicky má jachta dvě plachty - hlavní plachtu a pevnou plachtu (hlavní plachta). Takže na jibe kurzu je jib (pokud je umístěn na stejné straně jako hlavní plachta) ve větrném stínu hlavní plachty a prakticky nefunguje. To je jeden z několika důvodů, proč námořníci nemají jibe v lásce.

§ 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.

Sloučenina vybavení pro plachtění 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 -

CPU. Rýže. 137.

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 CPU(obr. 139). B Přenášení síly PROTI CBS, CBS zanedbávání hodu a počítání B pevný bod, lze rozšířit na dvě složky A T 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 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 loď a vítr. To lze ověřit sestrojením diagramu sil pro několik poloh. Čím menší je úhel mezi A a směr větru, tím větší je síla na dvě složky a méně síly (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 pohybovat se vpřed pod úhlem až 40-30° ke směru větru, počítáno od přídě, a lodě 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 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 Nejvýhodnější poloha plachty v jakémkoli směru větru je taková, ve které rovina plachty půlí úhel mezi 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. CPU Li PROTI vertikálně se shoduje s pak se loď pohybuje vpřed bez pomoci kormidla. Nicméně na cestách se pohybuje mírně dopředu nebo dozadu, 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. CPU Proto jsou stěžeň a plachta na lodi umístěny tak, že byl vždy poněkud na zádi (svisle) od CBS. CPU Toho se dosáhne výpočtem na výkrese nebo experimentálně na vodě (viz obr. 139). byl vždy poněkud na zádi (svisle) od Avšak pro lodě schopné plout pouze s příznivým větrem,

by měla být umístěna v nose od

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 silného větru, i když je opuštěno ovládání kormidla. 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 2. Základní pojmy.

V závislosti na směru větru vzhledem k

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. Plavba s větrem vanoucím na pravoboku se nazývá na větru z pravoboku a plavba na levoboku se nazývá na větru zleva. 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).

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, čímž se uvolní 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. PROTI 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

utíkání nebo padání. 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, nalož příď, jde-li do větru, nalož záď. Během plavby nemůžete stát v lodi. Každý musí sedět na sedadlech na návětrné straně a kdy silný vítr

- na dně čelem k plachtě (t.j. 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. Nářadí 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.

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 sundat hlavní plachtu a pokračovat v plavbě pod výložníkem Při plavbě na blízko je užitečné příď trochu zatížit V tomto případě plavidlo lépe poslouchá kormidlo a plachty. Pokud jej potřebujete držet strmější vůči větru, měli byste zvednout hlavní plachtu a mírně upravit plachtu. (klapka) ve větru.

Jak již bylo zmíněno, úhel mezi větrem a 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 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 bude odfouknut ze závětří, 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.

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 obecná 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; Otočka naklánění se provádí zatlačením přídě lodi 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 k obratu 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. “ Potom nasadí hlavní plachtu, přesunou plachtu na nový směr s plachtami a přikážou: „Čeložní plachta je na pravoboku (nebo na levé straně),“ a pod jeho vlivem je plavidlo dovoleno spadnout do větru na nový připínáček, po kterém se vybere hlavní list a nastaví se na požadovaný kurz . Rýže. 141.

Yibing

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 jibe, 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 tak, aby při nahození plachty byla vybrána a plachta byla vytažena 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 nepřekážel větru na přídi lodi. 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. Větry, které jsou v jižní části Tichý oceán fouká západním směrem. Proto byla naše trasa navržena tak plachetní jachta

„Julie“ se pohybují z východu na západ, tedy s větrem, který vám fouká 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

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 kýlové linie plavidla. Protože pohyb plavidla ve směru R naráží na silný odpor vody (kýl dovnitř plachetnice se stává 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, jakoby proti větru. [Je možné dokázat, že síla S je největší, když rovina plachty půlí úhel mezi kýlem a směrem 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 v týlách a v gulfwindech průměrná rychlost při rychlosti 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.

Myslím, že mnozí z nás by využili šance ponořit se do mořské propasti na nějakém podvodním dopravním prostředku, ale přesto by většina dala přednost námořní plavba na plachetnici. Když nebyla letadla ani vlaky, byly jen plachetnice. Bez nich by svět nebyl tím, čím byl.

Plachetnice s rovnými plachtami přivezly Evropany do Ameriky. Jejich stabilní paluby a prostorné podpalubí nesly muže a zásoby k budování Nového světa. Ale tyto starověké lodě měly také svá omezení. Šli pomalu a téměř stejným směrem jako vítr. Od té doby se toho hodně změnilo. Dnes používají úplně jiné principy pro řízení síly větru a vln. Takže pokud chcete jezdit na moderním, budete se muset naučit nějakou fyziku.

Moderní jachting není jen pohyb větru, je to něco, co působí na plachtu a nutí ji létat jako křídlo. A toto neviditelné „něco“ se nazývá zdvih, který vědci nazývají boční síla.

Pozorný pozorovatel si nemohl nevšimnout, že bez ohledu na to, odkud vítr fouká, plachetnice se vždy pohybuje tam, kam chce kapitán – i když je protivítr. Jaké je tajemství tak úžasné kombinace tvrdohlavosti a poslušnosti.

Mnoho lidí si ani neuvědomuje, že plachta je křídlo a princip fungování křídla a plachty je stejný. Vychází ze vztlaku pouze tehdy, je-li vztlak křídla letadlo, pomocí protivětru tlačí letadlo nahoru, pak vertikálně umístěná plachta nasměruje plachetnici dopředu. Abychom to vysvětlili z vědeckého hlediska, je nutné se vrátit k základům – jak plachta funguje.

Podívejte se na simulovaný proces, který ukazuje, jak vzduch působí na rovinu plachty. Zde je vidět, že vzduch proudí pod modelem, který má větší ohyb, ohýbá ho, aby jej obešel. V tomto případě se musí proudění trochu zrychlit. V důsledku toho se objeví oblast nízkého tlaku - to generuje zdvih. Nízký tlak na spodní straně stahuje plachtu dolů.

Jinými slovy, oblast vysokého tlaku se snaží posunout směrem k oblasti nízkého tlaku a vyvíjí tlak na plachtu. Vzniká tlakový rozdíl, který generuje vztlak. Díky tvaru plachty je rychlost větru na vnitřní návětrné straně nižší než na závětrné. Na vnější straně se vytvoří vakuum. Do plachty je doslova nasáván vzduch, který posouvá plachetnici dopředu.

Ve skutečnosti je tento princip docela jednoduchý na pochopení; stačí se podívat na jakoukoli plachetnici. Trik je zde v tom, že plachta, bez ohledu na to, jak je umístěna, přenáší větrnou energii na loď, a i když se vizuálně zdá, že by plachta měla jachtu zpomalit, centrum působení sil je blíže k přídi. plachetnice a síla větru zajišťuje pohyb vpřed.

Ale to je teorie, ale v praxi je všechno trochu jinak. Plachetní jachta ve skutečnosti nemůže plout proti větru – pohybuje se k němu pod určitým úhlem, tzv. cvočky.

Plachetnice se pohybuje v důsledku rovnováhy sil. Plachty fungují jako křídla. Většina zdvih, který produkují, je nasměrován do strany a jen o malý kousek dopředu. Tajemstvím tohoto nádherného fenoménu je však takzvaná „neviditelná“ plachta, která se nachází pod dnem jachty. Toto je kýl nebo v námořním jazyce středová deska. Zdvih středové desky také produkuje vztlak, který rovněž směřuje převážně do strany. Kýl odolává patě a protilehlé síle působící na plachtu.

Kromě zvedací síly dochází také k převalování - jevu škodlivému pro pohyb vpřed a nebezpečnému pro posádku lodi. Ale to je důvod, proč posádka na jachtě existuje, aby sloužila jako živá protiváha neúprosným fyzikálním zákonům.

U moderní plachetnice spolupracují kýl i plachta, aby poháněly plachetnici vpřed. Jak ale potvrdí každý začínající námořník, v praxi je vše mnohem složitější než v teorii. Zkušený námořník ví, že sebemenší změna ohybu plachty umožňuje získat větší vztlak a ovládat její směr. Změnou ohybu plachty ovládá zkušený námořník velikost a umístění oblasti, která vytváří vztlak. Hluboký předklon může vytvořit velkou tlakovou plochu, ale pokud je ohyb příliš velký nebo náběžná hrana příliš strmá, molekuly vzduchu nebudou ohyb následovat. Jinými slovy, pokud má předmět ostré rohy, částice toku se nemohou otočit - hybnost pohybu je příliš silná, tento jev se nazývá „oddělený tok“. Výsledkem tohoto efektu je, že plachta „smete“ a ztratí vítr.

A tady je několik dalších praktické rady využití větrné energie. Optimální směr do větru (závodní vítr s ostřením). Námořníci tomu říkají „plavba proti větru“. Zdánlivý vítr, který má rychlost 17 uzlů, je znatelně rychlejší než skutečný vítr, který vytváří vlnový systém. Rozdíl v jejich směrech je 12°. Kurz na zdánlivý vítr - 33°, na skutečný vítr - 45°.

Pohyb plachetnice ve větru je ve skutečnosti určen prostým tlakem větru na její plachtu, který tlačí loď vpřed. Výzkum v aerodynamickém tunelu však ukázal, že plachtění proti větru vystavuje plachtu složitějšímu souboru sil.

Když přiváděný vzduch obtéká konkávní zadní plochu plachty, rychlost vzduchu klesá, zatímco při obtékání konvexní přední plochy plachty se tato rychlost zvyšuje. V důsledku toho se na zadním povrchu plachty vytvoří oblast vysokého tlaku a na předním povrchu oblast nízkého tlaku. Rozdíl tlaků na obou stranách plachty vytváří tažnou (tlačnou) sílu, která posouvá jachtu vpřed pod úhlem vůči větru.

Plachetní jachta umístěná přibližně v pravém úhlu k větru (v námořní terminologii je jachta obrácená) se rychle pohybuje vpřed. Plachta je vystavena tahu a bočním silám. Pokud plachetní jachta pluje pod ostrým úhlem vůči větru, její rychlost se zpomaluje v důsledku snížení tažné síly a zvýšení boční síly. Čím více je plachta natočena směrem k zádi, tím pomaleji se jachta pohybuje vpřed, zejména kvůli velké boční síle.

Plachetní jachta nemůže plout přímo proti větru, ale může se pohybovat vpřed provedením série krátkých klikatých pohybů pod úhlem vůči větru, nazývaných cvočky. Pokud vítr fouká na levou stranu (1), říká se, že jachta pluje na větru zleva, pokud fouká na pravoboku (2), říká se, že pluje na větru zprava. Aby jachtař urazil vzdálenost rychleji, snaží se zvýšit rychlost jachty na limit úpravou polohy její plachty, jak je znázorněno na obrázku níže vlevo. Aby se minimalizovala odchylka na stranu od přímky, jachta se pohybuje a mění kurs z větru zprava na levoboček a naopak. Když jachta změní kurz, plachta se přehodí na druhou stranu a když se její rovina shoduje s čárou větru, nějakou dobu vlaje, tzn. je neaktivní (obrázek uprostřed pod textem). Jachta se ocitá v tzv. mrtvé zóně, ztrácí rychlost, dokud vítr opět nenafoukne plachtu z opačného směru.