Kurs jahte u odnosu na vjetar (Rumb of sailing). Kako jedrilice uspijevaju ploviti protiv vjetra? Smjer vjetra u plovidbi
Teško je zamisliti kako jedrenjaci mogu ići "protiv vjetra" - ili, kako mornari kažu, ići "na blizinu". Istina, mornar će vam reći da ne možete jedriti direktno protiv vjetra, već se možete kretati samo pod oštrim uglom u smjeru vjetra 3. Ali ovaj ugao je mali - oko četvrtine pravog ugla - i čini se, možda, jednako neshvatljivim: da li ploviti direktno protiv vetra ili pod uglom od 22°.
3 (Moguće je koristiti samo energiju vjetra i kretati se striktno protiv vjetra ako se jedro zamijeni vjetromotorom kao što je vjetrenjača, koja će rotirati brodski propeler. Postoji čak i dobro poznat problem P. L. Kapitsa o tako neobičnom plovilu na prvi pogled (vidi i časopis: Čamci i jahte, 1981, br. 1, str. 25).)
U stvarnosti, međutim, to nije ravnodušno, a sada ćemo objasniti kako je moguće kretati se prema njemu pod blagim uglom uz pomoć siline vjetra. Prvo, pogledajmo kako vjetar općenito djeluje na jedro, odnosno gdje gura jedro kada puše na njega. Vjerovatno mislite da vjetar uvijek gura jedro u pravcu u kojem duva. Ali to nije tako: gdje god duva vjetar, on gura jedro okomito na ravan jedra.
Zaista. Neka vjetar duva u smjeru označenom strelicama na sl. 17, red AB prikazuje jedro.
Budući da vjetar ravnomjerno pritišće cijelu površinu jedra, zamjenjujemo silu pritiska vjetra silom R, nanesena na sredinu jedra. Podelimo ovu silu na dva dela: sila Q, okomito na jedro, i sila R usmjerena naprijed duž njega. Force R jedro nikuda ne gura, jer je trenje vjetra o platnu zanemarljivo. Snaga ostaje Q, koji gura jedro pod pravim uglom u odnosu na njega.
Znajući ovo, lako možemo razumjeti kako jedrenjak može ploviti pod oštrim uglom prema vjetru. Neka linija KK (slika 18) predstavlja liniju kobilice broda. Vjetar duva pod oštrim uglom u odnosu na ovu liniju u smjeru označenom strelicama. Linija AB predstavlja jedro; postavljen je tako da njegova ravan deli ugao između pravca kobilice i smera vetra. Trag na sl. 18. za dezintegraciju snaga. Pritisak vjetra na jedro predstavljamo silom Q, koja, znamo, mora biti okomita na jedro. Podijelimo ovu silu na dva: silu B, okomitu na kobilicu, i silu S, usmjerenu naprijed duž linije kobilice broda. Budući da kretanje broda u pravcu B nailazi na jak otpor vode (kobilica kod jedrenjaka je vrlo duboka), sila B je gotovo potpuno uravnotežena otporom vode. Ostaje samo jedna sila S, koja je, kao što vidite, usmjerena naprijed i stoga pomiče brod pod uglom, kao prema vjetru *. Obično se ovaj pokret izvodi u cik-cak, kao što je prikazano na slici 19. Na jeziku mornara, takvo kretanje broda naziva se "tacking" u punom smislu riječi 4.
* (Može se dokazati da je sila S najveća kada ravnina jedra prepolovi ugao između smjera kobilice i vjetra.)
4 (Postoji niz pitanja u jedrenju koja su zanimljiva sa stanovišta fizičara. Više o ovom sportu i nekim tehničkim problemima jedrenja možete saznati, na primjer, iz knjiga: V. Glovatsky Fascinantni svijet jedara: Eseji o istoriji jedrenja - M.: Progres, 1979; Proctor Ya. Sailing. Vjetar, valovi i struje - L.: Gidrometeoizdat, 1981.)
Kretanje jedrilice na vjetru zapravo je određeno jednostavnim pritiskom vjetra na njeno jedro, gurajući brod naprijed. Međutim, istraživanje u aerotunelu pokazalo je da plovidba uz vjetar izlaže jedro složenijem skupu sila.
Kada dolazni zrak struji oko konkavne stražnje površine jedra, brzina zraka se smanjuje, dok se pri strujanju oko konveksne prednje površine jedra ta brzina povećava. Kao rezultat, na stražnjoj površini jedra formira se područje visokog pritiska, a na prednjoj površini niskog pritiska. Razlika pritiska na dvije strane jedra stvara vučnu (gurajuću) silu koja pomiče jahtu naprijed pod uglom u odnosu na vjetar.
Jedrilica koja se nalazi približno pod pravim uglom u odnosu na vjetar (u nautičkoj terminologiji, jahta je vezana) kreće se brzo naprijed. Jedro je podložno vučnim i bočnim silama. Ako jedrilica plovi pod oštrim kutom prema vjetru, njena brzina se usporava zbog smanjenja vučne sile i povećanja bočne sile. Što je jedro više okrenuto prema krmi, jahta se sporije kreće naprijed, posebno zbog velike bočne sile.
Jedrilica ne može ploviti direktno u vjetar, ali se može kretati naprijed tako što pravi niz kratkih cik-cak pokreta pod uglom u odnosu na vjetar, koji se nazivaju zavojima. Ako vjetar puše na lijevu stranu (1), za jahtu se kaže da plovi na lijevoj strani, a ako puše udesno (2), kaže se da plovi na desnom boku. Kako bi brže prešao udaljenost, jahtaš pokušava povećati brzinu jahte do granice prilagođavanjem položaja njenog jedra, kao što je prikazano na slici ispod lijevo. Da bi se minimiziralo odstupanje u stranu od ravne linije, jahta se kreće, mijenjajući kurs s desne strane na lijevo i obrnuto. Kada jahta promijeni kurs, jedro se baca na drugu stranu, a kada se njena ravnina poklopi sa linijom vjetra, neko vrijeme vijori, tj. je neaktivan (srednja slika ispod teksta). Jahta se nalazi u takozvanoj mrtvoj zoni, gubi brzinu dok vjetar ponovo ne napuhne jedro iz suprotnog smjera.
Jahtanje: Potpuni vodič Toghill Jeff
Kurs jahte u odnosu na vjetar (Rumb of sailing)
Kurs jahte u odnosu na vjetar: A – bliski, B – pun vjetar, C – poluvjetar, D – straga, E – povoljan smjer, F – šiba
Strm blizak vuče (povlačenje). Kada čamac plovi na kursu što je bliže (što je moguće) smjeru protiv vjetra, a da luft nije ispran, kaže se da plovi blisko izvučeno. Jedra treba izabrati što jača.
Potpuno zatvoreno. Sa ovim kursom, jahta manje klizava. Vjetar ne puše ravno prema krmi ni prema krmi, već u bok čamca, pa jedra treba malo podrezati u odnosu na strm vjetar blizine. što je više moguće dok ne počnu da se ispiraju.
Gulfwind. Kaže se da jahta koja se kreće pod jedrima pod pravim uglom u odnosu na vjetar kreće. S obzirom da vjetar puše u stranu, jedra su ošišana otprilike do pola.
Backstay. Kada vjetar duva odostraga, ali ne direktno sa krme, jahta se usmjerava u stražnji dio. Jedra se urezuju sve dok luff ne počne da se ispire. a zatim odaberite dovoljno da nestane. U ovom položaju vjetar duva s krme i spinaker se može podići.
Fordewind. Uz jak vjetar, jedra su potpuno dotjerana. Rašireni su da bi uhvatili što više vjetra, jahta ide uz vjetar. Kada vjetar puše direktno u krmu, flok može zalepršati jer jedro preklapa kas. U tom slučaju možete ga ili staviti na drugu stranu, gdje će se ponovo puniti vjetrom, ili ga spustiti i umjesto njega ugraditi spinaker. (Veliki spinakeri, u obliku padobrana, mogu se koristiti samo kada vjetar prati.)
Iz knjige Enciklopedijski rječnik (X-Z) autor Brockhaus F.A. Iz knjige 100 velikih čuda tehnologije autor Mussky Sergej AnatolijevičOceanske jahte klase W-60 Whitbread Round the World Race se održava svake četiri godine pod pokroviteljstvom Kraljevske kuće Velike Britanije od 1973. godine. Interesovanje za jahte u Engleskoj počelo je još u 17. veku. Kralj Karlo II, koji je vladao od 1660. godine, imao je, između ostalog, jahtu tzv
Iz knjige Sigurnosna enciklopedija autor Gromov V I2.4.5. Razmatranja za dugoročni izlazak sa neprijateljske teritorije Tri glavna razmatranja za dugoročni izlazak sa neprijateljske teritorije su: kuda ići, stavovi javnosti i razmatranja opstanka. Neki dodatni
Iz knjige Velika sovjetska enciklopedija (RU) autora TSB Iz knjige Najnovija knjiga činjenica. Tom 1 [Astronomija i astrofizika. Geografija i druge nauke o Zemlji. biologija i medicina] autor Iz knjige Najnovija knjiga činjenica. Tom 3 [Fizika, hemija i tehnologija. Istorija i arheologija. razno] autor Kondrašov Anatolij PavlovičKako se zove smjer jedrenjaka u odnosu na vjetar? Tipično, kurs broda je određen uglom između meridijanske ravni i središnje ravni broda, meren u stepenima od severnog dela meridijana u smeru kazaljke na satu (od 0 do 360 stepeni). Međutim, na plovidbi
Iz knjige 3333 škakljiva pitanja i odgovora autor Kondrašov Anatolij PavlovičKoja je glavna razlika između kretanja Venere i Urana od kretanja drugih planeta? Sve planete kruže oko Sunca u istom smjeru - istom smjeru u kojem Sunce rotira oko svoje ose. Gotovo sve planete rotiraju u istom smjeru i oko sebe
Iz knjige Kako putovati autor Shanin ValeryIznajmljivanje jahte ili motornog čamca Za upravljanje jedrilicom ili motornom jahtom potreban je tim od najmanje dvije osobe: skiper (kapetan) i pomoćnik. Skiper mora imati dozvolu za upravljanje odgovarajućim tipom plovila. Takvi sertifikati se obično izdaju
Iz knjige Najnovija knjiga činjenica. Tom 1. Astronomija i astrofizika. Geografija i druge nauke o Zemlji. Biologija i medicina autor Kondrašov Anatolij Pavlovič Iz knjige Yachting: The Complete Guide autora Toghill JeffaJahte s balastnom kobilicom Dobro izgrađena jahta s kobilicom je možda najsigurniji jedrenjak. Gotovo ga je nemoguće prevrnuti: što se više vrti na vjetru, veći je utjecaj momenta ispravljanja balastne kobilice. To je upravo ono
Iz knjige Amazing Philosophy autor Gusev Dmitrij AleksejevičTrailer jahte Ovi hibridni dizajni, uobičajeni u cijelom svijetu, predstavljaju križ između čamca i gumenjaka. Ovaj čamac je manji od većine kobilica, ali veći od prosječnog gumenjaka; unutrašnji prostor kompaktne kabine
Iz knjige autoraVišetrupci Većina višetrupnih trupa su katamarani, iako su dostupni i trimarani. Postoji mnogo različitih tipova čamaca sa duplim trupom, od stilizovanih igračaka dužine 4-6 m do ogromnih luksuznih jahti.Mali katamarani se uglavnom koriste za
Iz knjige autoraTrup jahte Prilikom kupovine čamca važno je imati razumijevanje o korištenim materijalima i metodama konstrukcije. Tri su glavna materijala koja se koriste u izgradnji jahti: fiberglas - sintetička smola ojačana staklenim nitima ili
Iz knjige autoraDizajn trupa jahte Trup jahte podsjeća na kutiju. Iako je sa jedne strane oštar, a s druge tup, i dalje je kutijaste strukture. Ako se kutija koristi za slanje nečega poštom, ona mora biti dovoljno čvrsta da izdrži
Iz knjige autoraOdabir jahte Ako planirate kupiti jahtu za utrke, postoji nekoliko važnih faktora koje treba uzeti u obzir. Očigledno, prva od njih će biti cijena, jer što je veća i bolja jahta, skuplje će koštati kupovina i utrka.
Postoje dvije glavne vrste jedara - ravna i kosa. Ravno jedro je obično jedro, komad tkanine smješten preko trupa koji vuče brod u smjeru vjetra. Koso jedro (obično trouglasto, ali i četverouglasto) omogućava korištenje energije vjetra kako bi brod mogao ploviti protiv strujanja zraka.
U praksi to izgleda ovako: čeoni vjetar struji oko posebno podešenog jedra i gura brod naprijed i u stranu. Tako se jahta ili čamac može kretati u željenom smjeru u cik-cak (takovima), izlažući prvo jednu ili drugu stranu vjetru.
Upravo je ova tehnologija omogućila jedrenjacima da steknu fundamentalno drugačiju slobodu kretanja. Ona je napravila pouzdane trgovačke puteve koji su prije u potpunosti ovisili o povoljnim vjetrovima. Brod s ravnim jedrima, koristeći leđni vjetar, mogao je stići do željenog mjesta, ali da bi se vratio nazad, morao je čekati promjenu smjera vjetra, ponekad i po nekoliko sedmica. Jasno je da je takva navigacija bila nepouzdana i nepredvidiva. Koso jedro je djelimično riješilo ovaj problem. Sama ideja o plovidbi protiv vjetra je potpuno paradoksalna! Ali u potpunosti je u skladu sa zakonima fizike.
Danas je teško tačno utvrditi ko je prvi izumeo koso jedro, ali znamo da je ovo otkriće u Evropu došlo preko Arapa, koji su redovno posećivali vode Indijskog okeana. Tamo su najvjerovatnije vidjeli slično tehničko rješenje na brodovima Polinežana. Potonji ne bi mogli istraživati Tihi ocean tako aktivno kao što su to činili da nisu imali koso jedro. Međutim, Kinezi su također naširoko koristili kosa jedra.
Bilo kako bilo, grabuljasto jedro se vrlo brzo počelo širiti u Sredozemnom moru sa svojim stabilnim i predvidljivim strujanjima zraka. Ovdje preovlađujući vjetrovi pušu od jugoistoka prema sjeverozapadu. I naravno, za brodove koji su morali ploviti u suprotnom smjeru, to je predstavljalo problem. Rešili su to zahvaljujući kosom jedru.
Kako se tehnologija razvijala?
Prva evropska verzija ovog izuma bila je latensko jedro - trokutasto koso jedro pričvršćeno na bočnu stranu jarbola (fotografija 1). To je omogućilo uspješno plovidbu protiv vjetra. Međutim, ovaj dizajn je bio vrlo radno intenzivan, jer kada se vjetar promijenio, latensko jedro je trebalo ukloniti s jedne strane jarbola i postaviti na drugu stranu.
Izum gaf jedra pomogao je u rješavanju ovog problema (fotografija 2). Ovo je isto koso jedro, samo četverouglasto i rastegnuto ne sa strane jarbola, već iza njega, a njegov gornji rub (luff) je pričvršćen za gaf, a donji rub (luff) pričvršćen je za granu - horizontalni strukturni elementi koji protežu ovo jedro.
Sami gaf i grana su na jednom kraju pričvršćeni za okomiti jarbol. Zahvaljujući ovim izumima, postalo je mnogo lakše pomicati jedro s jedne strane na drugu pri promjeni tacka. Do osamnaestog stoljeća, ovaj kosi dizajn jedra u potpunosti je zamijenio latensko jedro.
Početkom 20. stoljeća gaf jedro zamijenjeno je takozvanim bermudskim jedrom (slika 3), koje je do danas najčešći tip jedra. Nastao je u regiji Bermuda, gdje su ga koristili lokalni ribari. Tamo su Evropljani „špijunirali“ tajnu. A zahvaljujući činjenici da su u to vrijeme aerodinamički zakoni već bili otkriveni, bermudski izum brzo je postao lider u industriji jedrenja.
Bermudsko jedro je trokutasto jedro s lufom koji se proteže duž jarbola, a luf se proteže duž grane. U pogledu lakoće upravljanja i efikasnosti, pokazuje najbolje rezultate. Ovo su vrste jedara koje se nalaze na velikoj većini modernih jedrilica (fotografija 3).
Vrijedi napomenuti da danas, kada govorimo o jedrilici, gotovo uvijek mislimo na jedrilicu. Jahte i jedrenje nova su stranica u povijesti jedrenja, ništa manje uzbudljiva od njegovih drevnih početaka. Ali o tome više sljedeći put.
Natalia Nikitina je član tima škole jedrenja Gokova Sailing Phuket (www.gokovaphuket.ru). Ako se želite okušati u jedrenju, obratite se školi e-poštom [email protected].
Danas ćemo skrenuti pažnju na sljedeću činjenicu: Jahta se, bez obzira na smjer vjetra, kreće tamo gdje je vode kapetan i njegova posada. To se dešava čak i kada vjetar duva u suprotnom smjeru. Zašto se ovo dešava? Koja je tajna ovog fenomena?
Čamac s jedrom pojavio se mnogo prije pojave aviona. Ali princip rada jedara i krila je isti. Osnova rada je sila dizanja. Ali ako u avionima sila podizanja krila, probijajući vjetar, gura automobil prema gore, tada jedro, postavljeno okomito, gura jahtu naprijed.
Čelni vjetar koji udara u jedro stvara silu guranja. Tajna je u tome što je na zavjetrinoj strani, unutrašnjoj, brzina vjetra manja nego na zavjetrinoj. Zbog toga nastaje vakuum, a jedro bukvalno usisava zrak. Sve je to moguće zahvaljujući karakteristikama dizajna jedra. Drugim riječima, možemo reći sljedeće: nije bitno kako se jedro nalazi na brodu, jer ono samo pretvara energiju vjetra. Zbog toga je jahta sposobna da plovi protiv struje vjetra.
Čak i u onim trenucima kada se gledaočevom oku učini da jedro svakako mora usporiti jahtu, jer vjetar u nju duva spolja, to se ne dešava. Ali to se također ne događa jer je centar primjene sila na pramcu broda, a vjetar lako pruža „gurajuće“ kretanje.
Ali hajde da pitamo prave jedriličare kako i zašto se jahta kreće, i da li je istina da možete ploviti protiv vetra?
Andrey Volkhov ima značajno iskustvo u upravljanju jahtama i stoga mu možete bezuvjetno vjerovati. “U stvari, jahta se neće moći kretati protiv jakog vjetra. Ako ga postavite okomito na strujanje vjetra. Možete se kretati samo pod određenim uglom. Rad jedra identičan je radu krila aviona. Dizanje koje stvara vjetar gura brod naprijed.”
Ali ne samo da se sila dizanja javlja pod opterećenjem vjetra. Roll je još jedan fenomen koji treba uzeti u obzir prilikom upravljanja čamcem. Ova pojava ne samo da usporava jahtu, već je i vrlo opasna za cijelu posadu. U slučajevima kada se čamac naginje, posada mora stvoriti protuteg što je prije moguće.
Pogledajmo sve detaljnije na primjeru sportske jahte.
- Prva opcija: vjetar duva u povoljnom smjeru. Ovdje je sve jasno i jednostavno. Jahta se kreće naprijed bez poteškoća, a posada nije opterećena značajnim radnjama.
Jedro ima nekoliko oblika. Arapski oblik je kada jedro ima "kosi" izgled. Ova forma je efikasna za bočne tokove vjetra, kao i one blizu nadolazećih. Međutim, sigurno će biti iza pravog jedra, uz jak vjetar. U ovom slučaju glavnom jedru (glavnom jedru) bi se dodalo “staysail” – dodatno jedro. Ova dva jedra mogu ubrzati laku jahtu do 30 km/h.
- Druga situacija je da tokovi vjetra udaraju o bok broda. Sada je posada živnula i razvija jedro. Važan dio šparta (kruta oprema jahte) je bum. Zupčanik za uže se naziva rigging. Sve ovo služi za kontrolu bata. Kretanje broda naprijed je umjetnost jedriličara. Glavni zadatak posade je da na vrijeme okrene jedro do željenog kuta. Dakle, posada teži jednom cilju - da dobije maksimalnu energiju od vjetra.
- Sljedeća situacija je da vjetar duva pod uglom od 20 stepeni, a to je suprotno kretanju čamca. Beidewind - poziva pokret protiv vjetra. Tako su ga iskusni pomorci zvali u davna vremena. U ovom slučaju ekipa je maksimalno napeta, jer treba uhvatiti vjetar. I nakon nekog vremena to uspijeva, i jahta se ponovo kreće naprijed. Tajnu ovog fenomena smo već ispitali. Ali jahta ima još jedno jedro! On je nevidljiv!
Mnogi su već pretpostavili da se ovo jedro nalazi ispod dna broda. Zove se kobilica. Mornari to obično zovu centralna tabla. Ovaj element je neophodan kako bi se odupirao nagibu, kao i obuzdao snagu vjetra na jedro. Još jedna sposobnost centralne ploče je pretvaranje sile nagiba u pogonsku energiju. Zakoni fizike funkcionišu što je preciznije moguće u jahtaškim sportovima.
I naravno, posada je nemoćna kada uopće nema vjetra. Mada...mnoge jahte imaju motore, za slučaj da "nema vjetra". Stoga, ne morate da brinete o „nepredviđenoj smrti“ vetra.