Volio je ruskog pjesnika Mihaila Jurijeviča Lermontova more a u svojim djelima često ga je spominjao. Napisao je divnu pjesmu o izbjeljivanju ploviti, koji juri među valovima u dalekom moru. Vjerojatno vam je poznata Lermontovljeva pjesma, jer su ovo najpoznatiji pjesnički stihovi o jedrenjacima. Čitajući ih, možete zamisliti bijesno more i prekrasne brodove među svojim valovima. Vjetar raznosi jedra. Zahvaljujući snazi ​​vjetra, brodovi se kreću naprijed. Ali kako jedrilice uspijevaju ploviti protiv vjetra?

Da biste odgovorili na ovo, prvo morate naučiti nepoznatu riječ. "tack".Halsom je smjer kretanja plovila u odnosu na vjetar. Tack može biti ostavljen kada vjetar duva s lijeve strane, ili desni kada vjetar duva s desne strane. Također je važno znati drugo značenje riječi "tack" - ovo je dio staze, ili bolje rečeno, njen dio kojim prolazi jedrilica dok se kreće protiv vjetra... Sećate se?

Sada, kako bismo razumjeli kako jedrilice uspijevaju ploviti protiv vjetra, pozabavimo se jedrima. Dolaze u različitim oblicima i veličinama na jedrilici - ravno i koso... I svako radi svoj posao. Kad puše čeoni vjetar, brodom se upravlja kosim jedrima koja se okreću u jednom ili drugom smjeru.

Prateći ih, brod se okreće u jednom ili drugom smjeru. Okreće se i hoda napred. Mornari ovo kretanje nazivaju - promenljivo lepljenje... Njegova suština leži u činjenici da vjetar pritišće kosa jedra i raznosi brod blago u stranu i naprijed. Kormilo jedrilice ne dopušta mu potpuno okretanje, a vješti mornari na vrijeme postavljaju jedra mijenjajući svoj položaj. Dakle, u malim cik -cakovima i ide naprijed.

Naravno, promjenjivo hvatanje jako je teško za cijelu posadu jedrilice. Ali mornari su iskusni momci. Ne plaše se poteškoća i jako vole more.

4.4. Djelovanje vjetra na jedru

Na jedrilicu pod jedrom utječu dva medija: strujanje zraka koje djeluje na jedro i površinu plovila, te voda koja djeluje na podvodni dio čamca.

Zahvaljujući obliku jedra, čak i pri najnepovoljnijim vjetrovima (bočni vjetar), čamac se može kretati naprijed. Jedro podsjeća na krilo čiji je najveći otklon 1 / 3-1 / 4 širine jedra od pijavice i ima vrijednost 8-10% širine jedra (slika 44).

Ako vjetar smjera B (slika 45, a) na svom putu naiđe na jedro, savija se oko njega s obje strane. Vetar jedra ima veći pritisak (+) od vjetra (-). Rezultant sila pritiska stvara silu P usmjerenu okomito na ravninu jedra ili tetivu koja prolazi kroz podlogu i pijavicu i primjenjuje se na središte jedra CP (slika 45, b).

Pirinač. 44. Profil jedra:
B - širina jedra duž tetive

Pirinač. 45. Sile koje djeluju na jedro i trup čamca:
a - utjecaj vjetra na jedro; b - utjecaj vjetra na jedro i vode na trup broda

Pirinač. 46. ​​Ispravan položaj jedra u različitim smjerovima vjetra: a - beydewind; b - gulfwind; c - fordewind

Sila P razlaže se na silu potiska T, usmjerenu paralelno sa središnjom ravninom (DP) čamca, tjerajući čamac da se pomiče naprijed, a sila zanošenja D, usmjerena okomito na DP, uzrokujući da se čamac zanese i kotrlja .

Sila P ovisi o brzini i smjeru vjetra u odnosu na jedro. Više
Ako
Učinak vode na čamac uvelike ovisi o konturama njegovog podvodnog dijela.

Unatoč činjenici da pri bočno vučenom vjetru sila zanošenja D prelazi silu potiska T, čamac ima hod prema naprijed. Na to utječe bočni otpor R 1 podvodnog dijela trupa, koji je višestruko veći od čeonog otpora R.

Pirinač. 47. Vjetar zastavice:
V I - pravi vjetar; V Š - vjetar od kretanja čamca; V V - prividni vjetar

Sila D, uprkos protivljenju trupa, i dalje raznosi čamac s linije kursa. Sastavio DP i smjer pravog kretanja IP broda
Tako se najveći potisak i najmanje zanošenje čamca mogu postići odabirom najpovoljnijeg položaja središnje ravnine čamca i ravnine jedra u odnosu na vjetar. Utvrđeno je da kut između DP broda i ravnine jedra treba biti jednak polovici
Prilikom odabira položaja jedra u odnosu na čamac i vjetar, nadzornik broda ne vodi se pravim, već prividnim (prividnim) vjetrom, čiji je smjer određen rezultatom brzine broda i stvarna brzina vetra (slika 47).

Cijepač, koji se nalazi ispred predviđanja, djeluje kao letvica. Protok zraka između strijele i priobalja smanjuje pritisak na zavjetrinsku stranu priobalja i stoga povećava njegovu vučnu moć. To se događa samo pod uvjetom da je kut između strelice i DP broda nešto veći od kuta između čela i DP čamca (slika 48, a).

"Pošten vjetar!" - žele svim mornarima, a to je potpuno uzalud: kada vjetar puše s krme, jahta nije u stanju razviti maksimalnu brzinu. Ovu shemu pomogao je Vadim Zhdan, profesionalni skiper, trkač, organizator i domaćin jahtaških regata. Pročitajte savjete na dijagramu da biste to shvatili.

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

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

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

9. Gulfwind- vjetar puše okomito na smjer kretanja.

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

VETARSKA SILA

NASA -ina web stranica objavila je vrlo zanimljive materijale o različitim faktorima koji utječu na formiranje dizala krilom zrakoplova. Postoje i interaktivni grafički modeli koji pokazuju da se podizanje može generirati i simetričnim krilom zbog otklona protoka.

Jedro je pod uglom u odnosu na strujanje vazduha i skreće ga (slika 1d). Dolazeći kroz "uzlaznu", zavjetrljenu stranu jedra, zračni tok putuje dužim putem i, u skladu s načelom kontinuiteta toka, kreće se brže nego sa vjetra, "prema dolje". Rezultat je manji pritisak na zavjetrinu jedra nego na stranu vjetra.

Pri plovidbi na prednjoj strani vjetra s jedrom postavljenim okomito na smjer vjetra, brzina povećanja pritiska uz vjetar veća je od brzine pada pritiska na zavjetrini, drugim riječima vjetar gura jahtu više od nje vuče. Kako se čamac sve oštrije okreće prema vjetru, taj će se omjer promijeniti. Dakle, ako vjetar puše okomito na kurs jahte, povećanje pritiska na jedru sa strane vjetra ima manji utjecaj na brzinu od smanjenja pritiska sa strane zavjetrine. Drugim riječima, jedro vuče jahtu više nego što gura.

Kretanje jahte je posljedica činjenice da vjetar stupa u interakciju s jedrom. Analiza ove interakcije dovodi do neočekivanih, za mnoge pridošlice, rezultata. Ispostavilo se da se najveća brzina ne postiže kada vjetar puše točno odostraga, već želja za "stražnjim vjetrom" nosi potpuno neočekivano značenje.

Jedro i kobilica, u interakciji s protokom zraka ili vode, stvaraju podizanje, pa se teorija krila može primijeniti radi optimizacije njihovih performansi.

VETARSKA SILA

Protok zraka ima kinetičku energiju i, u interakciji s jedrima, može pokrenuti jahtu. Rad jedra i krila aviona opisan je Bernoullijevim zakonom, prema kojem povećanje brzine strujanja dovodi do smanjenja pritiska. Prilikom kretanja u zraku krilo razdvaja protok. Dio ide oko krila odozgo, dio odozdo. Avionsko krilo dizajnirano je tako da je protok zraka preko vrha krila brži od protoka ispod dna krila. Rezultat je znatno manji pritisak iznad krila nego ispod. Razlika pritiska je podizanje krila (slika 1a). Zbog svog složenog oblika, krilo može generirati podizanje čak i kad presiječe potok koji se kreće paralelno s ravninom krila.

Jedro može pomicati jahtu samo ako je pod nekim kutom u odnosu na potok i skreće je. Pitanje koji je dio dizala povezan s Bernoullijevim efektom, a koji je rezultat skretanja toka ostaje kontroverzno. Prema klasičnoj teoriji krila, podizanje proizlazi isključivo iz razlike u brzinama protoka iznad i ispod asimetričnog krila. U isto vrijeme, dobro je poznato da simetrično krilo također može stvoriti podizanje ako je instalirano pod određenim kutom u odnosu na tok (slika 1b). U oba slučaja, ugao između linije koja povezuje prednju i zadnju tačku krila i smjera strujanja naziva se napadni ugao.

Sila dizanja raste s povećanjem napadnog kuta, ali ovaj odnos funkcionira samo pri malim vrijednostima ovog kuta. Čim napadni kut pređe određenu kritičnu razinu i tok se prekine, na gornjoj površini krila nastaju brojni vrtlozi, a sila podizanja naglo opada (slika 1c).

Nautičari znaju da prednji vjetar daleko od najbržeg kursa. Ako vjetar iste jačine puše pod uglom od 90 stepeni prema kursu, jahta će se kretati mnogo brže. Na kursu prednjeg vjetra, snaga kojom vjetar gura jedro ovisi o brzini jahte. S najvećom snagom, vjetar pritišće jedro jahte koje je nepomično (slika 2a). S povećanjem brzine, pritisak na jedro pada i postaje minimalan kada jahta dostigne najveću brzinu (slika 2b). Maksimalna brzina na prednjem smjeru vjetra uvijek je manja od brzine vjetra. Za to postoji nekoliko razloga: prvo, trenje, pri svakom kretanju, dio energije se troši na prevladavanje različitih sila koje ometaju kretanje. Ali najvažnije je da je sila kojom vjetar pritišće jedro proporcionalna kvadratu prividne brzine vjetra, a prividna brzina vjetra na prednjem vetru jednaka je razlici između stvarne brzine vjetra i brzine jahte .

Jedrilice Gulfwind (90º prema vjetru) mogu se kretati brže od vjetra. U okviru ovog članka nećemo raspravljati o značajkama prividnog vjetra, samo primjećujemo da na zalivskom vjetar sila kojom vjetar pritišće jedra manje ovisi o brzini jahte (slika 2c).

Trenje je glavni faktor koji sprječava povećanje brzine. Stoga jedrilice s malim otporom kretanja mogu doseći brzine mnogo veće od brzine vjetra, ali ne i na vjetrovitom kursu. Na primjer, klizaljka, zbog činjenice da klizaljke imaju zanemariv otpor klizanju, može ubrzati do brzine od 150 km / h pri brzini vjetra od 50 km / h ili čak i manje.

Objašnjena fizika jedrenja: uvod

ISBN 1574091700, 9781574091700

Vjetrovi koji duvaju u južnom Pacifiku zapadno... Zato je naša ruta osmišljena tako da se jedrilica "Juliet" kreće od istoka prema zapadu, odnosno da vjetar puše u leđa.

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

Ruta Julija

Šta učiniti u ovom slučaju?

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

"Jedrenje protiv vjetra

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

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

Vjetar uvijek gura jedro pod pravim kutom u njegovu ravninu.

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

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

Kako možeš ploviti protiv vjetra.

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

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

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

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

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

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

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

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

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