Vene luuletaja Mihhail Jurjevitš Lermontov armastas meri ja oma töödes mainis ta teda sageli. Ta kirjutas imelise luuletuse valgendamisest purjetada, mis tormab lainete vahel kauges meres. Ilmselt olete Lermontovi luuletusega tuttav, sest need on purjelaevade kohta kõige kuulsamad luuleread. Neid lugedes võib ette kujutada mäslevat merd ja selle lainete vahel kauneid laevu. Tuul puhub purjed. Ja tänu tuule jõule liiguvad laevad edasi. Kuidas aga saavad purjekad vastutuult sõita?

Sellele vastamiseks peate esmalt õppima tundmatu sõna. "tack".Halsom on laeva liikumise suund tuule suhtes. Tack võib olla vasakukäeline, kui tuul puhub vasakult, või parempoolne, kui tuul puhub paremalt. Samuti on oluline teada sõna "tack" teist tähendust - see on osa teest või õigemini selle osa, millest purjekas liikudes möödub. vastu tuult... Mäletad?

Et nüüd aru saada, kuidas purjekatel vastutuult sõita õnnestub, tegeleme purjedega. Neid on purjekatel erineva kuju ja suurusega - sirge ja kaldu... Ja kõik teevad oma tööd. Kui puhub vastutuule, juhitakse laeva kaldpurjede abil, mis pööravad üht- või teistpidi.

Nende järel pöördub laev ühte või teistpidi. Pöörab ja kõnnib edasi. Meremehed nimetavad seda liikumist - muutuv kleepuvus... Selle olemus seisneb selles, et tuul surub kaldpurjedele ja puhub laeva kergelt külili ja ette. Purjeka rool ei lase sel täielikult pöörata ning osavad meremehed panevad purjed õigel ajal liikuma, muutes nende asendit. Niisiis, väikeste siksakidena ja liigub edasi.

Muidugi on muutuv loovutamine kogu purjekameeskonnale väga keeruline. Aga meremehed on staažikad poisid. Nad ei karda raskusi ja armastavad väga merd.

4.4. Tuuletegevus purjel

Purje all olevat paati mõjutavad kaks vahendit: purjele ja paadi pinnale mõjuv õhuvool ning paadi veealusele osale mõjuv vesi.

Tänu purje kujule saab paat ka kõige ebasoodsama tuulega (lähivedu) edasi liikuda. Puri meenutab tiiba, mille suurim läbipaine on 1 / 3-1 / 4 purje laiusest kaanist ja mille väärtus on 8-10% purje laiusest (joon. 44).

Kui tuul, mille suund on B (joon. 45, a), kohtab oma teel purje, paindub see mõlemalt poolt selle ümber. Purje tuulepoolsel küljel on rõhk suurem (+) kui tuulealusel (-). Survejõudude resultant moodustab purje või kõõlu tasapinnaga risti suunatud jõu P, mis läbib luffi ja leechi ning rakendatakse CP purje keskkohale (joonis 45, b).

Riis. 44. Purjeprofiil:
B - purje laius piki kõõlut

Riis. 45. Paadi purjele ja kerele mõjuvad jõud:
a - tuule mõju purjele; b - tuule mõju purjele ja vee mõju paadi kerele

Riis. 46. ​​Õige purjeasend erinevates tuulesuundades: a - tahatuult; b - lahetuul; c - tagasituul

Jõud P laguneb tõukejõuks T, mis on suunatud paralleelselt paadi kesktasandiga (DP), mis sunnib paati edasi liikuma, ja triivijõuks D, mis on suunatud DP-ga risti, põhjustades paadi triivi ja veeremise. .

Jõud P sõltub tuule kiirusest ja suunast purje suhtes. Rohkem
Kui
Vee mõju paadile sõltub suuresti selle veealuse osa kontuuridest.

Vaatamata asjaolule, et külgtuules ületab triivijõud D tõukejõu T, on paadil edasikäik. Seda mõjutab kere veealuse osa külgtakistus R 1, mis on mitu korda suurem kui esitakistus R.

Riis. 47. Vimpli tuul:
B Ja - tõeline tuul; В Ш - paadi liikumisest tulenev tuul; В В - näiv tuul

Jõud D, hoolimata kere vastuseisust, puhub paadi siiski kursijoonelt välja. Koostanud DP ja tõelise IP paadi liikumise suund
Seega saab paadi suurima tõukejõu ja väikseima triivi saada valides paadi kesktasandi ja purje tasapinna tuule suhtes soodsaima asukoha. On kindlaks tehtud, et nurk paadi DP ja purje tasapinna vahel peaks olema võrdne poolega
Valides purje asendit paadi ja tuule suhtes, juhindub paadimeister mitte tegelikust, vaid näivast (näivast) tuulest, mille suuna määrab paadi kiiruse resultant ja paadimeister. tegelik tuulekiirus (joonis 47).

Ettenägemise ees asuv kirkur toimib liistina. Õhuvool noole ja eeskalda vahel vähendab survet eeskalda tuulealusele küljele ja suurendab seetõttu selle tõmbejõudu. See juhtub ainult tingimusel, et noole ja paadi DP vaheline nurk on veidi suurem kui vööri ja paadi DP vaheline nurk (joonis 48, a).

"Hea tuul!" - soovitakse kõigile purjetajatele ja see on täiesti asjata: kui tuul puhub ahtrist, ei suuda jaht maksimaalset kiirust arendada. Sellele skeemile aitas kaasa elukutseline kipper, võidusõitja, jahtregattide korraldaja ja võõrustaja Vadim Zhdan. Selle välja selgitamiseks lugege diagrammil olevaid näpunäiteid.

2. Purje tõukejõud on tingitud kahest tegurist. Esiteks surub tuul lihtsalt purjedele. Teiseks, enamikele kaasaegsetele jahtidele paigaldatud viltused purjed töötavad õhuga liikudes nagu lennukitiib ja ainult see on suunatud mitte üles, vaid ette. Tänu aerodünaamikale liigub õhk purje kumeral küljel kiiremini kui nõgusal küljel ning rõhk purje välisküljele on väiksem kui siseküljel.

3. Purje tekitatud kogujõud on purjega risti. Vektorite liitmise reegli järgi on selles võimalik eristada triivijõudu (punane nool) ja tõukejõudu (roheline nool).

5. Rangelt vastutuult purjetamiseks manööverdab jaht: pöördub ühe või teise küljega tuule poole, liigub edasi segmentide kaupa - tõuked. Kui pikk peaks olema takk ja millise nurga all tuule suhtes minna, on kipperi taktika olulised küsimused.

9. Gulfwind- tuul puhub risti sõidusuunaga.

11. Fordewind- samasugune taganttuul puhub ahtrist. Vastupidiselt ootustele mitte just kõige kiirem rada: siin ei kasutata purje tõstmist ning teoreetiline piirkiirus ei ületa tuule kiirust. Kogenud kipper oskab nähtamatuid õhuvoolusid ennustada samamoodi nagu

TUULELE JUHTIV JÕUD

NASA veebilehel on avaldatud väga huvitavaid materjale erinevate tegurite kohta, mis mõjutavad lifti teket lennuki tiiva poolt. Samuti on olemas interaktiivsed graafilised mudelid, mis näitavad, et voolu läbipainde tõttu võib tõusu tekitada ka sümmeetriline tiib.

Puri, olles õhuvoolu suhtes nurga all, kaldub selle kõrvale (joonis 1d). Purje “ülespoole”, tuulealusest küljest läbi tulles läbib õhuvool pikemat teed ja liigub vastavalt voolu pidevuse põhimõttele kiiremini kui vastutuult “alla” poolelt. Tulemuseks on väiksem surve purje tuulealusele poolele kui vastutuule poolele.

Tuule suunaga risti seatud purjega eestuulesuunal purjetades on vastutuule rõhu suurenemise kiirus suurem kui rõhu languse kiirus tuulealusel küljel ehk teisisõnu tuul lükkab jahti rohkem kui see. tõmbab. Kui paat pöörab teravamalt tuule poole, siis see suhe muutub. Seega, kui tuul puhub jahi kursiga risti, siis surve suurenemine purjele vastutuule poolelt mõjutab kiirust vähem kui rõhu vähenemine tuulealuselt küljelt. Ehk siis puri tõmbab jahti rohkem kui lükkab.

Jahi liikumine on tingitud sellest, et tuul suhtleb purjega. Selle interaktsiooni analüüs viib paljude uustulnukate jaoks ootamatute tulemusteni. Selgub, et maksimaalne kiirus ei saavutata siis, kui tuul puhub täpselt tagant, vaid soov “tagatuule” kannab endas täiesti ootamatut tähendust.

Nii puri kui ka kiil tekitavad vastavalt õhu- või veevooluga suhtlemisel tõstejõu, seetõttu saab nende jõudluse optimeerimiseks rakendada tiivateooriat.

TUULELE JUHTIV JÕUD

Õhuvoolul on kineetiline energia ja see suudab purjedega suheldes jahti edasi lükata. Nii lennuki purjede kui ka tiiva tööd kirjeldab Bernoulli seadus, mille kohaselt voolukiiruse suurenemine toob kaasa rõhu languse. Õhus liikudes jagab tiib voolu pooleks. Osa käib ümber tiiva ülalt, osa alt. Lennuki tiib on konstrueeritud nii, et õhuvool üle tiiva ülaosa on kiirem kui vool tiiva põhja all. Tulemuseks on oluliselt madalam rõhk tiiva kohal kui all. Rõhu erinevus on tiiva tõstejõud (joonis 1a). Tänu oma keerulisele kujule on tiib võimeline tekitama tõstejõudu ka siis, kui see lõikab tiiva tasapinnaga paralleelselt liikuvat voolu.

Puri saab jahti liigutada ainult siis, kui see on oja suhtes mingi nurga all ja selle kõrvale kaldub. Küsimus, kui suur osa tõstest on seotud Bernoulli efektiga ja kui suur on voolu läbipainde tulemus, on endiselt vastuoluline. Klassikalise tiivateooria kohaselt tuleneb tõstejõud ainult asümmeetrilise tiiva kohal ja all olevatest voolukiirustest. Samas on hästi teada, et sümmeetriline tiib on võimeline tekitama ka lifti, kui see on paigaldatud voolu suhtes teatud nurga all (joonis 1b). Mõlemal juhul nimetatakse nurka tiiva esi- ja tagapunkti ühendava joone ja voolusuuna vahel ründenurgaks.

Tõstejõud suureneb lööginurga suurenedes, kuid see suhe toimib ainult selle nurga väikeste väärtuste korral. Niipea, kui ründenurk ületab teatud kriitilise piiri ja vool katkeb, tekib tiiva ülapinnale arvukalt keeriseid ning tõstejõud väheneb järsult (joonis 1c).

Jahtimehed teavad, et esituul pole kaugeltki kiireim kurss. Kui sama tugev tuul puhub kursi suhtes 90 kraadise nurga all, liigub paat palju kiiremini. Esituule kursil sõltub jõud, millega tuul purje vastu surub, jahi kiirusest. Maksimaalse jõuga surub tuul seisva jahi purjele (joonis 2a). Kiiruse kasvades surve purjele langeb ja muutub minimaalseks, kui jaht saavutab maksimumkiiruse (joonis 2b). Maksimaalne kiirus esituule kursil on alati väiksem kui tuule kiirus. Sellel on mitu põhjust: esiteks hõõrdumine, igasuguse liikumise puhul kulub mingi osa energiast erinevate liikumist takistavate jõudude ületamiseks. Kuid peamine on see, et jõud, millega tuul purjele surub, on võrdeline näiva tuule kiiruse ruuduga ja tuule näiv kiirus tagasituule kursil on võrdne tegeliku tuule kiiruse ja jahi kiiruse vahega. .

Gulfwindi suunaga (90º tuule suhtes) purjejahid on võimelised liikuma tuulest kiiremini. Selle artikli raames me näiva tuule iseärasusi ei käsitle, märgime vaid, et lahetuule kursil sõltub jõud, millega tuul purjedele surub, vähem jahi kiirusest (joonis 2c).

Hõõrdumine on peamine tegur, mis takistab kiiruse suurenemist. Seetõttu suudavad vähese liikumistakistusega purjekad saavutada tuule kiirusest palju suurema kiiruse, kuid mitte vastutuulekursil. Näiteks tänu sellele, et uiskudel on tühine libisemistakistus, suudab uisk tuule kiirusel 50 km/h või isegi vähem kiirendada kiiruseni 150 km/h.

Purjetamise füüsika selgitus: sissejuhatus

ISBN 1574091700, 9781574091700

Tuuled, mis puhuvad Vaikse ookeani lõunaosas lääne poole... Seetõttu oli meie marsruut kujundatud nii, et purjejaht "Juliet" liigub idast läände ehk nii, et tuul puhub tagant.

Kui aga vaadata meie marsruuti, siis märkad, et tihti näiteks liikudes lõunast põhja Samoalt Tokelausse pidime liikuma risti tuulega. Ja vahel muutus tuule suund üldse ja pidi vastutuult minema.

Julia marsruut

Mida sel juhul teha?

Purjelaevad on juba ammu saanud vastutuult sõita. Klassik Yakov Perelman kirjutas sellest pikalt hästi ja lihtsalt oma teises raamatus meelelahutusliku füüsika tsüklist. Tsiteerin seda kirjatükki siin sõna-sõnalt koos piltidega.

„Purjetamine vastutuult

Raske on ette kujutada, kuidas purjelaevad võivad minna "vastutuult" - või meremeeste sõnadega "külgtuult". Tõsi, purjetaja ütleb sulle, et purjede all ei saa minna otse vastutuult, vaid liikuda saab ainult terava nurga all tuule suuna suhtes. Kuid see nurk on väike - umbes veerand täisnurgast - ja võib-olla tundub sama arusaamatu: kas ujuda otse vastutuult või selle suhtes 22 ° nurga all.

Tegelikkuses pole see aga ükskõikne ja nüüd selgitame, kuidas tuule jõud võib selle poole minna väikese nurga all. Kõigepealt mõelge, kuidas tuul purjele üldiselt mõjub, st kuhu ta purje peale puhudes lükkab. Tõenäoliselt arvate, et tuul lükkab purje alati selles suunas, kuhu see puhub. Kuid see pole nii: kus iganes tuul puhub, surub ta purje purje tasapinnaga risti. Tõepoolest: laske tuulel puhuda alloleval joonisel nooltega näidatud suunas; joon AB tähistab purje.

Tuul surub purje alati oma tasapinnaga täisnurga all.

Kuna tuul surub ühtlaselt kogu purje pinnale, asendame tuulesurve purje keskele rakendatava jõuga R. Jagame selle jõu kaheks: purjega risti olev jõud Q ja mööda seda suunatud jõud P (vt ülaltoodud joonist paremal). Viimane jõud ei lükka purje kuhugi, kuna tuule hõõrdumine vastu lõuendit on tühine. Jõud Q jääb alles, mis surub purje selle suhtes täisnurga all.

Seda teades saame kergesti aru, kuidas purjelaev võib tuule poole terava nurga all sõita. Olgu KK joon tähistab laeva kiilujoont.

Kuidas saab vastutuult purjetada.

Tuul puhub selle joone suhtes terava nurga all noolereaga näidatud suunas. Joon AB tähistab purje; see asetatakse nii, et selle tasapind poolitab nurga kiilu suuna ja tuule suuna vahel. Jälgi joonisel olevate jõudude lagunemist. Esitame tuule survet purjele jõuga Q, mis, nagu me teame, peab olema purjega risti. Jagame selle jõu kaheks: jõuks R, mis on risti kiiluga, ja jõuks S, mis on suunatud edasi piki laeva kiilujoont. Kuna laeva R-suunalisel liikumisel tekib tugev veetakistus (purjelaevadel läheb kiil väga sügavaks), siis on R-i jõud peaaegu täielikult veetakistusega tasakaalustatud. On ainult üks jõud S, mis, nagu näha, on suunatud ettepoole ja liigutab seetõttu laeva viltu, justkui tuule poole. [Jõud S on suurim, kui purje tasapind poolitab nurga kiilu ja tuule suuna vahel.]. Tavaliselt tehakse seda liigutust siksakidena, nagu on näidatud alloleval joonisel. Meremeeste keeles nimetatakse seda laeva liikumist "tõmbumiseks" selle sõna kitsas tähenduses.

Vaatleme nüüd kõiki võimalikke tuulesuundi paadi kursi suhtes.

Laeva kursi diagramm tuule suhtes, st tuule suuna ja ahtrist vööri vektori vaheline nurk (suund).

Kui tuul näkku puhub (leventik), siis purjed rippuvad küljelt küljele ja purjega on võimatu liikuda. Muidugi saab alati purjed alla lasta ja mootori sisse lülitada, aga purjetamisega pole siin midagi pistmist.

Kui tuul puhub otse tagant (eestuul, taganttuul), avaldavad hajutatud õhumolekulid purjele ühelt poolt survet ja paat liigub. Sel juhul saab laev liikuda ainult tuule kiirusest aeglasemalt. Siin töötab tuules rattasõidu analoog - tuul puhub tagant ja pedaalida on lihtsam.

Vastutuult (tagatuult) liikudes ei liigu puri mitte tagantpoolt purjele avaldatavate õhumolekulide surve tõttu, nagu ettetuule puhul, vaid tõstejõu tõttu, mis tekib mõlemast erinevast õhukiirusest. küljed mööda purje. Samal ajal liigub paat kiilu tõttu mitte paadi kursiga risti olevas suunas, vaid ainult edasi. See tähendab, et puri pole sel juhul vihmavari, nagu külgveo puhul, vaid lennuki tiib.

Ülesõitudel kõndisime põhiliselt seljatagasi ja meretuulesid keskmise kiirusega 7-8 sõlme tuulega 15 sõlme. Vahel käisime vastutuult, Gulfwind ja Beydewind. Ja kui tuul vaibus, panid nad mootori käima.

Üldiselt pole vastutuult sõitev purjega paat mingi ime, vaid reaalsus.

Kõige huvitavam on see, et paadid saavad kõndida mitte ainult vastutuult, vaid isegi kiiremini kui tuul. See juhtub siis, kui paat on tagaküljel, luues "oma tuule".