Η κίνηση ενός ιστιοπλοϊκού γιοτ προς τα κάτω καθορίζεται στην πραγματικότητα από την απλή πίεση του ανέμου στο πανί του, ωθώντας το σκάφος προς τα εμπρός. Ωστόσο, όπως έχει δείξει η έρευνα της αεροδυναμικής σήραγγας, η πλεύση προς τον άνεμο εκθέτει το πανί σε ένα πιο περίπλοκο σύνολο δυνάμεων.

Όταν ο αέρας εμβολίου ρέει γύρω από την κοίλη πίσω επιφάνεια του πανιού, η ταχύτητα του αέρα μειώνεται, ενώ όταν ρέει γύρω από την κυρτή μπροστινή επιφάνεια του πανιού, αυτή η ταχύτητα αυξάνεται. Ως αποτέλεσμα, σχηματίζεται μια περιοχή αυξημένης πίεσης στην πίσω επιφάνεια του πανιού και μια περιοχή μειωμένης πίεσης σχηματίζεται στην μπροστινή επιφάνεια. Η διαφορά πίεσης στις δύο πλευρές του πανιού δημιουργεί μια δύναμη έλξης (ώθησης) που μετακινεί το γιοτ προς τα εμπρός υπό γωνία προς τον άνεμο.

Ένα ιστιοπλοϊκό σκάφος, που βρίσκεται περίπου σε ορθή γωνία με τον άνεμο (στη ναυτική ορολογία, ένα γιοτ είναι σε τάκ), κινείται γρήγορα προς τα εμπρός. Το πανί υπόκειται σε ελκτικές και πλευρικές δυνάμεις. Εάν ένα ιστιοφόρο πλέει υπό οξεία γωνία προς τον άνεμο, η ταχύτητά του επιβραδύνεται λόγω μείωσης της δύναμης ρυμούλκησης και αύξησης της πλευρικής δύναμης. Όσο περισσότερο γυρίζει το πανί προς τα πίσω, τόσο πιο αργά κινείται το γιοτ προς τα εμπρός, ιδίως λόγω της μεγάλης πλευρικής δύναμης.

Ένα ιστιοφόρο δεν μπορεί να πλεύσει απευθείας στον άνεμο, αλλά μπορεί να κινηθεί προς τα εμπρός κάνοντας μια σειρά από σύντομες, ζιγκ-ζαγκ κινήσεις υπό γωνία προς τον άνεμο που ονομάζονται tacks. Εάν ο άνεμος φυσά προς την πλευρά του λιμανιού (1), λένε ότι το σκάφος βρίσκεται στην αριστερή πλευρά, εάν προς τα δεξιά (2) - το δεξί καρφί. Για να καλύψει την απόσταση πιο γρήγορα, η θαλαμηγός προσπαθεί να αυξήσει την ταχύτητα του γιοτ στο όριο προσαρμόζοντας τη θέση του πανιού της, όπως φαίνεται στο παρακάτω σχήμα προς τα αριστερά. Για να ελαχιστοποιηθεί η απόκλιση από την ευθεία γραμμή, το σκάφος κινείται αλλάζοντας πορεία από τη δεξιά πλευρά στο λιμάνι και αντίστροφα. Όταν το γιοτ αλλάζει πορεία, το πανί πετιέται στην άλλη πλευρά και όταν το αεροπλάνο του συμπίπτει με τη γραμμή του ανέμου, ξεπλένεται για αρκετή ώρα, δηλ. είναι ανενεργό (μεσαίο σχήμα κάτω από το κείμενο). Το γιοτ μπαίνει στη λεγόμενη νεκρή ζώνη, χάνοντας ταχύτητα μέχρι ο άνεμος να ξαναφυσήξει το πανί από την αντίθετη πλευρά.

Μαθήματα ανέμου.Τα σύγχρονα γιοτ και τα ιστιοπλοϊκά είναι στις περισσότερες περιπτώσεις εξοπλισμένα με λοξόςπανιά. Το χαρακτηριστικό τους χαρακτηριστικό είναι ότι το κύριο μέρος του πανιού ή όλο αυτό βρίσκεται πίσω από τον ιστό ή τον ιστό. Λόγω του γεγονότος ότι το μπροστινό άκρο του πανιού είναι τεντωμένο κατά μήκος του ιστού (ή του ίδιου του ιστού), το πανί ρέει γύρω από τη ροή αέρα χωρίς να ξεπλένεται όταν βρίσκεται σε μια αρκετά έντονη γωνία προς τον άνεμο. Χάρη σε αυτό (και με τα κατάλληλα περιγράμματα του κύτους), το πλοίο αποκτά την ικανότητα να κινείται υπό οξεία γωνία προς την κατεύθυνση του ανέμου.

Στο σχ. 190 δείχνει τη θέση του ιστιοφόρου σε διάφορες διαδρομές σε σχέση με τον άνεμο. Ένα συνηθισμένο ιστιοφόρο δεν μπορεί να πάει απευθείας κόντρα στον άνεμο - σε αυτή την περίπτωση, το πανί δεν δημιουργεί δύναμη έλξης που μπορεί να υπερνικήσει την αντίσταση του νερού και του αέρα. Τα καλύτερα αγωνιστικά γιοτ με μέτριο άνεμο μπορούν να πλεύσουν υπό γωνία 35-40° ως προς την κατεύθυνση του ανέμου. συνήθως αυτή η γωνία δεν είναι μικρότερη από 45°. Επομένως, σε έναν στόχο που βρίσκεται ακριβώς ενάντια στον άνεμο, το ιστιοφόρο αναγκάζεται να φτάσει tacking- εναλλάξ δεξί και αριστερό τακ. Η γωνία μεταξύ των διαδρομών του πλοίου σε κάθε καρφί ονομάζεται γωνία κολλήματοςκαι η θέση του πλοίου με την πλώρη του απευθείας στον άνεμο - λεβεντίκ. Η ικανότητα ενός σκάφους να προσκολλάται και να κινείται με τη μέγιστη ταχύτητα προς μια κατεύθυνση απευθείας στον άνεμο είναι μία από τις κύριες ιδιότητες ενός ιστιοφόρου.

Οι διαδρομές από κοντά έως τον άνεμο του κόλπου όταν ο άνεμος είναι 90° προς την ΑΣ του πλοίου ονομάζονται αιχμηρός; από τον άνεμο στο κόλπο (άνεμος που φυσάει κατευθείαν στην πρύμνη) - πλήρης. Διακρίνω απότομος(πορεία πάνω από άνεμο 90-135°) και γεμάτος(135-180°) οπίσθια στάση, καθώς και ανεμοκίνητος άνεμος (αντίστοιχα 40-60° και 60-80° προς τον άνεμο).

Ρύζι. 190. Πορεία ιστιοφόρου σε σχέση με τον άνεμο.

1 - απότομος πλευρικός άνεμος 2 - Πλήρης ανάσυρση 3 - άνεμος στον κόλπο 4 - παραμονή 5 - jibe; 6 - λεβεντίκ.

Σημαία άνεμος.Η ροή του αέρα που ρέει γύρω από τα πανιά του γιοτ δεν ταιριάζει με την κατεύθυνση αληθινός άνεμος(σε σχέση με τη γη). Εάν το πλοίο κινείται, τότε εμφανίζεται μια αντίθετη ροή αέρα, η ταχύτητα της οποίας είναι ίση με την ταχύτητα του πλοίου. Παρουσία ανέμου, η κατεύθυνσή του σε σχέση με το σκάφος αποκλίνει κατά κάποιο τρόπο λόγω της εισερχόμενης ροής αέρα. αλλάζει και η ταχύτητα. Έτσι, η συνολική ροή, που ονομάζεται σημαιοφόρος άνεμος. Η κατεύθυνση και η ταχύτητά του μπορούν να ληφθούν προσθέτοντας τα διανύσματα του αληθινού ανέμου και της επερχόμενης ροής (Εικ. 191).

Ρύζι. 191. Φαινόμενος άνεμος σε διαφορετικές διαδρομές του γιοτ σε σχέση με τον άνεμο.

1 - άνεμος 2 - άνεμος στον κόλπο 3 - παραμονή 4 - jibe.

v- την ταχύτητα του γιοτ. vκαι - πραγματική ταχύτητα ανέμου. vσε - η ταχύτητα του ανέμου σημαία.

Προφανώς, στην ανασυρόμενη πορεία, η ταχύτητα του ανέμου του σημαιοφόρου έχει τη μεγαλύτερη τιμή και στο άκρο - τη μικρότερη, αφού στην τελευταία περίπτωση οι ταχύτητες και των δύο ρευμάτων κατευθύνονται σε ακριβώς αντίθετες κατευθύνσεις.

Τα πανιά στο γιοτ είναι πάντα στημένα, εστιάζοντας στην κατεύθυνση του ανέμου του σημαιοφόρου. Σημειώστε ότι η ταχύτητα του γιοτ δεν αυξάνεται σε ευθεία αναλογία με την ταχύτητα του ανέμου, αλλά πολύ πιο αργά. Επομένως, όταν ο άνεμος αυξάνεται, η γωνία μεταξύ της κατεύθυνσης του αληθινού και του φαινομενικού ανέμου μειώνεται και σε έναν ασθενή άνεμο, η ταχύτητα και η κατεύθυνση του φαινομενικού ανέμου διαφέρουν πιο αισθητά από τον αληθινό.

Δεδομένου ότι οι δυνάμεις που δρουν στο πανί όπως σε ένα φτερό αυξάνονται αναλογικά με το τετράγωνο της ταχύτητας της ροής γύρω, τα ιστιοφόρα με ελάχιστη αντίσταση στην κίνηση μπορεί να παρουσιάσουν «αυτοεπιτάχυνση», στην οποία η ταχύτητά τους υπερβαίνει την ταχύτητα του ανέμου. Αυτοί οι τύποι ιστιοπλοϊκών σκαφών περιλαμβάνουν παγοσκάφη - παγόπλοια, υδροπτέρυγα, τροχοφόρα (παραθαλάσσια) σκάφη και προ-στενά σκάφη μονού κύτους με πλωτήρα ανύψωσης. Μερικοί από αυτούς τους τύπους σκαφών έχουν καταγράψει ταχύτητες έως και τρεις φορές την ταχύτητα του ανέμου. Έτσι, το εθνικό μας ρεκόρ ταχύτητας σε σημαδούρα είναι 140 km/h και σημειώθηκε σε ταχύτητα ανέμου που δεν ξεπερνούσε τα 50 km/h. Παρεμπιπτόντως, σημειώνουμε ότι το απόλυτο ρεκόρ ταχύτητας κάτω από πανί στο νερό είναι σημαντικά χαμηλότερο: σημειώθηκε το 1981 σε ένα ειδικά κατασκευασμένο δίστηλο καταμαράν Crossbau-II και ισούται με 67,3 km / h.

Τα συνηθισμένα ιστιοφόρα, εάν δεν έχουν σχεδιαστεί για πλάνισμα, σε σπάνιες περιπτώσεις υπερβαίνουν το όριο ταχύτητας για πλοήγηση εκτοπίσματος, ίσο με v = 5,6 √L km/h (βλ. κεφάλαιο I).

Δυνάμεις που δρουν σε ιστιοφόρο.Υπάρχει μια θεμελιώδης διαφορά μεταξύ του συστήματος των εξωτερικών δυνάμεων που δρουν σε ένα ιστιοφόρο πλοίο και ενός πλοίου που κινείται από μια μηχανική μηχανή. Σε ένα μηχανοκίνητο σκάφος, η ώθηση της προπέλας - έλικας ή πίδακας νερού - και η δύναμη της αντίστασης του νερού στην κίνησή του ενεργούν στο υποβρύχιο τμήμα, που βρίσκεται στο διαμετρικό επίπεδο και σε μικρή κάθετη απόσταση μεταξύ τους.

Σε ένα ιστιοφόρο, η κινητήρια δύναμη εφαρμόζεται ψηλά πάνω από την επιφάνεια του νερού και επομένως πάνω από τη γραμμή δράσης της δύναμης οπισθέλκουσας. Εάν το πλοίο κινείται υπό γωνία ως προς την κατεύθυνση του ανέμου - σε αντίθετο άνεμο, τότε τα πανιά του λειτουργούν με βάση την αρχή της αεροδυναμικής πτέρυγας, που συζητείται στο Κεφάλαιο II. Όταν το πανί ρέει γύρω από το πανί με ρεύμα αέρα, δημιουργείται ένα κενό στην υπήνεμη (κυρτή) πλευρά του και μια αυξημένη πίεση δημιουργείται στην προσήνεμη πλευρά. Το άθροισμα αυτών των πιέσεων μπορεί να μειωθεί στην προκύπτουσα αεροδυναμική δύναμη ΕΝΑ(βλ. Εικ. 192), κατευθυνόμενη περίπου κάθετα στη χορδή του προφίλ του πανιού και εφαρμόζεται στο κέντρο του πανιού (CPU) ψηλά πάνω από την επιφάνεια του νερού.

Ρύζι. 192. Δυνάμεις που δρουν στο κύτος και τα πανιά.

Σύμφωνα με τον τρίτο νόμο της μηχανικής, με μια σταθερή κίνηση ενός σώματος σε ευθεία γραμμή, κάθε δύναμη ασκείται στο σώμα (στην περίπτωση αυτή, στα πανιά που συνδέονται με το κύτος του γιοτ μέσω του ιστού, όρθια αρματωσιάκαι φύλλα), πρέπει να εξουδετερωθούν με ίση και αντίθετα κατευθυνόμενη δύναμη. Σε ένα ιστιοφόρο, αυτή η δύναμη είναι η προκύπτουσα υδροδυναμική δύναμη Hεφαρμόζεται στο υποβρύχιο τμήμα της γάστρας (Εικ. 192). Έτσι μεταξύ των δυνάμεων ΕΝΑκαι Hυπάρχει μια γνωστή απόσταση - ένας ώμος, ως αποτέλεσμα του οποίου σχηματίζεται μια ροπή ζεύγους δυνάμεων, που τείνουν να περιστρέφουν το σκάφος γύρω από έναν άξονα προσανατολισμένο με έναν συγκεκριμένο τρόπο στο χώρο.

Για την απλοποίηση των φαινομένων που συμβαίνουν κατά την κίνηση ιστιοφόρα πλοία, οι υδροδυναμικές και αεροδυναμικές δυνάμεις και οι ροπές τους αποσυντίθενται σε συνιστώσες παράλληλες προς τους κύριους άξονες συντεταγμένων. Με οδηγό τον τρίτο νόμο του Νεύτωνα, μπορούμε να γράψουμε σε ζεύγη όλες τις συνιστώσες αυτών των δυνάμεων και ροπών:

ΕΝΑ	- αεροδυναμική προκύπτουσα δύναμη.
Τ	- η δύναμη των πανιών που τραβούν το πλοίο προς τα εμπρός:
ρε	- δύναμη κλίσης ή δύναμη ολίσθησης.
ΕΝΑ v	- κατακόρυφη (περικοπή στη μύτη) δύναμη.
Π	- δύναμη μάζας (μετατόπιση) του σκάφους.
Μρε	- ροπή κοπής.
Μ kr	- στιγμή φτέρνας
ΜΠ	- η στιγμή που οδηγεί στον άνεμο.
H	- υδροδυναμική προκύπτουσα δύναμη.
R	- η δύναμη της αντίστασης του νερού στην κίνηση του σκάφους.
Rρε	- πλευρική δύναμη ή δύναμη αντίστασης ολίσθησης.
H v	- κατακόρυφη υδροδυναμική δύναμη.
γ· V	- δύναμη άνωσης.
Μ μεγάλο	- στιγμή αντίστασης στο κόψιμο.
Μσε	- στιγμή αποκατάστασης.
Μστο	- μια ταπεινή στιγμή.

Για να κατευθύνει το πλοίο σταθερά στην πορεία του, κάθε ζεύγος δυνάμεων και κάθε ζεύγος ροπών πρέπει να είναι ίσα μεταξύ τους. Για παράδειγμα, η δύναμη μετατόπισης ρεκαι δύναμη αντίστασης ολίσθησης R d δημιουργήστε μια στιγμή φτέρνας Μ cr, το οποίο πρέπει να εξισορροπηθεί από μια στιγμή αποκατάστασης Μσε ή στιγμή πλευρικής σταθερότητας. Αυτή η στιγμή σχηματίζεται λόγω της δράσης των μαζικών δυνάμεων Πκαι πλευστότητα πλοίου γ Vενεργώντας στον ώμο μεγάλο. Οι ίδιες δυνάμεις σχηματίζουν τη στιγμή της αντίστασης στο τρίψιμο ή τη στιγμή της διαμήκους ευστάθειας Μ μεγάλο, ίσο σε μέγεθος και αντίθετο με τη ροπή περικοπής Με. Οι όροι του τελευταίου είναι οι ροπές των ζευγών δυνάμεων Τ - Rκαι ΕΝΑ v - H v .

Έτσι, η κίνηση ενός ιστιοπλοϊκού σκάφους σε μια λοξή πορεία προς τον άνεμο σχετίζεται με το κύλιση και το τελείωμα και την πλευρική δύναμη ρε, εκτός από κύλιση, προκαλεί και drift - lateral drift, επομένως, οποιοδήποτε ιστιοφόρο δεν κινείται αυστηρά προς την κατεύθυνση του DP, όπως ένα σκάφος με μηχανικό κινητήρα, αλλά με μικρή γωνία ολίσθησης β. Το κύτος ενός ιστιοφόρου, η καρίνα και το πηδάλιο του γίνονται υδροπτέρυγα, το οποίο δέχεται επίθεση από μια επερχόμενη ροή νερού σε γωνία προσβολής ίση με τη γωνία μετατόπισης. Είναι αυτή η περίσταση που προκαλεί το σχηματισμό μιας δύναμης αντίστασης drift στην καρίνα του γιοτ. R d, το οποίο είναι συστατικό της δύναμης ανύψωσης.

Σταθερότητα κίνησης και κεντραρίσματος ιστιοφόρου πλοίου.Λόγω της φτέρνας, η ελκτική δύναμη των πανιών Τκαι δύναμη αντίστασης Rφαίνεται να λειτουργεί σε διαφορετικά κατακόρυφα επίπεδα. Σχηματίζουν ένα ζεύγος δυνάμεων που φέρνουν το πλοίο στον άνεμο - γκρεμίζοντας το από την ευθεία πορεία που ακολουθεί. Αυτό αποτρέπεται από τη στιγμή του δεύτερου ζεύγους δυνάμεων - κλίσης ρεκαι δυνάμεις αντίστασης ολίσθησης Rδ, καθώς και μια μικρή δύναμη Νστο πηδάλιο, το οποίο πρέπει να εφαρμοστεί για να διορθωθεί η κίνηση του γιοτ στην διαδρομή.

Προφανώς, η αντίδραση του σκάφους στη δράση όλων αυτών των δυνάμεων εξαρτάται τόσο από το μέγεθός τους όσο και από την αναλογία των ώμων ένακαι σιεπί των οποίων δρουν. Με αύξηση του ρολού, ο ώμος του οδηγού ζεύγους σιαυξάνεται επίσης και η αξία της μόχλευσης του υστερούντος ζεύγους έναεξαρτάται από τη σχετική θέση κέντρο πανιών(CP - σημεία εφαρμογής των αεροδυναμικών δυνάμεων που προκύπτουν στα πανιά) και κέντρο πλευρικής αντίστασης(CBS - σημεία εφαρμογής των υδροδυναμικών δυνάμεων που προκύπτουν στο κύτος του γιοτ).

Ο ακριβής προσδιορισμός της θέσης αυτών των σημείων είναι ένα αρκετά δύσκολο έργο, ειδικά αν λάβουμε υπόψη ότι ποικίλλει ανάλογα με πολλούς παράγοντες: την πορεία του σκάφους σε σχέση με τον άνεμο, το κόψιμο και τη ρύθμιση των πανιών, το ρολό και την επένδυση του γιοτ, το σχήμα και το προφίλ της καρίνας και του πηδαλίου κ.λπ.

Κατά το σχεδιασμό και τον εκ νέου εξοπλισμό θαλαμηγών, λειτουργούν με CPU και CBS υπό όρους, λαμβάνοντας υπόψη ότι βρίσκονται στα κέντρα βάρους επίπεδων μορφών, τα οποία είναι πανιά τοποθετημένα στο DP, και τα περιγράμματα του υποβρύχιου τμήματος του DP με καρίνα. πτερύγια και πηδάλιο (Εικ. 193). Το κέντρο βάρους ενός τριγωνικού πανιού, για παράδειγμα, βρίσκεται στη διασταύρωση δύο διαμέσου και το κοινό κέντρο βάρους των δύο πανιών βρίσκεται σε μια ευθεία γραμμή που συνδέει τις CPU και των δύο πανιών και διαιρεί αυτό το τμήμα αντίστροφα αναλογία με την έκτασή τους. Εάν το πανί έχει τετράγωνο σχήμα, τότε το εμβαδόν του χωρίζεται με μια διαγώνιο σε δύο τρίγωνα και η CPU προκύπτει ως το κοινό κέντρο αυτών των τριγώνων.

Ρύζι. 193. Προσδιορισμός του υπό όρους κέντρου πλεύσης του γιοτ.

Η θέση του CBS μπορεί να προσδιοριστεί εξισορροπώντας το πρότυπο του υποβρύχιου προφίλ του DP, κομμένο από λεπτό χαρτόνι, στην άκρη της βελόνας. Όταν το πρότυπο είναι οριζόντιο, η βελόνα θα βρίσκεται στο σημείο του CLS υπό όρους. Ωστόσο, αυτή η μέθοδος είναι περισσότερο ή λιγότερο εφαρμόσιμη σε πλοία με μεγάλη έκταση του υποβρύχιου τμήματος του DP - για σκάφη παραδοσιακού τύπου με μεγάλη γραμμή καρίνας, σκάφη πλοίων κ.λπ. Σε σύγχρονα σκάφη, τα περιγράμματα των οποίων είναι Σχεδιασμένο με βάση τη θεωρία των φτερών, ο κύριος ρόλος στη δημιουργία της μετατόπισης της δύναμης έλξης διαδραματίζεται από μια καρίνα πτερυγίου και ένα πηδάλιο, που συνήθως εγκαθίστανται χωριστά από την καρίνα. Τα κέντρα υδροδυναμικών πιέσεων στα προφίλ τους μπορούν να βρεθούν με μεγάλη ακρίβεια. Για παράδειγμα, για προφίλ με σχετικό πάχος δ/ σιπερίπου το 8% αυτό το σημείο είναι περίπου το 26% της συγχορδίας σιαπό το μπροστινό άκρο.

Ωστόσο, το κύτος του γιοτ επηρεάζει κατά κάποιο τρόπο τη φύση της ροής γύρω από την καρίνα και το πηδάλιο, και αυτή η επιρροή ποικίλλει ανάλογα με την κύλιση, την επένδυση και την ταχύτητα του σκάφους. Στις περισσότερες περιπτώσεις, σε αιχμηρές πορείες προς τον άνεμο, το αληθινό CLS κινείται προς τα εμπρός σε σχέση με το κέντρο πίεσης που ορίζεται για την καρίνα και το πηδάλιο όπως και για τα μεμονωμένα προφίλ. Λόγω της αβεβαιότητας στον υπολογισμό της θέσης της CPU και της CBS, οι σχεδιαστές, όταν αναπτύσσουν ένα έργο για ιστιοφόρα πλοία, έχουν τη CPU σε μια ορισμένη απόσταση ένα- προχωρώντας - μπροστά από το CBS. Το ποσό της προκαταβολής προσδιορίζεται στατιστικά, από σύγκριση με καθιερωμένα γιοτ που έχουν κοντά στο έργο περιγράμματα του υποθαλάσσιου τμήματος, ευστάθεια και εξοπλισμό ιστιοπλοΐας. Η προκαταβολή ορίζεται συνήθως ως ποσοστό του μήκους του σκάφους κατά μήκος της ίσαλου γραμμής και για ένα σκάφος εξοπλισμένο με πλαγιά Βερμούδων, 15-18% μεγάλο. Όσο χαμηλότερη είναι η σταθερότητα του γιοτ, τόσο μεγαλύτερη είναι η κύλιση που θα λάβει υπό την επίδραση του ανέμου και τόσο μεγαλύτερη είναι η ανάγκη για το προβάδισμα της CPU μπροστά από το CBS.

Είναι δυνατή η ακριβής προσαρμογή της σχετικής θέσης της CPU και του CLS κατά τη δοκιμή του γιοτ εν κινήσει. Εάν το σκάφος τείνει να αντέχει τον άνεμο, ειδικά σε μέτριο και φρέσκο ​​άνεμο, τότε αυτό είναι ένα μεγάλο ελάττωμα κεντραρίσματος. Το γεγονός είναι ότι η καρίνα εκτρέπει τη ροή του νερού που ρέει από αυτήν πιο κοντά στο DP του σκάφους. Επομένως, εάν το πηδάλιο είναι ίσιο, τότε το προφίλ του λειτουργεί με αισθητά μικρότερη γωνία προσβολής από την καρίνα. Εάν, για να αντισταθμιστεί η τάση του σκάφους να απομακρυνθεί, το πηδάλιο πρέπει να μετακινηθεί προς τον άνεμο, τότε η δύναμη ανύψωσης που σχηματίζεται σε αυτό αποδεικνύεται ότι κατευθύνεται προς την υπήνεμη πλευρά - στην ίδια κατεύθυνση με την ολίσθηση δύναμη ρεσε πανιά. Κατά συνέπεια, το πλοίο θα έχει αυξημένη ολίσθηση.

Ένα άλλο πράγμα είναι η ελαφριά τάση του γιοτ να οδηγείται. Το πηδάλιο μετατοπισμένο 3-4° προς την υπήνεμη πλευρά λειτουργεί με την ίδια ή ελαφρώς υψηλότερη γωνία προσβολής όπως η καρίνα και συμμετέχει αποτελεσματικά στην αντίσταση ολίσθησης. Διατμητική δύναμη H, που προκύπτει στο πηδάλιο, προκαλεί σημαντική μετατόπιση του συνολικού CLS προς την πρύμνη ενώ μειώνει τη γωνία μετατόπισης. Ωστόσο, εάν για να διατηρήσετε το σκάφος σε μια πορεία με άνεμο, πρέπει να μετακινείτε συνεχώς το πηδάλιο προς την υπήνεμη πλευρά σε γωνία μεγαλύτερη από 2-3 °, πρέπει να μετακινήσετε τη CPU προς τα εμπρός ή να μετακινήσετε το CLS προς τα πίσω, το οποίο είναι πιο δύσκολο.

Σε ένα κατασκευασμένο γιοτ, μπορείτε να μετακινήσετε τη CPU προς τα εμπρός γέρνοντας τον ιστό προς τα εμπρός, μετακινώντας τον προς τα εμπρός (αν το επιτρέπει ο σχεδιασμός του βήματος), κοντύνοντας το κυρίως πανί κατά μήκος του λούφα, αυξάνοντας την περιοχή του κύριου ιστίου. Για να μετακινήσετε το CLS προς τα πίσω, πρέπει να εγκαταστήσετε ένα πτερύγιο μπροστά από το τιμόνι ή να αυξήσετε το μέγεθος της λεπίδας του πηδαλίου.

Για να εξαλειφθεί η τάση του γιοτ να απομακρυνθεί, είναι απαραίτητο να εφαρμόσετε τα αντίθετα μέτρα: μετακινήστε τη CPU προς τα πίσω ή μετακινήστε το CLS προς τα εμπρός.

Ο ρόλος των συνιστωσών της αεροδυναμικής δύναμης στη δημιουργία ώθησης και ολίσθησης.Η σύγχρονη θεωρία του έργου ενός λοξού πανιού βασίζεται στις διατάξεις της αεροδυναμικής της πτέρυγας, τα στοιχεία της οποίας εξετάστηκαν στο κεφάλαιο II. Όταν το πανί, τοποθετημένο σε γωνία προσβολής α προς τον άνεμο, ρέει γύρω από το πανί, δημιουργείται μια αεροδυναμική δύναμη σε αυτό ΕΝΑ, το οποίο μπορεί να αναπαρασταθεί ως δύο συστατικά: δύναμη ανύψωσης Υ, κατευθύνεται κάθετα στη ροή του αέρα (ο άνεμος σημαιοφόρος) και σύρετε Χ- προβολές δύναμης ΕΝΑπρος την κατεύθυνση της ροής του αέρα. Αυτές οι δυνάμεις χρησιμοποιούνται όταν εξετάζονται τα χαρακτηριστικά του πανιού και ολόκληρου του ιστιοπλοϊκού εξέδρας στο σύνολό του.

Ταυτόχρονα δύναμη ΕΝΑμπορεί να αναπαρασταθεί με τη μορφή δύο άλλων συνιστωσών: δύναμη ώθησης Τ, κατευθυνόμενη κατά μήκος του άξονα κίνησης του γιοτ και της δύναμης μετατόπισης κάθετα σε αυτό ρε. Θυμηθείτε ότι η κατεύθυνση κίνησης ενός ιστιοφόρου (ή μονοπατιού) διαφέρει από την πορεία του από την τιμή της γωνίας ολίσθησης β, αλλά αυτή η γωνία μπορεί να αγνοηθεί σε περαιτέρω ανάλυση.

Εάν βρίσκεστε σε πορεία με αντίστροφο άνεμο, είναι δυνατό να αυξήσετε την ανύψωση στο πανί σε μια τιμή Υ 1 , και η μετωπική αντίσταση παραμένει αμετάβλητη, μετά οι δυνάμεις Υ 1 και Χ, που προστίθεται σύμφωνα με τον κανόνα προσθήκης διανύσματος, σχηματίζουν μια νέα αεροδυναμική δύναμη ΕΝΑ 1 (Εικ. 194, ένα). Λαμβάνοντας υπόψη τα νέα του στοιχεία Τ 1 και ρε 1, μπορεί να φανεί ότι σε αυτή την περίπτωση, με την αύξηση της δύναμης ανύψωσης, τόσο η δύναμη ώθησης όσο και η δύναμη ολίσθησης αυξάνονται.

Ρύζι. 194. Ο ρόλος της ανύψωσης και της έλξης στη δημιουργία κινητήριας δύναμης.

Με παρόμοια κατασκευή, μπορεί να φανεί ότι με την αύξηση της οπισθέλκουσας σε τροχιά έλξης, η δύναμη έλξης μειώνεται και η δύναμη ολίσθησης αυξάνεται. Έτσι, όταν πλέουμε με στενό άνεμο, η ανυψωτική δύναμη του πανιού παίζει καθοριστικό ρόλο στη δημιουργία της ώθησης των πανιών. η μετωπική αντίσταση πρέπει να είναι ελάχιστη.

Σημειώστε ότι στην ανασυρόμενη διαδρομή, ο άνεμος έχει την υψηλότερη ταχύτητα, επομένως και οι δύο συνιστώσες της αεροδυναμικής δύναμης Υκαι Χείναι αρκετά μεγάλα.

Στην πορεία του Gulfwind (Εικ. 194, σι) η δύναμη ανύψωσης είναι η δύναμη ώθησης και η δύναμη έλξης είναι η δύναμη ολίσθησης. Η αύξηση της οπισθέλκουσας του πανιού δεν επηρεάζει το μέγεθος της δύναμης ώθησης: μόνο η δύναμη μετατόπισης αυξάνεται. Ωστόσο, δεδομένου ότι η ταχύτητα του σημαδεμένου ανέμου στον άνεμο του κόλπου είναι μειωμένη σε σύγκριση με τον ανασυρόμενο άνεμο, η μετατόπιση επηρεάζει την οδηγική απόδοση του πλοίου σε μικρότερο βαθμό.

Στην πίσω πίστα (Εικ. 194, σε) το πανί λειτουργεί σε υψηλές γωνίες προσβολής, στις οποίες η δύναμη ανύψωσης είναι πολύ μικρότερη από την αντίσταση. Εάν αυξήσετε την οπισθέλκουσα, τότε η δύναμη ώθησης και μετατόπισης θα αυξηθούν επίσης. Με την αύξηση της δύναμης ανύψωσης, η ώθηση αυξάνεται και η δύναμη μετατόπισης μειώνεται (Εικ. 194, σολ). Κατά συνέπεια, στην οπίσθια πίστα, μια αύξηση τόσο στην ανύψωση όσο και (ή) στην αντίσταση αυξάνει την πρόσφυση.

Σε ένα φλόκο, η γωνία προσβολής του πανιού είναι κοντά στις 90°, επομένως η δύναμη ανύψωσης στο πανί είναι μηδέν και η οπισθέλκουσα κατευθύνεται κατά μήκος του άξονα κίνησης του σκάφους και είναι η δύναμη ώθησης. Η δύναμη μετατόπισης είναι μηδέν. Ως εκ τούτου, σε μια πορεία jibe, προκειμένου να αυξηθεί η ώθηση των πανιών, είναι επιθυμητό να αυξηθεί η αντίστασή τους. Στα αγωνιστικά γιοτ, αυτό γίνεται με την τοποθέτηση πρόσθετων πανιών - ένα spinnaker και ένα blooper, τα οποία έχουν μεγάλη επιφάνεια και κακώς βελτιωμένο σχήμα. Σημειωτέον ότι στην πορεία jibe, τα πανιά του σκάφους επηρεάζονται από τον άνεμο ελάχιστης ταχύτητας, ο οποίος προκαλεί σχετικά μέτριες δυνάμεις στα πανιά.

αντίσταση ολίσθησης.Όπως φαίνεται παραπάνω, η ισχύς της μετατόπισης εξαρτάται από την πορεία του γιοτ σε σχέση με τον άνεμο. Όταν ταξιδεύετε σε κοντινή απόσταση, είναι περίπου τριπλάσια της ώθησης Τ, μετακινώντας το πλοίο προς τα εμπρός. σε έναν άνεμο κόλπο και οι δύο δυνάμεις είναι περίπου ίσες. σε μια απότομη οπίσθια στάση, η έλξη του πανιού είναι 2-3 φορές μεγαλύτερη από τη δύναμη μετατόπισης και σε μια καθαρή αυλάκωση, η δύναμη ολίσθησης απουσιάζει καθόλου. Επομένως, για να μπορέσει ένα ιστιοφόρο να προχωρήσει επιτυχώς σε διαδρομές από συρόμενο προς τον άνεμο (σε γωνία 40-90 ° ως προς τον άνεμο), πρέπει να έχει επαρκή πλευρική αντίσταση στην ολίσθηση, πολύ μεγαλύτερη από την αντίσταση του νερού στην κίνηση του γιοτ κατά μήκος της διαδρομής.

Η λειτουργία της δημιουργίας μιας δύναμης αντίστασης ολίσθησης στα σύγχρονα ιστιοφόρα πλοία εκτελείται κυρίως από πτερύγια καρίνας ή κεντρικούς πίνακες και πηδάλια. Η μηχανική της εμφάνισης ανύψωσης σε πτέρυγα με συμμετρικό προφίλ, που είναι καρίνες, σουβλάκια και πηδάλια, εξετάστηκε στο κεφάλαιο II (βλ. σελ. 67). Θα πρέπει να σημειωθεί ότι η τιμή της γωνίας μετατόπισης των σύγχρονων γιοτ - η γωνία προσβολής του προφίλ καρίνας ή κεντρικής σανίδας - σπάνια υπερβαίνει τις 5 °, επομένως, όταν σχεδιάζετε μια καρίνα ή μια κεντρική σανίδα, είναι απαραίτητο να επιλέξετε τις βέλτιστες διαστάσεις, το σχήμα της και προφίλ διατομής προκειμένου να επιτευχθεί η μέγιστη ανυψωτική δύναμη με ελάχιστη αντίσταση, συγκεκριμένα σε χαμηλές γωνίες προσβολής.

Δοκιμές αεροδυναμικών συμμετρικών αεροτομών έχουν δείξει ότι παχύτερες αεροτομές (με μεγαλύτερο λόγο πάχους διατομής tστη συγχορδία του σι) δίνουν περισσότερη ανύψωση από τα λεπτά. Ωστόσο, σε χαμηλές ταχύτητες, τέτοια προφίλ έχουν μεγαλύτερη αντίσταση. Τα βέλτιστα αποτελέσματα σε ιστιοπλοϊκά γιοτ μπορούν να ληφθούν με πάχος καρίνας t/σι= 0,09÷0,12, καθώς η δύναμη ανύψωσης σε τέτοια προφίλ εξαρτάται ελάχιστα από την ταχύτητα του σκάφους.

Το μέγιστο πάχος του προφίλ θα πρέπει να βρίσκεται σε απόσταση 30 έως 40% της χορδής από το μπροστινό άκρο του προφίλ καρίνας. Καλές ιδιότητες έχει και το προφίλ NACA 664-0 με μέγιστο πάχος που βρίσκεται σε απόσταση 50% της χορδής από τη μύτη (Εικ. 195).

Ρύζι. 195. Προφίλ καρίνας του γιοτ.

Διατάγματα των συνιστώμενων προφίλ τμημάτων για καρίνες και στιλέτες γιοτ

	απόσταση από τη μύτη Χ, % σι
	2,5	5	10	20	30	40
	Τατεία y, % σι
NACA-66; δ = 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
Προφίλ; σχετικό πάχος δ	απόσταση από τη μύτη Χ, % σι
	50	60	70	80	90	100
	Τατεία y, % σι
NACA-66; δ = 0,05	4,41	3,80	3,05	2,19	1,21	0,11
Προφίλ για πινακίδες. δ=0,04	3,88	3,34	2,68	1,92	1,06	0,10
Keel of yacht NACA 664-0; δ = 0,12	12,00	10,94	8,35	4,99	2,59	0

Για ελαφριές λέμβες αγώνων που μπορούν να πλανάρουν και να φτάσουν σε υψηλές ταχύτητες, χρησιμοποιούνται σανίδες και πηδάλια με λεπτότερο προφίλ ( t/σι= 0,044÷0,05) και γεωμετρική επιμήκυνση (αναλογία εμβάθυνσης ρεστη μέση χορδή σιΤετ) έως 4.

Επέκταση καρίνας του σύγχρονου γιοτ καρίναςκυμαίνεται από 1 έως 3, πηδάλια - έως 4. Τις περισσότερες φορές, η καρίνα έχει τη μορφή τραπεζοειδούς με κεκλιμένο μπροστινό άκρο και η γωνία κλίσης έχει κάποια επίδραση στην ποσότητα ανύψωσης και έλξης της καρίνας. Με επιμήκυνση καρίνας περίπου λ = 0,6, μπορεί να επιτραπεί μια κλίση της πρόσοψης έως και 50°. σε λ = 1 - περίπου 20°. με λ > 1,5, η καρίνα με κάθετη πρόσθια ακμή είναι βέλτιστη.

Η συνολική επιφάνεια της καρίνας και του πηδαλίου για αποτελεσματική εξουδετέρωση στην ολίσθηση συνήθως λαμβάνεται ίση με το 1/25 έως το 1/17 της περιοχής των κύριων πανιών.

“Δίκαιος άνεμος!” - Εύχομαι σε όλους τους ναυτικούς, και εντελώς μάταια: όταν ο άνεμος φυσάει από την πρύμνη, το γιοτ δεν είναι σε θέση να αναπτύξει τη μέγιστη ταχύτητα. Βοήθησα να γίνει αυτό το διάγραμμα. Βαντίμ Ζντάν, επαγγελματίας κυβερνήτης, δρομέας, διοργανωτής και οικοδεσπότης ρεγκάτ για γιοτ. Διαβάστε τις συμβουλές εργαλείων στο διάγραμμα για να μάθετε.

2. Η ώθηση του πανιού οφείλεται σε δύο παράγοντες. Πρώτον, ο άνεμος απλώς πιέζει τα πανιά. Δεύτερον, τα λοξά πανιά, που είναι εγκατεστημένα στα περισσότερα σύγχρονα γιοτ, όταν ρέουν με αέρα, λειτουργούν σαν πτέρυγα αεροπλάνου και μόνο που δεν κατευθύνεται προς τα πάνω, αλλά προς τα εμπρός. Λόγω της αεροδυναμικής, ο αέρας κινείται πιο γρήγορα στην κυρτή πλευρά του πανιού παρά στην κοίλη πλευρά και η πίεση στο εξωτερικό του πανιού είναι μικρότερη από ό,τι στην εσωτερική.

3. Η πλήρης δύναμη που δημιουργείται από το πανί κατευθύνεται κάθετα στον καμβά. Σύμφωνα με τον κανόνα προσθήκης διανύσματος, είναι δυνατό να διακρίνουμε τη δύναμη μετατόπισης (κόκκινο βέλος) και τη δύναμη ώθησης (πράσινο βέλος) σε αυτό.

5. Για να πάει αυστηρά κόντρα στον άνεμο, το γιοτ καρφώνει: στρέφεται προς τον άνεμο με τη μία ή την άλλη πλευρά, προχωρώντας προς τα εμπρός τμηματικά. Πόσο μακριά πρέπει να είναι τα τακ και σε ποια γωνία προς τον άνεμο να πάνε - σημαντικά ερωτήματα για την τακτική του κυβερνήτη.

9. κόλπος- ο άνεμος φυσάει κάθετα προς την κατεύθυνση του ταξιδιού.

11. στρέφω- το ίδιο άνεμος εκ των όπισθενφυσώντας από την πρύμνη. Σε αντίθεση με τις προσδοκίες, όχι η ταχύτερη πορεία: εδώ δεν χρησιμοποιείται η ανύψωση του πανιού και το θεωρητικό όριο ταχύτητας δεν υπερβαίνει την ταχύτητα του ανέμου. Ένας έμπειρος κυβερνήτης μπορεί να προβλέψει αόρατα ρεύματα αέρα με τον ίδιο τρόπο

Όχι λιγότερο σημαντική από την αντίσταση του κύτους είναι η ελκτική δύναμη που αναπτύσσουν τα πανιά. Για να φανταστούμε πιο καθαρά το έργο των πανιών, ας εξοικειωθούμε με τις βασικές έννοιες της θεωρίας των πανιών.

Έχουμε ήδη μιλήσει για τις κύριες δυνάμεις που δρουν στα πανιά ενός γιοτ που πλέει με ουραίο άνεμο (gybe) και με αντίθετο άνεμο (haul). Διαπιστώθηκε ότι η δύναμη που ασκείται στα πανιά μπορεί να αποσυντεθεί στη δύναμη που προκαλεί το γιοτ να κυλήσει και να παρασυρθεί κατά τον άνεμο, τη δύναμη μετατόπισης και τη δύναμη ώθησης (βλ. Εικ. 2 και 3).

Ας δούμε τώρα πώς προσδιορίζεται η συνολική δύναμη της πίεσης του ανέμου στα πανιά και από τι εξαρτώνται οι δυνάμεις έλξης και ολίσθησης.

Για να φανταστούμε τη λειτουργία ενός πανιού σε αιχμηρές διαδρομές, είναι βολικό να εξετάσουμε πρώτα ένα επίπεδο πανί (Εικ. 94), το οποίο δέχεται την πίεση του ανέμου σε μια συγκεκριμένη γωνία προσβολής. Σε αυτή την περίπτωση, σχηματίζονται δίνες πίσω από το πανί, οι δυνάμεις πίεσης εμφανίζονται στην προσήνεμη πλευρά του και οι δυνάμεις αραίωσης εμφανίζονται στην υπήνεμη πλευρά. Το R που προκύπτει κατευθύνεται περίπου κάθετα στο επίπεδο του πανιού. Για μια σωστή κατανόηση της λειτουργίας του πανιού, είναι βολικό να το αναπαραστήσουμε ως το αποτέλεσμα δύο συνιστωσών δυνάμεων: Χ-κατευθυνόμενη παράλληλα προς τη ροή αέρα (άνεμος) και Υ-κάθετα σε αυτό.

Η δύναμη X, που κατευθύνεται παράλληλα με τη ροή του αέρα, ονομάζεται δύναμη έλξης. δημιουργείται, εκτός από το πανί, και από τη γάστρα, τα ξάρτια, τα σπάρς και το πλήρωμα του γιοτ.

Η δύναμη Υ, που κατευθύνεται κάθετα στη ροή του αέρα, ονομάζεται ανύψωση στην αεροδυναμική. Είναι αυτή που, σε αιχμηρές διαδρομές, δημιουργεί ώθηση προς την κατεύθυνση της κίνησης του γιοτ.

Εάν, με την ίδια έλξη του πανιού X (Εικ. 95), η δύναμη ανύψωσης αυξηθεί, για παράδειγμα, σε μια τιμή Y1, τότε, όπως φαίνεται στο σχήμα, η προκύπτουσα ανύψωση και οπισθέλκουσα θα αλλάξουν κατά R και, κατά συνέπεια, η δύναμη ώθησης T θα αυξηθεί σε T1.

Μια τέτοια κατασκευή διευκολύνει την επαλήθευση ότι με την αύξηση της οπισθέλκουσας X (για την ίδια ανυψωτική δύναμη), η ώθηση T μειώνεται.

Έτσι, υπάρχουν δύο τρόποι για να αυξηθεί η δύναμη έλξης και επομένως η ταχύτητα σε απότομες διαδρομές: αύξηση της δύναμης ανύψωσης του πανιού και μείωση της αντίστασης του πανιού και του γιοτ.

Στη σύγχρονη ιστιοπλοΐα, η ανυψωτική δύναμη του πανιού αυξάνεται δίνοντάς του ένα κοίλο σχήμα με κάποια «κοιλιότητα» (Εικ. 96): το μέγεθος από τον ιστό μέχρι το μέγιστο βαθύ μέροςΗ «κοιλιά» είναι συνήθως 0,3-0,4 του πλάτους του πανιού και το βάθος της «κοιλιάς» είναι περίπου 6-10% του πλάτους. Η δύναμη ανύψωσης ενός τέτοιου πανιού είναι 20-25% μεγαλύτερη από αυτή ενός εντελώς επίπεδου πανιού με σχεδόν την ίδια αντίσταση. Είναι αλήθεια ότι ένα γιοτ με επίπεδα πανιά πηγαίνει λίγο πιο απότομα προς τον άνεμο. Ωστόσο, με τα πανιά "με κοιλιά", η ταχύτητα προώθησης στο τάκ είναι μεγαλύτερη λόγω της μεγαλύτερης ώθησης.

Ρύζι. 96. Προφίλ πανιού

Σημειώστε ότι για τα πανιά με κοιλιά, δεν αυξάνεται μόνο η πρόσφυση, αλλά και η δύναμη ολίσθησης, πράγμα που σημαίνει ότι η κύλιση και η μετατόπιση των γιοτ με πανιά με κοιλιά είναι μεγαλύτερη από ό,τι με σχετικά επίπεδα. Ως εκ τούτου, το πανί με κοιλιά πάνω από 6-7% σε ισχυρούς ανέμους είναι ασύμφορο, καθώς η αύξηση της κύλισης και της ολίσθησης οδηγεί σε σημαντική αύξηση της αντίστασης του κύτους και μείωση της απόδοσης των πανιών, τα οποία «τρώνε επάνω» η επίδραση της αυξημένης ώθησης. Σε ελαφρούς ανέμους, τα πανιά με «κοιλιά» 9-10% τραβιούνται καλύτερα, αφού λόγω της χαμηλής συνολικής πίεσης ανέμου στο πανί, το ρολό είναι μικρό.

Οποιοδήποτε ιστίο σε γωνίες επίθεσης μεγαλύτερες από 15-20 °, δηλαδή σε διαδρομές γιοτ 40-50 ° προς τον άνεμο και περισσότερο, σας επιτρέπει να μειώσετε την ανύψωση και να αυξήσετε την αντίσταση, καθώς σχηματίζονται σημαντικές αναταράξεις στην υπήνεμη πλευρά. Και δεδομένου ότι το κύριο μέρος της ανυψωτικής δύναμης δημιουργείται από μια ομαλή, χωρίς αναταράξεις, ροή γύρω από την υπήνεμη πλευρά του πανιού, η καταστροφή αυτών των αναταράξεων θα πρέπει να έχει μεγάλη επίδραση.

Καταστρέφουν τις αναταράξεις που σχηματίζονται πίσω από το πανί τοποθετώντας το πανί (Εικ. 97). Η ροή αέρα που εισέρχεται στο κενό μεταξύ του ιστίου και του πανιού αυξάνει την ταχύτητά του (το λεγόμενο εφέ του ακροφυσίου) και, με τη σωστή ρύθμιση του πανιού, «γλείφει» τους ανεμοστρόβιλους από το πανί.

Ρύζι. 97. Staysail εργασία

Το προφίλ ενός μαλακού πανιού είναι δύσκολο να παραμείνει το ίδιο σε διαφορετικές γωνίες επίθεσης. Προηγουμένως, οι λέμβοι ήταν εξοπλισμένες με πανοπλία που περνούσε από ολόκληρο το πανί - έγιναν πιο λεπτές μέσα στην «κοιλιά» και πιο χοντρές προς τη βδέλλα, όπου το πανί είναι πολύ πιο επίπεδο. Τώρα μέσω πανοπλίας εγκαθίσταται κυρίως σε παγόπλοια και καταμαράν, όπου είναι ιδιαίτερα σημαντικό να διατηρηθεί το προφίλ και η ακαμψία του πανιού σε χαμηλές γωνίες επίθεσης, όταν ένα συνηθισμένο πανί ξεπλένεται ήδη κατά μήκος του λούφα.

Εάν μόνο το πανί είναι η πηγή ανύψωσης, τότε δημιουργείται οπισθέλκουσα από οτιδήποτε συμβαίνει στη ροή του αέρα γύρω από το γιοτ. Ως εκ τούτου, η βελτίωση των ιδιοτήτων έλξης του πανιού μπορεί επίσης να επιτευχθεί με τη μείωση της αντίστασης του κύτους του γιοτ, των σπάρων, των αρματωσιών και του πληρώματος. Για το σκοπό αυτό, χρησιμοποιούνται διάφορα είδη φέρινγκ στα δοκάρια και τις αρματωσιές.

Η ποσότητα οπισθέλκουσας σε ένα πανί εξαρτάται από το σχήμα του. Σύμφωνα με τους νόμους της αεροδυναμικής, η αντίσταση ενός πτερυγίου αεροσκάφους είναι όσο μικρότερη, στενότερη και μεγαλύτερη είναι με την ίδια περιοχή. Γι' αυτό το πανί (ουσιαστικά το ίδιο φτερό, αλλά στημένο κάθετα) επιχειρείται να γίνει ψηλό και στενό. Αυτό σας επιτρέπει επίσης να χρησιμοποιήσετε τον άνεμο ιππασίας.

Η έλξη ενός πανιού εξαρτάται σε πολύ μεγάλο βαθμό από την κατάσταση της αιχμής του. Τα λασπώματα όλων των πανιών πρέπει να τυλίγονται σφιχτά για να αποφευχθεί η πιθανότητα κραδασμών.

Είναι απαραίτητο να αναφέρουμε μια ακόμη πολύ σημαντική περίσταση - το λεγόμενο κεντράρισμα των πανιών.

Είναι γνωστό από τη μηχανική ότι κάθε δύναμη καθορίζεται από το μέγεθος, την κατεύθυνση και το σημείο εφαρμογής της. Μέχρι στιγμής, έχουμε μιλήσει μόνο για το μέγεθος και την κατεύθυνση των δυνάμεων που εφαρμόζονται στο πανί. Όπως θα δούμε αργότερα, η γνώση των σημείων εφαρμογής είναι απαραίτητη για την κατανόηση του τρόπου λειτουργίας των πανιών.

Η πίεση του ανέμου κατανέμεται άνισα στην επιφάνεια του πανιού (το μπροστινό μέρος του δέχεται περισσότερη πίεση), ωστόσο, για να απλοποιηθούν οι συγκριτικοί υπολογισμοί, θεωρείται ότι κατανέμεται ομοιόμορφα. Για κατά προσέγγιση υπολογισμούς, η προκύπτουσα δύναμη της πίεσης του ανέμου στα πανιά θεωρείται ότι εφαρμόζεται σε ένα σημείο. λαμβάνεται ως κέντρο βάρους της επιφάνειας των πανιών όταν αυτά τοποθετούνται στο διαμετρικό επίπεδο του γιοτ. Αυτό το σημείο ονομάζεται κέντρο του ανέμου (CP).

Ας σταθούμε στην απλούστερη γραφική μέθοδο για τον προσδιορισμό της θέσης της CPU (Εικ. 98). Σχεδιάστε το πανί του γιοτ στη σωστή κλίμακα. Στη συνέχεια, στη διασταύρωση των διάμεσων - γραμμών που συνδέουν τις κορυφές του τριγώνου με τα μέσα των απέναντι πλευρών - βρείτε το κέντρο κάθε πανιού. Έχοντας αποκτήσει έτσι στο σχέδιο τα κέντρα Ο και Ο1 των δύο τριγώνων που συνθέτουν το πανί και το πανί, δύο παράλληλες ευθείες OA και O1B διασχίζονται από αυτά τα κέντρα και τοποθετούνται σε αντίθετες κατευθύνσεις σε οποιαδήποτε αλλά στην ίδια κλίμακα με πολλές γραμμικές μονάδες ως τετραγωνικά μέτρα στο τρίγωνο? από το κέντρο του σπηλαίου βρισκόταν η περιοχή του πανιού και από το κέντρο του πανιού - η περιοχή του σπηλαίου. Τα τελικά σημεία Α και Β συνδέονται με μια ευθεία γραμμή ΑΒ. Μια άλλη ευθεία - O1O συνδέει τα κέντρα των τριγώνων. Στη διασταύρωση των γραμμών Α Β και Ο1Ο θα υπάρχει κοινό κέντρο.

Ρύζι. 98. Γραφικός τρόπος για να βρείτε το κέντρο του ανέμου

Όπως έχουμε ήδη πει, η δύναμη μετατόπισης (θα τη θεωρήσουμε ότι εφαρμόζεται στο κέντρο του ανέμου) εξουδετερώνεται από τη δύναμη της πλευρικής αντίστασης του κύτους του γιοτ. Η δύναμη πλευρικής αντίστασης θεωρείται ότι εφαρμόζεται στο κέντρο της πλευρικής αντίστασης (CLC). Το κέντρο της πλευρικής αντίστασης είναι το κέντρο βάρους της προβολής του υποβρύχιου τμήματος του γιοτ στο διαμετρικό επίπεδο.

Το κέντρο της πλευρικής αντίστασης μπορεί να βρεθεί κόβοντας το περίγραμμα του υποβρύχιου τμήματος του γιοτ από χοντρό χαρτί και τοποθετώντας αυτό το μοντέλο σε μια λεπίδα μαχαιριού. Όταν το μοντέλο ισορροπήσει, πιέστε το ελαφρά, στη συνέχεια γυρίστε το κατά 90 ° και ισορροπήστε το ξανά. Η τομή αυτών των γραμμών μας δίνει το κέντρο της πλευρικής αντίστασης.

Όταν το γιοτ πηγαίνει χωρίς ρολό, η CPU θα πρέπει να βρίσκεται στην ίδια κάθετη γραμμή με το CBS (Εικ. 99). Εάν η CPU βρίσκεται μπροστά από το CBS (Εικ. 99, β), τότε η δύναμη μετατόπισης, μετατοπισμένη προς τα εμπρός σε σχέση με την πλευρική δύναμη αντίστασης, μετατρέπει την πλώρη του σκάφους στον άνεμο - το γιοτ αντέχει. Εάν η CPU βρίσκεται πίσω από το CBS, το γιοτ θα στρίψει με την πλώρη του στον άνεμο ή θα οδηγηθεί (Εικ. 99, γ).

Ρύζι. 99. Ευθυγράμμιση γιοτ

Τόσο η υπερβολική πρόσφυση στον άνεμο, και ειδικότερα η απομάκρυνση (ακατάλληλο κεντράρισμα) είναι επιβλαβή για την πορεία του γιοτ, καθώς αναγκάζουν τον πηδάλιο να δουλεύει συνεχώς το τιμόνι για να διατηρήσει την ευθύτητα της κίνησης. αυξάνει την αντίσταση του κύτους και μειώνει την ταχύτητα του σκάφους. Επιπλέον, το λανθασμένο κεντράρισμα οδηγεί σε επιδείνωση της δυνατότητας ελέγχου, και σε ορισμένες περιπτώσεις σε πλήρη απώλεια.

Αν κεντράρουμε το γιοτ όπως φαίνεται στο σχ. 99, α, δηλαδή, η CPU και η CBS θα είναι στην ίδια κάθετη, τότε το πλοίο θα οδηγείται πολύ δυνατά και θα είναι πολύ δύσκολο να το ελέγξει. Τι συμβαίνει? Υπάρχουν δύο βασικοί λόγοι εδώ. Πρώτον, η πραγματική θέση της CPU και του CLS δεν συμπίπτει με τη θεωρητική (και τα δύο κέντρα μετατοπίζονται προς τα εμπρός, αλλά όχι εξίσου).

Δεύτερον, και αυτό είναι το κύριο πράγμα, όταν η κλίση, η δύναμη έλξης των πανιών και η δύναμη της διαμήκους αντίστασης του κύτους αποδεικνύεται ότι βρίσκονται σε διαφορετικά κατακόρυφα επίπεδα (Εικ. 100), όπως φαίνεται, ένας μοχλός που αναγκάζει το γιοτ να οδηγηθεί. Όσο μεγαλύτερη είναι η λίστα, τόσο μεγαλύτερη είναι η τάση του σκάφους να οδηγηθεί.

Για να εξαλειφθεί ένας τέτοιος γύψος, η CPU τοποθετείται μπροστά από το CBS. Η ροπή της δύναμης ώθησης και η διαμήκης αντίσταση που προκύπτει με ένα ρολό, που προκαλεί την οδήγηση του γιοτ, αντισταθμίζεται από τη ροπή παγίδευσης των δυνάμεων ολίσθησης και την πλευρική αντίσταση με την εμπρός θέση της CPU. Για καλό κεντράρισμα, η CPU πρέπει να τοποθετηθεί μπροστά από το CLS σε απόσταση ίση με το 10-18% του μήκους του γιοτ κατά μήκος της ίσαλου γραμμής. Όσο λιγότερο σταθερό είναι το γιοτ και όσο υψηλότερη είναι η CPU πάνω από το CBS, τόσο περισσότερο χρειάζεται να μετακινηθεί προς τα εμπρός.

Για να έχει καλή κίνηση το γιοτ πρέπει να είναι κεντραρισμένο, δηλαδή να βάλει τη CPU και το CLS σε τέτοια θέση που το πλοίο στην ανασυρόμενη διαδρομή με ελαφρύ άνεμο να ισορροπεί πλήρως από τα πανιά, με άλλα λόγια. , ήταν σταθερό στην πορεία με το πηδάλιο πεταμένο ή στερεωμένο στο DP (επιτρέπεται μια ελαφριά τάση να αντέχει με πολύ ασθενή άνεμο) και με ισχυρότερο άνεμο είχε τάση να κυλήσει. Κάθε τιμονιέρης πρέπει να μπορεί να κεντράρει σωστά το γιοτ. Στα περισσότερα σκάφη αναψυχής, η τάση για luff αυξάνεται εάν τα πίσω πανιά τραβήξουν προς τα πάνω και τα μπροστινά πανιά χαμηλώσουν. Εάν τα μπροστινά πανιά έχουν υπερσυρθεί και τα πίσω πανιά είναι υπερβολικά, το πλοίο θα απομακρυνθεί. Με την αύξηση του ιστιοπλοϊκού ιστίου με κοιλιά, καθώς και τα πανιά που δεν στέκονται καλά, το γιοτ τείνει να οδηγείται σε μεγαλύτερο βαθμό.

Ρύζι. 100. Επίδραση του ρολού στο να φέρει το γιοτ στον αέρα

4.4. Η δράση του ανέμου στο πανί

Το σκάφος κάτω από πανιά επηρεάζεται από δύο περιβάλλοντα: τη ροή του αέρα που δρα στο πανί και την επιφάνεια του σκάφους και το νερό που δρα στο υποβρύχιο μέρος του σκάφους.

Χάρη στο σχήμα του πανιού, ακόμη και με τον πιο δυσμενή άνεμο (badwind), το σκάφος μπορεί να προχωρήσει μπροστά. Το πανί μοιάζει με φτερό, η μεγαλύτερη απόκλιση του οποίου είναι το 1/3-1/4 του πλάτους του πανιού μακριά από το λούφι και έχει τιμή 8-10% του πλάτους του πανιού (Εικ. 44).

Αν ο άνεμος, που έχει κατεύθυνση Β (Εικ. 45, α), συναντήσει στο δρόμο ένα πανί, το περιβάλλει από δύο πλευρές. Στην προσήνεμη πλευρά του πανιού, η πίεση είναι μεγαλύτερη (+) από ό,τι στην υπήνεμη πλευρά (-). Το αποτέλεσμα των δυνάμεων πίεσης σχηματίζει μια δύναμη P που κατευθύνεται κάθετα στο επίπεδο του πανιού ή τη χορδή που διέρχεται από το μπροστινό και το πίσω αυλάκι και εφαρμόζεται στο κέντρο του ανέμου της CPU (Εικ. 45, b).

Ρύζι. 44. Προφίλ πανιού:
Β - το πλάτος του πανιού κατά μήκος της χορδής

Ρύζι. 45. Δυνάμεις που δρουν στο πανί και στο κύτος του σκάφους:
α - η επίδραση του ανέμου στο πανί. β - η επίδραση του ανέμου στο πανί και του νερού στο κύτος του σκάφους

Ρύζι. 46. ​​Η σωστή θέση του πανιού σε διαφορετικές κατευθύνσεις ανέμου: α - κλειστό. β - άνεμος κόλπου? σε - jibe

Η δύναμη P διασπάται σε μια δύναμη ώθησης T, που κατευθύνεται παράλληλα στο κεντρικό επίπεδο (DP) του σκάφους, αναγκάζοντας το σκάφος να κινηθεί προς τα εμπρός, και μια δύναμη ολίσθησης D, που κατευθύνεται κάθετα στο DP, προκαλώντας ολίσθηση και κύλιση του σκάφους .

Η δύναμη P εξαρτάται από την ταχύτητα και την κατεύθυνση του ανέμου σε σχέση με το πανί. Περισσότερο
Αν ένα
Η επίδραση του νερού στο σκάφος εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από τα περιγράμματα του υποβρύχιου τμήματός του.

Παρά το γεγονός ότι με έναν άνεμο κοντά, η δύναμη μετατόπισης D υπερβαίνει τη δύναμη ώθησης T, το σκάφος κινείται προς τα εμπρός. Εδώ επηρεάζει η πλευρική αντίσταση R 1 του υποβρύχιου τμήματος της γάστρας, η οποία είναι πολλές φορές μεγαλύτερη από την μετωπική αντίσταση R.

Ρύζι. 47. Σήμα άνεμος:
V I - αληθινός άνεμος. В Ш - άνεμος από την κίνηση του σκάφους. Β Β - σημαδεμένος άνεμος

Η Δύναμη Δ, παρά την αντίθεση του κύτους, ωστόσο ανατινάζει το σκάφος εκτός της γραμμής πορείας. Συντάχθηκε από την DP και την κατεύθυνση της πραγματικής κίνησης του σκάφους IP
Έτσι, η μεγαλύτερη ώθηση και η μικρότερη μετατόπιση του σκάφους μπορεί να επιτευχθεί επιλέγοντας την πιο ευνοϊκή θέση του κεντρικού επιπέδου του σκάφους και του επιπέδου του πανιού σε σχέση με τον άνεμο. Διαπιστώνεται ότι η γωνία μεταξύ του DP του σκάφους και του επιπέδου του πανιού πρέπει να είναι ίση με το μισό
Όταν επιλέγει τη θέση του πανιού σε σχέση με το DP και τον άνεμο, ο επιστάτης του σκάφους δεν καθοδηγείται από τον αληθινό, αλλά από τον φανερό (φαινομενικό) άνεμο, η κατεύθυνση του οποίου καθορίζεται από το αποτέλεσμα της ταχύτητας του βάρκα και την ταχύτητα του αληθινού ανέμου (Εικ. 47).

Ο φλόκος, που βρίσκεται μπροστά από το μπροστινό μέρος του ποδιού, παίζει το ρόλο του πηχάκι. Η ροή αέρα που διέρχεται μεταξύ της φλόκου και του μπροστινού ιστίου μειώνει την πίεση στην υπήνεμη πλευρά του εμπροσθοφυλακίου και επομένως αυξάνει την προωστική του δύναμη. Αυτό συμβαίνει μόνο υπό την προϋπόθεση ότι η γωνία μεταξύ του φλόκου και του DP του σκάφους είναι ελαφρώς μεγαλύτερη από τη γωνία μεταξύ του μπροστινού μέρους και του DP (Εικ. 48, α).