Gibanje jadrnice proti vetru je pravzaprav določeno s preprostim pritiskom vetra na njeno jadro, ki potiska plovilo naprej. Vendar, kot so pokazale raziskave v vetrovniku, jadranje proti vetru izpostavi jadro bolj zapletenemu nizu sil.

Ko ramski zrak teče okoli konkavne zadnje ploskve jadra, se hitrost zraka zmanjša, pri tečenju okoli konveksne sprednje površine jadra pa se ta hitrost poveča. Posledično se na zadnji površini jadra oblikuje območje povečanega tlaka, na sprednji površini pa območje zmanjšanega tlaka. Razlika v tlaku na obeh straneh jadra ustvarja vlečno (potisno) silo, ki jahto premika naprej pod kotom proti vetru.

Jadrnica, ki se nahaja približno pravokotno na veter (v navtični terminologiji je jahta na vrvi), se hitro premika naprej. Jadro je izpostavljeno vlečnim in bočnim silam. Če jadrnica pluje pod ostrim kotom proti vetru, se njena hitrost zaradi zmanjšanja vlečne sile in povečanja bočne sile upočasni. Bolj ko je jadro obrnjeno nazaj, počasneje se jahta premika naprej, zlasti zaradi velike bočne sile.

Jadrnica ne more pluti neposredno proti vetru, lahko pa se premakne naprej tako, da naredi niz kratkih cikcakastih gibov pod kotom na veter, imenovanih tacks. Če veter piha na levi bok (1), pravijo, da je jahta na levem, če na desni (2) - na desni. Da bi razdaljo premagal hitreje, skuša jadrnica s prilagajanjem položaja jadra povečati hitrost jahte do meje, kot je prikazano na spodnji sliki levo. Da bi zmanjšali odstopanje od ravne črte, se čoln premika tako, da spremeni smer z desnega na levi in ​​obratno. Ko jahta spremeni smer, se jadro vrže na drugo stran, in ko njena ravnina sovpada z vetrno črto, se nekaj časa izpira, t.j. je neaktiven (srednja slika pod besedilom). Jahta vstopi v tako imenovano mrtvo cono in izgublja hitrost, dokler veter spet ne zapiha jadro z nasprotne strani.

Tečaji vetra. Sodobne jahte in jadrnice so v večini primerov opremljene z poševno jadra. Njihova posebnost je, da se glavni del jadra ali vse nahaja za jamborom oziroma opornikom. Zaradi dejstva, da je sprednji rob jadra napet vzdolž jambora (ali samega sebe), jadro teče okoli zračnega toka brez izpiranja, ko se nahaja pod dokaj ostrim kotom proti vetru. Zahvaljujoč temu (in z ustreznimi obrisi trupa) ladja pridobi sposobnost premikanja pod ostrim kotom v smeri vetra.

Na sl. 190 prikazuje položaj jadrnice pri različnih smereh glede na veter. Navadna jadrnica ne more iti neposredno proti vetru – v tem primeru jadro ne ustvarja vlečne sile, ki bi lahko premagala upor vode in zraka. Najboljše dirkalne jahte v srednjem vetru lahko plujejo pod kotom 35-40° glede na smer vetra; običajno ta kot ni manjši od 45°. Zato je jadrnica prisiljena priti do cilja, ki se nahaja neposredno proti vetru lepljenje- izmenično desno in levo lepljenje. Imenuje se kot med ladijskimi poteki na obeh tirih kot oprijema in položaj ladje s premcem neposredno v veter - leventik. Sposobnost ladje, da se z največjo hitrostjo giblje v smeri neposredno proti vetru, je ena glavnih lastnosti jadrnice.

Tečaji od bližnjega do zalivskega vetra, ko je veter pod kotom 90° na DP ladje, se imenujejo ostro; od gulfwind do jibe (veter, ki piha naravnost v krmo) - dokončan. Razlikovati strma(potek čez veter 90-135°) in poln(135-180°), kot tudi vlečni veter (40-60° oziroma 60-80° na veter).

riž. 190. Poteki jadrnice glede na veter.

1 - strm bočni veter; 2 - polni izvlek; 3 - zalivski veter; 4 - naslonjalo; 5 - jibe; 6 - leventik.

Veter z zastavico. Pretok zraka, ki teče okoli jader jahte, se ne ujema s smerjo pravi veter(glede na zemljo). Če se ladja premika, se pojavi nasprotni tok zraka, katerega hitrost je enaka hitrosti ladje. Ob prisotnosti vetra se njegova smer glede na plovilo zaradi prihajajočega zračnega toka na določen način odstopa; spreminja se tudi hitrost. Tako je skupni pretok, imenovan zastavica veter. Njegovo smer in hitrost lahko dobimo s seštevanjem vektorjev pravega vetra in nasprotnega toka (slika 191).

riž. 191. Navidezni veter pri različnih smereh jahte glede na veter.

1 - badewind; 2 - zalivski veter; 3 - naslonjalo; 4 - posmeh.

v- hitrost jahte; v in - dejanska hitrost vetra; v v - hitrost vetra zastavic.

Očitno ima na vlečenem tečaju hitrost vetra zastavice največjo vrednost, na jibe pa najmanjšo, saj sta v slednjem primeru hitrosti obeh tokov usmerjeni v neposredno nasprotni smeri.

Jadra na jahti so vedno nastavljena, osredotočena na smer vetra. Upoštevajte, da se hitrost jahte ne poveča neposredno sorazmerno s hitrostjo vetra, ampak veliko počasneje. Ko se veter poveča, se kot med smerjo pravega in navideznega vetra zmanjša, pri šibkem vetru pa se hitrost in smer navideznega vetra opazneje razlikujeta od prave.

Ker sile, ki delujejo na jadro kot na krilo, rastejo sorazmerno s kvadratom hitrosti kroženja, lahko jadrnice z minimalnim uporom gibanju doživijo "samopospešek", pri katerem njihova hitrost presega hitrost vetra. Te vrste jadrnic vključujejo ledene jahte - čolne na ledu, jahte na hidrogliserih, jahte na kolesih (za plažo) in proa - ozka enotrupna plovila s plovcem. Nekatere od teh vrst plovil so zabeležile hitrost do trikrat večjo od hitrosti vetra. Tako je naš državni hitrostni rekord na boji 140 km/h, postavljen pa je bil pri hitrosti vetra, ki ni presegel 50 km/h. Mimogrede ugotavljamo, da je absolutni hitrostni rekord pod jadrom na vodi bistveno nižji: postavljen je bil leta 1981 na posebej zgrajenem katamaranu z dvema jamboroma Crossbau-II in je enak 67,3 km / h.

Običajne jadrnice, če niso zasnovane za skobljanje, v redkih primerih presežejo omejitev hitrosti za plovbo z izpodrivanjem, enako v = 5,6 √L km/h (glej poglavje I).

Sile, ki delujejo na jadrnico. Med sistemom zunanjih sil, ki delujejo na jadrnico, in ladjo, ki jo poganja mehanski motor, je bistvena razlika. Na motornem plovilu v podvodnem delu, ki se nahaja v diametralni ravnini in na majhni navpični razdalji drug od drugega, delujeta potisk propelerja - propelerja ali vodnega curka - in sila vodnega upora za njegovo gibanje.

Na jadrnici je pogonska sila uporabljena visoko nad vodno gladino in torej nad črto delovanja vlečne sile. Če se ladja giblje pod kotom v smeri vetra - v slabem vetru, potem njena jadra delujejo na principu aerodinamičnega krila, o katerem govorimo v poglavju II. Ko jadro teče okoli jadra s tokom zraka, se na njegovi zavetrni (konveksni) strani ustvari vakuum, na privetrni strani pa povečan pritisk. Vsoto teh pritiskov je mogoče zmanjšati na nastalo aerodinamično silo A(glej sliko 192), usmerjeno približno pravokotno na tetivo profila jadra in nameščeno v središču jadra (CPU) visoko nad vodno gladino.

riž. 192. Sile, ki delujejo na trup in jadra.

Po tretjem zakonu mehanike pri enakomernem gibanju telesa v ravni črti vsaka sila deluje na telo (v tem primeru na jadra, povezana s trupom jahte skozi jambor, stoječa oprema in pločevine), mora nasprotovati enaka in nasprotno usmerjena sila. Na jadrnici je ta sila rezultantna hidrodinamična sila H nanesena na podvodni del trupa (slika 192). Torej med silami A in H je znana razdalja - rama, zaradi katere nastane moment para sil, ki se nagibajo k zasuku plovila okoli osi, usmerjene na določen način v prostoru.

Za poenostavitev pojavov, ki se pojavijo med gibanjem jadrnice, hidro- in aerodinamične sile ter njihovi momenti se razgradijo na komponente, vzporedne z glavnimi koordinatnimi osmi. V skladu z Newtonovim tretjim zakonom lahko v parih zapišemo vse komponente teh sil in momentov:

A	- aerodinamična rezultantna sila;
T	- sila jader, ki vlečejo ladjo naprej:
D	- sila nagiba ali sila odnašanja;
A v	- navpična (obrezovanje na nosu) sila;
P	- masna sila (premik) plovila;
M d	- moment obrezovanja;
M kr	- nagibni moment;
M P	- trenutek, ki vodi proti vetru;
H	- hidrodinamična nastala sila;
R	- sila vodnega upora proti gibanju plovila;
R d	- stranska sila ali uporna sila odnašanja;
H v	- vertikalna hidrodinamična sila;
γ· V	- sila vzgona;
M l	- moment upora proti trimu;
M v	- obnovitveni trenutek;
M pri	- ponižujoč trenutek.

Da lahko ladja vztrajno usmerja svojo smer, morata biti vsak par sil in vsak par momentov enak drugemu. Na primer sila premikanja D in uporno silo drifta R d ustvarite nagibni trenutek M cr, ki mora biti uravnotežen z obnovitvenim momentom M v ali trenutku bočne stabilnosti. Ta trenutek nastane zaradi delovanja masnih sil P in plovnost ladje γ V ki delujejo na rami l. Enake sile tvorijo moment upora proti trimu ali moment vzdolžne stabilnosti M l, ki je enaka po velikosti in nasprotuje momentu obrezovanja M e. Izrazi slednjega so momenti parov sil T - R in A v - H v .

Tako je gibanje jadrnice v poševni smeri proti vetru povezano z zasukom in trimom ter bočno silo D, poleg roll, povzroča tudi drift - bočni drift, zato se vsako jadrnico ne premika strogo v smeri DP, kot plovilo z mehanskim motorjem, ampak z majhnim kotom odnašanja β. Trup jadrnice, njena kobilica in krmilo postanejo hidrogliser, ki ga napade nasproti vodni tok pod napadnim kotom, ki je enak kotu odnašanja. Prav ta okoliščina povzroča nastanek sile odpornosti na drift na kobilici jahte. R d, ki je komponenta dvižne sile.

Stabilnost gibanja in centriranje jadrnice. Zaradi pete, vlečne sile jader T in uporna sila R zdi se, da delujejo v različnih navpičnih ravninah. Sestavljajo par sil, ki ladjo pripeljejo v veter in jo zbijejo z ravne smeri, ki ji sledi. To prepreči trenutek drugega para sil – nagiba D in uporne sile drsenja R d, pa tudi majhna sila N na krmilu, ki ga je treba uporabiti za korekcijo gibanja jahte na progi.

Očitno je reakcija plovila na delovanje vseh teh sil odvisna tako od njihove velikosti kot od razmerja ramen a in b na katerega delujejo. S povečanjem roll, rama vozniškega para b prav tako se poveča, in vrednost finančnega vzvoda zaostajajočega para a odvisno od relativnega položaja center za jadranje(CP - točke uporabe nastalih aerodinamičnih sil na jadra) in središče bočnega upora(CBS - točke uporabe nastalih hidrodinamičnih sil na trup jahte).

Natančna določitev položaja teh točk je precej težka naloga, sploh če upoštevamo, da se razlikuje glede na številne dejavnike: smer plovila glede na veter, kroj in nastavitev jader, nagib in trim jahte, oblika in profil kobilice in krmila itd.

Pri načrtovanju in preopremanju jaht delujejo s pogojnim CPU in CBS, upoštevajoč, da se nahajajo v težiščih ravnih figur, ki so jadra, postavljena v DP, in obrisi podvodnega dela DP s kobilico, plavuti in krmilo (slika 193). Težišče trikotnega jadra, na primer, se nahaja na presečišču dveh median, skupno težišče obeh jader pa se nahaja na ravni črti, ki povezuje CPE obeh jader, in ta segment deli inverzno sorazmerno z njihovo površino. Če ima jadro štirikotno obliko, potem je njegovo območje razdeljeno z diagonalo na dva trikotnika in CPU dobimo kot skupno središče teh trikotnikov.

riž. 193. Določitev pogojnega središča plovbe jahte.

Položaj CBS je mogoče določiti z uravnoteženjem šablone podvodnega profila DP, izrezane iz tankega kartona, na konici igle. Ko je predloga vodoravna, bo igla na točki pogojnega CLS. Vendar je ta metoda bolj ali manj uporabna za plovila z veliko površino podvodnega dela DP - za tradicionalne jahte z dolgo kobilico, ladijske čolne itd. Na sodobnih jahtah, katerih obrisi so zasnovano na podlagi teorije kril, glavno vlogo pri ustvarjanju drsenja sile upora igrata kobilica plavuti in krmilo, ki sta običajno nameščena ločeno od kobilice. Dokaj natančno je mogoče najti središča hidrodinamičnih pritiskov na njihovih profilih. Na primer, za profile z relativno debelino δ/ b približno 8 % ta točka je približno 26 % tetive b od vodilnega roba.

Vendar trup jahte na določen način vpliva na naravo toka okoli kobilice in krmila, ta vpliv pa je odvisen od nagiba, trima in hitrosti plovila. V večini primerov se pri ostrih smereh proti vetru pravi CLS premakne naprej glede na središče pritiska, ki je določeno za kobilico in krmilo kot za izolirane profile. Zaradi negotovosti pri izračunu položaja CPU in CBS imajo projektanti pri razvoju projekta za jadrnice CPU na določeni razdalji a- napreduje - pred CBS. Višina predujma je določena statistično, iz primerjave z uveljavljenimi jahtami, ki imajo blizu projektnih obrisov podvodnega dela, stabilnost in jadralno opremo. Predplačilo je običajno določeno kot odstotek dolžine plovila vzdolž vodne črte, za plovilo, opremljeno z bermudsko sloop, pa 15-18 % L. Nižja kot je stabilnost jahte, večji je nagib, ki ga bo prejela pod vplivom vetra in večja je potreba po vodenju CPU pred CBS.

Natančna nastavitev relativnega položaja CPU in CLS je možna pri testiranju jahte na poti. Če se plovilo nagiba proti vetru, zlasti pri srednjem in svežem vetru, je to velika napaka pri centriranju. Dejstvo je, da kobilica odklanja tok vode, ki teče iz nje, bližje DP plovila. Torej, če je krmilo naravnost, potem njegov profil deluje z opazno manjšim napadnim kotom kot kobilica. Če je treba za kompenzacijo težnje jahte, da se jahta umakne, krmilo premakniti proti vetru, se izkaže, da je dvižna sila, ki nastane na njem, usmerjena v zavetrno stran - v isti smeri kot odnašanje sila D na jadrih. Posledično bo ladja imela povečan drift.

Druga stvar je lahka nagnjenost jahte k vožnji. Krmilo, pomaknjeno za 3-4° v zavetrno stran, deluje z enakim ali nekoliko višjim vpadnim kotom kot kobilica in učinkovito sodeluje pri odpornosti na drift. Strižna sila H, ki se pojavi na krmilu, povzroči znaten premik celotnega CBS na krmo, hkrati pa zmanjša kot zanašanja. Če pa morate, da bi jahto obdržali na smeri badewind, nenehno premikati krmilo v zavetrno stran pod kotom, večjim od 2-3 °, morate CPU premakniti naprej ali premakniti CLS nazaj, kar je težje.

Na vgrajeni jahti lahko CPE premaknete naprej tako, da nagnete jambor naprej, ga premaknete naprej (če to omogoča zasnova stopnic), skrajšate glavno jadro vzdolž luffa, povečate površino glavnega jadra. Če želite CLS premakniti nazaj, morate namestiti plavut pred volan ali povečati velikost krmila.

Da bi odpravili nagnjenost jahte k umiku, je treba uporabiti nasprotne ukrepe: premakniti CPU nazaj ali premakniti CLS naprej.

Vloga komponent aerodinamične sile pri ustvarjanju potiska in odnašanja. Sodobna teorija dela poševnega jadra temelji na določbah o aerodinamiki krila, katere elemente smo obravnavali v poglavju II. Ko jadro, postavljeno pod kotom napada α na veter zastavic, teče okoli jadra, se na njem ustvari aerodinamična sila A, ki ga lahko predstavimo kot dve komponenti: dvižna sila Y, usmerjen pravokotno na zračni tok (veter zastavice), in povlecite X- projekcije sile A v smeri zračnega toka. Te sile se uporabljajo pri upoštevanju značilnosti jadra in celotne jadralne naprave kot celote.

Hkrati sila A lahko predstavimo v obliki dveh drugih komponent: potisne sile T, usmerjen vzdolž osi gibanja jahte, in sila odnašanja, pravokotna nanjo D. Spomnimo se, da se smer gibanja jadrnice (ali poti) razlikuje od njenega poteka za vrednost kota odnašanja β, vendar je ta kot pri nadaljnji analizi mogoče zanemariti.

Če je na smeri badewind mogoče dvigniti jadro na vrednost Y 1, čelni upor pa ostane nespremenjen, nato pa sile Y 1 in X, dodani po pravilu vektorskega seštevanja, tvorijo novo aerodinamično silo A 1 (slika 194, ampak). Glede na njegove nove komponente T 1 in D 1, je razvidno, da se v tem primeru s povečanjem dvižne sile povečata tako sila potiska kot sila odnašanja.

riž. 194. Vloga dviga in upora pri ustvarjanju gonilne sile.

Pri podobni konstrukciji je razvidno, da se s povečanjem upora na vlečenem tečaju vlečna sila zmanjša, sila odnašanja pa poveča. Tako ima pri jadranju v tesnem vetru dvižna sila jadra odločilno vlogo pri ustvarjanju potiska jader; čelni upor mora biti minimalen.

Upoštevajte, da ima na vlečni smeri veter najvišjo hitrost, tako da obe komponenti aerodinamične sile Y in X so dovolj velike.

Na smeri Gulfwind (slika 194, b) dvižna sila je sila potiska, sila upora pa sila odnašanja. Povečanje upora jadra ne vpliva na velikost potisne sile: poveča se le sila odnašanja. Ker pa je hitrost vetra v zalivskem vetru zmanjšana v primerjavi z vlečenim vetrom, drift v manjši meri vpliva na vozne zmogljivosti ladje.

Na hrbtnem tečaju (slika 194, v) jadro deluje pri velikih napadnih kotih, pri katerih je dvižna sila veliko manjša od upora. Če povečate upor, se bosta povečala tudi sila potiska in odnašanja. S povečanjem dvižne sile se potisk poveča, drsna sila pa zmanjša (slika 194, G). Posledično na smeri naslona povečanje dviga in (ali) upora poveča oprijem.

Na jibeju je vpadni kot jadra blizu 90°, tako da je dvižna sila na jadru enaka nič, upor pa je usmerjen vzdolž osi gibanja plovila in je sila potiska. Sila drsenja je nič. Zato je na tečaju jibe, da bi povečali potisk jader, zaželeno povečati njihov upor. Na dirkalnih jahtah se to naredi z nastavitvijo dodatnih jader - spinakerja in blooperja, ki imata veliko površino in slabo poenostavljeno obliko. Treba je opozoriti, da na jibe tečaju na jadra jahte vpliva močan veter minimalne hitrosti, ki povzroča razmeroma zmerne sile na jadra.

odpornost na premik. Kot je prikazano zgoraj, je moč drifta odvisna od smeri jahte glede na veter. Pri jadranju na tesnem vleku je približno trikrat večji potisk T, premikanje ladje naprej; pri zalivskem vetru sta obe sili približno enaki; na strmem naslonu je vleka jadra 2-3 krat večja od sile odnašanja, na čisti gibi pa sila odnašanja sploh ni. Zato mora imeti jadrnica, da se lahko uspešno premika naprej po smereh od vlečenega do zalivskega vetra (pod kotom 40-90 ° proti vetru), zadosten bočni upor proti zanašanju, veliko večji od odpornosti vode proti gibanju. jahte ob progi.

Funkcijo ustvarjanja sile odpornosti na drift na sodobnih jadrnicah opravljajo predvsem kobilice plavuti ali sredinske deske in krmila. Mehanika pojava dviga na krilu s simetričnim profilom, ki so kobilice, nabodala in krmila, je bila obravnavana v II. poglavju (gl. str. 67). Treba je opozoriti, da vrednost kota zasuka sodobnih jaht - vpadni kot kobilice ali profila središčne plošče - redko presega 5 °, zato je treba pri načrtovanju kobilice ali središčne plošče izbrati njene optimalne dimenzije, obliko. in profil prečnega prereza, da se doseže največja dvižna sila z minimalnim uporom, in sicer pri nizkih napadalnih kotih.

Preizkusi aerodinamičnih simetričnih zračnih profilov so pokazali, da debelejša krila (z večjim razmerjem debeline preseka t na njegov akord b) dajejo več dviga kot tanke. Vendar imajo takšni profili pri nizkih hitrostih večji upor. Optimalne rezultate na jadrnicah je mogoče doseči z debelino kobilice t/b= 0,09÷0,12, saj je dvižna sila na takih profilih malo odvisna od hitrosti ladje.

Največja debelina profila mora biti nameščena na razdalji 30 do 40 % tetive od sprednjega roba profila kobilice. Dobre lastnosti ima tudi profil NACA 664-0 z največjo debelino, ki se nahaja na razdalji 50 % tetive od nosu (slika 195).

riž. 195. Profilirana kobilica jahte.

Ordinate priporočenih profilov profilov za jahtne kobilice in bodale

	oddaljenost od nosu x, % b
	2,5	5	10	20	30	40
	ordinate y, % b
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
Profil; relativna debelina δ	oddaljenost od nosu x, % b
	50	60	70	80	90	100
	ordinate y, % b
NACA-66; δ = 0,05	4,41	3,80	3,05	2,19	1,21	0,11
Profil za bodala; δ=0,04	3,88	3,34	2,68	1,92	1,06	0,10
Kobilica jahte NACA 664-0; δ = 0,12	12,00	10,94	8,35	4,99	2,59	0

Za lahke dirkalne gumenjake, ki lahko skobljajo in dosežejo visoke hitrosti, se uporabljajo bodala in krmila s tanjšim profilom ( t/b= 0,044÷0,05) in geometrijski raztezek (razmerje poglobitve d na srednji akord b sredo) do 4.

Kobilica podaljšek moderne jahte s kobilico se giblje od 1 do 3, krmila - do 4. Najpogosteje ima kobilica obliko trapeza z nagnjenim sprednjim robom, nagibni kot pa ima določen vpliv na količino dviga in upora kobilice. Pri podaljšanju kobilice približno λ = 0,6 je dovoljen naklon sprednjega roba do 50°; pri λ = 1 - približno 20°; pri λ > 1,5 je kobilica z navpičnim sprednjim robom optimalna.

Skupna površina kobilice in krmila za učinkovito preprečevanje odnašanja je običajno enaka od 1/25 do 1/17 površine glavnih jader.

“Prav veter!” - želim vsem mornarjem in popolnoma zaman: ko veter piha s krme, jahta ne more razviti največje hitrosti. Pri tej shemi je pomagal Vadim Zhdan, profesionalni skiper, dirkač, organizator in gostitelj jahtnih regat. Če želite izvedeti, preberite nasvete o orodjih na diagramu.

2. Potisk jadra je posledica dveh dejavnikov. Prvič, veter preprosto pritiska na jadra. Drugič, poševna jadra, nameščena na večini sodobnih jaht, delujejo kot krilo letala, ko teče zrak, le da ni usmerjen navzgor, ampak naprej. Zaradi aerodinamike se zrak na konveksni strani jadra giblje hitreje kot na konkavni strani, pritisk na zunanji strani jadra pa je manjši kot na notranji.

3. Celotna sila, ki jo ustvarja jadro, je usmerjena pravokotno na platno. Po pravilu vektorskega seštevanja je v njem mogoče razlikovati silo odmika (rdeča puščica) in silo potiska (zelena puščica).

5. Da bi šla strogo proti vetru, se jahta zvija: z eno ali drugo stranjo se obrne proti vetru in se po segmentih premika naprej – klešče. Kako dolgi naj bodo čepi in pod kakšnim kotom proti vetru naj gredo – pomembna vprašanja skiperske taktike.

9. gulfwind- veter piha pravokotno na smer vožnje.

11. zafrkavati- isti hrbtni veter piha s krme. V nasprotju s pričakovanji ne najhitrejša smer: tu se dvigalo jadra ne uporablja, teoretična omejitev hitrosti pa ne presega hitrosti vetra. Izkušen skiper lahko na enak način predvidi nevidne zračne tokove

Nič manj pomembna od upora trupa je vlečna sila, ki jo razvijejo jadra. Da bi si jasneje predstavljali delovanje jader, se seznanimo z osnovnimi pojmi teorije jader.

Govorili smo že o glavnih silah, ki delujejo na jadra jahte, ki pluje s hrbtnim vetrom (gybe) in s čelnim vetrom (vleka). Ugotovljeno je bilo, da se sila, ki deluje na jadra, lahko razgradi na silo, ki povzroči, da se jahta kotali in odnaša proti vetru, na silo odnašanja in silo potiska (glej sliki 2 in 3).

Zdaj pa poglejmo, kako se določi skupna sila pritiska vetra na jadra in od česa so odvisne sile vleke in odnašanja.

Da si predstavljamo delovanje jadra na ostrih smereh, je priročno najprej razmisliti o ravno jadro (slika 94), ki doživlja pritisk vetra pod določenim vpadnim kotom. V tem primeru za jadrom nastanejo vrtinci, na zavetrni strani nastanejo tlačne sile, na zavetrni strani pa sile redčenja. Njihov nastali R je usmerjen približno pravokotno na ravnino jadra. Za pravilno razumevanje delovanja jadra ga je primerno predstaviti kot rezultanto dveh komponent sil: X-usmerjene vzporedno z zračnim tokom (veter) in Y-pravokotno nanj.

Sila X, usmerjena vzporedno s tokom zraka, se imenuje sila upora; ustvarjajo ga poleg jadra tudi trup, vrvje, lopatice in posadka jahte.

Sila Y, usmerjena pravokotno na zračni tok, se v aerodinamiki imenuje dvig. Ona je tista, ki na ostrih smereh ustvarja potisk v smeri gibanja jahte.

Če se z enakim uporom jadra X (slika 95) dvižna sila poveča na primer na vrednost Y1, se bosta, kot je prikazano na sliki, posledično dvig in upor spremenila za R in temu primerno potisna sila T se bo povečala na T1.

Takšna konstrukcija omogoča enostavno preverjanje, da se s povečanjem upora X (za isto dvižno silo) potisk T zmanjša.

Tako obstajata dva načina za povečanje vlečne sile in s tem hitrosti na ostrih smereh: povečanje dvižne sile jadra in zmanjšanje upora jadra in jahte.

V sodobnem jadranju dvigno silo jadra povečamo tako, da mu damo konkavno obliko z nekaj "trebušastosti" (slika 96): velikost od jambora do najbolj globoko mesto"Trbuh" je običajno 0,3-0,4 širine jadra, globina "trebuha" pa približno 6-10% širine. Dvižna sila takega jadra je za 20-25 % večja kot pri popolnoma ravnem jadru s skoraj enakim uporom. Res je, jahta z ravnimi jadri gre malo bolj strmo proti vetru. Pri "trebušastih" jadrih pa je zaradi večjega potiska hitrost napredovanja v tap večja.

riž. 96. Profil jadra

Upoštevajte, da se pri trebušastih jadrih ne poveča le vlečna sila, temveč tudi driftna sila, kar pomeni, da je roll in drift jaht s trebušastimi jadri večja kot pri relativno ravnih. Zato je "trbušasto" jadro za več kot 6-7% v močnem vetru nedonosno, saj povečanje nagiba in odnašanja vodi do znatnega povečanja odpornosti trupa in zmanjšanja učinkovitosti jader, ki "jedo up” učinek povečanega potiska. Pri rahlem vetru se jadra z "trebuhom" 9-10% bolje vlečejo, saj je zaradi nizkega skupnega pritiska vetra na jadro navijanje majhno.

Vsako jadro pri napadalnih kotih, večjih od 15-20 °, torej pri jadrnicah 40-50 ° do vetra in več, vam omogoča zmanjšanje dviga in povečanje upora, saj na zavetrni strani nastanejo znatne turbulence. In ker glavni del dvižne sile ustvarja gladek, brez turbulence, tok okoli zavetrne strani jadra, bi moralo imeti uničenje teh turbulenc velik učinek.

Turbulence, ki nastanejo za glavnim jadrom, uničijo z nastavitvijo stajnega jadra (slika 97). Zračni tok, ki vstopa v režo med glavnim jadrom in stajnim jadrom, poveča njegovo hitrost (t.i. učinek šobe) in ob pravilni nastavitvi stajnega jadra "liže" viharje z glavnega jadra.

riž. 97. Delo na stajnem jadru

Profil mehkega jadra je težko ohraniti enak pri različnih kotih napada. Prej so bili gumenjaki opremljeni s skoznim oklepom, ki je prehajal skozi celotno jadro - bili so tanjše znotraj "trebuha" in debelejše proti pijavki, kjer je jadro veliko položnejše. Zdaj je skozi oklep nameščen predvsem na ledenih čolnah in katamaranih, kjer je še posebej pomembno ohraniti profil in togost jadra pri nizkih napadalnih kotih, ko navadno jadro že splakne vzdolž konice.

Če je samo jadro vir dviga, potem upor ustvarja vse, kar se zgodi v zračnem toku okoli jahte. Zato je izboljšanje vlečnih lastnosti jadra mogoče doseči tudi z zmanjšanjem upora trupa jahte, opornikov, vrvi in ​​posadke. V ta namen se uporabljajo različne vrste obročev na opornicah in vrvju.

Količina upora jadra je odvisna od njegove oblike. Po zakonih aerodinamike je upor letalskega krila manjši, čim ožje in daljše je z enako površino. Zato poskušamo jadro (v bistvu isto krilo, vendar navpično) narediti visoko in ozko. To vam omogoča tudi uporabo vetra.

Upor jadra je v veliki meri odvisen od stanja njegovega sprednjega roba. Konice vseh jader morajo biti tesno zavite, da se prepreči možnost tresljajev.

Omeniti je treba še eno zelo pomembno okoliščino - tako imenovano centriranje jader.

Iz mehanike je znano, da je vsaka sila določena z njeno velikostjo, smerjo in točko uporabe. Doslej smo govorili le o velikosti in smeri sil, ki delujejo na jadro. Kot bomo videli kasneje, je poznavanje aplikacijskih točk bistveno za razumevanje delovanja jadra.

Tlak vetra je neenakomerno razporejen po površini jadra (njegov sprednji del doživlja večji pritisk), vendar se za poenostavitev primerjalnih izračunov šteje, da je enakomerno porazdeljen. Za približne izračune se predpostavlja, da je rezultantna sila pritiska vetra na jadra uporabljena na eni točki; vzame se za težišče površine jader, ko so postavljena v diametralno ravnino jahte. Ta točka se imenuje središče vetra (CP).

Zadržimo se na najpreprostejši grafični metodi za določanje položaja CPE (slika 98). Nariši jadro jahte v pravem merilu. Nato na presečišču median - črt, ki povezujejo oglišča trikotnika s središči nasprotnih strani - poiščite središče vsakega jadra. Ko smo tako na risbi dobili središči O in O1 dveh trikotnikov, ki sestavljata glavno jadro in stojno jadro, se skozi ta središča narišeta dve vzporedni premici OA in O1B in ležita v nasprotnih smereh v katerem koli merilu, razen v enakem merilu kot več linearnih enote kot kvadratni metri v trikotniku; od središča jame je ležalo območje jadra, od središča jadra pa območje jame. Končni točki A in B sta povezani z ravno črto AB. Druga ravna črta - O1O povezuje središča trikotnikov. Na presečišču linij A B in O1O bo skupno središče.

riž. 98. Grafični način iskanja središča vetra

Kot smo že povedali, se sili odnašanja (upoštevali bomo, da deluje v središču vetra) nasprotuje sila bočnega upora trupa jahte. Za silo bočnega upora se šteje, da deluje v središču bočnega upora (CLC). Središče bočnega upora je težišče projekcije podvodnega dela jahte na diametralno ravnino.

Središče bočnega upora najdemo tako, da iz debelega papirja izrežemo obris podvodnega dela jahte in ta model položimo na rezilo noža. Ko je model uravnotežen, ga rahlo pritisnite, nato ga obrnite za 90 ° in ponovno uravnotežite. Presečišče teh črt nam daje središče bočnega upora.

Ko gre jahta brez zvitka, mora CPU ležati na isti navpični črti s CBS (slika 99). Če je CPU pred CBS (slika 99, b), potem sila odnašanja, premaknjena naprej glede na bočno uporno silo, obrne premec plovila v veter - jahta se umakne. Če je CPU za CBS, se bo jahta z lokom obrnila proti vetru ali pa se bo pognala (slika 99, c).

riž. 99. Poravnava jahte

Tako prekomerno spuščanje v veter kot še posebej odmikanje (napačno centriranje) škodita poteku jahte, saj prisilita krmarja, da ves čas dela z volanom, da bi ohranil naravnost gibanja, in to poveča odpornost trupa in zmanjša hitrost plovila. Poleg tega napačno centriranje vodi do poslabšanja nadzora in v nekaterih primerih do njegove popolne izgube.

Če jahto centriramo, kot je prikazano na sl. 99, a, se pravi, da bosta CPU in CBS na isti navpičnici, potem bo ladja gnana zelo močno in jo bo zelo težko nadzorovati. Kaj je narobe? Tukaj sta dva glavna razloga. Prvič, resnična lokacija CPU in CLS ne sovpada s teoretično (oba centra sta premaknjena naprej, vendar ne enako).

Drugič, in to je glavna stvar, pri nagibu se izkaže, da vlečna sila jader in sila vzdolžnega upora trupa ležita v različnih navpičnih ravninah (slika 100), se tako rekoč izkaže, vzvod, ki prisili jahto v vožnjo. Večji kot je seznam, večja je nagnjenost plovila k vožnji.

Za odpravo takšne zasedbe je CPU postavljen pred CBS. Trenutek potisne sile in vzdolžni upor, ki nastane pri zasuku, zaradi katerega se jahta poganja, se kompenzira z ujetnim momentom driftnih sil in bočnim uporom s sprednjo lokacijo CPU. Za dobro centriranje je treba CPU postaviti pred CLS na razdalji 10-18 % dolžine jahte vzdolž vodne črte. Manj stabilna kot je jahta in višje kot je CPU dvignjen nad CBS, bolj jo je treba premakniti naprej.

Da se jahta dobro premika, mora biti centrirana, torej CPU in CLS postaviti v tak položaj, v katerem je bila ladja na vlečeni smeri ob rahlem vetru popolnoma uravnotežena z jadri, z drugimi besedami , je bil na smeri stabilen s krmilom, vrženim ali pritrjenim v DP (dovoljena je rahla težnja po odnašanju ob zelo šibkem vetru), pri močnejšem vetru pa se je nagibal. Vsak krmar mora znati pravilno centrirati jahto. Na večini jaht se nagnjenost k nagibu poveča, če povlečete zadnja jadra in spustite prednja jadra. Če so prednja jadra preobremenjena in zadnja jadra preobremenjena, bo ladja odplula. S povečanjem "trbušastega" glavnega jadra, pa tudi s slabo stoječimi jadri, je jahta bolj zagnana.

riž. 100. Vpliv roll na pripeljevanje jahte do vetra

4.4. Delovanje vetra na jadro

Na čoln pod jadrom vplivata dve okolji: zračni tok, ki deluje na jadro in površino čolna, ter voda, ki deluje na podvodni del čolna.

Zahvaljujoč obliki jadra se lahko čoln tudi pri najbolj neugodnem vetru (badewind) premika naprej. Jadro spominja na krilo, katerega največji odklon je 1/3-1/4 širine jadra stran od konice in ima vrednost 8-10 % širine jadra (slika 44).

Če veter, ki ima smer B (slika 45, a), na poti sreča jadro, ga obkroži z dveh strani. Na privetrni strani jadra je pritisk višji (+) kot na zavetrni strani (-). Rezultanta tlačnih sil tvori silo P, usmerjeno pravokotno na ravnino jadra ali tetivo, ki poteka skozi sprednji in zadnji rob in se nanaša na središče vetra CPE (slika 45, b).

riž. 44. Profil jadra:
B - širina jadra vzdolž tetive

riž. 45. Sile, ki delujejo na jadro in trup čolna:
a - vpliv vetra na jadra; b - vpliv vetra na jadra in vode na trup čolna

riž. 46. ​​Pravilna lega jadra v različnih smereh vetra: a - tesno izvlečena; b - zalivski veter; v - jibe

Sila P se razgradi na silo potiska T, usmerjeno vzporedno s središčno ravnino (DP) čolna, ki prisili čoln, da se premakne naprej, in silo odnašanja D, usmerjeno pravokotno na DP, ki povzroči zanašanje in kotanje čolna. .

Sila P je odvisna od hitrosti in smeri vetra glede na jadro. Bolj
Če
Učinek vode na čoln je v veliki meri odvisen od kontur njegovega podvodnega dela.

Kljub dejstvu, da pri bližnjem vetru odnašajoča sila D presega silo potiska T, se čoln premika naprej. Tu vpliva bočni upor R 1 podvodnega dela trupa, ki je večkrat večji od čelnega upora R.

riž. 47. Zastavica veter:
V I - pravi veter; В Ш - veter od gibanja čolna; B B - zastavica veter

Sila D kljub nasprotovanju trupa kljub temu odnese čoln s proge. Sestavil DP in smer pravega gibanja čolna IP
Tako lahko največji potisk in najmanjši zanos čolna dosežemo z izbiro najugodnejše lege središčne ravnine čolna in ravnine jadra glede na veter. Ugotovljeno je, da mora biti kot med DP čolna in ravnino jadra enak polovici
Pri izbiri položaja jadra glede na DP in veter poveljnika čolna ne vodi pravi, temveč močan (navidezni) veter, katerega smer določa rezultanta hitrosti čoln in hitrost pravega vetra (slika 47).

Flok, ki se nahaja pred sprednjim delom stopala, igra vlogo letvice. Zračni tok, ki poteka med flok in prednjim jadrom, zmanjša pritisk na zavetrno stran prednjega jadra in s tem poveča njegovo pogonsko silo. To se zgodi le pod pogojem, da je kot med krakom in DP čolna nekoliko večji od kota med prednjim delom in DP (slika 48, a).