Kako močan je veter, da dvigne jadra. Načelo gibanja jadrnice

Težko si je predstavljati, kako gredo jadrnice "proti vetru" - ali, po besedah mornarjev, "vlečene". Res je, jadralec vam bo povedal, da ne morete pluti neposredno v veter, ampak se lahko premikate le pod ostrim kotom glede na smer vetra. Toda ta kot je majhen - približno četrtina pravega kota - in morda se zdi enako nerazumljiv: ali pluti neposredno proti vetru ali pod kotom 22 ° do njega.

V resnici pa to ni ravnodušno in zdaj bomo razložili, kako se je mogoče pod rahlim kotom premakniti proti njemu s silo vetra. Premislimo najprej, kako veter na splošno deluje na jadro, torej kam potisne jadro, ko piha nanj. Verjetno mislite, da veter vedno potiska jadro v smer, kamor piha. A temu ni tako: kjerkoli piha veter, potiska jadro pravokotno na ravnino jadra. Pravzaprav: naj veter piha v smeri, ki jo označujejo puščice na spodnji sliki; vrstico AB pomeni jadranje.

Veter potiska jadro vedno pravokotno na njegovo ravnino.

Ker veter potiska enakomerno po celotni površini jadra, tlak vetra nadomestimo s silo R, ki deluje na sredino jadra. Razstavimo to silo na dvoje: silo Q, pravokotno na jadro, in silo P, usmerjeno vzdolž nje (glej sliko zgoraj, desno). Zadnja sila jadro ne potiska nikamor, saj je trenje vetra na platno zanemarljivo. Moč ostaja Q, ki potiska jadro pravokotno nanj.

Če to vemo, zlahka razumemo, kako lahko jadrnica gre pod ostrim kotom proti vetru. Pustite črto QC prikazuje linijo kobilice ladje.

Kako lahko plujete proti vetru.

Veter piha pod ostrim kotom na to črto v smeri, ki jo označuje vrsta puščic. vrstica AB prikazuje jadro; postavljen je tako, da njegova ravnina prepolovi kot med smerjo kobilice in smerjo vetra. Sledite diagramu za porazdelitev sil. Pritisk vetra na jadro prikazujemo s silo Q, za katerega vemo, da mora biti pravokotno na jadro. Razstavimo to silo na dvoje: silo R, pravokotno na kobilico, in silo S usmerjen naprej vzdolž linije kobilice ladje. Od gibanja plovila v smeri R izpolnjuje močan vodoodpornost (kobilica v jadrnice postane zelo globok), nato pa sila R skoraj popolnoma uravnotežena z vodoodpornostjo. Ostane samo moč S, ki je, kot vidite, usmerjen naprej in zato premika ladjo pod kotom, kot proti vetru. [Lahko se dokaže, da je moč S dobi največjo vrednost, ko ravnina jadra prepolovi kot med smerema kobilice in vetra.]. Običajno se to gibanje izvaja v cikcakah, kot je prikazano na spodnji sliki. V jeziku mornarjev se takšno gibanje plovila imenuje "tacking" v ožjem pomenu besede.

Vetrovi, ki so na južnem delu Tihi ocean piha v zahodni smeri. Zato je bila naša pot začrtana tako, da se na jadrnici "Juliet" premikamo od vzhoda proti zahodu, torej tako, da veter piha v hrbet.

Če pa pogledate našo pot, boste opazili, da smo se morali pogosto, na primer pri premikanju od juga proti severu od Samoe do Tokelaua, premikati pravokotno na veter. In včasih se je smer vetra popolnoma spremenila in je bilo treba iti proti vetru.

Julietina pot

Kaj storiti v tem primeru?

Jadrnice že dolgo lahko plujejo proti vetru. O tem je v svoji Drugi knjigi iz serije Zabavna fizika dolgo dobro in preprosto pisal klasik Yakov Perelman. Ta del, ki ga citiram dobesedno s slikami.

"Jadranje proti vetru

Veter potiska jadro vedno pravokotno na njegovo ravnino.

Ker veter potiska enakomerno po celotni površini jadra, tlak vetra nadomestimo s silo R, ki deluje na sredino jadra. To silo razstavimo na dvoje: silo Q, pravokotno na jadro, in silo P, usmerjeno vzdolž nje (glej sliko zgoraj, desno). Zadnja sila jadro ne potiska nikamor, saj je trenje vetra na platno zanemarljivo. Ostaja sila Q, ki potiska jadro pravokotno nanj.

Če to vemo, zlahka razumemo, kako lahko jadrnica gre pod ostrim kotom proti vetru. Naj črta KK predstavlja linijo kobilice ladje.

Kako lahko plujete proti vetru.

Veter piha pod ostrim kotom na to črto v smeri, ki jo označuje vrsta puščic. Črta AB predstavlja jadro; postavljen je tako, da njegova ravnina prepolovi kot med smerjo kobilice in smerjo vetra. Sledite diagramu za porazdelitev sil. Tlak vetra na jadro predstavljamo s silo Q, za katero vemo, da mora biti pravokotna na jadro. To silo razdelimo na dvoje: silo R, pravokotno na kobilico, in silo S, usmerjeno naprej vzdolž kobilice ladje. Ker gibanje plovila v smeri R naleti na močan vodni upor (kobilica pri jadrnicah je zelo globoka), je sila R skoraj popolnoma uravnotežena z uporom vode. Ostane le sila S, ki je, kot vidite, usmerjena naprej in zato premika ladjo pod kotom, kot proti vetru. [Lahko se pokaže, da je sila S največja, ko ravnina jadra prepolovi kot med smerema kobilice in vetra.]. Običajno se to gibanje izvaja v cikcakah, kot je prikazano na spodnji sliki. V jeziku mornarjev se takšno gibanje plovila imenuje "tacking" v ožjem pomenu besede.

Poglejmo zdaj vse možne smeri vetra glede na smer čolna.

Diagram ladijskih tečajev glede na veter, to je kot med smerjo vetra in vektorjem od krme do premca (kurs).

Ko piha veter v obraz (čelni veter), jadra bingljajo od strani do strani in se z jadrom ni mogoče premikati. Seveda lahko vedno spustite jadra in prižgete motor, a to ni več pomembno za jadranje.

Ko veter piha točno zadaj (jibe, tailwind), molekule razpršenega zraka pritisnejo na jadro z ene strani in čoln se premakne. V tem primeru se lahko ladja premika le počasneje od hitrosti vetra. Tu deluje analogija vožnje s kolesom v vetru – veter piha v hrbet in je lažje poganjati pedala.

Pri premikanju proti vetru (vlečeno) se jadro premika ne zaradi pritiska molekul zraka na jadro od zadaj, kot v primeru jibe, temveč zaradi dvižne sile, ki nastane zaradi različnih hitrosti zraka na obeh strani vzdolž jadra. Hkrati se zaradi kobilice čoln ne premika v smeri, pravokotni na potek čolna, temveč le naprej. To pomeni, da jadro v tem primeru ni dežnik, kot v primeru badewinda, ampak krilo letala.

Med našimi prehodi smo večinoma pluli z zadrgo in zalivskimi vetrovi s povprečno hitrostjo 7-8 vozlov pri hitrosti vetra 15 vozlov. Včasih smo šli proti vetru, na pol in na tesno. In ko je veter utihnil, so prižgali motor.

Na splošno čoln z jadrom, ki gre proti vetru, ni čudež, ampak realnost.

Najbolj zanimivo je, da lahko čolni gredo ne le proti vetru, ampak celo hitreje od vetra. To se zgodi, ko se čoln zamakne in ustvari svoj veter.

§ 61. Uporaba jadra.

V praksi upravljanja majhnih motornih plovil na morju in reki je veliko primerov, ko je tudi najbolj primitivno jadro, narejeno iz »improviziranih« sredstev, ki so na voljo na plovilu, dopuščalo majhno plovilo na lastni pogon, ki je izgubilo sposobnost samostojno premikati, uspešno zaključiti plovbo brez zunanje pomoči.

Ljubiteljski poveljnik čolna mora dobro vedeti, kako deluje jadro in kako narediti preprosto opremo za jadranje v primeru okvare ladijskega mehanskega motorja, izpada izvenkrmnega motorja iz goriva ali čez krov, pa tudi v primeru poškodbe ali izgube propelerja.

Povezava jadralne opreme z motorjem povečuje turistične zmogljivosti plovila. S pomočjo jadra je mogoče reševalno ladjo pripeljati v bazo ali v najbližje naselje.

1. Delovanje jadra.

Tlak zračnega toka na površino jadra poganja ladjo. Smer tega gibanja je odvisna od položaja jadra glede na smer vetra. Točka uporabe rezultante vseh sil vetra na jadro se imenuje središče vetra - CPE.

riž. 137. Sile, ki delujejo na jadro in ladjo v vetru iz kotov premca

Če bi bilo jadro raztegnjeno vzdolž premerne ravnine ladje, potem je sila pritiska vetra AMPAK(slika 137) bi zakotalil ladjo, vendar je ni premaknil naprej. Če pa je ravnina jadra nastavljena pod določenim kotom glede na smer vetra, potem je sila AMPAK lahko razdelimo na dve komponenti B in IN. Prvi "deluje", drugi pa "drsi" vzdolž jadra (glej sliko 137, a in 138, ampak).

Vsako plovilo se lahko upre bočnemu strigu v vodi - ima tako imenovani bočni upor in njegovo središče - CBS- se običajno nahaja blizu središča ladje v njenem podvodnem delu in približno na isti navpični črti z CPE(slika 139). Prenos moči B v CBS, zanemarjanje zvitka in štetje CBS fiksna točka, je mogoče razgraditi B na dve komponenti T in D. Prvi potegne ladjo naprej vzdolž premerne ravnine, drugi pa teži, da ladjo premakne na stran in ji ustvari odnašanje (glej sliko 137, b). Količina odnašanja je odvisna od oblike podvodnega dela plovila in kota med smerema središčne črte DP ladja in veter. To lahko preverimo tako, da narišemo diagram sil za več položajev. Manjši kot je med DP in smer vetra, večja je sila AMPAK in manj moči T(glej sliko 138, ampak in b).

riž. 138. Sile, ki delujejo na jadro in ladjo v vetru s krmnih kotov

Če ima plovilo pod vodo zelo razvite vzdolžne ravnine (bočnice, kotne ličnice, kobilica, krmilo), je premik plovila na stran nepomemben. Če je plovilo z ravnim dnom, neobremenjeno in široko, potem njegovo BS zanemarljiv in drift je velik. Zato se lahko ladje prve vrste, na primer jahte ali čolni s kobilico, premikajo naprej pod kotom do 40-30 ° v smeri vetra, štetje od premca, in čolni in čolni z ravnim dnom samo pri vetru s krme, torej pri kotih vetra najmanj 120° na premerno ravnino.

riž. 139. Položaj središča vetra glede na središče bočnega upora

Najbolj ugoden položaj jadra v kateri koli smeri vetra je tisti, pri katerem ravnina jadra prepolovi kot med DP in veter (glej sliko 137, ampak, 138a). V praksi je treba jadro nastaviti tako, da je kot I nekoliko manjši od kota II.

Če CPE navpično poravnano z CBS,čoln se premika naprej brez pomoči krmila. Vendar na poti CBS rahlo premakne naprej ali nazaj, zato bo ladja, ki pluje, vedno odstopala od smeri s premcem proti vetru ali proti vetru. Običajno se verjame, da se mora jadrnica, pod vplivom naleta ali brez krmiljenja krmila, sama pod delovanjem jadra »pokazati« ali »priti na veter«, torej obrniti lok proti njemu. . Takrat se bo nagibno delovanje vetra ustavilo samo od sebe. Zato sta jambor in jadro na ladji postavljena tako, da CPE je bil vedno nekoliko zadaj (navpično) od CBS. To dosežemo pri izračunu na risbi ali empirično na vodi (glej sliko 139). Vendar pa za ladje, ki lahko plujejo samo ob močnem vetru, CPE se mora nahajati v nosu od CBS. Nato se bo med nevihto ladja sama odmaknila od nje, torej si prizadevala, da bi se "odkotalila proti vetru". To je varnejše in v primeru močnega vetra olajša hiter umik jadra, tudi če je za to vržen krmilnik.

2. Osnovni izrazi.

Odvisno od smeri vetra glede na DP in bokov ladje, se sprejmejo naslednji pogoji pravil za plovbo ladje.

Stran, ki je obrnjena proti vetru, se imenuje privetrna. Stran, ki je obrnjena stran od vetra, se imenuje zavetrna stran. Korak z vetrom, ki piha noter desno, ki se imenuje desni krak, na levi bok - levi tack. Ravni del poti pod jadri se imenuje tack.

Premakniti se proti privetrni tarči, ki se nahaja na strani, s katere piha veter, se dvigne; premakniti se do zavetrnega cilja - spustiti se; jadrnica ne more iti naravnost v veter, mora iti v cikcakah, ležati zdaj na desni, nato na levem. To gibanje se imenuje tacking.

Veter, ki piha iz smeri premca v sektorju 0-85°, se imenuje bližalen; pravijo: "Ladja pluje v slabem vetru" (desni ali levi tap). Veter, ki piha v stran (85-95 °), se imenuje zalivski veter; pravijo: "Ladja pluje v zalivskem vetru ali na pol vetra" (desni ali pristanišče). Veter, ki piha iz kotov krme (95-170 °), se imenuje zapor; pravijo: "Ladja gre zadaj" (desni ali levi tack). Veter, ki piha neposredno v krmo (175° levo - 175° desno), se imenuje gybe; reci: "Ladja se bo šibala." Hals ni označen. Večji kot je kot med smerjo vetra in dp,»polnejši« postane veter, manj, »strmejši« je veter in smer.

3. Nastavljanje jader in krmiljenje jadrnice.

Nastavitev jader mora biti skladna s smerjo vetra. Praviloma se dvignejo poševna jadra, ki ladjo s premcem postavijo v veter (»v veter«, »v veter«). Ravno jadro se dvigne tako, da se ladja postavi v veter. Če veter ovira jadranje blizu obale, bi morali ladjo obrniti ali se odmakniti od obale. Prvo je postavljeno glavno jadro, ki zrahlja ponjavo. Ko se halard raztegne na mesto, zategnejo ponjavo in začnejo krmiliti ter se uležejo na želeno smer. Nato so postavili stalak in namestili njegovo zavetrno ponjavo.

Glavno in stojno jadro pod vplivom vetra pritiskata na ustrezen konec plovila. Če so te sile neenake, se ladja nagiba k vrtenju okoli sebe CBS, renčanje ali zvijanje. Pri premikanju po ravni smeri s bočnim vetrom je potrebno naravnati obe jadri tako, da povlečete ponjave tako, da gre ladja naravnost z ravnim krmilom. Če še vedno obstaja želja po umiku ali zarysknut, vendar je treba ladjo na tečaju poravnati s krmilom. Možno pa je doseči ravnovesje v delovanju jader s premikanjem blaga ali ljudi vzdolž čolna. Če gre premec proti vetru, naložite lok, če gre v veter, naložite krmo.

Med plovbo ne moreš stati v čolnu. Vsi naj sedijo na sedežih na privetrni strani, ob močnem vetru pa na dnu, obrnjeni proti jadru (tj. na privetrni strani). Pri plovbi mora amaterski navigator vzdrževati disciplino na ladji in le na njegov ukaz se sme premikati po ladji ali opravljati to ali ono delo. Oprema ne sme biti raztresena v neredu znotraj ladje, položena naj bo v zalive. Listi morajo biti čisto poravnani; glavno ponjavo in ponjavo je treba držati pri roki; prepovedano jih je prekrivati na race.

V skrajnih primerih se izvede en ali dva obrata in tekalni konec držijo v rokah.

Tovor, orodje in druge stvari morajo biti shranjeni tako, da se plovilo pri kotaljenju ne more premikati in ne ovirajo plovbe, opazovanja naprej in črpanja vode. Žarnice morajo biti zavite tako, da jih je mogoče v primeru močnega viharja takoj sprostiti.

Če se ladja zaradi vetra močno nagiba, potem z vetrom s strani ali s premca, je treba ponjave razbremeniti, nato pa jih "speljati proti vetru", za kar je treba ladjo postaviti s krmilom skoraj ob veter, vleče ponjave. Pri jadranju s hrbtnim vetrom je v močnem vetru nevarno »peter v veter«, zato je bolje odstraniti glavno jadro in nadaljevati gibanje pod stajnim jadrom, nato pa je treba pobrati glavno ponjavo in rahlo popustiti ponjavo. Ne smete pa dovoliti, da bi se jadra "splaknila" (ploskala) v vetru.

Kot že omenjeno, je kot med vetrom in DP mora jadro razdeliti na polovico. Ko plovilo nastavite na smer in ustrezno namestite jadro, je treba narahlo dvigniti glavno ponjavo, tako da začne trepetati njeno konico. To pomeni, da jadro dobro deluje. Prekomerno prekrivanje ladje samo poruši, upočasni hitrost in poveča odnašanje (odnašanje proti vetru). Bolj strmo do veter gre ladja, manjši je tečaj in večji je drift. Pri odhodu do zadnjega zapora praktično ni zanašanja, na jibe pa je popolnoma odsoten.

Krmiljenje na jibe je najtežje. Ladja se nagiba k obračanju bočno proti vetru in se lahko vrže na kakršen koli tap. Jadro stoji čez plovilo in njegovo zunanjo konico ves čas tvega, da bo odpihnjeno iz zavetre, torej s premca, ko veter po sunku popusti. Potem se lahko jadro z ostrim udarcem hitro vrže z ene strani na drugo, lahko se pokrovi, ponjava strgajo ali se ladja prevrne.

Zato je treba pri jibe obremeniti bolj krmo, in da se glavno jadro ne vrže v drugo kljuko, je koristno, da kljuko jadra razširite s tanko palico (kavelj, veslo). Da bi to naredili, je tanek konec droga vstavljen v klešče jadra, debel konec pa leži na nečem v notranjosti plovila - na strani, keelson. Oseba naj sedi ob distančniku in ga drži z rokami.

Če je jadro kljub temu hitelo na drugo stran, je treba z rokami čim hitreje pobrati ohlapnost ponjave in s telesom pritisniti na krmilo ter pripeljati ladjo na potek naslonjala vrv. po katerem je hitelo jadro. V nasprotnem primeru se lahko prenos ponovi. To pomeni, da če je bilo na primer jadro na leve strani (bilo je vrženo na desni bok) in je bilo vrženo na desni bok, potem ko jadro gre na levi bok, je treba ladjo pripeljati na polno opornico desnega boka (zavijte v desno) in tako vladajte.

Če med šibanjem z močnim vetrom vznemirjenje začne preplavljati ladjo s krme in je iz nekega razloga nemogoče spremeniti smer, potem ne morete obremeniti krme, da bi izboljšali vodljivost; namesto tega morate s krme spustiti na močnem koncu 5-8 dolžine m povleči (povleči). Bagača je lahko močna košara, pripeta naokoli, naložena tako, da komaj lebdi, pa tudi kup kakršnih koli predmetov, ki imajo minimalno plovnost in nudijo znaten upor. Na plitvem mestu lahko s krme spustite majhen gladek balast, ki se vleče po tleh za plovilom.

Ravno jadro, kot je bilo že omenjeno, ni primerno za napenjanje, vendar lahko deluje tudi s stranskimi vetrovi. Po splošnih pravilih jo z naramnicami in rjuhami obrnemo v želeni položaj in ladjo držimo na želeni smeri oziroma s krmilom čim bližje njej. V teh primerih se privetrna rjuha in dvoriščni tip pripeljeta naprej, zavetrni pa - nazaj.

4. Zavoji.

Pod jadrom se izvedeta dve vrsti zavojev za spremembo zavoja: zavoj se izvede tako, da ladjo pripeljemo proti vetru in premaknemo premca skozi vetrovno črto; jibe se naredi tako, da se premec ladje nagne v veter in prečka črto vetra za krmo.

Slika 140. lepljivost

Napenjanje (slika 140) je bolj priročno in varnejše kot jibe, saj plovilo ne pospešuje, ampak se, nasprotno, skoraj ustavi, s premcem prečka vetrovno črto. Pred zavojem se izvede ukaz: »Pripravi se na zavoj za zavoj«, vzamejo malo bolj polno, da povečajo hitrost, nato poberejo glavno ponjavo, dajo krmilo v veter in zastrupijo ponjavo. . Ladja bo šla s svojim premcem proti vetru, stajno jadro se bo splaklo. V trenutku, ko je ladja obrnila premec v veter in splaknila glavno jadro, je koristno, da ponovno poberemo kupček sel-sheeta, da pomaga pri prečkanju vetrne črte, za to povedo: "Ostani proti vetru ." Nato se glavni plašč zastrupi, stojno jadro se s ponjavo prenese na novo jadro z ukazom: »Stalo je na desni (ali levi) strani«, pod njegovim delovanjem pa se ladja lahko odpelje v veter na novo lepilo, po katerem se izbere glavni list in položi na želeno smer.

riž. 141. zafrkavati

Za lažje lepljenje je koristno, da eno ali dve osebi presadimo v nos, preden ga začnemo. Lahko se zgodi, da se bo ladja, ki je prišla s premcem proti vetru, ustavila in šla vzvratno. Temu morate slediti in takoj prestaviti volan. Nato lahko v vzvratni smeri volan obrne krmo v pravo smer in zavoj bo uspel. Če zavoj sploh ni bil uspešen, se morate hitro uleči na prejšnji tap in ponoviti manever.

Zamik (slika 141) se naredi, ko to zahteva oblika plovbene poti ali ko sta vreme in teren ugodna. Ta zavoj zahteva prostor, saj se ladja veliko premika. Da bi zavili skozi jibe, se po opozorilnem ukazu začnejo umakniti proti vetru in postopoma rahljajo glavno ponjavo. Ko pridejo do naslonjala, postopoma spravljajo krmilo še bolj pod veter, hkrati pa hitro izberejo glavno ponjavo, tako da bo, ko bo jadro vrženo, izbrano, jadro pa iztegnjeno na sredini ladja.

Potem bo prehod glavnega jadra na drugo stran potekal brez sunka. Ladja bo prečkala vetrovno črto za krmo, jadra bodo spremenila tir in "pobrala" veter. Plošča flok je jedkana tako, da ladji ne preprečuje pluti s premcem proti vetru. Takoj ko je ladja prispela na novo kljuko, se glavni ponjav in krmilo pripeljeta na zahtevano smer in upravljata tako, da poberemo ponjavo in ponjave glavnega jadra.

Pri močnem vetru se jibe naredi tako, da se glavno jadro odstrani ali zgrabi za jambor.

Vpliv vetra na ladjo je določen z njegovo smerjo in močjo, obliko in velikostjo ladijskega območja jadra, lokacijo središča jadra, vrednostmi ugreza, nagiba in trima.

Delovanje vetra znotraj smernih kotov 0-110 ° povzroči izgubo hitrosti, pri velikih smernih kotih in moči vetra pa ne več kot 3-4 točke - del njegovega prirastka.

Delovanje vetra v območju 30-120° spremljata odnašanje in vetrna peta.

Na premikajočo se ladjo vpliva relativni (navidezni) veter, ki je povezan z naslednjimi resničnimi razmerji (slika 7.1) (2):

kjer je Vi dejanska hitrost vetra, m/s;

VK - navidezna hitrost vetra, m/s;

V0 - hitrost ladje, m/s;

βo-kot premika ladje, stopinj.

Yk - navidezni kot vetra;

Yi je kot pravega vetra.

Specifični tlak vetra na ladji v kgf / m se izračuna po formuli

Kjer je W - hitrost vetra, m/s.

riž. 7.1. Odvisnost pravega in navideznega vetra

riž. 7.2. nagibni trenutek delovanje

Tako med orkanom, ko hitrost vetra doseže 40-50 m/s, obseg vetrne obremenitve doseže 130-200 kgf/m2.

Skupni pritisk vetra na ladjo se določi iz izraza P = pΩ, kjer je površina jadra ladje.

Vrednost nagibnega momenta Mkr (slika 7.2) v kgf m za primer enakomernega gibanja in delovanja sile vetra P, pravokotno na DP ladje, se določi iz izraza

kjer je zn ordinata središča jadra, m;

T - povprečen osnutek ladja, m.

Na ladjo najbolj vpliva razburkanost morja. Spremlja ga delovanje velikih dinamičnih obremenitev na trup in nagibanje ladje. Pri plovbi v valovih se poveča upor ladijskega trupa in poslabšajo se pogoji za skupno delovanje propelerjev, trupa in glavnih motorjev.

riž. 7.3. Valovi elementi

Posledično se hitrost zmanjša, obremenitev glavnih strojev se poveča, poraba goriva se poveča in domet križarjenja ladje se zmanjša. Za obliko in velikost valov so značilni naslednji elementi (slika 7.3):

Višina valovanja h - navpična razdalja od vrha do dna vala;

Valovna dolžina λ je vodoravna razdalja med dvema sosednjima grebenoma ali podplatom;

Valovna doba t je časovni interval, v katerem val prepotuje razdaljo, ki je enaka njegovi dolžini (3);

Hitrost valov C je razdalja, ki jo val prepotuje na enoto časa.

Po izvoru valove delimo na vetrne, plimske, anemobarične, potresne (cunami) in ladijske valove. Najpogostejši so vetrni valovi. Obstajajo tri vrste valov: vetrovi, nabrekli in mešani. Vetrni valovi se razvijajo, so pod neposrednim vplivom vetra, v nasprotju z valom, ki je inercijski val, oziroma valom, ki ga povzroči nevihtni veter, ki piha na oddaljenem območju. Profil vetrnih valov ni simetričen. Njena zavetrna stran je bolj strma od privetrne strani. Na vrhovih vetrnih valov se tvorijo grebeni, katerih vrhovi se pod vplivom vetra sesedejo in tvorijo peno (jagnjeti) in se ob močnem vetru odlomijo. Smer vetra in smer vetrnih valov na odprtem morju praviloma sovpadata ali se razlikujeta za 30-40 °. Velikosti vetrnih valov so odvisne od hitrosti vetra in trajanja njegovega vpliva, dolžine poti vetra po vodni gladini in globine danega območja (tabela 7.1).

TABELA 7.1. MAKSIMALNE VREDNOSTI VALOVNIH ELEMENTOV ZA GLOBKO MORJE (H/Λ > 1/2)

Najbolj intenzivno rast valov opazimo pri razmerju C/W< 0,4-0,5. Дальнейшее увеличение этого отношения сопровождается уменьшением роста волн. Поэтому волны опасны не в момент наибольшего ветра, а при последующем его ослаблении.

Za približne izračune povprečne višine valov stalnega oceanskega valovanja se uporabljajo naslednje formule:

Z vetrom do 5 točk

Z vetrom nad 5

Kjer je B sila vetra v točkah na Beaufortovi lestvici (§ 23.3).

V pogojih razvitih valov pride do interference posameznih valov (do 2 % celotnega števila ali več), ki dosežejo svoj največji razvoj in dvakrat do trikrat presežejo povprečno višino valov. Takšni valovi so še posebej nevarni.

Superpozicija enega valovnega sistema na drugega se najbolj intenzivno pojavlja pri spremembi smeri vetra, pogostem menjavanju nevihtnih vetrov in pred fronto tropskih ciklonov (4).

Energija razvitih valov je izjemno visoka. Za ladjo, ki leži v driftu, je mogoče dinamični učinek valov določiti iz izraza p=0,1 τ², kjer je τ prava perioda vala, s.

Torej, za obdobja valov približno 6-10 s lahko vrednost P doseže impresivne vrednosti (3,6-10 t/m²).

Ko se ladja premika proti valu, se bo dinamični učinek valov povečal sorazmerno s kvadratom hitrosti ladje, izraženo v metrih na sekundo.

Valovna dolžina v metrih, hitrost v metrih na sekundo in obdobje v sekundah so povezani z naslednjimi razmerji:

Praktično premikajoča se ladja ne izpolnjuje resnične, temveč relativne (navidezne) periode vala τ", ki je določena iz izraza

Kjer je a smerni kot fronte valovnega grebena, merjen vzdolž katere koli strani.

Plus se nanaša na primer gibanja proti valu, minus - vzdolž vala.

Pri spreminjanju smeri se ladja nahaja glede na zmanjšano valovno dolžino λ ":

Narava premikanja ladje ima zapleteno razmerje med elementi valov (h, λ, τ in C) in elementi ladje (L, D, T1,2 in δ).

Varnost ladje v smislu stabilnosti ni odvisna le od njene zasnove in razporeditve tovora, temveč tudi od njenega poteka in hitrosti. V razmerah razvitih valov se oblika delujoče vodne črte nenehno spreminja. Skladno s tem se spremeni oblika potopljenega dela trupa, oblikovne stabilnostne roke in obnovitveni momenti.

Zadrževanje ladje na dnu vala spremlja povečanje obnovitvenih trenutkov. Bivanje ladje (predvsem dlje časa) na grebenu vala je nevarno in lahko povzroči prevrnitev. Najbolj nevaren je resonančni roll, pri katerem je obdobje lastnih nihanj ladje T1,2 enako vidni (opaženi) periodi vala?" Narava stranskega resonančnega preobrata je prikazana na sliki 7.4.< T1 /τ" < 1,3

Resonančni nagib je še posebej nevaren, če je ladja pozicionirana z zamikom za val.
Ko ladja sledi smeri proti valu, se izgube hitrosti močno povečajo, okončine so izpostavljene in vrtljaji naglo poskočijo. Udarci valov v dno premca (fenomen »slemming«) lahko privedejo do deformacije trupa in motenj posameznih mehanizmov in naprav iz temeljev.

Ko sledi valu, je ladja manj občutljiva na udarce valov. Vendar pa sledenje vzdolž vala s hitrostjo blizu hitrosti vala VK = (0,6--1,4) C (ladja je "sedlala" val) vodi do ostre izgube bočna stabilnost zaradi spremembe oblike in površine aktivne vodne črte, kar vodi do nastanka žiroskopskega momenta, ki deluje v ravnini vodne črte in znatno poslabša vodljivost ladje.

riž. 7.4. resonančni zvitek

Najbolj nevarna je plovba male ladje po lepem morju, ko je λ=L ladje, VK=C.

Yu.V. Remeza

Univerzalni roll diagram določa odvisnost opazovanih elementov valovanja od sprememb elementov gibanja ladje.

Diagram se izračuna po formuli

Kjer je V hitrost ladje, vozlov.

Diagram določa razmerje med X in V sin a za različne vrednosti m ". Zgrajen je glede na prevladujoči valovni sistem, ki ga je mogoče razlikovati v katerem koli valu in najbolj vpliva na kotaljenje ladje (§ 23.4). Univerzalni diagram se lahko uporablja samo na območjih z dovolj velikimi globinami (več kot 0,4X valovi).

Uporaba univerzalnega diagrama nagiba vam omogoča reševanje naslednjih glavnih nalog:
- določiti smer in hitrost, pri kateri lahko ladja pride v položaj resonančnega kotaljenja (kobilica in bok);

Določite valovno dolžino v navigacijskem območju;

Določite sektorje tečaja in razpone hitrosti, pri katerih bo ladja doživela močno kotanje, blizu resonančnega;

Določitev smeri in hitrosti, pri katerih bo ladja v stanju najbolj nevarne zmanjšane bočne stabilnosti;

Določite smeri in hitrosti, pri katerih bo ladja doživela pojav "zaloputanja".

(1) Nadaljnje povečanje vetra spremljajo vetrni valovi, ki zmanjšujejo hitrost ladje.
(2) Koordinate pravega vetra so povezane z zemljo, navideznega vetra pa z ladjo.
(3) V praksi se gibanje vodnih delcev vetrnih valov dogaja po orbitah, ki so po obliki blizu krogu ali elipsi, premika se le profil valovanja.
(4) Narava nastajanja valov in njen odnos z elementi vetra sta podrobno obravnavana v teku oceanografije.

Veter z zastavico

Poskusimo razumeti, zaradi katerih sil in na podlagi katerih načel se gibanje jadrnice zgodi pod vplivom vetra. Upoštevajte le poševna jadra, ki so trenutno najpogostejša. Poševno vrv tipa Bermuda je glavna oprema večine sodobnih ladij z enojnim in dvojnim jamborom. Vse športne in križarske jahte z enojnim jamborom so oborožene tudi z bermudsko ladjo.

Ta naprava ponuja največje možnosti za izbiro smeri glede na smer vetra in zahteva bistveno manjšo posadko za nadzor jader in ne zahteva tako visoke stopnje spretnosti kot v primeru uporabe naprave za direktno jadranje.

Izjemna lastnost poševnega jadra je njegova sposobnost ustvarjanja oprijema na tečajih do 30-40 stopinj v smeri vetra.

V tem primeru je treba upoštevati, da se jadrnica premika glede na navidezni ali navidezni veter in ne glede na resnični ali meteorološki veter.

Ko se kateri koli predmet premika v zraku, nastane tok vhodnega zraka, katerega hitrost je določena s hitrostjo predmeta. V skladu s tem bo opazovalec na ladji tudi v odsotnosti vetra (tiha) začutil veter, enak hitrosti ladje - smerni veter, ki bo po velikosti enak hitrosti ladje in v nasprotni smeri v smeri ladje. Tako jadrnica med svojim gibanjem doživi delovanje dveh zračnih tokov:

Delovanje toka zaradi prisotnosti pravega vetra;

Delovanje toka, ki ga povzroča gibanje plovila - smerni veter.

Za določitev nastalega zračnega toka, ki ga čuti opazovalec, ki se nahaja na premikajočem se objektu, je treba izvesti vektorsko vsoto tokov. Nastali vektor bo, glede na hitrost in smer, občuten ali navidezni veter, ki se imenuje navidezni veter. Ta veter bomo obravnavali kot veter, ki deluje na jadra plovila med njegovim premikanjem (slika 1).

Ta veter je edini veter, s katerim jadra sodelujejo, njegova razgradnja na pravi veter in smerni veter pa je rezultat analize začetnih zračnih tokov.

Navidezni veter je spremenljiva vrednost, tudi če je pravi veter stabilen po hitrosti in smeri, saj sta njegova hitrost in smer odvisni od hitrosti in smeri ladje. Zaradi poenostavitve si oglejte primer, v katerem je sl. eno.

pravi veter je usmerjen pravokotno na smer gibanja plovila, prava hitrost vetra pa je enaka hitrosti plovila (slika 2). Iz slike je razvidno, da se ladja pri gibanju pod kotom 90 stopinj glede na pravi veter premika pod kotom 45 stopinj glede na navidezni veter.

res V skladu z zgornjim lahko

veter navidezni veter trdijo, da se dve ladji premikata enako

njega in ista smer, z istim vetrom

pogojih, vendar z različnimi hitrostmi glede na vodo, se bodo premikali pod različnimi koti glede na navidezni veter. Plovilo, ki se giblje z večjo hitrostjo, bo plulo ostreje proti navideznemu vetru, medtem ko bo ohranilo isti smer glede na pravi veter. Hkrati bodo našli indikatorje vetra za vrh jamborov teh plovil

seveda veter pod različnimi koti na ladijski DP, ki določa smer

riž. 2 navidezni veter vsakega od plovil (slika 3).

ladja 1 ladja 2

Iz slike je razvidno, da se ladja, ki se giblje z večjo hitrostjo, giblje pod manjšim kotom glede na navidezni veter. Iz tega lahko sklepamo, da s povečanjem hitrosti plovila nastopi navidezni veter (kot med smerjo gibanja plovila in navideznim vetrom se zmanjša). Z nadaljnjim povečanjem hitrosti ladje (boljše konture, manj trenja, jadra delujejo učinkoviteje, drugačna zasnova ladijskega trupa) bo kot med smerjo gibanja ladje in navideznim vetrom postal manjši od minimalnega kota zavijanja. (minimalni kot med smerjo gibanja ladje in navideznim vetrom, pri katerem obstaja možnost učinkovitega delovanja jadra). Po tem se bo ladja, ki ima veliko hitrost, prisiljena umakniti (povečati kot med smerjo gibanja ladje in smerjo navideznega vetra), dokler se ne vzpostavi minimalni kot navijanja. To pojasnjuje različne kote proti vetru (kot med smerjo pravega vetra in smerjo gibanja plovila). Hkrati je lahko hitrost zaletavanja v veter (hitrost približevanja točki prihoda, ki se nahaja na vetru) večja za plovilo z velikim kotom v vetru, pa tudi z večjo hitrostjo. Kot primer upoštevajte hitrost vetra jahte s kobilico, športnega gumenjaka in katamarana (slika 4).

Ostrejša do vetra je jahta s kobilico, ki ima najmanjšo od teh plovil, hitrost gibanja. Sledi mu športni gumenjak in najmanj oster na pravi veter je športni katamaran. Vsaka od teh ladij pluje pod enakim kotom proti navideznemu vetru, vendar pod različnimi koti proti resničnemu vetru. Toda hkrati bo imel športni katamaran največjo hitrost vetra. Iz upoštevanja trikotnika hitrosti postane jasno, da se možnost zmanjša na pravi veter ob sunkih vetra (kratkoročno pospeševanje vetra). V sunku se hitrost pravega vetra poveča, vendar hitrost ladje še nekaj časa ostane enaka. Navidezni veter se umakne in postane mogoče vnesti in obnoviti kot oprijema glede na navidezni veter (slika 5)

riž. 4

Kobiličasta jahta

gumenjak

Katamaran

Čez nekaj časa se bo hitrost ladje povečala in prisiljena se bo umakniti v prejšnji smer glede na pravi veter, pri čemer bo ohranila kot glede na navidezni veter. Povečanje hitrosti ladje pa je možno, dokler ni dosežena največja hitrost za premikanje ladje v načinu izpodriva (hitrost ladje v načinu izpodriva, izražena v vozlih, ne sme presegati dolžine ladje, izražene v metrih ). Zato se z nadaljnjim povečanjem hitrosti vetra hitrost ladje ne bo povečala, ladijski tečaj glede na pravi veter pa je lahko ostrejši.

Prisotnost tokov v območju plovbe ladje je zelo pomembna v smislu obnašanja navideznega vetra. Pri plovbi po toku se hitrost plovila vektorsko prišteje hitrosti toka. Posledično se spremeni absolutna hitrost plovila ter spremenita hitrost in smer navideznega vetra. Pri premikanju z repnim tokom se zastavi veter, pri premikanju s protitokom pa zapusti. Posledično se pri poštenem toku nagibni kot poveča, pri čelnem vetru pa zmanjša. Hkrati pa ostaja hitrost izstopa jahte proti vetru praktično nespremenjena. Ko je tok usmerjen v smer ali proti smeri pravega vetra, se hitrost pravega vetra spremeni. Pri enosmernem vetru in toku vstopi zastavica, pri večsmernem vetru pa odide, zaradi povečanja hitrosti pravega vetra. Interakcija vetra in toka bo spremenila kote navijanja ladje glede na pravi veter.

Sodobna navigacijska oprema omogoča pridobivanje informacij ne le o smeri in moči navideznega vetra, temveč tudi o moči in smeri pravega vetra s preračunavanjem hitrostnega trikotnika (slika 1). GPS zagotavlja informacije o hitrosti in smeri plovila, anemorumbometer pa o hitrosti in smeri navideznega vetra. S ponovnim izračunom trikotnika hitrosti sistem pridobi informacije o hitrosti in smeri pravega vetra.

Razumevanje navideznega vedenja vetra je ključno za načrtovanje poti plovila glede na smer in hitrost pravega vetra ter dejansko hitrost jadrnice.

Vendar pa je pri nizkohitrostnih plovilih kot med smerjo pravega in navideznega vetra nepomemben in je mogoče z določeno mero natančnosti trditi, da je ta kot znotraj 10-20 stopinj.