A vitorlás hajó mozgásának új elméletének koncepciója. Téma: "Vitorlás jacht mozgásának fizikája

Mozgalom vitorlás jacht a lefelé irányuló mozgást valójában a szélnek a vitorlájára gyakorolt ​​egyszerű nyomása határozza meg, ami előretolja a hajót. A szélcsatorna-kutatások szerint azonban a széllel szembeni vitorlázás összetettebb erőhatásoknak teszi ki a vitorlát.

Amikor a kos levegő áramlik a vitorla homorú hátsó felülete körül, a levegő sebessége csökken, míg a vitorla domború elülső felülete körül ez a sebesség nő. Ennek eredményeként a vitorla hátsó felületén megnövekedett nyomású tartomány, az elülső felületen pedig csökkentett nyomású tartomány képződik. A vitorla két oldalán kialakuló nyomáskülönbség húzó (toló) erőt hoz létre, amely a jachtot a széllel szögben előre mozgatja.

A szélre megközelítőleg derékszögben elhelyezkedő vitorlás jacht (a hajózási terminológiában a jacht tackon van) gyorsan halad előre. A vitorla húzó és oldalirányú erőknek van kitéve. Ha egy vitorlás a széllel éles szögben vitorlázik, sebessége lelassul a vontatási erő csökkenése és az oldalirányú erő növekedése miatt. Minél jobban hátra van fordítva a vitorla, annál lassabban halad előre a jacht, különösen a nagy oldalirányú erő miatt.

A vitorlás nem vitorlázhat közvetlenül a szélbe, de előrehaladhat rövid, cikcakkos mozdulatok sorozatával, amelyek a szélhez képest szöget zárnak be. Ha a szél a bal oldalra fúj (1), azt mondják, hogy a jacht a bal oldali, ha jobbra (2) - a jobb oldalon van. A táv gyorsabb megtétele érdekében a vitorlázó a vitorlája helyzetének beállításával igyekszik a maximális sebességre növelni a jacht sebességét, ahogy az alábbi bal oldali ábrán látható. Az egyenes vonaltól való eltérés minimálisra csökkentése érdekében a hajó jobbról balra és fordítva halad. Amikor a jacht irányt változtat, a vitorla a másik oldalra esik, és amikor síkja egybeesik a szélvonallal, egy ideig öblít, azaz. inaktív (középső ábra a szöveg alatt). A jacht az úgynevezett holt zónába lép, és addig veszít sebességéből, amíg a szél az ellenkező oldalról ismét elfújja a vitorlát.

4.4. A szél hatása a vitorlán

A vitorla alatti csónakot két közeg befolyásolja: a vitorlára és a csónak felszínére ható légáramlás, valamint a csónak víz alatti részére ható víz.

A vitorla formájának köszönhetően a legkedvezőtlenebb széllel (balszél) is előre tud haladni a hajó. A vitorla szárnyhoz hasonlít, melynek legnagyobb kihajlása a vitorla szélességének 1/3-1/4-e a lufftól, értéke pedig a vitorlaszélesség 8-10%-a (44. ábra).

Ha a B irányú szél (45. ábra, a) útközben találkozik egy vitorlával, azt két oldalról megkerüli. A vitorla szél felőli oldalán a nyomás nagyobb (+), mint a hátoldalon (-). A nyomóerők eredője egy P erőt képez, amely merőleges a vitorla síkjára vagy az elülső és hátsó csapon áthaladó húrra, és a CPU tekercsének középpontjára hat (45. ábra, b).

Rizs. 44. Vitorla profil:
B - a vitorla szélessége az akkord mentén



Rizs. 45. A csónak vitorlájára és törzsére ható erők:
a - a szél hatása a vitorlára; b - a szél hatása a vitorlára és a víz hatása a hajó törzsére



Rizs. 46. ​​A vitorla helyes helyzete különböző szélirányokban: a - közeli; b - öbölszél; in - jibe


A P erő a csónak középsíkjával (DP) párhuzamosan irányított T tolóerőre bomlik fel, és a csónakot előre kényszeríti, és a DP-re merőlegesen irányított D tolóerőre, amely a csónak elsodródását és elgurulását okozza. .

A P erő a szél sebességétől és irányától függ a vitorlához képest. A több
Ha
A víz hatása a hajóra nagymértékben függ a víz alatti rész körvonalaitól.

Annak ellenére, hogy a széllel a D sodródási erő meghaladja a T tolóerőt, a hajó előrehalad. Itt a hajótest víz alatti részének R 1 oldalirányú ellenállása hat, amely sokszorosa az R elülső ellenállásnak.


Rizs. 47. Zászlószél:
V I - igazi szél; В Ш - szél a hajó mozgásából; B B - zászlós szél


A D erő, a hajótest ellenállása ellenére, lelövi a hajót az irányvonalról. Összeállította a DP és az IP hajó valódi mozgásának iránya
Így a hajó középsíkjának és a vitorla szélhez viszonyított legkedvezőbb helyzetének megválasztásával a legnagyobb tolóerő és a legkisebb sodródás érhető el. Megállapították, hogy a csónak DP-je és a vitorla síkja közötti szögnek felével kell egyenlőnek lennie
A vitorla DP-hez és szélhez viszonyított helyzetének megválasztásakor a hajó elöljáróját nem a valódi, hanem a lobogó (látszó) szél vezérli, amelynek irányát a vitorla sebességének eredője határozza meg. csónakot és a valódi szél sebességét (47. ábra).

A láb elülső része előtt elhelyezkedő gém léc szerepét tölti be. Az orrvitorla és az elővitorla között áthaladó légáram csökkenti az elővitorla hátoldalán nehezedő nyomást, és ezáltal növeli annak hajtóerejét. Ez csak akkor történik meg, ha a csónak orra és a DP közötti szög valamivel nagyobb, mint az orr és a DP közötti szög (48. ábra, a).

kerületközi tudományos és gyakorlati konferencia "Lépés a jövőbe"

Szakasz: fizika

Téma: "Vitorlás jacht mozgásának fizikája"

Vezető: Bukholtseva O.V., fizikatanár

MOU 11. sz. középiskola, Szeverobajkalszk

Szeverobaikalszk

Szeretnénk felhívni a figyelmet a kezdők tanításának relevanciájára: 2

Újdonság 3

Severobaikalsk jachtok 3

Fizika 4


A szél hajtóereje 4

Bernoulli törvénye 4

Irányvonal 5

Gulfwind 6 pályás

A súly helye és a víztartály kölcsönhatása 7

Hosszanti súlyeloszlás. Éles tanfolyamok 8

Hosszanti súlyeloszlás. Végezze el a tanfolyamokat 8

Oldalirányú súlyeloszlás hátszél esetén 9

Oldalirányú súlyeloszlás hátszéllel és hullámmal 9

11. következtetés



10 éve vitorlázunk. Eleinte Optimistán mentünk, idővel tapasztalatot szereztünk, és Luch-mini és Cadet osztályú jachtokon kezdtünk vitorlázni. Mostanra, idősebbek és még tapasztaltabbak lettünk, már Luch-standard osztályú jachtot és tengerjáró hajókat is kezelhetünk. Részt vett Severobaikalsk, Bratsk és Ust-Ilimsk regionális regattáin. Ismételten díjnyertes helyek és nyertesek voltak.

Szeretnénk felhívni a figyelmet a kezdők tanításának relevanciájára:

Nyáron a Bajkál Regatta táborban mi, „öregek” vitorlázni tanítunk kezdőknek. Képzési idő - 21 nap. És itt a leendő vitorlás megérti, mennyire fontos a fizika ismerete, nem pedig az intuíció. Végtére is, minden "újonc" úgy véli, hogy a legfontosabb dolog a mozgás a szél és lehetőleg igazságos. Itt van az első és legnagyobb hiba. És sokan vannak. Ezért munkánk célja egy kézikönyv elkészítése egy vitorlás jacht mozgásának fizikájának tanulmányozására.

A cél eléréséhez a következőket kell megoldanunkfeladatokat :


  1. Fontolja meg a Severobaikalskban elérhető jachtok típusait.

  2. A jacht mozgásának természetének tanulmányozása.

  3. Megkérdőjelezni az újonnan érkezők nézőpontját, hogy a hátszél a legfontosabb.

  4. Annak tanulmányozása, hogy a súly elhelyezkedése hogyan befolyásolja a jacht sebességét.

  5. Tekintsük a víz fizikai jellemzőinek a jacht sebességére gyakorolt ​​hatását.
Problémamegoldó módszerek:

  1. Információgyűjtés és -elemzés.

  2. Interjú és felmérés.

  3. Számítások végrehajtása.

  4. Táblázatok összeállítása.

  5. Yacht tesztelés.

Újdonság

A jachtok mozgásának fizikájáról a könyvekben és weboldalakon van leírás, de ezekben az anyagokban minden olyan tényező, amely a jacht mozgását befolyásolja, nevezetesen a szél kölcsönhatása a vitorlával, a súlyeloszlás a jachton, a kölcsönhatás. a víz a hajótesttel együtt, külön kell tekinteni, ami véleményünk szerint helytelen. Végül is a vitorlásversenyzőnek a győzelemhez ezt a három tényezőt egyetlen egésszé kell egyesítenie.



Severobaikalsk jachtok

Néhány jachtosztály elérhető Szeverobaikalszkban, például:

Név

Elmozdulás

Hossz

szélnyomásnak kitett felület

Legénység

Sugár

≈ 160 kg

4,23 m

7,05 m2

1 személy

Optimista

legalább 90 liter vészhelyzeti felhajtóerő

≈ 2,3 m

3,33 m2

1 személy

Finn

107 kg

4,50 m

10 m2

1 személy

Kadét

95 kg

3,22 m

9,41 m2

2 ember

Assol

630 kg

5,53 m

13,66 m2

4 ember


http://minitonnik.com.ua/?q=node/126

Fizika

A szél mozgató ereje

A jacht mozgása annak köszönhető, hogy a szél kölcsönhatásba lép a vitorlával. Ennek a kölcsönhatásnak az elemzése sok kezdő számára váratlan eredményekhez vezet. Kiderült, hogy a maximális sebességet egyáltalán nem akkor érik el, amikor a szél pontosan mögötte fúj, de a „hátszél” vágyának teljesen váratlan jelentése van.

Mind a vitorla, mind a gerinc a levegő, illetve a víz áramlásával kölcsönhatásba lépve emelőerőt hoz létre, ezért munkájuk optimalizálására a szárnyelmélet alkalmazható.

Bernoulli törvénye

A légáramlásnak kinetikus energiája van, és a vitorlákkal kölcsönhatásba lépve képes mozgatni a jachtot. A repülőgép vitorlájának és szárnyának munkáját egyaránt Bernoulli törvénye írja le, amely szerint az áramlási sebesség növekedése nyomáscsökkenéshez vezet. Amikor a levegőben mozog, a szárny elválasztja az áramlást. Egy része felülről, egy része alulról kerüli meg a szárnyat. A repülőgép szárnyát úgy tervezték, hogy a szárny teteje feletti légáramlás gyorsabban mozog, mint a szárny alsó része alatti légáramlás. Ennek eredményeként a nyomás a szárny felett sokkal alacsonyabb, mint alatta. A nyomáskülönbség a szárny emelőereje.

A vitorla csak akkor tudja mozgatni a jachtot, ha bizonyos szöget zár be az áramlással és eltéríti azt. A kérdés továbbra is fennáll: mekkora az emelés mértéke a Bernoulli-effektusnak, és mennyi az áramlás eltérítésének az eredménye. A szárny klasszikus elmélete szerint az emelőerő kizárólag az aszimmetrikus szárny feletti és alatti áramlási sebességek különbségéből adódik. Köztudott, hogy a szimmetrikus szárny is képes felhajtóerőt generálni, ha az áramláshoz képest bizonyos szöget zár be. Mindkét esetben a szárny elülső és hátsó pontját összekötő vonal és a légáramlás iránya közötti szöget támadási szögnek nevezzük.

Az emelőerő a támadási szöggel növekszik, azonban ez a függőség csak akkor működik, ha kis értékek ezt a sarkot. Amint a támadási szög túllép egy bizonyos kritikus szintet, és az áramlás leáll, számos örvény alakul ki a szárny felső felületén, és az emelőerő meredeken csökken.

A vitorla, mivel szöget zár be a légáramlással, eltéríti azt. A vitorla "felső", hátoldalán áthaladva a légáramlás hosszabb utat tesz meg, és az áramlás folytonossági elvének megfelelően gyorsabban halad, mint a szél felőli, "alsó" oldalról. Ennek eredményeként a nyomás a vitorla hátoldalán sokkal kisebb, mint a szél felőli oldalán.

jibe természetesen

Ha tovább halad a pályán gúnyolódik, amikor a vitorlát a szél irányára merőlegesen állítják, a nyomásnövekedés mértéke a szél felőli oldalon nagyobb, mint a széloldali nyomáscsökkenés mértéke, más szóval a szél jobban tolja a jachtot, mint húzni. Ahogy a csónak élesebbre fordul a szélbe, ez az arány megváltozik. Tehát, ha a szél merőlegesen fúj a csónak irányára, a vitorla nyomásának szél felé történő növelése kevésbé befolyásolja a sebességet, mint a szélirányba irányuló nyomás csökkenése. Ennek eredményeként ezzel a tanfolyammal a vitorla jobban húzza a jachtot, mint tolja.

A hajósok tudják, hogy a jibe nem a leggyorsabb pálya. Ha az azonos erősségű szél a pályához képest 90 fokos szögben fúj, akkor a hajó sokkal gyorsabban halad. Jibe-en az erő, amellyel a szél a vitorlát nyomja, a jacht sebességétől függ. A sebesség növekedésével a vitorlára nehezedő nyomás csökken, és minimális lesz, amikor a jacht eléri a maximális sebességét. A jibe maximális sebessége mindig kisebb, mint a szélsebesség.. Ennek több oka is van: először is a súrlódás, minden mozgásnál az energia egy része a mozgást akadályozó különféle erők leküzdésére fordítódik. De a lényeg az, hogy az az erő, amellyel a szél a vitorlát nyomja, arányos a látszó szél sebességének négyzetével, és a látszó szél sebessége a jibe-en egyenlő a valódi sebesség különbségével. szél és a jacht sebessége.

Gulfwind pálya

Gulfwind pályán (a széllel szemben 90°-ban) a vitorlás jachtok gyorsabban tudnak mozogni, mint a szél. Csak azt jegyezzük meg, hogy a Gulfwind pályán az erő, amellyel a szél a vitorlákat nyomja, kisebb mértékben függ a jacht sebességétől.

.

A súly és a víztest kölcsönhatás helye

Mindenkinek hasznos odafigyelni arra, hogy az adott helyzetben milyen hatást fejt ki a súlyeloszlás. Minden alkalommal, amikor azt javasoljuk, hogy beszéljünk a jachttuningról, a kezdők biztosak ebben majd beszélünk párkányokról és vitorlákról. De van egy olyan terület, amelyre ritkán emlékeznek - ez a hajótest helyzete a vízben -, hogyan kell "egyensúlyozni", "kivágni a hajót", "megfelelően elosztani a ballasztot a hajón".

Nyilvánvalóan a helyes súlyelosztás döntő szerepet játszhat a hajó célegyenes helyzetének meghatározásában. Ezt a problémát úgy lehet megoldani, hogy a jacht egyik vagy másik pontjára súlyt viszünk át.

A jacht egyensúlyozásának fő elve a hajótestre ható erők egyensúlyának megtalálása és a hajótest helyzetének olyan állapotban tartása, csúcssebesség bizonyos időjárási körülmények között.

Hosszanti súlyeloszlás. éles pályák


  1. Könnyű szellő
Minél lassabban mozog a csónak, annál inkább turbulens örvények előfordulása hátrafelé. Korrigálni tudja a helyzetet, ha kirakja a fart, vagyis közelebb viszi a súlyt az orrhoz.

Gyakori probléma a könnyű szél a csónak luffinghajlamának csökkenése. Emiatt nehéz követni az emelés változásait, és a lehető legélesebben belemenni a szélbe. Enyhe szélben a vitorlák és a kötélzet helyzete csökkenti a luffadásra való hajlamot, és a matrózokat a megszokott érzés nélkül hagyja. A probléma klasszikus megoldása az, hogy a csónakot hátszélre helyezzük, hogy megváltoztassuk a fenék alakját és növeljük a hajlamot a luffadásra. Sajnos a legtöbb hajótestnél ez a lépés növeli a hajótest nedvesített felületét, valamint növeli a tatellenállást, és ennek következtében csökkenti a jacht sebességét. Ha ehelyett a súlyt előre toljuk, és az orrot súlyozzuk, akkor az oldalirányú ellenállás középpontja előre tolódik, nő a gördülési hajlam, és a nedvesített felület változatlan marad. Nyilvánvalóan, ha a tekercset szél felé fordítja, a kormányos egyszerűen növeli a hajótest ellenállását.


  1. Friss szellő
Ügyeljen arra, hogy a tat ne süllyedjen túl alacsonyra a vízben, és az orr ne emelkedjen a víz fölé, ez csökkenti a vízvonal hosszát. Általában apránként haladok előre, amíg nem érzem, hogy a hajó támolyog az úton, aztán egy kicsit vissza. Külső trapéz alakú gumicsónakon vissza lehet tolni a súlyt, ez növeli a sebességet, de csökkenti a pálya élességét. Ezenkívül ez a mozgási mód lehetővé teszi, hogy az orrát a felszín fölé emelje, hogy elkerülje a hajótest és a hullám ütközését.

Hosszanti súlyeloszlás. Végezze el a tanfolyamokat


  1. Könnyű szellő
Az elv ugyanaz marad: minimalizálja a nedvesített felületet. Ebben a helyzetben a nehezebb hajósnak lehet előnye, mert jobban tudja mélyíteni a csónak orrát, bár a legtöbb esetben úgy gondolják, hogy minél könnyebb a hajós, annál jobban kezeli a kishajót.

A vízvonal hossza az egyik legfontosabb paraméter, amely meghatározza az elmozduló hajótestek sebességét. Az orr mélyülése következtében a tat felemelkedhet, ez pedig drasztikusan csökkenti a vízvonal hosszát. (Enyhe szélben a vízvonal hossza kevésbé fontos, mint a nedves felület területe). Ha kényelmesen ülsz, valószínűleg nem haladsz előre eléggé. Nézze meg a víz hátulját: ha örvénylő áramlatokat lát, haladjon előre.


  1. Közepes szél
Mozogjon előre, ha a hajó abbahagyja a siklást, és lépjen vissza, ha a hajó felszáll. Egyszer régi barátom azt mondta, hogy emlékszik egy fontos szabályra: üljön minél közelebb a tathoz... Azt hiszem, elfelejtett egy fontos kiegészítést: amíg az áramlás sima marad, turbulencia nélkül. Ez volt az oka a katasztrofális befutónak, miután testvérével együtt, egymással szemben ülve, a legvégén végigment az egész versenyen. A verseny sikeréhez finom egyensúlyra van szükség az íj és a far terhelése között.

Ha figyelembe vesszük a hullámok által keltett hatást, az oda-vissza mozgás nagyban segíthet a gyalulási mód fenntartásában.


  1. Erős szél
Helyezze magát a lehető legközelebb a tathoz – ez segít a hajóorr magasabban tartásában a víz felett, és csökkenti annak az esélyét, hogy a hajótest eltalálja a hullámot. Sajnos ez néha nem elég.

Oldalirányú súlyeloszlás hátszéllel


  1. gyenge szél
Vannak, akik úgy gondolják, hogy a jachtnak mindig enyhén kell gurulnia, különösen kis hullámokban. Támogatói vagyunk a szélső oldalra gurulásnak. Ha a sebesség hirtelen erősen lecsökken egy hullámtal való találkozás vagy a szélerősödés miatt, a gurulós jachtnak még mindig van lehetősége egy kicsit gyorsítani. Ehhez elég igazítani.

Ha elegendő a szélerősség, akkor a következő trükk a gyen végrehajtható.

Menjen előre, amennyire csak lehetséges, és döntse meg a csónakot néhány fokkal a szélbe, miközben kormányoz, hogy a csónak az úton maradjon. Eleinte érezni fog egy kis kormányhúzást, de amint a középső deszka emelést kezd generálni, a nyomás csökkenni fog, a kormány könnyűvé, semlegessé és beáll. a helyes irányt. Az ilyen fordulat azért is nagyon hatékony, mert lehetővé teszi, hogy további magasságot szerezzen a szélben. De legyen óvatos: ha egy ilyen manőver során hullám jelenik meg, amely kioltja a sebességet, a hatás katasztrofális lehet.


  1. Közepes szél
Az erősebb széleknél jellemző probléma az állandó gurulás, ami növeli a gurulási hajlamot. Ennek kompenzálásához folyamatosan el kell terelni a kormányt. Mintha egy vödröt hátrafelé húznánk. A kormány a legnagyobb fék a jachton. Forduláskor a kormánylapát hatékonyabban működik, ha a fart a víz fölé emeljük. A leengedett orr még hatékonyabbá teszi a szélbe fordulást.

A modern jachtokon számos trükk használható a dobási hajlam csökkentésére. De ha a jachtot szél felé fordítja, a probléma megszűnik.

Oldalirányú súlyeloszlás hátszéllel és hullámmal

Backstay

Ha teljes pályán vitorlázik erős tengeren, a hajótest formáját kell használni, hogy megkönnyítse a jacht irányítását. A következő hullám meglovagolásához és a túlzott gurulás megakadályozásához élesen kell mozgatni a kormányt, és ez csökkenti a siker esélyét.

kacsázva

Ha figyelembe vesszük a hajóra ható erőket, akkor világossá válik, hogy szövéskor miért megy vízbe a csónak orra. A gördülés emelőerőt hoz létre a kormányon, amitől az orr lesüllyed, és nehezebben viselhető. Ennek kompenzálására ki kell nyitni a gémlemezt, és az íj szélirányban mozogni kezd. Finom iránykorrekciók végezhetők a kormányrúddal. A kanyar során jobb, ha visszatoljuk a csapat súlyát; ez felemeli az orrát, és ez segít a szélnek a megfelelő irányba fordítani.

tack

Tapasztalatból tudom a kis vitorlás gumicsónakokkal, hogy a sebesség drasztikusan csökkenhet egy kanyar során. Ennek egyik oka a kormányos mozgása a pilótafülkében. A kanyarban a gém alá merülve a kormányos visszavált, megolvasztja a fart, és az jó fékként kezd működni. Javíthat a helyzeten, ha a vállpántot hátrafelé fordítva megkerüli. Ugyanakkor a súlypont nem tolódik vissza annyira, mert az „ötödik támaszpont” nehezebb, mint a fej! Ez egy hatékony manőver, de ügyeljen arra, hogy ne hajoljon túlságosan, amikor kikerüli a gémet – a láb egyetlen mozdulata és a tettei hatása eltűnik. (A szöveg készítése során ez az ajánlás komoly kétségeket ébresztett. Hiszen a visszafelé ültetéskor a kormányos elveszíti a tájékozódást, az irányítást a körülötte zajló események felett. Arra hívjuk az olvasókat, hogy döntsék el, melyik módszer a jobb. - kb. Fordítók.)

Tehát hogyan osztjuk el a súlyt:


Könnyű szellő

Közepes szél

Friss szellő

haladjon előre, amíg jól érzi magát;

· ne billentse a jachtot a hátszélre, jobb előre haladni.


Ne feledje, hogy a kormánykerék a fék. Próbáld meg középhelyzetben tartani, vitorlákkal dolgozva változtass irányt;

· amint a jacht elkezdi a tervezést, haladjon vissza, amint a jacht elmozdulás üzemmódba kapcsol, haladjon előre;

· Ha elviseled, menj hátra, és kezdd a manővert a lepedők könnyítésével.


· teljes irányon tartsa a jacht orrát a lehető legmagasabban a víz felett;

· éles pályákon, ha túl messzire mozdul hátra – a jacht hátrafelé lassít, túlságosan előre – a jacht feltúrja a hullámot.



A sebesség növekedését megakadályozó fő tényező a súrlódás. Ezért a kis légellenállású vitorlások a szélnél sokkal gyorsabb sebességre képesek, de nem gyen. Például egy buer, mivel a korcsolyák elhanyagolható csúszásállósággal rendelkeznek, 150 km / h sebességre gyorsulhat 50 km / h vagy még ennél is kisebb szélsebességgel.

Következtetés

Következtetés: Severobaikalsk városa a Bajkál-tó partján található, a vízterületen található Burjátia egyetlen jachtklubja, amely helyi vonzerőt jelent a turisták és az iskolások számára. Egy rövidre északi nyár sokan arról álmodoznak, hogy megtanuljanak vitorlázni jachton. Ha a jacht felszerelésének tanulmányozása a parton megoldható, akkor a jacht mozgásának fizikájának elméleti tanfolyama nehezen sajátítható el. Ez a kézikönyv pedig mindenkinek segítséget nyújt a súly megfelelő elosztásában, a vitorla beállításában és a fizikai adatainak és képességeinek megfelelő pálya kiválasztásában.


A vitorla alatti csónakot két közeg befolyásolja: a vitorlára és a csónak felszínére ható légáramlás, valamint a csónak víz alatti részére ható víz.

A vitorla formájának köszönhetően a legkedvezőtlenebb széllel (balszél) is előre tud haladni a hajó.

A vitorla szárnyra hasonlít, amelynek legnagyobb kihajlása a vitorla szélességének 1/3 - 1/4-e a lufftól, értéke pedig a vitorlaszélesség 8-10%-a (18. ábra).

Rizs. 18. Vitorlaprofil: B - vitorla szélessége a húr mentén (I.I. Khomyakov, 1976 szerint).

Ha a szélnek van iránya BAN BEN(19. a. kép), útközben vitorlával találkozik, két oldalról megkerüli. A vitorla szél felőli oldalán a nyomás nagyobb (+), mint a hátoldalon (-). Az eredő nyomáserő erőt alkot R merőleges a vitorla síkjára vagy a luffon és piócán áthaladó húrra, és a vitorla közepére helyezzük CPU(19. ábra, b).

Rizs. 19 A csónak vitorlájára és törzsére ható erők (I. I. Khomyakov, 1976 szerint):

a - a szél hatása a vitorlára; b - a szél hatása a vitorlára és a víz hatása a hajó törzsére.

Kényszerítés R vonóerővé bomlik T, az átmérős síkkal párhuzamosan ( DP). D, merőlegesre irányítva DP ami a csónak elsodródását és elgurulását okozza.

Kényszerítés R függ a szél sebességétől és irányától a vitorlához képest. A több Ðb szélirány között BAN BENés a vitorla síkja PP, témák több erőt R. Ha Ðb=90°, Kényszerítés R eléri maximális értékét.

Erők TÉs D attól függ rg között DP csónakok és vitorlás. A növekedéssel rg Kényszerítés T növekszik és erősödik D csökken.

A víz hatása a hajóra nagymértékben függ a víz alatti rész körvonalaitól.

20. ábra A vitorla helyes helyzete különböző szélirányokhoz (I.I. Khomyakov, 1976 szerint): a - oldalszél; b - öbölszél, c - jibe.

Annak ellenére, hogy közeli szél mellett a sodródó erő D meghaladja a vonóerőt T, a hajó halad előre. Itt jön képbe az oldalirányú ellenállás. R1 a hajótest víz alatti része, amely sokszorosa a légellenállásnak R.

Kényszerítés D, a hajótest ellenkezése ellenére mégis lefújja a hajót a pályavonalról. Összeállított DPés a csónak valódi mozgásának iránya IPÐ a sodródási szögnek nevezzük. Minél élesebb a szög között DPés a szél iránya, annál nagyobb az eltolási szög, mivel hegyesszögeknél a tolóerő T jelentéktelen, és a csónakot, mivel nincs elegendő előremozgása, lefelé szállítják. 40-45°-nál meredekebb közeli szél esetén a hajó nem tud előre haladni.

Így a hajó középsíkjának és a vitorla szélhez viszonyított legkedvezőbb helyzetének megválasztásával a legnagyobb tolóerő és a legkisebb sodródás érhető el. Azt találták, hogy a közötti szög DP csónak és a vitorla síkja legyen egyenlő Ð felével A a középvonal és a szélirány között. A 20. ábra mutatja a vitorla helyes helyzetét rossz széllel (a), öblös széllel (b) és jibe-vel (c).


A vitorla helyzetének kiválasztásakor ahhoz képest DPés a szél, a csónak művezetőjét nem az igazi, hanem a lobogó (látszólagos) szél vezeti, melynek irányát a hajó sebességének és a valódi szél sebességének eredője határozza meg (ábra). 21).

21. ábra Zászlószél.

b és - valódi szél; В w - szél a hajó mozgásából;

Zászlószélben.

Rizs. 22. A kilincs felszerelése az előtérhez képest (I.I. Khomyakov, 1976 szerint):

a - helyes; b téves.

A láb elülső része előtt elhelyezkedő gém léc szerepét tölti be. Az orrvitorla és az elővitorla között áthaladó légáram csökkenti az elővitorla hátoldalán nehezedő nyomást, és ezáltal növeli annak hajtóerejét. Ez csak azzal a feltétellel történik, ha a szög a gém és a DP csónakok valamivel nagyobbak, mint az elülső és az előlap közötti szög DP(22. ábra, a). Ha a gém hozzá van nyomva DP, akkor a légáramlás az elülső láb hátulsó oldalát érinti, rontja annak alakját és csökkenti a vonóerőt (22. ábra, b). Ugyanezt a műveletet hajtja végre egy túl ívelt gém.

Azt hiszem, sokan élnénk a lehetőséggel, hogy elmerüljünk tengeri szakadék egyes merülőeszközökön, de a legtöbben mégis inkább hajókázás egy vitorláson. Amikor még nem jártak repülők vagy vonatok, csak vitorlások voltak. Nélkülük a világ nem volt ugyanolyan.

Az egyenes vitorlájú vitorlások az európaiakat vitték Amerikába. Stabil fedélzetük és tágas raktereik embereket és felszerelést hoztak az Újvilág építéséhez. De ezeknek az ősi hajóknak is megvoltak a maguk korlátai. Lassan és majdnem ugyanabban az irányban haladtak lefelé a szélben. Sok minden változott azóta. Ma teljesen más elveket alkalmaznak a szél és a hullámok erejének szabályozására. Tehát ha modern autót akarsz lovagolni, meg kell tanulnod a fizikát.

Modern vitorlázás ez nem csak egy mozgás a széllel, hanem valami, ami hatással van a vitorlára, és szárnyként repül. Ezt a láthatatlan „valamit” pedig emelőerőnek nevezik, amit a tudósok oldalirányú erőnek neveznek.

Egy figyelmes szemlélő nem tudta figyelmen kívül hagyni, hogy bármerre fúj a szél, egy vitorlás mindig ott mozog, ahová a kapitánynak szüksége van - még akkor is, ha a szél fúj. Mi a titka a makacsság és az engedelmesség ilyen csodálatos kombinációjának?

Sokan nem is sejtik, hogy a vitorla szárny, a szárny és a vitorla működési elve pedig ugyanaz. Csak akkor alapul, ha a szárny emelése repülőgép, szembeszél segítségével felfelé tolja a gépet, majd egy függőlegesen elhelyezett vitorla irányítja előre a vitorlást. Ahhoz, hogy ezt tudományos szempontból megmagyarázzuk, vissza kell térni az alapokhoz – a vitorla működéséhez.

Nézze meg a szimulált folyamatot, amely megmutatja, hogyan hat a levegő a vitorla síkjára. Itt látható, hogy a modell alatti, nagyobb görbületű légáramlatok megkerülik azt. Ebben az esetben az áramlást kissé fel kell gyorsítani. Ennek eredményeként alacsony nyomású terület keletkezik - ez emelést generál. Alacsony nyomás az alsó oldalon lefelé húzza a vitorlát.

Más szóval, a magas nyomású terület a vitorlára gyakorolt ​​nyomással próbál az alacsony nyomású terület felé elmozdulni. Nyomáskülönbség van, ami emelést generál. A belső szél felőli oldalon a vitorla alakjából adódóan kisebb a szélsebesség, mint a hátszélben. A külső oldalon vákuum képződik. A levegő szó szerint beszívódik a vitorlába, ami előretolja a vitorlás jachtot.

Valójában ezt az elvet meglehetősen egyszerű megérteni, csak nézzen bármely vitorlás hajóra. A trükk itt az, hogy a vitorla, függetlenül attól, hogy hol helyezkedik el, átadja a szélenergiát a hajónak, és még ha vizuálisan úgy tűnik is, hogy a vitorla le kell lassítania a jachtot, az erők alkalmazásának középpontja közelebb van a hajó orrához. a vitorlás, a szélerő pedig transzlációs mozgást biztosít.

De ez elmélet, de a gyakorlatban minden egy kicsit más. Valójában egy vitorlás jacht nem tud szembemenni a széllel - bizonyos szögben mozog hozzá, az úgynevezett tackok.

A vitorlás az erőviszonyoknak köszönhetően mozog. A vitorlák szárnyként viselkednek. A legtöbb az általuk termelt emelés oldalra irányul, és csak kis mértékben előre. A titok azonban ebben a csodálatos jelenségben rejlik, az úgynevezett "láthatatlan" vitorlában, amely a jacht feneke alatt található. Ez egy gerinc vagy tengeri nyelven - centerboard. A középső lap emelése is emelést produkál, ami szintén főként oldalra irányul. A gerinc ellenáll a gurulásnak és a vitorlára ható ellentétes erőnek.

Az emelőerő mellett van egy gurulás is – ez a jelenség káros az előrehaladásra és veszélyes a hajó legénysége számára. De ehhez van egy csapat a jachton, hogy élő ellensúlyként szolgáljon a kérlelhetetlen fizikai törvényszerűségekkel szemben.

BAN BEN modern vitorlás a gerinc és a vitorla együtt vezeti előre a vitorlást. De amint azt minden kezdő tengerész megerősíti, a gyakorlatban minden sokkal bonyolultabb, mint elméletben. Egy tapasztalt tengerész tudja ezt a legkisebb változás A vitorla dőlésszöge lehetővé teszi a nagyobb emelést és az irány szabályozását. A vitorla orrának változtatásával egy képzett tengerész szabályozza az emelést előidéző ​​terület méretét és elhelyezkedését. Egy mély előrehajlás nagy nyomászónát hozhat létre, de ha a kanyar túl nagy, vagy a bevezető él túl meredek, a levegőmolekulák már nem követik a kanyart. Más szóval, ha az objektum éles sarkokkal rendelkezik, az áramlás részecskéi nem tudnak fordulni - a mozgás impulzusa túl erős, ezt a jelenséget "elkülönült áramlásnak" nevezik. Ennek a hatásnak az az eredménye, hogy a vitorla "lemosódik", elveszíti a szelet.

És itt van még néhány gyakorlati tanácsokat szélenergia felhasználása. Optimális irány a szélbe (versenyzés közeli vontatásban). A tengerészek ezt "széllel szemben menni" hívják. A látszólagos szél, amelynek sebessége 17 csomó, észrevehetően gyorsabb, mint a valódi szél, amely hullámrendszert hoz létre. Az iránykülönbség 12°. A látszólagos szél iránya 33°, a valódi szélé - 45°.