Teoria zeglowania

[ Pobierz całość w formacie PDF ]
ŻEGLARZ JACHTOWY
TEORIA ŻEGLOWANIA
Wiatr. Kursy jachtu względem wiatru
Wiatr rzeczywisty (WR)
jest to ruch powietrza wywołany warunkami meteorologicznymi i
ukształtowaniem terenu w odniesieniu do nieruchomego jachtu
Wiatr własny
(WW)
jest to względny ruch powietrza wynikający z poruszania się (przy
pogodzie bezwietrznej). Prędkość jego jest równa prędkości poruszającego się obiektu, lecz
jego kierunek jest przeciwny.
Wiatr pozorny (WP)
jest to wypadkowa WR i WW
Kurs jachtu
określamy zawsze względem wiatru pozornego
Teoria żeglowania (ver. 20021105)
Piotr ‘_PepeR_’ Wojciechowski
Strona 1 / 14
ŻEGLARZ JACHTOWY
Siła aerodynamiczna i oporów hydrodynamicznych
Burta
nawietrzna
to ta, na którą wieje wiatr. Przeciwna jest burtą
zawietrzną
.
Siła aerodynamiczna
Siła aerodynamiczna
powstaje na żaglu w skutek działania wiatru. Strugi wiatru natrafiają na
przeszkodę w postaci żagla. Część strugi zaczyna go omijać zmieniając swój kierunek, lecz
nie wszystkie, gdyż żagiel zbudowany jest z tkanin nieprzepuszczalnych. Po stronie
nawietrznej żagla powstaje obszar większego ciśnienia cząsteczek, czyli tzw.
nadciśnienie
,
po drugiej stronie żagla obszar gdzie będzie mniejsze ciśnienie cząsteczek powietrza, czyli
podciśnienie
. W skutek różnicy powstałych ciśnień powstaje siła aerodynamiczna (Ta)
skierowana prostopadle do cięciwy aerodynamicznie aktywnej części żagla i zaczepiona w
środku ożaglowania (ŚO).
P
Z
– ciśnienie po zawietrznej
P
N
– ciśnienie po nawietrznej
P
A
-ciśnienie atmosferyczne
S
Z
– przekrój strug powietrza po
zawietrznej
S
N
– przekrój strug powietrza po
nawietrznej
V
Z
– prędkość cząsteczek powietrza po
stronie zawietrznej
V
N
– prędkość cząsteczek powietrza po
stronie nawietrznej
V
A
– prędkość cząsteczek w atmosferze
przed żaglem.
Teoria żeglowania (ver. 20021105)
Piotr ‘_PepeR_’ Wojciechowski
Strona 2 / 14
ŻEGLARZ JACHTOWY
Wielkość siły aerodynamicznej uzależniona jest od:
•
Szybkości wiatru pozornego,
•
Powierzchni żagla,
•
Kąta natarcia (cięciwa żagla w stosunku do kierunku wiatru),
•
Kształtu żagla (wybrzuszenie, smukłość),
•
Właściwości tkaniny żagla,
•
Kąta przechyłu.
T
A
rośnie wprost proporcjonalnie do kwadratu prędkości wiatru pozornego,
T
A
rośnie wprost proporcjonalnie do kwadratu powierzchni żagli.
Kształt żagla powinien być tak dobrany, aby największa głębokość żagla była przy maszcie, a
w pobliżu liku wolnego żagiel był prawie płaski.
Siłę aerodynamiczną można rozłożyć na dwie składowe:
•
Siła ciągu F
C
–
działa wzdłuż kursu jachtu, od niej zależy prędkość jachtu.
•
Siła przechylająca (dryfu) F
P
– działa prostopadle do kursu, wywołuje dryf i przechył.
Kąt natarcia
jest to kąt zawarty między cięciwą żagla a kierunkiem wiatru pozornego.
Wielkość kąta natarcia zależy od kursu jachtu względem wiatru. Od kąta natarcia zależy
wystąpienie maksymalnej siły aerodynamicznej. Optymalny kąt natarcia zawiera się z reguły
między 10° a 20° i w miarę odpadania zwiększa się aż do 90° w fordewindzie.
a) żagiel wybrany
optymalnie,
b) żagiel wybrany zbyt
mocno (przebrany),
T
A
– siła
aerodynamiczna
FC – siła ciągu
F
P
– siła przechyłu
Ogólna zasada ustawienia żagli względem wiatru jest następująca: przy kursach ostrych (do
półwiatru włącznie) żagiel powinien być „na granicy łopotu”; przy dalszym odpadaniu
luzujemy żagle, tak by w kursie fordewind były wyluzowane maksymalnie (bom grota do
want). Na słabych wiatrach żagle powinny być bardziej wybrzuszone. Na silniejszych
bardziej płaskie.
Teoria żeglowania (ver. 20021105)
Piotr ‘_PepeR_’ Wojciechowski
Strona 3 / 14
ŻEGLARZ JACHTOWY
Szkwał
, czyli silniejszy podmuch wiatru rzeczywistego, powoduje zwiększenie kąta natarcia
wiatru pozornego na żagle. Dzięki czemu możemy: wyostrzyć o kąt, o jaki zmienił się wiatr
pozorny, zyskujemy wtedy na wysokości. Pamiętajmy, że podczas szkwałów gwałtownie
zwiększa się siła przechylająca, przez co jacht bardziej „kładzie” na wodę.
Teoria żeglowania (ver. 20021105)
Piotr ‘_PepeR_’ Wojciechowski
Strona 4 / 14
ŻEGLARZ JACHTOWY
Siła oporów hydrodynamicznych
Gdy jacht płynie kursem ostrym na część zanurzoną kadłuba działają dwie siły:
•
Siła oporów wzdłużnych R – działa ona równolegle do osi symetrii jachtu
(diametralnej) i przeciwstawia się ruchowi jachtu do przodu.
•
Siłę oporu bocznego F
B
– działa ona prostopadle do osi symetrii jachtu i przeciwdziała
dryfowi.
•
Wypadkową ty sił jest siła oporów hydrodynamicznych T
H
.
T
A
– siła
aerodynamiczna,
F
P
– siła
przechylająca,
F
C
– siła ciągu,
T
H
– wypadkowa siła
oporów
hydrodynamicznych.
R – opór wzdłużny,
F
B
– opór boczny.
Siła oporów hydrodynamicznych zmienia się w zależności od kilku czynników:
•
Prędkości jachtu – wraz ze wzrostem prędkości wzrasta siła oporów
hydrodynamicznych
•
Zanurzonej powierzchni bocznej – wraz ze wzrostem zanurzenia, rośnie siła oporów
bocznych F
B
, zwiększa się przechył jachtu, ale maleje dryf.
Teoria żeglowania (ver. 20021105)
Piotr ‘_PepeR_’ Wojciechowski
Strona 5 / 14
[ Pobierz całość w formacie PDF ]