Witaj, nie jesteś jeszcze zalogowany | Zaloguj się | Zarejestruj się | Odzyskaj hasło



Sprzęt, wydarzenia, ludzie
serwis zagli
Surfnation
go2hel.pl
Kolporter RSS

Ostrzenie i odpadanie - fizyczny aspekt manewrów Poleć znajomemu
Autor: Pablo   
13.04.2009.
 
Poznanie teorii i sił powstających podczas skręcania na desce jest dopełnieniem artykułu kierowanie deską. Pełne zrozumienie fizycznego aspektu tych manewrów pozwoli uzyskać lepszą pozycję na desce, zaowocuje szybszym i pewniejszym skręcaniem, lepszą kontrolą nad zestawem, zmniejszy lub całkowicie wyeliminuje upadki do wody.
 
Wybrana grafika

Wiatry:

Na zestaw będący w ruchu działa wiatr, który określamy jako wiatr rzeczywisty VT. Sam zestaw generuje przy tym wiatr własny VS, skierowany przeciwnie do ruchu deski, o prędkości równej prędkości poruszającej się deski. Wypadkową tych dwóch wiatrów jest wiatr pozorny VT. Ten właśnie wiatr, a nie wiatr rzeczywisty czujemy płynąc na desce. Przy desce nieporuszającej się prędkość i kierunek wiatru pozornego jest taki sam jak wiatru rzeczywistego. Przedstawione poniżej sytuacje i powstające momenty sił, opisywane są w oparciu o wiatr pozorny.

 

Wybrana grafika

 

VT – prędkość wiatru rzeczywistego
VS – prędkość wiatru własnego
VA – prędkość wiatru pozornego

Siły aerodynamiczne:
 
Żagiel wypełniony wiatrem (wybrany) generuje dwie siły. Pierwszą z nich jest siła przechylająca FP, skierowana prostopadle do kursu deski. Drugą, siła ciągu FC, skierowana równolegle do kursu deski. Wielkość obu tych sił zależne są od powierzchni, kształtu profilu i kąta trymu żagla, czyli wybrania żagla względem kierunku wiatru pozornego. Wypadkową tych sił jest TA, wypadkowa siła aerodynamiczna. W zależności od prędkości, sprawności ożaglowania i ustawienia płaszczyzny w stosunku do VA, TA może być skierowana bardziej lub mniej prostopadle do osi deski. Zbyt mocne wybranie żagla (przebranie) lub zbyt płaski profil powoduje zwiększenie niekorzystnej siły przechylającej, kosztem siły ciągu, co zmniejsza prędkość.

 

Wybrana grafika

 

FC – siła ciągu – równoległa do kursu deski
FP – siła przechylająca – prostopadła do kursu deski
TA – wypadkowa siła aerodynamiczna

Siły hydrodynamiczne:
 
Wszystkie elementy deski mające kontakt z wodą powodują powstawanie sił hydrodynamicznych. Siła skierowana przeciwnie do kursu deski, zwana jest oporem hydrodynamicznym R. Jak się nietrudno domyślić jest to siła najmniej pożądana. Jej wartość ma znaczący wpływ na prędkość deski. Drugą siłą powstającą na podwodnej części kadłuba jest siła boczna FB, skierowana prostopadle do kursu deski, wpływająca na dryf, stabilność kursu i możliwości żeglugi na wiatr.

 

Wybrana grafika

 

R – opór hydrodynamiczny – równoległy do kursu deski
FB – siła boczna – prostopadła do kursu deski
TH – wypadkowa siła hydrodynamiczna

Punkty przyłożenia sił:  
 
Łączny skutek sił powstających na ożaglowaniu określamy jako wypadkowa siła aerodynamiczna -TA. Umowny punkt przyłożenia tej siły to środek ożaglowania - S. Jego położenie jest mniej więcej stałe, zależne od trymu i naprężenia żagla wywołanego naciskiem przez wiatr. Położenie środka ożaglowania podlega jedynie niewielkim zmianom, tym większym im mniej sprawny żagiel. W żaglu windsurfingowym środek ożaglowania znajduje się mniej więcej na linii równoległej do linii łączącej stopę masztu z topem masztu, przechodzącej pomiędzy prawidłowo ustawionymi linkami trapezowymi na bomie. Punkt ten znajduje się wyżej w żaglach manewrowych i szybko osiągających ślizg, niżej w żaglach przeznaczonych do ścigania się, w których istotna jest stabilność i prędkość.

Analogicznie do wypadkowej siły aerodynamicznej TA, na kadłubie możemy mniej więcej określić miejsce przyłożenia wypadkowej siły hydrodynamicznej TH, zwane środkiem bocznego oporu - SBO. Punkt ten w żegludze nieślizgowej i przy niewielkim zafalowaniu prawie nie zmienia położenia. Przy desce prowadzonej płasko znajduje się w pobliżu osi deski. Położenie bliżej lub dalej rufy deski zależne jest od wielkości statecznika i miecza, kąta rozłożenia miecza, prędkości deski, przegłębienia burty zawietrznej, czy też zafalowania. SBO znajdzie się najbliżej rufy, jeśli dziób deski jest nad wodą, a miecz schowany w desce.

 

Wybrana grafika

 


S – środek ożaglowania – punkt przyłożenia sił aerodynamicznych
SBO – środek bocznego oporu – punkt przyłożenia sił hydrodynamicznych
 
Momenty sił:
 
Wzajemne położenie w płaszczyźnie horyzontalnej punktów przyłożenia wypadkowej siły hydro- i aerodynamicznej, czyli środka bocznego oporu i środka ożaglowania, wpływa na stabilność kursu. Jeżeli wypadkowa siła aerodynamiczna TA i wypadkowa siła hydrodynamiczna TH działają wzdłuż jednej linii prostej, równoważą się i mamy do czynienia ze stanem stateczności kierunkowej, czyli deska utrzymuje stały kurs.

Jeżeli natomiast punkty: środek bocznego oporu SBO i środek ożaglowania S nie znajdują się na jednej linii, lecz przesunięte są względem siebie o odległość a, wytwarzają pewien moment obrotowy M. Jeżeli środek ożaglowania znajduje się bardziej na wiatr niż środek bocznego oporu, powstaje moment wywołujący zawietrzność - MZ czyli deska skręca z wiatrem. W sytuacji odwrotnej, gdy środek bocznego oporu SBO jest dalej na wiatr niż środek ożaglowania S, powstaje moment wywołujący nawietrzność MN, powodujący ostrzenie deski. Momenty sił są tym większe nim większa odległość a i większe siły TA i TH.

 

Wybrana grafika

 

 

Wybrana grafika

 

MN – moment wywołujący nawietrzność – skręcanie w stronę wiatru

 

Wybrana grafika

 

 

Wybrana grafika

 

 MZ – moment wywołujący zawietrzność – skręcanie z wiatrem

Kąty:
 
Analizując siły powstające w desce podczas ruchu, nie możemy pominąć pojęcia dryfu λ. Dryfem określamy kąt w jakim ustawia się deska w stosunku do jej kursu. Wszelkie siły aero- jak i hydrodynamiczne rozpatrujemy właśnie w oparciu o kurs deski, a nie jej oś, co jest dość częstym błędem.

Kąt natarcia α, to kąt względem kierunku wiatru pozornego, przy którym żagiel pracuje najwydajniej, generując największą siłę ciągu. Optymalny kąt zależy w znacznym stopniu od typu i kroju żagla, wybrzuszenia profilu żagla, zastosowaniu rotatorów i średnicy masztu. Wynosi on około 15-27 stopni.

 

Wybrana grafika

 

λ (lambda) – dryf – kąt pomiędzy osią deski, a kierunkiem ruchu deski
α (alfa) – kąt natarcia – kąt pomiędzy kierunkiem wiatru pozornego VA, a cięciwą profilu żagla

Wnioski praktyczne wypływające z przedstawionej teorii:
 
  • Na kursie półwiatr, zachowując stałe wybranie żagla względem kierunku wiatru pozornego (odczuwalnego na płynącej desce), większy moment obrotowy MZ (powodujący odpadanie) powstaje przy pochyleniu masztu w kierunku wiatru (na nawietrzną), niż dziobu deski.
  • Pochylenie masztu w kierunku dziobu i na zawietrzną, czyli prostopadle do kierunku odczuwanego wiatru nie wywoła momentu MZ, czyli deska nie odpadnie z kursu, a jedynie żagiel „wyrwie” Ci z rąk.
  • Mocniejsze obciążenie przedniej stopy przy odpadaniu nie wpłynie na zwiększenie MZ, a wręcz go zmniejszy poprzez zmianę położenia SBO do przodu. Wyjątkiem jest obciążenie przedniej stopy z jednoczesnym ustawieniem jej na nawietrznej burcie deski obok masztu i powstanie w związku z tym dodatkowego momentu powodującego odpadanie.
  • Analogicznie do pierwszego wniosku, szybsze ostrzenie deski osiągniemy nie poprzez pochylenie pracującego żagla na rufę deski, ale w kierunku z wiatrem.
  • Aby zachować ciągłość i płynność skrętu z wiatrem lub pod wiatr, należy utrzymywać stałe wybranie żagla względem odczuwanego kierunku wiatru (pozornego). Nie należy dopuszczać do zbyt dużego przebrania żagla przy ostrzeniu, gdyż spowoduje to zatrzymanie, a nawet złapanie wstecznego biegu przez deskę.
  • Deska najszybciej odpadnie, gdy obciążymy rufę z jednoczesnym pochyleniem żagla w kierunku: na wiatr i lekko na dziób.  
  • Deska najszybciej wyostrzy, gdy silnie obciążymy rufę deski po zawietrznej, a żagiel pochylimy z wiatrem i lekko na rufę.
Polecane

Komentarze użytkowników  
 

Średnia ocen użytkownika

 

Nie komentowano

Dodaj komentarz!



mXcomment 1.0.7 © 2007-2017 - visualclinic.fr
License Creative Commons - Some rights reserved
« poprzedni artykuł   następny artykuł »








© http://www.hotis.pl, Wszystkie zawarte w wortalu artykuły są naszego autorstwa i jakiekolwiek kopiowanie ich w całości, bądź fragmentach jest zabronione i podlega Ustawie o Prawie Autorskim i Prawach Pokrewnych z dn. 4.02.1994 r. (Dz.U. z 1994 r. Nr 24, poz.83) wraz z późniejszymi zmianami.