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.

 

V_T – prędkość wiatru rzeczywistego
V_S – prędkość wiatru własnego
V_A – prędkość wiatru pozornego

Siły aerodynamiczne:

 

Żagiel wypełniony wiatrem (wybrany) generuje dwie siły. Pierwszą z nich jest siła przechylająca F_P, skierowana prostopadle do kursu deski. Drugą, siła ciągu F_C, 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 T_A, wypadkowa siła aerodynamiczna. W zależności od prędkości, sprawności ożaglowania i ustawienia płaszczyzny w stosunku do V_A, T_A 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.

F_C – siła ciągu – równoległa do kursu deski
F_P – siła przechylająca – prostopadła do kursu deski
T_A – 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 F_B, skierowana prostopadle do kursu deski, wpływająca na dryf, stabilność kursu i możliwości żeglugi na wiatr.

R – opór hydrodynamiczny – równoległy do kursu deski
F_B – siła boczna – prostopadła do kursu deski
T_H – wypadkowa siła hydrodynamiczna

Punkty przyłożenia sił:  

 

Łączny skutek sił powstających na ożaglowaniu określamy jako wypadkowa siła aerodynamiczna -T_A. Umowny punkt przyłożenia tej siły to środek ożaglowania - S_OŻ. 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 T_A, na kadłubie możemy mniej więcej określić miejsce przyłożenia wypadkowej siły hydrodynamicznej T_H, zwane środkiem bocznego oporu - S_BO. 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. S_BO znajdzie się najbliżej rufy, jeśli dziób deski jest nad wodą, a miecz schowany w desce.

S_OŻ – środek ożaglowania – punkt przyłożenia sił aerodynamicznych
S_BO – środek bocznego oporu – punkt przyłożenia sił hydrodynamicznych

 

 

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 T_A i wypadkowa siła hydrodynamiczna T_H 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 S_BO i środek ożaglowania S_OŻ 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 - M_Z czyli deska skręca z wiatrem. W sytuacji odwrotnej, gdy środek bocznego oporu S_BO jest dalej na wiatr niż środek ożaglowania S_OŻ, powstaje moment wywołujący nawietrzność M_N, powodujący ostrzenie deski. Momenty sił są tym większe nim większa odległość a i większe siły T_A i T_H.

 

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.

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