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



serwis zagli
Surfnation
go2hel.pl
Kolporter RSS

Po co "firana"? Poleć znajomemu
Autor: Betty   
31.08.2009.
 
Na to pytanie można odpowiedzieć krótko: głównie z powodu oporu indukowanego. Podstawowym czynnikiem mającym wpływ na projektowanie żagli z luźnym likiem wolnym, popularnie nazywanym „firaną”, jest redukcja oporu indukowanego powstającego na głowicy żagla. Opór indukowany jest związany ze zjawiskiem przedwczesnego odrywania strug przepływu powietrza w górnych partiach żagla. Im bardziej ostry jest wierzchołek żagla, tym łatwiej zachodzi oderwanie strug powietrza i większa jest powierzchnia żagla, która nie bierze udziału w wytwarzaniu siły ciągu.

 

Wybrana grafika

 

Odpowiednio wybrany „po maszcie” żagiel przewidziany na średni wiatr.

Na ogół oderwanie strug przepływu zachodzi wcześniej ponad silnie obciążonymi powierzchniami żagla aniżeli ponad tymi, które są słabo obciążone. To wyjaśnia fakt stosowania obecnie w żaglach dużej głowicy żagla i trymu żagli z dużą powierzchnią luźnego liku wolnego.

Podsumowując, napięta powierzchnia żagla generuje siłę aerodynamiczną, a luźna powierzchnia zmniejsza straty tej siły, wynikające z oporu indukowanego.
 
Właściwe ustawienie płaszczyzny żagla do kierunku wiatru pozornego.
 
Optymalny skręt żagla powinien być taki, aby żagiel na całej swojej wysokości pracował pod takim samym kątem natarcia do wiatru pozornego. Wtedy cała powierzchnia żagla wpływa na powstawanie siły ciągu.

Aby wyjaśnić, co to wszystko oznacza, musimy najpierw odpowiedzieć na kilka pytań:

Co to jest wiatr pozorny?

Ile powinien wynosić kąt natarcia płaszczyzny żagla w stosunku do kierunku wiatru pozornego?

Jak zmienia się siła wiatru rzeczywistego oraz siła i kierunek wiatru pozornego z wysokością?
 
Wiatrem pozornym nazywamy wiatr wypadkowy, na który składają się wiatr rzeczywisty i prędkość deski. Wiatr, który czujemy stojąc na desce, to właśnie wiatr pozorny. Jeśli deska stoi w miejscu, wiatr pozorny ma ten sam kierunek i siłę, co wiatr rzeczywisty. Jeśli płyniemy, kierunek i siła wiatru pozornego zależy od kursu względem wiatru rzeczywistego. Mówiąc prościej, jeśli płyniemy ostro na wiatr, wydaje nam się, że wieje mocno, a jeśli płyniemy z wiatrem – słabo.
Wybrana grafikaWybrana grafikaWybrana grafika
Wybrana grafika


Optymalny kąt natarcia żagla został obliczony na podstawie pomiarów. Analizując charakterystykę aerodynamiczną żagla bermudzkiego i znaczenie kąta natarcia żagla, stwierdzono, że maksymalna siła ciągu żagla powstaje wtedy, gdy żagiel jest ustawiony pod kątem 270 do kierunku wiatru pozornego.
Wybrana grafika

Siła wiatru rośnie wraz z wysokością. Blisko powierzchni wody prędkość wiatru jest mniejsza ze względu na siły tarcia, zafalowanie i inne zaburzenia przepływu strug wiatru. Na podstawie pomiarów meteorologicznych stopnia wzrostu prędkości wiatru, wykreślono krzywe dla wiatrów o różnej sile i stopniu zafalowania akwenu. Dowiedziono, że krzywe gradientu prędkości wiatru różnią się od siebie i to dość znacznie.
Wybrana grafika
Wybrana grafika

Szybkość wiatru rzeczywistego na wysokości głowicy głównego żagla – grota stanowi 80% wartości wiatru górnego, tj, - 8 węzłów. Na wysokości bomu wynosi już ok. 5,4 węzła. Zmiany te wywierają wpływ na kierunek i prędkość wiatru pozornego na różnych wysokościach żagla.
 
Wybrana grafika

Z analizy powyższych rysunków, można przyjąć regułę, że wiatr pozorny działający na górne partie żagla jest silniejszy i pełniejszy, wiatr dolny zaś jest słabszy i wieje ostrzej w stosunku do płaszczyzny żagla. Wynika z tego również to, że zwłaszcza przy warunkach słabowiatrowych, gdzie prędkość własna wynosi ok. 2/3 prędkości wiatru, skręt głowicy żagla przy kursie baksztag ok. 1200, powinien być prawie 3-krotnie większy niż przy kursie bejdewind ok. 400. Ujmując to inaczej, jeśli płyniemy halsówkę, firana powinna być mniejsza a profil płytszy, jeśli kursami z wiatrem – firana większa i profil głębszy.

Analizując rozkład procentowy prędkości wiatru na różnej wysokości przy wiatrach słabych, umiarkowanych i silnych, zauważamy, że wraz ze wzrostem prędkości wiatru, różnica pomiędzy prędkościami zmierzonymi dla jednej siły wiatru na różnej wysokości jest mniejsza. Doprowadza nas to do zaskakującego wniosku, że żagiel powinien być trymowany z większą „firaną” przy wiatrach słabych aniżeli przy silniejszych! Niestety, osiągnięcie większego obszaru luźnego liku wolnego możemy dokonać w żaglach do windsurfingu jedynie poprzez większe napięcie liku przedniego. Powoduje to jednocześnie spłycenie głębokości profilu żagla i w efekcie mniejszą siłę ciągu, aniżeli w żaglu z mniej luźnym likiem wolnym i głębszym profilem. Pogodzenie tych dwóch parametrów jest w tej chwili chyba poza możliwościami konstruktorów żagli.

Podsumowując: optymalny profil żagla, to luźny lik wolny na całej długości, od topu do bomu. Bardziej luźny w głowicy żagla, mniej przy bomie. Zbyt duża „firana” na głowicy żagla w połączeniu z jej całkowitym brakiem blisko bomu (jakie ma miejsce przy zastosowaniu zbyt twardego masztu) powodują zaburzony przepływ strug powietrza na żaglu, utraty czynnej powierzchni żagla w głowicy i zbyt gwałtowne odrywanie strug wiatru, czyli zwiększony opór indukowany przy bomie. Obszar luźnej powierzchni żagla powinien być mniejszy jeśli płyniemy kursem ostrym na wiatr i większy jeśli płyniemy baksztagiem.
 
 "Redukcja” powierzchni.
 
Zwiększeniem „firany” redukujemy czynną powierzchnię żagla w przypadku wzrostu prędkości wiatru. Tak wybrany żagiel, w porównaniu do żagla mniejszego i słabiej wybranego po maszcie, będzie znacznie stabilniejszy, łatwiej będzie znosił okresowe dziury w wietrze, ale jego rozmiar sprawi, że operowanie nim będzie trudniejsze. Stąd bierze się fakt używania przez zawodników większych żagli niż wskazuje logika, w celu poprawy stabilności ciągu przy dużych prędkościach, w konkurencjach szybkościowych.

Podsumowując, jeżeli wiatr przybrał na sile i nie mamy opcji zmiany żagla na mniejszy, wybieramy go mocniej po maszcie, robiąc większą firanę.
 
Zmiana wyglądu żagla po wypełnieniu się wiatrem.
 
Żagiel przygotowany na brzegu, leżący na plaży wygląda nieco dziwnie, można by było powiedzieć niekorzystnie. Wypełnienie żagla wiatrem, jeszcze na plaży i poddanie go obciążeniu, powoduje skręcenie i mocniejsze ugięcie masztu i korzystną zmianę wyglądu. Na skutek ugięcia masztu i rotacji głowicy żagla zmniejsza się luźna powierzchnia liku wolnego.

Podsumowując, trymując żagiel na plaży, weźmy poprawkę na fakt aktualnego obciążenia żagla i masztu tylko w jednej płaszczyźnie.
 
Jak przedstawiona powyżej teoria ma się do praktycznego zastosowania w żaglu windsurfingowym?

Otóż, aby uzyskać w żaglu maksymalną siłę ciągu, należy go bezwzględnie trymować z uzyskaniem luźnego liku wolnego, zarówno przy słabym, jak i silnym wietrze. Wyjątkiem są żagle regatowe przeznaczone na słabe wiatry, na których przez cały czas trwania wyścigu zawodnik aktywnie pompuje żaglem. Zakres luźnej powierzchni żagla powinien być tym większy, nim silniejszy wieje wiatr. Istotne jest też wybrzuszenie żagla, większe przy wiatrach słabych i przy pływaniu wypornościowym, a mniejsze przy pływaniu ślizgowym.

Żagle Wave oznaczane przez producenta, jako żagle o dużej sile ciągu, przeznaczone na warunki On-shore (wiatr do lądu) i pływanie na wiatr, posiadają bardziej twardy profil i mniejszy skręt głowicy. Żagle Wave, na których nie ma potrzeby nabierania wysokości, przeznaczone na warunki Off-shore (wiatr od lądu), skręt głowicy mają bardzo duży. Oznaczane są jako żagle o mniejszej sile ciągu.

Kolejny praktyczny wniosek wynikający z teorii, to odpowiednie ustawianie płaszczyzny żagla na halsie względem deski. O ile w warunkach ślizgowych, przy założeniu prędkości własnej w przybliżeniu równej prędkości wiatru rzeczywistego wybieramy żagiel tak, aby bom ustawił się równolegle do kadłuba, o tyle przy warunkach nieślizgowych i prędkości własnej niemal dwukrotnie mniejszej od wiatru rzeczywistego, musimy wyczuć, kiedy żagiel nam najlepiej ciągnie. Zbyt słabe wybranie jest łatwe do rozpoznania i nie wymaga analizy. Zbyt mocne wybranie powoduje zwiększenie siły przechylającej, kosztem siły ciągu. W efekcie deska dostaje większego dryfu, ustawia się bokiem i płynie wolniej.

Polecane

Komentarze użytkowników  
 

Średnia ocen użytkownika

 

Nie komentowano

Dodaj komentarz!



mXcomment 1.0.7 © 2007-2017 - visualclinic.fr
License Creative Commons - Some rights reserved
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.