Dlaczego łódka płynie i to w pożądanym przez nas kierunku?

Dlaczego łódka płynie i to w pożądanym przez nas kierunku?

Wiemy już czym jest wiatr i dlaczego tak ważne jest rozpoznanie, skąd wieje. Powiedzieliśmy sobie również trochę o typach wiatrów - o wietrze rzeczywistym, własnym i ich wypadkowym wietrze pozornym. W tym artykule dowiemy się, dlaczego łódka płynie i to w pożądanym przez nas kierunku.

Na łódkę działają dwa żywioły - wiatr i woda. Na wynurzoną cześć łódki działa wiatr, który prąc na żagle wytwarza siłę aerodynamiczną F. Zgodnie z III zasadą dynamiki Newtona, skoro jest akcja to musi być i reakcja, którą w naszym przypadku jest powstanie siły hydrodynamicznej Rh, przyłożonej do zanurzonej w wodzie części kadłuba. Ważnym jest to, że siła hydrodynamiczna jest skierowana prostopadle do siły aerodynamicznej i ma przeciwny zwrot.

Rys. 1. Siły działające na jacht podczas żeglugi. [1]

Siła aerodynamiczna F, która powstaje w Środku Ożaglowania SO, jest wypadkową dwóch sił : siły ciągu Fc oraz siły przechylającej Fp. Siła ciągu nadaje łódce prędkość, a siła przechylająca - jak sama nazwa wskazuje - powoduje przechylanie się łódki na burtę zawietrzną oraz jej dryf. Więcej o przechyłach łódki, czyli o jej stateczności dowiemy się w kolejnym artykule.

Siła hydrodynamiczna Rh powstaje w skutek działania oporów bocznych i przyłożona jest w tzw. Środku Bocznych Oporów SBO. Tak samo jak siła aerodynamiczna jest wypadkową dwóch  sił, tak i wypadkowy opór boczny powstał w skutek istnienia oporu wzdłużnego Rw oraz oporu bocznego Rb. Czy to Wam się kiedyś przyda w praktyce? Bezpośrednio nie, ale trzeba mieć jakieś pojęcie o tym, co się dzieje z łódką podczas żeglugi.

W powyższych rozważaniach wspomniałem o zjawisku zwanym dryfem. Dryf powstaje w skutek działania siły przechylającej. Całkowicie nie da się go wyeliminować, ale można go zmniejszyć do minimum. W tym celu jachty śródlądowe mają miecz. Jest to wypuszczona przez skrzynię mieczową do wody płetwa, której jedynym zadaniem jest zwiększenie powierzchni bocznego oporu.

No dobrze, ale co ze wspomnianym ustawieniem żagli i kątem natarcia? Musi być odpowiedni w celu uzyskania maksymalnej prędkości :) Kąt ten dla kursów od bajdewindu do półwiatru będzie zawierał się w około 12 - 15 stopni i uprzedzam - nie biegamy po jachcie z kątomierzem. W praktyce żagle ustawiane są do pracy na granicy łopotu. Luzujemy żagle do momentu łopotu, a następnie delikatnie wybieramy. Jeżeli go wyluzujemy to zacznie łopotać czyli przestanie pracować. Jeżeli wybierzemy go zbyt mocno, zwiększy się siła przechylająca a zmaleje siła ciągu.

Rys. 2. Wpływ przebrania żagla na siłę aerodynamiczną. [1]

Najważniejsze aby z powyższego tekstu zapamiętać parę zasad:

1. Siła aerodynamiczna powstaje na żaglu, a siła hydrodynamiczna na zanurzonej w wodzie części kadłuba.
2. Dryf powstaje w skutek działania siły przechylającej. Dryf można zmniejszyć poprzez użycie miecza (bynajmniej nie Jedi)
3. Żagle najlepiej pracują na granicy łopotu.

W następnym artykule powiemy sobie o bardzo ważnym (z punktu widzenia bezpieczeństwa żeglugi) pojęciu ? stateczność jachtu.


[1] Z. Klimczak, Żeglarz Jachtowy teoria i praktyka, Psychoskok 2010
Obraz wyróżniający pochodzi z kadru filmu Perahu Kertas