Μαθήματα σχετικά με τον άνεμο.Τα σύγχρονα γιοτ και τα ιστιοπλοϊκά σκάφη είναι στις περισσότερες περιπτώσεις εξοπλισμένα με λοξόςπανιά. Το χαρακτηριστικό τους χαρακτηριστικό είναι ότι το κύριο μέρος του πανιού ή όλο αυτό βρίσκεται πίσω από τον ιστό ή τον ιστό. Λόγω του γεγονότος ότι το μπροστινό άκρο του πανιού τραβιέται σφιχτά κατά μήκος του ιστού (ή από μόνο του), το πανί ρέει γύρω από τη ροή αέρα χωρίς να ξεπλένεται όταν είναι τοποθετημένο σε μια αρκετά οξεία γωνία προς τον άνεμο. Χάρη σε αυτό (και με τα κατάλληλα περιγράμματα της γάστρας), το πλοίο αποκτά την ικανότητα να κινείται υπό οξεία γωνία προς την κατεύθυνση του ανέμου.

Στο Σχ. 190 δείχνει τη θέση του ιστιοφόρου σε διαφορετικές διαδρομές σε σχέση με τον άνεμο. Ένα συνηθισμένο ιστιοφόρο δεν μπορεί να πλεύσει απευθείας ενάντια στον άνεμο - το πανί σε αυτή την περίπτωση δεν δημιουργεί δύναμη έλξης ικανή να ξεπεράσει την αντίσταση του νερού και του αέρα. Τα καλύτερα αγωνιστικά γιοτ με μέτριους ανέμους μπορούν να πλεύσουν κοντά σε γωνία 35-40° ως προς την κατεύθυνση του ανέμου. Συνήθως αυτή η γωνία δεν είναι μικρότερη από 45°. Ως εκ τούτου, το ιστιοφόρο αναγκάζεται να φτάσει σε έναν στόχο που βρίσκεται ακριβώς ενάντια στον άνεμο. tacking- εναλλάξ δεξιά και θύρα. Η γωνία μεταξύ της πορείας του πλοίου στο ένα καρφί και στο άλλο ονομάζεται γωνία πρόσφυσης, και η θέση του σκάφους με την πλώρη του απευθείας ενάντια στον άνεμο είναι αριστερόφρονας. Η ικανότητα ενός πλοίου να προσκολλάται και να κινείται με τη μέγιστη ταχύτητα απευθείας στον άνεμο είναι ένα από τα κύρια χαρακτηριστικά ενός ιστιοφόρου.

Οι διαδρομές από κοντά έως μισό άνεμο, όταν ο άνεμος φυσάει με 90° προς το λιμάνι του πλοίου, ονομάζονται αιχμηρός; από τον άνεμο στον κόλπο έως τον άνεμο (ο άνεμος φυσάει κατευθείαν προς τα πίσω) - γεμάτος. Διακρίνω απότομος(πορεία σε σχέση με τον άνεμο 90-135°) και γεμάτος(135-180°) οπισθοδρόμια, καθώς και κοντινά (40-60° και 60-80° στον άνεμο, αντίστοιχα).

Ρύζι. 190. Πορεία ιστιοφόρου σε σχέση με τον άνεμο.

1 - απότομες κοντινές 2 - Πλήρως κλειστό 3 - άνεμος στον κόλπο 4 - παραμονή 5 - jibe; 6 - αριστερός.

Φαινόμενος άνεμος.Η ροή αέρα που ρέει γύρω από τα πανιά του γιοτ δεν συμπίπτει με την κατεύθυνση αληθινός άνεμος(σε σχέση με το σούσι). Εάν το πλοίο κινείται, τότε εμφανίζεται μια αντίθετη ροή αέρα, η ταχύτητα της οποίας είναι ίση με την ταχύτητα του πλοίου. Όταν υπάρχει άνεμος, η κατεύθυνσή του σε σχέση με το πλοίο αποκλίνει κατά κάποιο τρόπο λόγω της εισερχόμενης ροής αέρα. αλλάζει και το μέγεθος της ταχύτητας. Έτσι, η συνολική ροή, που ονομάζεται φαινομενικός άνεμος. Η κατεύθυνση και η ταχύτητά του μπορούν να ληφθούν προσθέτοντας τα διανύσματα του αληθινού ανέμου και της επερχόμενης ροής (Εικ. 191).

Ρύζι. 191. Φαινόμενος άνεμος σε διάφορες διαδρομές του γιοτ σε σχέση με τον άνεμο.

1 - κοντά 2 - άνεμος στον κόλπο 3 - παραμονή 4 - jibe.

v- ταχύτητα του γιοτ. vκαι - πραγματική ταχύτητα ανέμου. vμέσα - φαινομενική ταχύτητα ανέμου.

Είναι προφανές ότι σε μια κοντινή διαδρομή η φαινομενική ταχύτητα του ανέμου είναι η μεγαλύτερη και σε μια γωνιά είναι η μικρότερη, αφού στην τελευταία περίπτωση οι ταχύτητες και των δύο ροών κατευθύνονται σε ακριβώς αντίθετες κατευθύνσεις.

Τα πανιά σε ένα γιοτ είναι πάντα τοποθετημένα προς την κατεύθυνση του φαινομενικού ανέμου. Σημειώστε ότι η ταχύτητα του γιοτ δεν αυξάνεται σε ευθεία αναλογία με την ταχύτητα του ανέμου, αλλά πολύ πιο αργά. Επομένως, όταν ο άνεμος αυξάνεται, η γωνία μεταξύ της κατεύθυνσης του αληθινού και του φαινομενικού ανέμου μειώνεται και σε ασθενείς ανέμους, η ταχύτητα και η κατεύθυνση του φαινομενικού ανέμου διαφέρουν πιο αισθητά από τον αληθινό.

Δεδομένου ότι οι δυνάμεις που δρουν σε ένα πανί όπως σε ένα φτερό αυξάνονται ανάλογα με το τετράγωνο της ταχύτητας της ροής, τα ιστιοπλοϊκά με ελάχιστη αντίσταση στην κίνηση μπορεί να αντιμετωπίσουν ένα φαινόμενο «αυτοεπιτάχυνσης», στο οποίο η ταχύτητά τους υπερβαίνει την ταχύτητα του ανέμου . Αυτοί οι τύποι ιστιοπλοϊκών σκαφών περιλαμβάνουν ice yachts - ice boats, hydrofoil yachts, τροχοφόρα (παραλία) yachts και proa - στενά σκάφη μονού κύτους με πλωτήρα ανύψωσης. Μερικοί από αυτούς τους τύπους σκαφών έχουν καταγράψει ταχύτητες έως και τρεις φορές την ταχύτητα του ανέμου. Έτσι, το εθνικό μας ρεκόρ ταχύτητας παγόπλοιου είναι 140 χλμ./ώρα και σημειώθηκε σε άνεμο του οποίου η ταχύτητα δεν ξεπερνούσε τα 50 χλμ./ώρα. Παρεμπιπτόντως, σημειώνουμε ότι το απόλυτο ρεκόρ ταχύτητας για ιστιοπλοΐα στο νερό είναι σημαντικά χαμηλότερο: σημειώθηκε το 1981 σε ένα ειδικά κατασκευασμένο δίστηλο καταμαράν «Crossbau-II» και είναι ίσο με 67,3 km/h.

Τα συμβατικά ιστιοφόρα πλοία, εκτός εάν είναι σχεδιασμένα για πλάνισμα, σπάνια υπερβαίνουν το όριο ταχύτητας εκτόπισης v = 5,6 √L km/h (βλ. Κεφάλαιο I).

Δυνάμεις που δρουν σε ιστιοφόρο.Υπάρχει μια θεμελιώδης διαφορά μεταξύ του συστήματος των εξωτερικών δυνάμεων που δρουν σε ένα ιστιοπλοϊκό και ενός σκάφους που κινείται από μια μηχανική μηχανή. Σε ένα μηχανοκίνητο σκάφος, η ώθηση της προπέλας - η έλικα ή ο πίδακας νερού - και η δύναμη της αντίστασης του νερού στην κίνησή του ενεργούν στο υποβρύχιο τμήμα, που βρίσκεται στο κεντρικό επίπεδο και σε μικρή απόσταση μεταξύ τους κατακόρυφα.

Σε ένα ιστιοφόρο, η κινητήρια δύναμη εφαρμόζεται ψηλά πάνω από την επιφάνεια του νερού και, επομένως, πάνω από τη γραμμή δράσης της δύναμης οπισθέλκουσας. Εάν το πλοίο κινείται υπό γωνία προς την κατεύθυνση του ανέμου - κλειστό, τότε τα πανιά του λειτουργούν σύμφωνα με την αρχή της αεροδυναμικής πτέρυγας, που συζητείται στο Κεφάλαιο II. Όταν ο αέρας ρέει γύρω από ένα πανί, δημιουργείται κενό στην υπήνεμη (κυρτή) πλευρά του και αυξημένη πίεση δημιουργείται στην προσήνεμη πλευρά. Το άθροισμα αυτών των πιέσεων μπορεί να μειωθεί στην προκύπτουσα αεροδυναμική δύναμη ΕΝΑ(βλ. Εικ. 192), κατευθύνεται περίπου κάθετα στη χορδή του προφίλ του πανιού και εφαρμόζεται στο κέντρο του πανιού (CS) ψηλά πάνω από την επιφάνεια του νερού.

Ρύζι. 192. Δυνάμεις που δρουν στο κύτος και τα πανιά.

Σύμφωνα με τον τρίτο νόμο της μηχανικής, κατά τη διάρκεια της σταθερής κίνησης ενός σώματος σε ευθεία γραμμή, κάθε δύναμη που ασκείται στο σώμα (στην περίπτωση αυτή, στα πανιά που συνδέονται με το κύτος του γιοτ μέσω του ιστού, της όρθιας αρματωσιάς και των φύλλων) πρέπει να να εξουδετερωθεί από δύναμη ίσης σε μέγεθος και αντίθετης κατεύθυνσης. Σε ένα ιστιοφόρο αυτή η δύναμη είναι η προκύπτουσα υδροδυναμική δύναμη H, προσαρτημένο στο υποβρύχιο τμήμα της γάστρας (Εικ. 192). Έτσι, μεταξύ των δυνάμεων ΕΝΑΚαι Hυπάρχει μια γνωστή απόσταση - ο ώμος, ως αποτέλεσμα του οποίου σχηματίζεται μια ροπή ζεύγους δυνάμεων, που τείνει να περιστρέφει το πλοίο σε σχέση με έναν άξονα προσανατολισμένο με έναν συγκεκριμένο τρόπο στο χώρο.

Για την απλούστευση των φαινομένων που προκύπτουν κατά την κίνηση των ιστιοφόρων πλοίων, οι υδροδυναμικές και αεροδυναμικές δυνάμεις και οι ροπές τους αποσυντίθενται σε συνιστώσες παράλληλα με τους κύριους άξονες συντεταγμένων. Με οδηγό τον τρίτο νόμο του Νεύτωνα, μπορούμε να γράψουμε σε ζεύγη όλες τις συνιστώσες αυτών των δυνάμεων και ροπών:

ΕΝΑ	- αεροδυναμική προκύπτουσα δύναμη.
Τ	- η δύναμη ώθησης των πανιών που κινεί το πλοίο προς τα εμπρός:
ρε	- δύναμη κλίσης ή δύναμη ολίσθησης.
ΕΝΑ v	- κατακόρυφη (κόψιμο στη μύτη) δύναμη.
Π	- δύναμη μάζας (μετατόπιση) του σκάφους.
Μρε	- ροπή κοπής.
Μ cr	- στιγμή φτέρνας
ΜΠ	- η στιγμή που οδηγεί στον άνεμο.
H	- υδροδυναμική προκύπτουσα δύναμη.
R	- η δύναμη της αντίστασης του νερού στην κίνηση του σκάφους.
Rρε	- πλευρική δύναμη ή αντίσταση στην ολίσθηση.
H v	- κατακόρυφη υδροδυναμική δύναμη.
γ· V	- δύναμη άνωσης.
Μ μεγάλο	- στιγμή αντίστασης στο κόψιμο.
Μ V	- στιγμή αποκατάστασης
Μστο	- στιγμή βύθισης.

Για να κινείται το πλοίο σταθερά κατά μήκος της πορείας του, κάθε ζεύγος δυνάμεων και κάθε ζεύγος ροπών πρέπει να είναι ίσα μεταξύ τους. Για παράδειγμα, η δύναμη μετατόπισης ρεκαι δύναμη αντίστασης ολίσθησης R d δημιουργήστε μια στιγμή φτέρνας Μ kr, το οποίο πρέπει να εξισορροπηθεί από τη στιγμή αποκατάστασης Μσε ή στιγμή πλευρικής σταθερότητας. Αυτή η στιγμή σχηματίζεται λόγω της δράσης των μαζικών δυνάμεων Πκαι άνωση του σκάφους γ· V, ενεργώντας στον ώμο μεγάλο. Οι ίδιες δυνάμεις σχηματίζουν τη στιγμή της αντίστασης στο τριμάρισμα ή τη στιγμή της διαμήκους ευστάθειας Μ μεγάλο, ίσο σε μέγεθος και αντίθετο με τη ροπή κοπής Μδ. Οι όροι του τελευταίου είναι οι ροπές των ζευγών δυνάμεων Τ - RΚαι ΕΝΑ v - H v .

Έτσι, η κίνηση ενός ιστιοπλοϊκού πλοίου σε μια λοξή πορεία προς τον άνεμο σχετίζεται με την κύλιση και το τελείωμα και την πλευρική δύναμη ρε, εκτός από κύλιση, προκαλεί και drift - lateral drift, οπότε κανένα ιστιοφόρο δεν κινείται αυστηρά προς την κατεύθυνση του DP, όπως ένα πλοίο με μηχανικό κινητήρα, αλλά με μικρή γωνία ολίσθησης β. Το κύτος ενός ιστιοφόρου, η καρίνα και το πηδάλιο του γίνονται υδροπτέρυγα, πάνω στο οποίο ρέει μια επερχόμενη ροή νερού υπό γωνία προσβολής ίση με τη γωνία ολίσθησης. Είναι αυτή η περίσταση που καθορίζει το σχηματισμό μιας δύναμης αντίστασης ολίσθησης στην καρίνα του γιοτ R d, το οποίο είναι συστατικό της δύναμης ανύψωσης.

Σταθερότητα κίνησης και κεντραρίσματος ιστιοφόρου σκάφους.Λόγω της φτέρνας, η δύναμη ώθησης των πανιών Τκαι δύναμη αντίστασης Rφαίνεται να λειτουργεί σε διαφορετικά κατακόρυφα επίπεδα. Σχηματίζουν ένα ζεύγος δυνάμεων που φέρνουν το πλοίο προς τον άνεμο - γκρεμίζοντας το από την ευθεία πορεία που ακολουθεί. Αυτό αποτρέπεται από τη στιγμή του δεύτερου ζεύγους δυνάμεων - κλίσης ρεκαι δυνάμεις αντίστασης ολίσθησης Rδ, καθώς και μια μικρή δύναμη Νστο τιμόνι, το οποίο πρέπει να εφαρμοστεί για να διορθωθεί η κίνηση του γιοτ κατά μήκος της διαδρομής.

Είναι προφανές ότι η αντίδραση του σκάφους στη δράση όλων αυτών των δυνάμεων εξαρτάται τόσο από το μέγεθός τους όσο και από την αναλογία των βραχιόνων έναΚαι σιεπί των οποίων δρουν. Με την αύξηση του κυλίνδρου, ο βραχίονας του ζεύγους κίνησης σιαυξάνεται επίσης και η μόχλευση του ζεύγους που πέφτει έναεξαρτάται από τη σχετική θέση κέντρο του πανιού(CP - σημεία εφαρμογής των αεροδυναμικών δυνάμεων που προκύπτουν στα πανιά) και κέντρο πλευρικής αντίστασης(CBS - σημεία εφαρμογής των υδροδυναμικών δυνάμεων που προκύπτουν στο κύτος του γιοτ).

Ο ακριβής προσδιορισμός της θέσης αυτών των σημείων είναι ένα αρκετά δύσκολο έργο, ειδικά αν σκεφτεί κανείς ότι αλλάζει ανάλογα με πολλούς παράγοντες: την πορεία του πλοίου σε σχέση με τον άνεμο, το κόψιμο και τον συντονισμό των πανιών, τη λίστα και την επένδυση του γιοτ, σχήμα και προφίλ της καρίνας και του πηδαλίου κ.λπ.

Κατά το σχεδιασμό και τον εκ νέου εξοπλισμό θαλαμηγών, λειτουργούν με συμβατικά CP και CB, θεωρώντας τα που βρίσκονται στα κέντρα βάρους επίπεδων μορφών, τα οποία αντιπροσωπεύουν πανιά τοποθετημένα στο DP, και τα περιγράμματα του υποβρύχιου τμήματος του DP με καρίνα, πτερύγια και πηδάλιο (Εικ. 193). Το κέντρο βάρους ενός τριγωνικού πανιού, για παράδειγμα, βρίσκεται στη διασταύρωση δύο διαμέσου και το κοινό κέντρο βάρους των δύο πανιών βρίσκεται σε ένα ευθύγραμμο τμήμα που συνδέει το CP και των δύο πανιών και διαιρεί αυτό το τμήμα σε αντίστροφη αναλογία με το εμβαδόν τους. Εάν το πανί έχει τετράγωνο σχήμα, τότε το εμβαδόν του χωρίζεται διαγώνια σε δύο τρίγωνα και το CP προκύπτει ως το κοινό κέντρο αυτών των τριγώνων.

Ρύζι. 193. Προσδιορισμός του υπό όρους κέντρου πανιού ενός γιοτ.

Η θέση του κεντρικού κέντρου μπορεί να προσδιοριστεί εξισορροπώντας ένα πρότυπο του υποβρύχιου προφίλ του DP, κομμένο από λεπτό χαρτόνι, στην άκρη μιας βελόνας. Όταν το πρότυπο τοποθετηθεί οριζόντια, η βελόνα θα βρίσκεται στο υπό όρους κεντρικό σημείο. Ωστόσο, αυτή η μέθοδος είναι λίγο-πολύ εφαρμόσιμη για πλοία με μεγάλη επιφάνεια του υποβρύχιου τμήματος της πτέρυγας - για παραδοσιακά γιοτ με μακριά γραμμή καρίνας, σκάφη πλοίων κ.λπ. Σε σύγχρονα σκάφη, τα περιγράμματα των οποίων έχουν σχεδιαστεί με βάση Στη θεωρία των φτερών, ο κύριος ρόλος στη δημιουργία της μετατόπισης της δύναμης οπισθέλκουσας διευκολύνεται από μια καρίνα πτερυγίου και ένα πηδάλιο, το οποίο συνήθως εγκαθίσταται χωριστά από την καρίνα. Τα κέντρα υδροδυναμικών πιέσεων στα προφίλ τους μπορούν να βρεθούν με μεγάλη ακρίβεια. Για παράδειγμα, για προφίλ με σχετικό πάχος δ/ σιπερίπου το 8% αυτό το σημείο βρίσκεται σε απόσταση περίπου 26% της συγχορδίας σιαπό την εισερχόμενη άκρη.

Ωστόσο, το κύτος του γιοτ επηρεάζει κατά κάποιο τρόπο τη φύση της ροής γύρω από την καρίνα και το πηδάλιο, και αυτή η επιρροή ποικίλλει ανάλογα με την κύλιση, την επένδυση και την ταχύτητα του σκάφους. Στις περισσότερες περιπτώσεις, σε αιχμηρές πορείες προς τον άνεμο, το πραγματικό κέντρο βάρους κινείται προς τα εμπρός σε σχέση με το κέντρο πίεσης που καθορίζεται για την καρίνα και το πηδάλιο όπως για τα μεμονωμένα προφίλ. Λόγω της αβεβαιότητας στον υπολογισμό της θέσης του CP και του κεντρικού κέντρου, κατά την ανάπτυξη ενός σχεδίου για ιστιοφόρα πλοία, οι σχεδιαστές τοποθετούν το CP σε μια ορισμένη απόσταση ένα- μπροστά - μπροστά από την Κεντρική Τράπεζα. Το ποσό της προκαταβολής προσδιορίζεται στατιστικά, από σύγκριση με καλά αποδεδειγμένα γιοτ που έχουν υποβρύχια περιγράμματα, σταθερότητα και πλατφόρμες ιστιοπλοΐας κοντά στο σχέδιο. Το μόλυβδο συνήθως ορίζεται ως ποσοστό του μήκους του σκάφους στην ίσαλο γραμμή και είναι 15-18% για ένα σκάφος εξοπλισμένο με σκάφος Βερμούδων. μεγάλο. Όσο μικρότερη είναι η σταθερότητα του σκάφους, τόσο περισσότερο ρολό θα δέχεται υπό την επίδραση του ανέμου και τόσο μεγαλύτερη είναι απαραίτητη η προώθηση της CPU μπροστά από το κεντρικό σύστημα διεύθυνσης.

Είναι δυνατή η ακριβής προσαρμογή της σχετικής θέσης του CP και του CB κατά τη δοκιμή του γιοτ ενώ βρίσκεται σε εξέλιξη. Εάν το πλοίο τείνει να πέφτει στον άνεμο, ειδικά σε μέτριους και φρέσκους ανέμους, τότε αυτό είναι ένα σημαντικό ελάττωμα ευθυγράμμισης. Το γεγονός είναι ότι η καρίνα εκτρέπει τη ροή του νερού που ρέει από αυτήν πιο κοντά στο DP του σκάφους. Επομένως, εάν το πηδάλιο είναι ίσιο, τότε το προφίλ του λειτουργεί με αισθητά μικρότερη γωνία προσβολής από την καρίνα. Εάν, για να αντισταθμιστεί η τάση του σκάφους να βυθίζεται, το πηδάλιο πρέπει να μετακινηθεί προς τον άνεμο, τότε η ανυψωτική δύναμη που δημιουργείται σε αυτό αποδεικνύεται ότι κατευθύνεται προς την υπήνεμη κατεύθυνση - στην ίδια κατεύθυνση με τη δύναμη μετατόπισης ρεστα πανιά. Κατά συνέπεια, το πλοίο θα έχει αυξημένη ολίσθηση.

Κάτι άλλο είναι η εύκολη τάση της θαλαμηγού να οδηγείται. Το πηδάλιο, μετατοπισμένο 3-4° προς την υπήνεμη πλευρά, λειτουργεί με την ίδια ή ελαφρώς μεγαλύτερη γωνία προσβολής με την καρίνα και συμμετέχει αποτελεσματικά στην αντίσταση στην ολίσθηση. Πλευρική δύναμη H, που εμφανίζεται στο πηδάλιο, προκαλεί σημαντική μετατόπιση του γενικού κέντρου βάρους προς την πρύμνη ενώ ταυτόχρονα μειώνει τη γωνία μετατόπισης. Ωστόσο, εάν για να διατηρήσετε το γιοτ σε κοντινή διαδρομή πρέπει να μετακινείτε συνεχώς το πηδάλιο προς την υπήνεμη πλευρά σε γωνία μεγαλύτερη από 2-3°, είναι απαραίτητο να μετακινήσετε τη CPU προς τα εμπρός ή να μετακινήσετε το κεντρικό σύστημα διεύθυνσης πίσω, που είναι πιο δύσκολο.

Σε ένα ολοκληρωμένο γιοτ, μπορείτε να μετακινήσετε τη CPU προς τα εμπρός γέρνοντας τον ιστό προς τα εμπρός, μετακινώντας τον προς τα εμπρός (εάν το επιτρέπει ο σχεδιασμός του βήματος), κοντύνοντας το κύριο πανί κατά μήκος του λούφα και αυξάνοντας την περιοχή του κύριου φλόκου. Για να μετακινήσετε το κεντρικό τιμόνι προς τα πίσω, πρέπει να τοποθετήσετε ένα πτερύγιο μπροστά από το τιμόνι ή να αυξήσετε το μέγεθος της λεπίδας του τιμονιού.

Για να εξαλειφθεί η τάση του γιοτ να βυθίζεται, είναι απαραίτητο να εφαρμόσετε αντίθετα μέτρα: μετακινήστε τη CPU προς τα πίσω ή μετακινήστε το κεντρικό κέντρο προς τα εμπρός.

Ο ρόλος των συνιστωσών της αεροδυναμικής δύναμης στη δημιουργία ώθησης και ολίσθησης.Η σύγχρονη θεωρία της λειτουργίας ενός λοξού πανιού βασίζεται στις διατάξεις της αεροδυναμικής της πτέρυγας, τα στοιχεία της οποίας συζητήθηκαν στο Κεφάλαιο II. Όταν μια ροή αέρα ρέει γύρω από ένα πανί που βρίσκεται υπό γωνία προσβολής α προς τον φαινομενικό άνεμο, δημιουργείται μια αεροδυναμική δύναμη σε αυτό ΕΝΑ, το οποίο μπορεί να αναπαρασταθεί με τη μορφή δύο στοιχείων: ανύψωσης Υ, κατευθύνεται κάθετα στη ροή του αέρα (φαινομενικός άνεμος) και σύρετε Χ- προβολές δύναμης ΕΝΑστην κατεύθυνση της ροής του αέρα. Αυτές οι δυνάμεις χρησιμοποιούνται όταν εξετάζονται τα χαρακτηριστικά του πανιού και του εξοπλισμού ιστιοπλοΐας γενικά.

Ταυτόχρονα δύναμη ΕΝΑμπορεί να αναπαρασταθεί με τη μορφή δύο άλλων συνιστωσών: δύναμη έλξης Τ, κατευθυνόμενη κατά μήκος του άξονα κίνησης του γιοτ και της δύναμης μετατόπισης κάθετα σε αυτό ρε. Ας θυμηθούμε ότι η κατεύθυνση κίνησης του ιστιοφόρου (ή του μονοπατιού) διαφέρει από την πορεία του κατά την τιμή της γωνίας ολίσθησης β, ωστόσο, σε περαιτέρω ανάλυση αυτή η γωνία μπορεί να παραμεληθεί.

Εάν σε κοντινή διαδρομή είναι δυνατό να αυξηθεί η ανυψωτική δύναμη στο πανί στην τιμή Υ 1, και η μετωπική αντίσταση παραμένει αμετάβλητη, μετά οι δυνάμεις Υ 1 και Χ, που προστίθεται σύμφωνα με τον κανόνα της προσθήκης διανυσμάτων, σχηματίζουν μια νέα αεροδυναμική δύναμη ΕΝΑ 1 (Εικ. 194, ΕΝΑ). Λαμβάνοντας υπόψη τα νέα του στοιχεία Τ 1 και ρε 1, μπορεί να σημειωθεί ότι σε αυτή την περίπτωση, με την αύξηση της ανύψωσης, τόσο η δύναμη ώθησης όσο και η δύναμη ολίσθησης αυξάνονται.

Ρύζι. 194. Ο ρόλος της ανύψωσης και της έλξης στη δημιουργία κινητήριας δύναμης.

Με παρόμοια κατασκευή, μπορεί κανείς να πειστεί ότι με την αύξηση της οπισθέλκουσας σε μια κλειστή διαδρομή, η δύναμη ώθησης μειώνεται και η δύναμη ολίσθησης αυξάνεται. Έτσι, όταν ταξιδεύετε σε κοντινή απόσταση, η δύναμη ανύψωσης του πανιού παίζει καθοριστικό ρόλο στη δημιουργία ώθησης του πανιού. Η έλξη πρέπει να είναι ελάχιστη.

Σημειώστε ότι σε μια κοντινή διαδρομή ο φαινομενικός άνεμος έχει την υψηλότερη ταχύτητα, επομένως και οι δύο συνιστώσες της αεροδυναμικής δύναμης ΥΚαι Χείναι αρκετά μεγάλα.

Σε μια πορεία Gulfwind (Εικ. 194, σι) η ανύψωση είναι η δύναμη έλξης και η οπισθέλκουσα είναι η δύναμη ολίσθησης. Η αύξηση της οπισθέλκουσας του πανιού δεν επηρεάζει την ποσότητα της ελκτικής δύναμης: μόνο η δύναμη ολίσθησης αυξάνεται. Ωστόσο, δεδομένου ότι η φαινομενική ταχύτητα του ανέμου στον άνεμο του κόλπου είναι μειωμένη σε σύγκριση με τον άνεμο που μεταφέρεται κοντά, η μετατόπιση επηρεάζει την απόδοση του πλοίου σε μικρότερο βαθμό.

Παραμονή στην πορεία (Εικ. 194, V) το πανί λειτουργεί σε υψηλές γωνίες προσβολής, στις οποίες η δύναμη ανύψωσης είναι σημαντικά μικρότερη από την αντίσταση. Εάν αυξήσετε την οπισθέλκουσα, η δύναμη ώθησης και μετατόπισης θα αυξηθούν επίσης. Καθώς αυξάνεται η δύναμη ανύψωσης, η ώθηση αυξάνεται και η δύναμη μετατόπισης μειώνεται (Εικ. 194, σολ). Κατά συνέπεια, στην οπίσθια διαδρομή, μια αύξηση τόσο στην ανύψωση όσο και (ή) στην οπισθέλκουσα αυξάνει την ώθηση.

Με ένα σφιγκτήρα, η γωνία προσβολής του πανιού είναι κοντά στις 90°, επομένως η δύναμη ανύψωσης στο πανί είναι μηδέν και η οπισθέλκουσα κατευθύνεται κατά μήκος του άξονα κίνησης του σκάφους και είναι η δύναμη έλξης. Η δύναμη μετατόπισης είναι μηδέν. Ως εκ τούτου, σε μια πορεία jibe, για να αυξήσετε την ώθηση των πανιών, συνιστάται να αυξήσετε την αντίστασή τους. Στα αγωνιστικά γιοτ αυτό γίνεται με την τοποθέτηση πρόσθετων πανιών - ένα σπινάερ και ένα φουσκωτό, τα οποία έχουν μεγάλη επιφάνεια και κακώς βελτιωμένο σχήμα. Σημειώστε ότι σε μια διαδρομή jibe, τα πανιά του γιοτ επηρεάζονται από τον εμφανή άνεμο ελάχιστης ταχύτητας, ο οποίος προκαλεί σχετικά μέτριες δυνάμεις στα πανιά.

Αντοχή ολίσθησης.Όπως φαίνεται παραπάνω, η δύναμη της ολίσθησης εξαρτάται από την πορεία του γιοτ σε σχέση με τον άνεμο. Όταν ταξιδεύετε σε κοντινή κατεύθυνση, είναι περίπου τριπλάσια της δύναμης ώθησης Τ, μετακινώντας το πλοίο προς τα εμπρός. στον άνεμο του κόλπου και οι δύο δυνάμεις είναι περίπου ίσες. σε μια απότομη οπίσθια στάση, η ώθηση του πανιού αποδεικνύεται ότι είναι 2-3 φορές μεγαλύτερη από τη δύναμη ολίσθησης και σε μια καθαρή πλάκα δεν υπάρχει καθόλου δύναμη ολίσθησης. Κατά συνέπεια, για να μπορέσει ένα ιστιοφόρο να προχωρήσει επιτυχώς σε διαδρομές από κοντά στον άνεμο (σε γωνία 40-90° ως προς τον άνεμο), πρέπει να έχει επαρκή πλευρική αντίσταση στην ολίσθηση, πολύ μεγαλύτερη από την αντίσταση του νερού. στην κίνηση του γιοτ κατά μήκος της διαδρομής.

Η λειτουργία της δημιουργίας αντίστασης στην ολίσθηση στα σύγχρονα ιστιοφόρα πλοία εκτελείται κυρίως από πτερύγια καρίνας ή κεντρικούς πίνακες και πηδάλια. Η μηχανική της δημιουργίας ανύψωσης σε ένα φτερό με συμμετρικό προφίλ, όπως καρίνες, κεντρικοί πίνακες και πηδάλια, συζητήθηκε στο Κεφάλαιο II (βλ. σελίδα 67). Σημειώστε ότι η γωνία μετατόπισης των σύγχρονων γιοτ - η γωνία προσβολής του προφίλ της καρίνας ή του κεντρικού πίνακα - σπάνια υπερβαίνει τις 5°, επομένως, όταν σχεδιάζετε μια καρίνα ή έναν κεντρικό πίνακα, είναι απαραίτητο να επιλέξετε τις βέλτιστες διαστάσεις, σχήμα και προφίλ διατομής σε προκειμένου να επιτευχθεί η μέγιστη ανυψωτική δύναμη με ελάχιστη αντίσταση σε χαμηλές γωνίες προσβολής.

Δοκιμές αεροδυναμικών συμμετρικών αεροτομών έχουν δείξει ότι παχύτερες αεροτομές (με μεγαλύτερο λόγο πάχους διατομής tστη συγχορδία του σι) παρέχουν μεγαλύτερη δύναμη ανύψωσης από τα λεπτά. Ωστόσο, σε χαμηλές ταχύτητες τέτοια προφίλ έχουν μεγαλύτερη αντίσταση. Τα βέλτιστα αποτελέσματα στα ιστιοπλοϊκά σκάφη μπορούν να επιτευχθούν με πάχος καρίνας t/σι= 0,09÷0,12, αφού η δύναμη ανύψωσης σε τέτοια προφίλ εξαρτάται ελάχιστα από την ταχύτητα του σκάφους.

Το μέγιστο πάχος του προφίλ πρέπει να βρίσκεται σε απόσταση 30 έως 40% της χορδής από την πρόσθια άκρη του προφίλ καρίνας. Το προφίλ NACA 664‑0 έχει επίσης καλές ιδιότητες με μέγιστο πάχος που βρίσκεται σε απόσταση 50% της χορδής από τη μύτη (Εικ. 195).

Ρύζι. 195. Προφίλ καρίνας θαλαμηγού.

Διατάγματα συνιστώμενων προφίλ τμημάτων καρίνας και κεντρικών σανίδων γιοτ

	Απόσταση από στόμιο Χ, % σι
	2,5	5	10	20	30	40
	Τατείες y, % σι
NACA-66; δ = 0,05	2,18	2,96	3,90	4,78	5,00	4,83
	2,00	2,60	3,50	4,20	4,40	4,26
	-	3,40	5,23	8,72	10,74	11,85
Προφίλ; σχετικό πάχος δ	Απόσταση από στόμιο Χ, % σι
	50	60	70	80	90	100
	Τατείες y, % σι
NACA-66; δ = 0,05	4,41	3,80	3,05	2,19	1,21	0,11
Προφίλ για κεντρικούς πίνακες. δ = 0,04	3,88	3,34	2,68	1,92	1,06	0,10
Keel of yacht NACA 664-0; δ = 0,12	12,00	10,94	8,35	4,99	2,59	0

Για ελαφριές λέμβοι αγώνων που μπορούν να πλανάρουν και να φτάνουν σε υψηλές ταχύτητες, χρησιμοποιούνται κεντρικοί πίνακες και πηδάλια με λεπτότερο προφίλ ( t/σι= 0,044÷0,05) και γεωμετρική επιμήκυνση (αναλογία εμβάθυνσης ρεστη μέση χορδή σιΤετ) έως 4.

Η επιμήκυνση της καρίνας των σύγχρονων γιοτ με καρίνα κυμαίνεται από 1 έως 3, τα πηδάλια - έως 4. Τις περισσότερες φορές, η καρίνα έχει τη μορφή τραπεζοειδούς με κεκλιμένη πρόσθια ακμή και η γωνία κλίσης έχει κάποια επίδραση στο ποσότητα ανύψωσης και έλξης της καρίνας. Κατά την επέκταση της καρίνας γύρω από λ = 0,6, μπορεί να επιτρέπεται μια κλίση της πρόσθιας ακμής έως και 50°. σε λ = 1 - περίπου 20°. για λ > 1,5, μια καρίνα με κάθετη πρόσθια ακμή είναι η βέλτιστη.

Η συνολική επιφάνεια της καρίνας και του πηδαλίου για την αποτελεσματική αντιμετώπιση της ολίσθησης θεωρείται συνήθως από το 1/25 έως το 1/17 της περιοχής των κύριων πανιών.

Είναι δύσκολο να φανταστεί κανείς πώς τα ιστιοφόρα πλοία μπορούν να πάνε «κόντρα στον άνεμο» - ή, όπως λένε οι ναυτικοί, να πάνε «κοντά». Είναι αλήθεια ότι ένας ναύτης θα σας πει ότι δεν μπορείτε να πλεύσετε απευθείας ενάντια στον άνεμο, αλλά μπορείτε να κινηθείτε μόνο σε οξεία γωνία προς την κατεύθυνση του ανέμου. Αλλά αυτή η γωνία είναι μικρή - περίπου το ένα τέταρτο της ορθής γωνίας - και φαίνεται, ίσως, εξίσου ακατανόητη: αν πρέπει να πλεύσουμε απευθείας ενάντια στον άνεμο ή σε γωνία 22° προς αυτόν.

Στην πραγματικότητα, όμως, αυτό δεν είναι αδιάφορο και τώρα θα εξηγήσουμε πώς είναι δυνατόν να κινηθεί κανείς προς το μέρος του υπό ελαφρά γωνία από τη δύναμη του ανέμου. Αρχικά, ας δούμε πώς γενικά δρα ο άνεμος στο πανί, δηλαδή πού σπρώχνει το πανί όταν φυσάει πάνω του. Πιθανότατα πιστεύετε ότι ο άνεμος σπρώχνει πάντα το πανί προς την κατεύθυνση που φυσάει. Δεν είναι όμως έτσι: όπου φυσάει ο άνεμος σπρώχνει το πανί κάθετα στο επίπεδο του πανιού. Πράγματι: αφήστε τον άνεμο να φυσάει προς την κατεύθυνση που υποδεικνύεται από τα βέλη στο παρακάτω σχήμα. γραμμή ΑΒδηλώνει πανί.

Ο άνεμος σπρώχνει πάντα το πανί σε ορθή γωνία προς το επίπεδό του.

Δεδομένου ότι ο άνεμος πιέζει ομοιόμορφα σε όλη την επιφάνεια του πανιού, αντικαθιστούμε την πίεση του ανέμου με μια δύναμη R που εφαρμόζεται στη μέση του πανιού. Ας χωρίσουμε αυτή τη δύναμη στα δύο: δύναμη Q, κάθετα στο πανί, και τη δύναμη P που κατευθύνεται κατά μήκος του (βλ. παραπάνω σχήμα, δεξιά). Η τελευταία δύναμη δεν σπρώχνει πουθενά το πανί, αφού η τριβή του ανέμου στον καμβά είναι ασήμαντη. Η δύναμη παραμένει Q, που σπρώχνει το πανί σε ορθή γωνία προς αυτό.

Γνωρίζοντας αυτό, μπορούμε εύκολα να καταλάβουμε πώς ένα ιστιοφόρο μπορεί να πλεύσει με οξεία γωνία προς τον άνεμο. Αφήστε τη γραμμή QCαπεικονίζει τη γραμμή καρίνας του πλοίου.

Πώς μπορείτε να πλεύσετε κόντρα στον άνεμο;

Ο άνεμος φυσά με οξεία γωνία ως προς αυτή τη γραμμή προς την κατεύθυνση που υποδεικνύεται από μια σειρά από βέλη. Γραμμή ΑΒαπεικονίζει ένα πανί? τοποθετείται έτσι ώστε το επίπεδό του να διχοτομεί τη γωνία μεταξύ της κατεύθυνσης της καρίνας και της κατεύθυνσης του ανέμου. Ακολουθήστε την κατανομή των δυνάμεων στο σχήμα. Αντιπροσωπεύουμε τη δύναμη του ανέμου στο πανί Q, το οποίο γνωρίζουμε ότι πρέπει να είναι κάθετο στο πανί. Ας χωρίσουμε αυτή τη δύναμη στα δύο: δύναμη R, κάθετα στην καρίνα, και τη δύναμη μικρό, κατευθυνόμενη προς τα εμπρός, κατά μήκος της γραμμής καρίνας του σκάφους. Αφού η κίνηση του πλοίου είναι προς την κατεύθυνση Rσυναντά ισχυρή αντίσταση στο νερό (η καρίνα στα ιστιοφόρα γίνεται πολύ βαθιά), μετά η δύναμη Rσχεδόν πλήρως ισορροπημένο από την αντοχή στο νερό. Μόνο δύναμη μένει μικρό, το οποίο, όπως βλέπετε, κατευθύνεται προς τα εμπρός και, ως εκ τούτου, κινεί το πλοίο υπό γωνία, σαν προς τον άνεμο. [Μπορεί να αποδειχθεί ότι η δύναμη μικρόλαμβάνει τη μεγαλύτερη τιμή όταν το επίπεδο του πανιού διχοτομεί τη γωνία μεταξύ των κατευθύνσεων της καρίνας και του ανέμου.].Συνήθως αυτή η κίνηση εκτελείται σε ζιγκ-ζαγκ, όπως φαίνεται στο παρακάτω σχήμα. Στη γλώσσα των ναυτικών, μια τέτοια κίνηση του πλοίου ονομάζεται "tacking" με την αυστηρή έννοια της λέξης.

Ως εισαγωγή. Αυτό το άρθρο γεννήθηκε με την ενθάρρυνση και την ηθική υποστήριξη των μακροχρόνιων συναδέλφων μου επικοινωνίας στο φόρουμ του ιστότοπου «Ναυπηγείο στο τραπέζι». Σκοπός του ήταν να καλύψει, μέσα στο περιορισμένο πλαίσιο της τοποθεσίας, ένα εκτεταμένο τμήμα ναυτικής πρακτικής που σχετίζεται με την αλλαγή του πανιού ενός πλοίου ανάλογα με τη δύναμη και την κατεύθυνση του ανέμου. Γι' αυτό περιγράφεται μόνο η διαδικασία λήψης των υφάλων και καθαρισμού των πανιών. Η δημοσίευση απευθύνεται σε άτομα που είναι εξοικειωμένα με τις βασικές έννοιες και όρους από την πρακτική του οπλισμού ιστιοφόρων πλοίων. Για να μην επαναλαμβάνομαι, σκόπιμα χάνω και συντομεύω όλα όσα έχουν ήδη δημοσιευτεί σε αυτόν τον ιστότοπο και σχετίζονται με αυτό το θέμα και θα προσπαθήσω να συνοψίσω αυτό που, κατά τη γνώμη μου, μπορεί να φαίνεται ενδιαφέρον σε έναν περίεργο αναγνώστη σε έργα που δημοσιεύονται κυρίως στη Ρωσία στο δεύτερο μισό του 19ου αιώνα.

Λοιπόν, πρώτα για τον άνεμο. Ναι, ναι για αυτόν, γιατί, χωρίς να μπω στη θεωρία και σε λεπτομερείς υπολογισμούς, είναι αυτός που είναι η κινητήρια δύναμη ενός ιστιοφόρου. Στην ακμή της ναυπηγικής ιστιοπλοΐας, οι ναυτικοί χαρακτήριζαν τη δύναμη του ανέμου ανάλογα με τα πανιά που μπορούσαν να μεταφερθούν ενώ έπλεαν κοντά. Αυτό εξηγήθηκε από το γεγονός ότι όταν παίρνουν μια κοντινή πορεία, τα πλοία αναγκάζονται να μεταφέρουν λιγότερο αέρα. Οι κύριοι λόγοι είναι ότι, πρώτον, η πλευρική, πιο επικίνδυνη από την άποψη της απώλειας σπάρου, επίδραση των πανιών μέσω των σκεπασμένων αυλών στους ιστούς και στους κορυφαίους ιστούς, που στηρίζονται από τα σάβανα και τα προπύργια περισσότερο από πίσω παρά από το πλευρές, αποδεικνύεται ότι είναι μεγαλύτερο από ό, τι με άλλα μαθήματα. Δεύτερον, η πλευρική ευστάθεια του πλοίου είναι σημαντικά μικρότερη από τη διαμήκη. και τρίτον, η δύναμη του ανέμου που επιδρά στο πλοίο καθώς και σε άλλα κινούμενα αντικείμενα εξαρτάται από την κατεύθυνση της κίνησής του, δηλαδή, σε συνθήκες κοντινής μεταφοράς αυξάνεται και με ουραίο άνεμο μειώνεται. Ως εκ τούτου, με τον ίδιο άνεμο, από κοντά, ήταν απαραίτητο να ληφθούν ύφαλοι από τα πανιά, ενώ τα επάνω πανιά μπορούσαν να μεταφερθούν και στο τζάμπα. Με βάση τα παραπάνω, μίλησαν για τον άνεμο με top-topsails, top-topsails, top-sails, reef-topsails και under-sail, όταν ξαπλώνετε κοντά μπορείτε να σηκώσετε τα top-topsails ή να πάτε κάτω από τα top-topsails, ή μόνο κάτω από τα επάνω πανιά ή κάτω από τα πανιά με ύφαλο ή να μεταφέρετε μόνο τα κάτω πανιά. Για να χαρακτηρίσουν ακριβέστερα τον άνεμο, έλεγαν, για παράδειγμα, ο άνεμος του επάνω πλαϊού είναι ήσυχος, ο άνεμος του άνω πλυτού είναι δυνατός, ο άνεμος του άνω πλυού είναι θυελλώδης κ.λπ. Με τον όρο ηρεμία εννοούσαμε την πλήρη ηρεμία, και με τον όρο καταιγίδα εννοούσαμε τον άνεμο, στον οποίο κρατούσαμε κάτω από ένα σφιχτό ύφαλο κύριο πανί ή μόνο κάτω από τα τρυπάνια. Αργότερα προχώρησαν σε έναν ακριβέστερο προσδιορισμό της ισχύος του ανέμου σε σημεία σύμφωνα με το σύστημα μποφόρ (Πίνακας 1).

Υπολογισμένη ταχύτητα ανά δευτερόλεπτο του χρόνου	Πίεση σε λίρες Ρωσίας ανά πόδι	Σημεία που υποδεικνύουν το βαθμό ισχύος του ανέμου	Όνομα ανέμων κατά Μποφόρ	Ονομασία ανέμων σύμφωνα με το σύστημα Chapman
10,4	0,28	1	Ελαφρύς αέρας Πολύ αδύναμο
20,8	1,11	2	Ελαφρύς άνεμος Αδύναμος
31,2	2,49	3	ελαφρύ αεράκι
41,6	4,43	4	Μέτριο αεράκι Μέτριος	Bom-bramsel
51,9	6,92	5	Φρέσκο ​​αεράκι φρέσκο	Μπράμσελνι
62,3	9,97	6	Ισχυρός άνεμος Πολύ φρέσκο	Μασσαλία
72,7	13,57	7	Μέτρια θύελλα Ισχυρός	Κορυφαίος ύφαλος
83,1	17,72	8	Φρέσκια θύελλα Πολύ δυνατός	Υπό τον Zeil
93,5	22,43	9	Ισχυρή θύελλα Ισχυρός	Μισή καταιγίδα
103,9	27,69	10	Βαριά θύελλα Πολύ δυνατός	Ολική Καταιγίδα
-	-	11	Καταιγίδα Καταιγίδα
124,7	39,88	12	Τυφώνας Τυφώνας

Σύμφωνα με τη σταδιακά αυξανόμενη δύναμη του ανέμου, το πανί του σκάφους μειώθηκε σταδιακά, συνήθως με την ακόλουθη σειρά:

Τα κορυφαία πανιά και τα πανιά με μπούμα με φλόκο στοιβάζονται.

Έδεσαν τα πανιά ή, αφήνοντας τα τελευταία, έπαιρναν έναν ύφαλο από τα πανιά.

Πήραν έναν δεύτερο ύφαλο από τα πανιά, και συνήθως έβαζαν επάνω πανιά.

Πήραν τον τρίτο ύφαλο από τα πάνω πανιά και αντικατέστησαν τον φλόκο του μπροστινού κορυφαίου ιστού με ένα φλόκο, ενώ προσπαθούσαν να κρατήσουν τον φλόκο όσο το δυνατόν περισσότερο.

Στερεώσαμε την κρουαζιέρα, πήραμε τον τελευταίο ύφαλο από το μπροστινό μέρος και τα κύρια πανιά, πήραμε έναν ύφαλο από το mizzen.

Το μπροστινό πανί στερεώθηκε και ο τελευταίος ύφαλος αφαιρέθηκε από το mizzen (ή εγκαταστάθηκε ένα mizzen καταιγίδας), το foretopmastsail αντικαταστάθηκε από το μπροστινό πανί.

Τα κάτω πανιά υφάλονταν συνήθως με την ακόλουθη σειρά: μαζί με τον τέταρτο ύφαλο από τα πανιά, έπαιρναν τον πρώτο ύφαλο από το πανί, μετά τον δεύτερο ύφαλο από το κυρίως πανί και τον πρώτο από το μπροστινό πανί, μετά τον δεύτερο από το μπροστινό πανί και ασφάλισε το πανί ή το αντικατέστησε με ένα πανί και, ως έσχατη λύση, όταν η δύναμη του ανέμου και των κυμάτων καθιστούσε αδύνατη την κίνηση και την ανάγκασε να παραμείνει κάτω από το κύριο πανί, το μπροστινό πανί ήταν ασφαλισμένο.

Με δίκαιους ανέμους, η διαδικασία για τη σταδιακή απόσυρση των πανιών θεωρήθηκε ότι ήταν παρόμοια με αυτή που αναφέρθηκε παραπάνω, με τη μόνη διαφορά ότι για να μειωθεί ο ρυθμός εκτροπής, το mizzen αφαιρέθηκε από το backstay και η κρουαζιέρα συνδέθηκε ενώ έπαιρνε τον τρίτο ύφαλο από τα άλλα κορυφαία πανιά.

Έτσι, τα στενά πανιά καταιγίδας σε πλοία με τετράγωνες εξέδρες αποτελούνταν συνήθως από ένα κορυφαίο πανί με κανονικό ύφαλο (ένα πανί λέγεται ότι ήταν κανονικά υφαλωμένο αν αφαιρούνταν από αυτό και οι τέσσερις ύφαλοι), ένα ιστίο με ύφαλο και έναν ύφαλο με ύφαλο. Κατά τη διάρκεια του φλόκου, αυτοί ήταν συνήθως μπροστινοί ιστοί, φλόκους, κύριος κορυφαίος ύφαλος και μπροστινός ιστός. Το κύριο πανί είναι απαραίτητο ως πανί από το οποίο τα κύματα που ανεβαίνουν από πίσω δεν αφαιρούν πολύ άνεμο, το μπροστινό ιστίο μετακινεί το συνολικό κέντρο του πανιού προς τα εμπρός και ο μπροστινός επάνω ιστός είναι ένα πανί για να αντισταθμίσει την περιστασιακή δυνατή εκτροπή.
Ως ενδεικτικό παράδειγμα, αναφέρω μια λιθογραφία του T. G. Dutton. Αυτό (Εικ. 1) δείχνει την μπάρκα Constance να τρέχει οπισθοδρόμηση σε έναν άνεμο με ύφαλο πάνω από τρία πανιά: ένα μπροστινό ιστίο με ένα πανί, ένα μπροστινό ιστίο και ένα κύριο πανί, σε δύο υφάλους. το πλήρωμα αυτή τη στιγμή αφαιρεί το μπροστινό κάλυμμα και το κύριο πανί. Ταυτόχρονα, τα αντίστοιχα αλουμινόχαρτα υψώνονται πάνω από τις αυλές για να δημιουργηθεί χώρος για το στρώσιμο των πανιών.

Ρύζι. 1. Bark Constance, που τρέχει πίσω.

Είναι αδύνατο να μην αναφέρουμε ότι ο αριθμός των εγκατεστημένων πανιών εξαρτάται όχι μόνο από τη δύναμη του ανέμου και την κατεύθυνσή του σε σχέση με την πορεία του πλοίου, αλλά και από το μέγεθος των κυμάτων, την προσωπική εμπειρία του καπετάνιου, τα χαρακτηριστικά και τις ιδιότητες ενός συγκεκριμένου πλοίου και ορισμένων άλλων παραγόντων. Σημαντικό ρόλο παίζει η έγκαιρη λήψη απόφασης για αλλαγή του πανιού όταν αλλάζει η δύναμη του ανέμου: μια πρόωρη μείωση του πανιού οδηγεί σε απώλεια ταχύτητας και η υπερβολική έκθεση μπορεί να κάνει τον καθαρισμό των πανιών και τη λήψη υφάλων δύσκολο και επικίνδυνο για τους κορυφαίους ιστιοπλοϊκούς .

Για να μπορέσουμε να μεταφέρουμε πανιά στους υφάλους, κατά τη διαδικασία της αρματωσιάς, οι γραμμές υφάλων, οι γραμμές υφάλων και οι γραμμές υφάλων βιδώνονται στα πανιά. Τα κρένγκελ και τα λαχανάκια δένονται, τα πόδια και οι γιακάδες είναι ραμμένα, τα μπενζέλ και οι μπουλόνια ξιφολόγχης περνούν με σπείρωμα. Μια πιο λεπτομερής εξέταση αυτού του ζητήματος μπορεί αναμφίβολα να ενδιαφέρει από την άποψη της κατασκευής μοντέλων πλοίων.

Οι εποχές των υφάλων αποτελούνταν συνήθως από πέντε ψάρια. Τα κρεμούσαν πάνω από ένα κοντάρι και από τις μακριές άκρες ύφαιναν μια πλεξούδα αρκετή για να σχηματιστεί μια διπλή αιχμή, η οποία ήταν απαραίτητη για να μην γλιστρήσουν οι ύφαλοι με σπείρωμα μέσα από το δάχτυλο του πανιού (Εικ. 2). Έπειτα το υφαντό κρεμόταν στη μέση μέσα από το κοντάρι, το ένα άκρο φτιάχτηκε γύρω από το κοντάρι για να σχηματιστεί διπλή αιχμή, ενώθηκαν και τα δύο άκρα και το σέσεν συνέχιζε να υφαίνεται από τα σκίμματα και των δύο μισών. (Εικ. 3). Τα άκρα των ραφών τυλίγονταν με κλωστή ιστιοπλοΐας και ζωσμένα, ραμμένα. Το μήκος του ύφαλου-sezny πρέπει να αντιστοιχεί στο πάχος της αυλής, και δεδομένου ότι ο ύφαλος ήταν δεμένος στην αυλή όσο το δυνατόν ψηλότερα, τα πίσω μισά του sezny ήταν συνήθως μακρύτερα από τα μπροστινά, με εξαίρεση τα sezny του τέταρτου ύφαλου, στον οποίο, αντίθετα, τα μπροστινά άκρα ήταν μακρύτερα από τα πίσω, λόγω του γεγονότος ότι ο μπουλόνι ξιφολόγχης Ο τέταρτος ύφαλος λήφθηκε, κατά κανόνα, πίσω από το ναυπηγείο και ο ίδιος ο ύφαλος ήταν τοποθετημένο κάτω από τον πυθμένα του ναυπηγείου. Κατά τη διαδικασία της αρματωσιάς, τα πανιά των υφάλων περνούσαν με σπείρωμα ενώ κάθονταν στο πάτωμα από δύο άτομα, ένα σε κάθε πλευρά του απλωμένου πανιού. Ο καθένας, παίρνοντας το ένα μισό της σεζόν των υφάλων, πέρασε το τέλος του στο γκρουμ, ταυτόχρονα δεχόμενος το άλλο τέλος της σεζόν από τον συνάδελφό του και το πέρασε στο σημείο του μισού του. Στη συνέχεια, τοποθετήθηκε μια συνηθισμένη τροχαλία στο άκρο του σεν· οι άνθρωποι έπιαναν το άκρο τους με τα χέρια τους, ακούμπησαν τα πόδια τους στις τροχαλίες και έτσι τραβούσαν σφιχτά το σεν, στερεώνοντάς το με ασφάλεια στο δακτύλιο. Κατά τη λήψη υφάλων, ο καμβάς μεταξύ της αυλής και του αντίστοιχου τόξου των υφάλων τυλίγονταν και το ρολό που προέκυψε ήταν δεμένο με ένα ίσιο τόξο υφάλου (Εικ. 4) ή έναν κόμπο υφάλου (Εικ. 5).

Ρύζι. 2 - 5. Εποχές υφάλων.

Στο δεύτερο μισό του 19ου αιώνα, ένα ή δύο σχοινιά υφάλου άρχισαν να εισάγονται μέσω των οπών στο τόξο του υφάλου χρησιμοποιώντας μία από τις μεθόδους που παρουσιάζονται παρακάτω (Εικ. 6). Για να μην εξασθενήσουν οι μισές ξιφολόγχες των υφάλων, τοποθετήθηκαν πάνω τους βενζίνες από skimushgar.

Ρύζι. 6 και 7. Καλωδίωση γραμμής υφάλου.

Οι γραμμές υφάλου με φρένα στερεώνονταν σε μια ράγα ράβδου που χρησιμοποιείται για το δέσιμο του πανιού ή σε μια ειδική ράγα τοποθετημένη πίσω από τη γραμμή πανιών ή μεταφέρονταν γύρω από την αυλή (Εικ. 8) (στην αυλή του άνω πανιού ήταν στερεωμένα σε ζεύγη - ένα για 1ος και 3ος -ος ύφαλος, δεύτερος για τον 2ο και τον 4ο). Όταν παίρναμε έναν τέτοιο ύφαλο, ο καμβάς μαζεύτηκε στο αντίστοιχο τόξο του υφάλου, το άκρο του σχοινιού του υφάλου περνούσε στον βρόχο του σχοινιού του υφάλου και έκλεισε στο φρένο (Εικ. 9).

Ρύζι. 8 και 9. Εποχές υφάλων.

Όταν παίρναμε έναν τέτοιο ύφαλο, η σάρκα δεν αγγιζόταν, αλλά έμεινε κρεμασμένη ανάμεσα στο πανί και την αυλή.

Οι γραμμές των υφάλων των δοκιμαστικών πανιών και των mizzens κόπηκαν από λευκό καλώδιο και ράβονταν στο πανί με έναν ελαφρώς διαφορετικό τρόπο. Να ένας τρόπος: άνοιξαν μια τρύπα στο πανί όπου περνούσε το νήμα του υφάλου, το πέρασαν μέσα και ευθυγράμμισαν τα άκρα και στις δύο πλευρές του πανιού. Στη συνέχεια το σέσεν ξετυλίγονταν κοντά στο πανί, έτσι ώστε οι κλώνοι να ξεδιπλωθούν και να σχηματίσουν μανταλάκια σε θηλιές. Αυτές οι θηλιές ήταν ραμμένες στο πανί και λίγο πιο κάτω έβαζαν καπιτονέ και τα δύο μέρη του καμβά και τα πανιά μέχρι το τέλος. Τα άκρα των ραφών τυλίγονταν με ιστιοπλοϊκό νήμα και περνούσαν επίσης για αντοχή.

Οι καρφίτσες των υφάλων, που ονομάζονται επίσης φίδια, χρησίμευαν για να προσελκύσουν άνετα το πανί στην αυλή όταν έπαιρναν υφάλους. Ήταν ένα λεπτό σχοινί, το ένα άκρο του οποίου ήταν καλουπωμένο στο λαφάκι. το άλλο άκρο κατέβηκε από την μπροστινή πλευρά του πανιού και πιάστηκε στους λαιμούς των αντίστοιχων εποχών του υφάλου μέχρι τον τέταρτο ύφαλο (Εικ. 7). Τα κάτω πανιά είχαν από 6 έως 8 φίδια, τα πανιά είχαν 6, (σε μικρά πλοία 4), τα καταδρομικά είχαν 4.

4.4. Η επίδραση του ανέμου σε ένα πανί

Ένα σκάφος κάτω από πανιά επηρεάζεται από δύο περιβάλλοντα: τη ροή του αέρα που δρα στο πανί και το πάνω από το νερό μέρος του σκάφους και το νερό που δρα στο υποβρύχιο μέρος του σκάφους.

Χάρη στο σχήμα του πανιού, ακόμη και στον πιο δυσμενή άνεμο (με κοντινό συρμό), το σκάφος μπορεί να κινηθεί προς τα εμπρός. Το πανί μοιάζει με φτερό, η μεγαλύτερη απόκλιση του οποίου είναι το 1/3-1/4 του πλάτους του πανιού μακριά από το λούφι και έχει τιμή 8-10% του πλάτους του πανιού (Εικ. 44).

Εάν ο άνεμος, με κατεύθυνση Β (Εικ. 45, α), συναντήσει στο δρόμο του ένα πανί, λυγίζει γύρω του και από τις δύο πλευρές. Η πίεση στην προσήνεμη πλευρά του πανιού είναι μεγαλύτερη (+) από την υπήνεμη πλευρά (-). Η προκύπτουσα των δυνάμεων πίεσης σχηματίζει μια δύναμη P που κατευθύνεται κάθετα στο επίπεδο του πανιού ή της χορδής που διέρχεται από τα μπροστινά και πίσω αυλάκια και εφαρμόζεται στο κέντρο του πανιού του CP (Εικ. 45, β).

Ρύζι. 44. Προφίλ πανιού:
Β - πλάτος χορδής του πανιού

Ρύζι. 45. Δυνάμεις που δρουν στο πανί και στο κύτος του σκάφους:
α είναι η επίδραση του ανέμου στο πανί. β - η επίδραση του ανέμου στο πανί και του νερού στο κύτος του σκάφους

Ρύζι. 46. ​​Σωστή θέση του πανιού σε διαφορετικές κατευθύνσεις ανέμου: α - κλειστό. β - άνεμος κόλπου? σε - jibe

Η δύναμη P διασπάται σε μια δύναμη έλξης T, που κατευθύνεται παράλληλα στο επίπεδο κεντρικής γραμμής (DP) του σκάφους, προκαλώντας το σκάφος να κινηθεί προς τα εμπρός, και μια δύναμη ολίσθησης D, που κατευθύνεται κάθετα στο DP, προκαλώντας το σκάφος να παρασύρεται και να κυλήσει .

Η δύναμη P εξαρτάται από την ταχύτητα και την κατεύθυνση του ανέμου σε σχέση με το πανί. Περισσότερο
Αν
Η επίδραση του νερού σε ένα σκάφος εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από τα περιγράμματα του υποβρύχιου τμήματός του.

Παρά το γεγονός ότι σε κοντινούς ανέμους η δύναμη μετατόπισης D υπερβαίνει τη δύναμη ώθησης T, το σκάφος κινείται προς τα εμπρός. Αυτό επηρεάζεται από την πλευρική αντίσταση R 1 του υποβρύχιου τμήματος της γάστρας, η οποία είναι πολλές φορές μεγαλύτερη από την μετωπική αντίσταση R.

Ρύζι. 47. Φαινόμενος άνεμος:
V I - αληθινός άνεμος. В Ш - άνεμος από την κίνηση του σκάφους. В В - εμφανής άνεμος

Η δύναμη D, παρά την αντίσταση του κύτους, εξακολουθεί να φυσά το σκάφος εκτός της γραμμής πορείας. Συντάχθηκε από την DP και την κατεύθυνση της πραγματικής κίνησης του σκάφους IP
Έτσι, η μεγαλύτερη ώθηση και η μικρότερη μετατόπιση του σκάφους μπορεί να επιτευχθεί επιλέγοντας την πιο ευνοϊκή θέση του κεντρικού επιπέδου του σκάφους και του επιπέδου του πανιού σε σχέση με τον άνεμο. Έχει διαπιστωθεί ότι η γωνία μεταξύ του DP του σκάφους και του επιπέδου του πανιού πρέπει να είναι ίση με το μισό
Κατά την επιλογή της θέσης του πανιού σε σχέση με το DP και τον άνεμο, ο επιστάτης του σκάφους δεν καθοδηγείται από τον αληθινό, αλλά από τον φαινομενικό (φαινομενικό) άνεμο, η κατεύθυνση του οποίου καθορίζεται από το αποτέλεσμα της ταχύτητας του σκάφους και την ταχύτητα του αληθινού ανέμου (Εικ. 47).

Ο φλόκος, που βρίσκεται μπροστά από το ιστίο, λειτουργεί ως πηχάκι. Η ροή αέρα που διέρχεται μεταξύ της φλόκου και του μπροστινού ιστού μειώνει την πίεση στην υπήνεμη πλευρά του εμπρόσθιου ιστού και, ως εκ τούτου, αυξάνει τη δύναμη του κολονιού. Αυτό συμβαίνει μόνο υπό την προϋπόθεση ότι η γωνία μεταξύ του φλόκου και του DP του σκάφους είναι ελαφρώς μεγαλύτερη από τη γωνία μεταξύ του μπροστινού πανιού και του DP (Εικ. 48, α).

Πώς κινείται ένα ιστιοφόρο; Προφανώς, η αιτία της κίνησης είναι η πίεση του ανέμου στο πανί. Αλλά, παραδόξως, ένα ιστιοπλοϊκό μπορεί να κινηθεί όχι μόνο προς την κατεύθυνση που φυσάει ο άνεμος, αλλά και προς την αντίθετη κατεύθυνση (καλά, σχεδόν προς την αντίθετη κατεύθυνση, σε οξεία γωνία, αλλάζει καρφιά, αλλά κινείται ωστόσο ενάντια στον άνεμο). Ποιες είναι οι φυσικές αρχές ενός πλοίου που κινείται ενάντια στον άνεμο;

Ας εξετάσουμε τις δυνάμεις που δρουν σε ένα γιοτ που πλέει υπό οξεία γωνία ως προς τον άνεμο. Η δύναμη που επενεργεί στα πανιά μπορεί να αποσυντεθεί στη δύναμη που προκαλεί το γιοτ να κυλήσει και να παρασυρθεί κατά τον άνεμο - τη δύναμη ολίσθησης και τη δύναμη έλξης (βλ. σχήμα). Ας δούμε πώς καθορίζεται η συνολική δύναμη της πίεσης του ανέμου στα πανιά και από τι εξαρτώνται οι δυνάμεις ώθησης και ολίσθησης.

Για να φανταστείτε την απόδοση ενός πανιού σε αιχμηρές διαδρομές, είναι βολικό να εξετάσετε πρώτα ένα επίπεδο πανί που δέχεται την πίεση του ανέμου σε μια συγκεκριμένη γωνία προσβολής. Σε αυτή την περίπτωση, σχηματίζονται δίνες πίσω από το πανί, δυνάμεις πίεσης εμφανίζονται στην προσήνεμη πλευρά και δυνάμεις αραίωσης εμφανίζονται στην υπήνεμη πλευρά. Το R που προκύπτει κατευθύνεται περίπου κάθετα στο επίπεδο του πανιού. Για να κατανοήσουμε σωστά τη λειτουργία ενός πανιού, είναι βολικό να το φανταστούμε ως το αποτέλεσμα δύο συστατικών δυνάμεων: X-κατευθυνόμενη παράλληλα προς τη ροή αέρα (άνεμος) και Y-κατευθυνόμενη κάθετα σε αυτό.

Η δύναμη X που κατευθύνεται παράλληλα με τη ροή του αέρα ονομάζεται δύναμη οπισθέλκουσας. Δημιουργείται, εκτός από το πανί, και από τη γάστρα, τα ξάρτια, τα σπάρς και το πλήρωμα του γιοτ.

Η δύναμη Υ που κατευθύνεται κάθετα στη ροή του αέρα ονομάζεται ανύψωση στην αεροδυναμική. Σε αιχμηρές διαδρομές δημιουργεί ώθηση προς την κατεύθυνση της κίνησης του γιοτ.

Εάν, με την ίδια έλξη του πανιού X, η δύναμη ανύψωσης αυξηθεί, για παράδειγμα, σε τιμή Y1, τότε, όπως φαίνεται στο σχήμα, το αποτέλεσμα της δύναμης ανύψωσης και της έλξης θα αλλάξει κατά R και, κατά συνέπεια, το Η δύναμη ώθησης T θα αυξηθεί σε T1.

Εξάρτηση των δυνάμεων ώσης και μετατόπισης από τη δύναμη ανύψωσης και την έλξη του πανιού

Από αυτό το σχέδιο μπορεί να φανεί ότι με την αύξηση της αντίστασης X (με την ίδια δύναμη ανύψωσης), η ώθηση T μειώνεται.

Έτσι, υπάρχουν δύο τρόποι για να αυξήσετε τη δύναμη έλξης, άρα και την ταχύτητα σε αιχμηρές διαδρομές: αύξηση της δύναμης ανύψωσης του πανιού και μείωση της αντίστασης του πανιού και του γιοτ.

Στη σύγχρονη ιστιοπλοΐα, η δύναμη ανύψωσης ενός πανιού αυξάνεται δίνοντάς του ένα κοίλο σχήμα με κάποια «κοιλιά»: το μέγεθος από τον ιστό μέχρι το βαθύτερο σημείο της «κοιλιάς» είναι συνήθως 0,3-0,4 φορές το πλάτος του πανιού. και το βάθος της «κοιλιάς» είναι περίπου 6-10 % πλάτος. Η δύναμη ανύψωσης ενός τέτοιου πανιού είναι 20-25% μεγαλύτερη από αυτή ενός εντελώς επίπεδου πανιού με σχεδόν την ίδια αντίσταση. Είναι αλήθεια ότι ένα γιοτ με επίπεδα πανιά πλέει λίγο πιο απότομα στον άνεμο. Ωστόσο, με τα πανιά με potbellied, η ταχύτητα προόδου στο τακ είναι μεγαλύτερη λόγω της μεγαλύτερης ώθησης. Σημειώστε ότι με τα πανιά με potbellied, όχι μόνο αυξάνεται η ώθηση, αλλά και η δύναμη ολίσθησης, πράγμα που σημαίνει ότι η κύλιση και η μετατόπιση των γιοτ με πανιά με potbellied είναι μεγαλύτερη από ό,τι με σχετικά επίπεδα. Ως εκ τούτου, μια "διόγκωση" πανιού μεγαλύτερη από 6-7% σε ισχυρούς ανέμους είναι ασύμφορη, καθώς η αύξηση της φτέρνας και της ολίσθησης οδηγεί σε σημαντική αύξηση της αντίστασης του κύτους και μείωση της απόδοσης των πανιών, τα οποία "τρώνε". το αποτέλεσμα της αυξανόμενης ώθησης. Σε ασθενείς ανέμους, πανιά με «κοιλιά» 9-10% τραβούν καλύτερα, αφού λόγω της χαμηλής συνολικής πίεσης ανέμου στο πανί, η φτέρνα είναι μικρή.