Si mund të lëvizin anijet me vela kundër erës. Mësime për jaht: Pse një jaht mund të lundrojë kundër erës? Erërat e vërteta dhe të dukshme në jaht

Është e vështirë të imagjinohet se si anijet me vela mund të shkojnë "kundër erës" - ose, siç thonë marinarët, të shkojnë "nga afër". Vërtetë, një marinar do t'ju thotë se nuk mund të lundroni drejtpërdrejt kundër erës, por mund të lëvizni vetëm në një kënd të mprehtë në drejtimin e erës 3. Por ky kënd është i vogël - rreth një e katërta e një këndi të drejtë - dhe duket, ndoshta, po aq e pakuptueshme: nëse lundroni drejtpërdrejt kundër erës apo në një kënd prej 22°.

3 (Është e mundur të përdoret vetëm energjia e erës dhe të lëvizni në mënyrë rigoroze kundër erës nëse vela zëvendësohet me një motor të erës mulli me erë, i cili do të rrotullojë helikën e anijes. Madje ekziston një problem i njohur nga P. L. Kapitsa për një anije kaq të pazakontë në shikim të parë (shih edhe revistën: Boats and Yachts, 1981, Nr. 1, f. 25).)

Në realitet, megjithatë, kjo nuk është indiferente, dhe tani do të shpjegojmë se si është e mundur të lëvizësh drejt tij në një kënd të lehtë nga forca e erës. Së pari, le të shohim se si era në përgjithësi vepron në vela, pra ku e shtyn velin kur fryn mbi të. Ju ndoshta mendoni se era e shtyn gjithmonë velin në drejtimin që fryn. Por kjo nuk është kështu: kudo që fryn era, ajo e shtyn velin pingul me rrafshin e velit.

Në të vërtetë. Lëreni erën të fryjë në drejtimin e treguar nga shigjetat në Fig. 17, rreshti AB përshkruan një vela.

Meqenëse era shtyp në mënyrë të barabartë në të gjithë sipërfaqen e velit, ne zëvendësojmë forcën e presionit të erës me forcë R, aplikuar në mes të vela. Le ta zbërthejmë këtë forcë në dy: forcë P, pingul me vela, dhe forca R drejtuar përpara përgjatë saj. Forca R vela nuk shtyn askund, pasi fërkimi i erës në kanavacë është i papërfillshëm. Fuqia mbetet P e cila e shtyn velin në kënd të drejtë me të.

Duke e ditur këtë, ne mund të kuptojmë lehtësisht se si një anije me vela mund të lundrojë në një kënd të mprehtë drejt erës. Lëreni vijën KK (Fig. 18) të përfaqësojë vijën e keelës së anijes. Era fryn në një kënd të mprehtë në këtë vijë në drejtimin e treguar nga shigjetat. Linja AB përfaqëson një vela; vendoset në mënyrë që rrafshi i tij të përgjysmojë këndin ndërmjet drejtimit të keelës dhe drejtimit të erës. Gjurmë në Fig. 18. për shpërbërjen e forcave. Ne përfaqësojmë presionin e erës në vela me forcën Q, e cila, e dimë, duhet të jetë pingul me vela. Le ta ndajmë këtë forcë në dy: forca B, pingul me keelin, dhe forca S, e drejtuar përpara përgjatë vijës së keelës së anijes. Meqenëse lëvizja e enës në drejtimin B has në rezistencë të fortë nga uji (keel in anije me vela bëhet shumë e thellë), atëherë forca B balancohet pothuajse plotësisht nga rezistenca e ujit. Mbetet vetëm një forcë S, e cila, siç e shihni, drejtohet përpara dhe, për rrjedhojë, e lëviz anijen në një kënd, sikur drejt erës *. Zakonisht kjo lëvizje kryhet në zigzage, siç tregohet në figurën 19. Në gjuhën e marinarëve, një lëvizje e tillë e anijes quhet "takim" në kuptimin e plotë të fjalës 4.

* (Mund të vërtetohet se forca S është më e madhe kur rrafshi i velit përgjysmon këndin midis drejtimit të keelës dhe erës.)

4 (Ka një sërë çështjesh në lundrim që janë interesante nga këndvështrimi i një fizikani. Ju mund të mësoni më shumë rreth këtij sporti dhe disa nga problemet teknike të lundrimit, për shembull, nga librat: Glovatsky V. Botë magjepsëse velat: Ese mbi historinë e lundrimit - M.: Përparimi, 1979; Proctor Ya. Era, valët dhe rrymat - L.: Gidrometeoizdat, 1981.)

Vazhdojmë serinë e botimeve të përgatitura nga blogu interaktiv i shkencës popullore “Do të shpjegoj për dy minuta”. Blogu flet për gjëra të thjeshta dhe komplekse që na rrethojnë çdo ditë dhe nuk ngrenë asnjë pyetje derisa të mendojmë për to. Për shembull, atje mund të zbuloni se si anijet kozmike nuk humbasin dhe nuk përplasen me ISS kur ankorohen.

1. Është e pamundur të lundrosh rreptësisht kundër erës. Sidoqoftë, nëse era po fryn nga përpara, por pak në një kënd, jahti mund të lëvizë mirë. Në raste të tilla, thuhet se anija po lundron në një rrugë të mprehtë.


2. Shtytja e një vela gjenerohet nga dy faktorë. Së pari, era thjesht shtyp velat. Së dyti, velat e zhdrejtë të instaluara në shumicën e jahteve moderne, kur ajri rrjedh rreth tyre, funksionojnë si një krah avioni dhe krijojnë "forcë ngritëse", vetëm se ajo drejtohet jo lart, por përpara. Për shkak të veçorive të aerodinamikës, ajri nga ana konvekse e velit lëviz më shpejt sesa nga ana konkave, dhe presioni nga jashtë Ka më pak vela sesa me atë të brendshëm.


3. Forca totale e krijuar nga vela drejtohet pingul me kanavacën. Sipas rregullit të mbledhjes së vektorit, është e mundur të dallojmë forcën e lëvizjes (shigjeta e kuqe) dhe forcën tërheqëse (shigjeta jeshile).


4. Në drejtime të mprehta, forca e lëvizjes është e madhe, por ajo kundërshtohet nga forma e bykut, keelës dhe timonit: jahti nuk mund të shkojë anash për shkak të rezistencës ndaj ujit. Por ajo rrëshqet me dëshirë përpara edhe me një forcë të vogël tërheqëse.


5. Për të lundruar në mënyrë rigoroze kundër erës, jahti ngjitet: ai i drejtohet erës së pari me njërën anë ose tjetrën, duke ecur përpara në segmente - ngjitje. Sa të gjata duhet të jenë goditjet dhe në çfarë këndi ndaj erës duhet të jenë - çështje të rëndësishme të taktikave të kapitenit.


6. Ka pesë rrjedha kryesore të një anijeje në lidhje me erën. Falë Peter I, terminologjia detare holandeze zuri rrënjë në Rusi.


7. Leventik- era fryn direkt në harkun e anijes. Ju nuk mund të lundroni në këtë kurs, por kthimi nga era përdoret për të ndaluar jahtin.


8. Era e mbyllur- i njëjti kurs akut. Kur shkon afër, era të fryn në fytyrë, kështu që duket se jahti po zhvillon një shpejtësi shumë të madhe. Në fakt, kjo ndjenjë është mashtruese.


9. Gulfwind- era fryn pingul me drejtimin e lëvizjes.


10. Mbrapa－ era fryn nga ana e ashpër dhe nga ana. Ky është kursi më i shpejtë. Anijet me gara të shpejta që lundrojnë në prapambetje mund të përshpejtojnë në shpejtësi që tejkalojnë shpejtësinë e erës për shkak të forcës ngritëse të velit.


11. Fordewind- E njëjta erë e bishtit që fryn nga skaji. Në kundërshtim me pritjet, nuk është kursi më i shpejtë: këtu nuk përdoret fuqia ngritëse e velit dhe kufiri teorik i shpejtësisë nuk e kalon shpejtësinë e erës. Një kapiten me përvojë mund të parashikojë rrymat e padukshme të ajrit, ashtu si një pilot avioni mund të parashikojë rrymat lart dhe poshtë.


Ju mund të shikoni një version interaktiv të diagramit në blogun "Unë do të shpjegoj për dy minuta".

Është e vështirë të imagjinohet se si anijet me vela mund të shkojnë "kundër erës" - ose, siç thonë marinarët, të shkojnë "nga afër". Vërtetë, një marinar do t'ju thotë se nuk mund të lundroni drejtpërdrejt kundër erës, por mund të lëvizni vetëm në një kënd të mprehtë në drejtimin e erës. Por ky kënd është i vogël - rreth një e katërta e një këndi të drejtë - dhe duket, ndoshta, po aq e pakuptueshme: nëse lundroni drejtpërdrejt kundër erës apo në një kënd prej 22°.

Në realitet, megjithatë, kjo nuk është indiferente, dhe tani do të shpjegojmë se si është e mundur të lëvizësh drejt tij në një kënd të lehtë nga forca e erës. Së pari, le të shohim se si era në përgjithësi vepron në vela, pra ku e shtyn velin kur fryn mbi të. Ju ndoshta mendoni se era e shtyn gjithmonë velin në drejtimin që fryn. Por kjo nuk është kështu: kudo që fryn era, ajo e shtyn velin pingul me rrafshin e velit. Në të vërtetë: le të fryjë era në drejtimin e treguar nga shigjetat në figurën më poshtë; linjë AB tregon një vela.


Era e shtyn gjithmonë velin në kënd të drejtë në planin e saj.

Meqenëse era shtyp në mënyrë të barabartë në të gjithë sipërfaqen e velit, ne e zëvendësojmë presionin e erës me një forcë R të aplikuar në mes të velit. Le ta ndajmë këtë forcë në dy: forcë P, pingul me vela, dhe forca P e drejtuar përgjatë saj (shih figurën më lart, djathtas). Forca e fundit nuk e shtyn vela askund, pasi fërkimi i erës në kanavacë është i parëndësishëm. Fuqia mbetet P e cila e shtyn velin në kënd të drejtë me të.

Duke e ditur këtë, ne mund të kuptojmë lehtësisht se si një anije me vela mund të lundrojë në një kënd të mprehtë drejt erës. Lëreni vijën QC përshkruan vijën e keelës së anijes.


Si mund të lundroni kundër erës?

Era fryn në një kënd të mprehtë në këtë vijë në drejtimin e treguar nga një seri shigjetash. Linja AB përshkruan një vela; vendoset në mënyrë që rrafshi i tij të përgjysmojë këndin ndërmjet drejtimit të keelës dhe drejtimit të erës. Ndiqni shpërndarjen e forcave në figurë. Ne përfaqësojmë forcën e erës në vela P, që ne e dimë se duhet të jetë pingul me vela. Le ta ndajmë këtë forcë në dy: forcë R, pingul me keel, dhe forca S, drejtuar përpara, përgjatë vijës së keelës së anijes. Meqenëse lëvizja e anijes është në drejtim R takohet me rezistencë të fortë ndaj ujit (keeli në anijet me vela bëhet shumë i thellë), pastaj forca R pothuajse plotësisht i balancuar nga rezistenca ndaj ujit. Mbetet vetëm forca S, e cila, siç mund ta shihni, është e drejtuar përpara dhe, për rrjedhojë, e lëviz anijen në një kënd, sikur drejt erës. [Mund të vërtetohet se forca S merr vlerën më të madhe kur rrafshi i velit përgjysmon këndin midis drejtimit të keelës dhe erës.]. Zakonisht kjo lëvizje kryhet në zigzage, siç tregohet në figurën më poshtë. Në gjuhën e marinarëve, një lëvizje e tillë e anijes quhet "takim" në kuptimin e ngushtë të fjalës.

Unë mendoj se shumë prej nesh do të shfrytëzonin rastin të zhyten në humnerën e detit me një lloj automjeti nënujor, por megjithatë, shumica do të preferonin udhëtim detar në një varkë me vela. Kur nuk kishte aeroplanë apo trena, kishte vetëm varka me vela. Pa to bota nuk ishte ajo që ishte.

Varkat me vela me vela të drejta sollën evropianët në Amerikë. Kuvertat e tyre të qëndrueshme dhe mbajtëset e mëdha mbanin njerëz dhe furnizime për të ndërtuar Botën e Re. Por këto anije të lashta kishin edhe kufizimet e tyre. Ata ecnin ngadalë dhe pothuajse në të njëjtin drejtim me erën. Shumëçka ka ndryshuar që atëherë. Sot ata përdorin parime krejtësisht të ndryshme për kontrollin e fuqisë së erës dhe valëve. Pra, nëse doni të hipni në një moderne, do t'ju duhet të mësoni disa fizikë.

Moderne lundrimi nuk lëviz vetëm me erën, është diçka që vepron mbi vela dhe e bën atë të fluturojë si një krah. Dhe kjo "diçka" e padukshme quhet ngritës, të cilën shkencëtarët e quajnë forcë anësore.

Një vëzhgues i vëmendshëm nuk mund të mos vinte re se pa marrë parasysh se në cilën anë fryn era, jahti me vela lëviz gjithmonë aty ku dëshiron kapiteni - edhe kur era është kundër. Cili është sekreti i një kombinimi kaq të mahnitshëm të kokëfortësisë dhe bindjes.

Shumë njerëz as nuk e kuptojnë se një vela është një krah, dhe parimi i funksionimit të një krahu dhe një vela është i njëjtë. Ajo bazohet në ashensor vetëm nëse heqja e krahut avion, duke përdorur erën e kundërt, e shtyn avionin lart, më pas vela e pozicionuar vertikalisht e drejton varkën me vela përpara. Për ta shpjeguar këtë nga pikëpamja shkencore, është e nevojshme të kthehemi te bazat - si funksionon një vela.

Shikoni procesin e simuluar që tregon se si ajri vepron në rrafshin e velit. Këtu mund të shihni se ajri rrjedh nën model, të cilat kanë një kthesë më të madhe, përkulen për të shkuar rreth tij. Në këtë rast, rrjedha duhet të përshpejtohet pak. Si rezultat, shfaqet një zonë me presion të ulët - kjo gjeneron ngritjen. Presioni i ulët në pjesën e poshtme e tërheq velin poshtë.

Me fjalë të tjera, një zonë me presion të lartë përpiqet të lëvizë drejt një zone me presion të ulët, duke ushtruar presion mbi vela. Shfaqet një ndryshim presioni, i cili gjeneron ngritjen. Për shkak të formës së velit, shpejtësia e erës në anën e brendshme drejt erës është më e ulët se në anën e plumbit. Nga jashtë formohet një vakum. Ajri fjalë për fjalë thithet në vela, gjë që e shtyn jahtin me vela përpara.

Në fakt, ky parim është mjaft i thjeshtë për t'u kuptuar, thjesht hidhni një vështrim më të afërt në çdo anije me vela. Truku këtu është se vela, pavarësisht se si është e pozicionuar, transferon energjinë e erës në anije, dhe edhe nëse vizualisht duket se vela duhet të ngadalësojë jahtin, qendra e aplikimit të forcave është më afër harkut të varkë me vela dhe forca e erës siguron lëvizjen përpara.

Por kjo është një teori, por në praktikë gjithçka është pak më ndryshe. Në fakt, një jaht me vela nuk mund të lundrojë kundër erës - ai lëviz në një kënd të caktuar ndaj tij, të ashtuquajturat taks.

Një varkë me vela lëviz për shkak të ekuilibrit të forcave. Velat veprojnë si krahë. Shumica e ashensorit që prodhojnë drejtohet anash, me vetëm një sasi të vogël përpara. Megjithatë, sekreti i këtij fenomeni të mrekullueshëm është e ashtuquajtura vela "e padukshme", e cila ndodhet nën fundin e jahtit. Kjo është një keel ose, në gjuhën detare, një qendër. Ashensori i tabelës qendrore prodhon gjithashtu ashensor, i cili gjithashtu drejtohet kryesisht anash. Keel i reziston thembra dhe forcës kundërshtare që vepron në vela.

Përveç forcës ngritëse, ndodh edhe një rrotullim - një fenomen i dëmshëm për lëvizjen përpara dhe i rrezikshëm për ekuipazhin e anijes. Por kjo është arsyeja pse ka një ekuipazh në jaht, për të shërbyer si një kundërpeshë e gjallë ndaj ligjeve të paepur të fizikës.

Në një varkë me vela moderne, të dyja keelja dhe vela punojnë së bashku për ta çuar varkën me vela përpara. Por siç do të konfirmojë çdo marinar fillestar, në praktikë gjithçka është shumë më e ndërlikuar sesa në teori. Një marinar me përvojë e di se ndryshimi më i vogël në kthesën e velit bën të mundur marrjen e më shumë ngritjes dhe kontrollin e drejtimit të tij. Duke ndryshuar kthesën e velit, një marinar i aftë kontrollon madhësinë dhe vendndodhjen e zonës që prodhon ngritje. Me një kthesë të thellë përpara mund të krijoni sipërfaqe të madhe presion, por nëse kthesa është shumë e madhe ose buza kryesore e molekulave të ajrit është shumë e pjerrët, rrjedha rreth tyre nuk do të ndjekë më kthesën. Me fjalë të tjera, nëse objekti ka qoshe të mprehta, grimcat e rrjedhës nuk mund të bëjnë një kthesë - momenti i lëvizjes është shumë i fortë, ky fenomen quhet "rrjedhje e ndarë". Rezultati i këtij efekti është se vela do të "fshijë", duke humbur erën.

Dhe këtu janë disa të tjera këshilla praktike përdorimin e energjisë së erës. Drejtimi optimal në erë (garim me erë të afërt). Detarët e quajnë atë "lundrim kundër erës". Era e dukshme, e cila ka një shpejtësi prej 17 nyjesh, është dukshëm më e shpejtë se era e vërtetë që krijon sistemin e valëve. Dallimi në drejtimet e tyre është 12°. Kursi ndaj erës së dukshme - 33°, ndaj erës së vërtetë - 45°.

"Era e bishtit!" - i urojnë të gjithë marinarët, dhe është krejtësisht e kotë: kur fryn era nga forca, jahti nuk arrin të arrijë shpejtësinë maksimale. Më ndihmoi të bëj këtë diagram Vadim Zhdan, kapiten profesionist, vrapues, organizator dhe prezantues regatat e jahteve.Lexoni këshillat e veglave në diagram për ta kuptuar atë.

2. Shtytja e një vela krijohet për shkak të dy faktorëve. Së pari, era thjesht shtyp velat. Së dyti, velat e zhdrejtë të instaluara në shumicën e jahteve moderne, kur ajri rrjedh rreth tyre, veprojnë si një krah avioni, vetëm se ai drejtohet jo lart, por përpara. Për shkak të aerodinamikës, ajri në anën konveks të velit lëviz më shpejt se në anën konkave, dhe presioni në pjesën e jashtme të velit është më i vogël se brenda.

3. Forca totale e krijuar nga vela drejtohet pingul me kanavacën. Sipas rregullit të shtimit të vektorit, është e mundur të dallojmë forcën e lëvizjes (shigjeta e kuqe) dhe forcën tërheqëse (shigjeta jeshile).

5. Për të lundruar në mënyrë strikte kundër erës, jahti ngjitet: i kthehet erës me njërën anë ose tjetrën, duke ecur përpara në segmente - ngjitje. Sa të gjata duhet të jenë goditjet dhe në çfarë këndi ndaj erës duhet të jenë - çështje të rëndësishme të taktikave të kapitenit.

9. Gulfwind- era fryn pingul me drejtimin e lëvizjes.

11. Fordewind- E njëjta erë e bishtit që fryn nga skaji. Në kundërshtim me pritjet, nuk është kursi më i shpejtë: këtu nuk përdoret fuqia ngritëse e velit dhe kufiri teorik i shpejtësisë nuk e kalon shpejtësinë e erës. Një kapiten me përvojë mund të parashikojë rrymat e padukshme të ajrit në të njëjtën mënyrë

 

Mund të jetë e dobishme të lexoni: