Tomasz Jarzębski Telefon: 501 892 942, Żeglarz: SJM PZŻ/8211, Instruktor PZŻ: MIŻ4334,
Instruktor ISSA: Inland 00420, Instruktor ISSA: SEA 00394 http://www.pro-skippers.com/skipper/343
Teoria Żeglowania
Przypomnienie z matematyki
Wielkości skalarne
Wielkości wektorowe
Np.: Temperatura, IQ, liczba kartek w książce, czas, ….
Np.: Prędkość, Siła, przyspieszenie
Kierunek
zwrot
A
B
A+B
A+B=C => B=C-A
Przypomnienie z matematyki
Wiatr Własny
Wiatr Pozorny Wiatr Rzeczywisty
Wiatr
Róża Kursowa Wiatr
Pozorny
Półwiatr
Ford
ewin
d
Kursy ostre - Bajdewind - Półwiatr
Kursy pełne - Baksztag - Fordewind
Pełny
Kąt martwy
Róża wiatrów
Prawy hals Lewy hals
Kursy zimne ;)
Kursy ciepłe ;)
Struga i co z tego wynika UWAGA! Intuicja nie zawsze działa
Teoria żeglowania; Czesław Marchaj rys 36, rys 30
SIŁA AERODYNAMICZNA Prędkość a ciśnienie
Przepływ (wiatr, woda) = siła Manometrem
Teoria żeglowania; Czesław Marchaj rys 34
Obszar ciśnienia wyższego
Żagiel FA - Siła Aerodynamiczna
Siłą aerodynamiczna nazywamy sumę wszystkich sił powstających na skutek przepływu cząstek po dwóch stronach żagla z różnymi prędkościami.
Obszar ciśnienia Niższego
Struga i co z tego wynika UWAGA! Intuicja nie zawsze działa
Teoria żeglowania; Czesław Marchaj rys 36, rys 30
Struga i co z tego wynika UWAGA! Intuicja nie zawsze działa
Teoria żeglowania; Czesław Marchaj rys 36, rys 30
TRZY ŹRÓDŁA MOCY Kąt Natarcia, Wybrzuszenie żagla, Skręt
Kąt natarcia od 10° do 20°
Wiatr
Grot i fok
Wiatr
Wybrzuszenie żagla W
iatr
Położenie Środka Głębokości = 𝑀𝐶
%
𝑊 =𝐺𝐶
%
Skręt żagla
Wiatr
3 m/s
8 m/s
𝑊𝑤
𝑊𝑝
𝑊𝑟
𝑊𝑤
𝑊𝑝
𝑊𝑟
Skręt żagla
𝑊𝑤
𝑊𝑝
𝑊𝑟
𝑊𝑤
𝑊𝑝
𝑊𝑟
GDZIE TA SIŁA, GDZIE TA MOC
Żagle i ich środek
Ś.Oż
Ś.Oż
2
5
Ś.Oż
SIŁA AERODYNAMICZNA TO RUCH JACHTU II Zasady Dynamiki Newtona
Siły na żaglu
Ś.Oż – środek Ożaglowania FA – Siła aerodynamiczna FC – Siła ciągu FP – Siła przechylająca FA
FC
FP
Ś.Oż Dr
yf
Ruch
Kierunki
Kurs obserwowany
Kąt dryfu
traw
ers
traw
ers
PRZEBIERANIE ŻAGLI
Przebieranie żagli
FA
FC
FP
Wiatr
FA
FC
FP
Wiatr
Wiatr
Pracująca powierzchnia żagla
Pracująca powierzchnia żagla
Pracująca powierzchnia niwelująca dryf
Pracująca powierzchnia niwelująca dryf
W KTÓRĄ STRONĘ JAKIM KURSEM Róża wiatrów względem wiatru rzeczywistego
Róża kursów względem wiatru rzeczywistego
Bajdewind Półwiatr Baksztag fordewind
Bajdewindy
Półwiatr
Baksztagi
Fordewind
Kąt martwy
5,5w
Wiatr Pozorny
Wiatr Rzeczywisty
11 w
Prędkość
AKCJA REAKCJA III Zasady Dynamiki Newtona
Siły hydrodynamiczne
Dryf
Ruch
Th Fbo
R Ś.Bo
Ś.Bo – Środek Bocznego oporu R – Opór hydrodynamiczny, siła hamująca Fbo – Boczna siła hydrodynamiczna Th – Wypadkowa siła hydrodynamiczna
Ś.Bo
KLW – Konstrukcyjna linia wodna – w rzucie bocznym LW – Płaszczyzna – Wodnica L – Długość wodnicy
Ograniczenie konstrukcyjne prędkości
Spinaker do 4 st. w skali Beauforta
KLW
LW
𝑉𝑚𝑚𝑚 = 2,43 𝐾𝐾𝑊
FA
FC
FP
Ś.Oż
Th Fbo
R Ś.Bo
Ś.Bo – Środek Bocznego oporu R – Opór hydrodynamiczny, siła hamująca Fbo – Boczna siła hydrodynamiczna Th – Wypadkowa siła hydrodynamiczna
Ś.Oż – środek Ożaglowania FA – Siła aerodynamiczna FC – Siła ciągu FP – Siła przechylająca
DLACZEGO JACHT SAM SKRĘCA
Nawietrzność i zawietrzność jachtu
• Jacht jest nawietrzny jeżeli wykazuje samoistną tendencję do ostrzenia.
• Jacht jest zawietrzny jeżeli wykazuje samoistną tendencję do odpadania.
• Jacht zrównoważony żegluje ustalonym kursem bez potrzeby kontroli sterem.
• Większość współczesnych jachtów charakteryzuje się niewielką nawietrznością.
Nawietrzność i zawietrzność jachtu Jacht zrównoważony żaglowo
Jacht nawietrzny Jacht zawietrzny
Ś.Oż
Th
Ś.Bo
FA
Ś.Oż
Th
Ś.Bo
Ś.Oż
Th
Ś.Bo
Co zrobić? • Aby zwiększyć nawietrzność jachtu można:
• Zwiększyć powierzchnię tylnych żagli • Zmniejszyć powierzchnię przednich żagli ( np. zrzucenie) • Wybierać tylne żagle • Luzować przednie żagle • Zwiększyć zanurzenie dziobu – UWAGA bez żagli
• Aby zwiększyć zawietrzność jachtu można:
• Zwiększyć powierzchnię przednich żagli • Zmniejszyć powierzchnię tylnych żagli ( np. refowanie) • Wybierać przednie żagle • Luzować tylne żagle • Podnieść „trochę” miecz – nie zadziała przy mieczach szybrowych • Zwiększyć zanurzenie rufy – UWAGA bez żagli
Przegłębienia
Ś.Bo
Ś.Oż
PRZECHYŁ Newton i Archimedesem z odsieczą
Stateczność jachtów
Ś. Oż
Ś.Bo
FP
Fbo
SC
SW
FC
Fw
Zdolność powrotu przechylonego jachtu do pozycji pionowej wynika z współdziałania pary sił: siły wyporu oraz siły ciężkości.
• Siła wyporu zamocowana jest w środku wyporu a jej wektor skierowany pionowo w górę. • Siła ciężkości zamocowana jest w środku ciężkości a jej wektor skierowany pionowo w dół.
Para tych dwóch sił tworzy ramię prostujące. Im większa odległość pozioma pomiędzy środkiem wyporu i środkiem ciężkości, tym większa siła prostująca jacht.
Kiedy jacht mieczowy się przewróci?
SC SW
FC
Fw
SW – środek wyporu FW – siła wyporu SC – środek ciężkości FC – siła ciężkości d – ramię siły
SC SW
FC
Fw
SC SW
FC
Fw
SC SW
FC
Fw
d
30° 60°
Stateczność jachtu balastowego a mieczowego
SW – środek wyporu FW – siła wyporu SC – środek ciężkości FC – siła ciężkości d1 – ramię siły JM d2 – ramię siły JB
SC SW
FC
Fw
d1
30°
SC SW
FC
Fw
d2
30°
SC
SW
FC
Fw
d2
Stateczności jachtów kształtu, ciężaru, wielokadłubowce
30 60 90
Maksymalny moment prostujący
120 150 180 130
Katamaran
Jacht o stateczności kształtu - mieczowy
Jacht o stateczności ciężaru – kilowy
75
STER W lewo to w lewo, a w prawo to w prawo
Siły na sterze
Ś.Bo
Fh
FS
FN
Fh FN
Ś.Bo
FS
Ś.Bo – środek Bocznego oporu FN – Siłę Naporu Strugi FS – Siła skręcająca FH – Siła hamująca
Efektywność steru
S
Ś.Bo
Do 45° największa siła skręcająca przy najmniejszej sile hamującej!
Fh FS
Ś.Bo
S
Fh
FS
FN FN
α
58
30 45
-1
-0,8
-0,6
-0,4
-0,2
0
0,2
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
1,2
0 4 8 12 16 20 24 28 32 36 40 44 48 52 56 60 64 68 72 76 80 84 88
Efek
tyw
ność
ster
u
Proc
ento
wa
war
tość
sił
Wychylenie steru
Fn
Fs
Fh
efektywność
Kolumna1
α
No co z tym cholernym sterem
Oś o
brot
u
1
3
1
2
2 3
1 2
3
ZAGADKI
• Płyniesz bajdewindem w dużym przechyle. Podnosisz miecz. Co się stanie?
– Jacht się położy. – Jacht postawi.
• Płynie łódka bajdewindem (45° na wiatr). Jakim kursem płynie jacht z naprzeciwka
Podsumowanie Teorii Żeglowania • Im większa prędkość tym mniejsze ciśnienie • 3 grupy sił na żaglu, burcie i sterze • Środek ożaglowania wyznaczamy środkowymi trójkątów • Ruch jachtu związany jest z siłą ciągu, a dryf z siłą przechylającą • Dryf – płyń wyżej bo i tak spadniesz • Przebieranie żagli powoduje:
– przepływ turbulentny – większy przechył – większy dryf – mniejsza prędkość
• Jacht zrównoważony, nawietrzny i zawietrzny - zjawiska związane ze wzajemnym położeniem środków ożaglowania i oporu bocznego
• Stateczność – kształtu (30O max 60O chlap) – ciężaru (ok70O max 120O chlap)
• Efektywność wychylenia steru