مثل سفينة تسير عكس الريح. كيف تتمكن المراكب الشراعية من الإبحار عكس الريح؟ الآن دعونا ننظر في عمل الشراع على متن يخت

دورات الرياح. اليخوت والمراكب الشراعية الحديثة مجهزة في الغالب منحرف - مائل أشرعة. السمة المميزة لها هي أن الجزء الرئيسي من الشراع أو كله يقع خلف الصاري أو البقاء. نظرًا لحقيقة أن الحافة الأمامية للشراع ممتدة بإحكام على طول الصاري (أو من تلقاء نفسها) ، فإن الشراع يتدفق حوله بتيار من الهواء دون شطفه عندما يقع في زاوية حادة إلى حد ما مع الريح. نتيجة لهذا (ومع خطوط بدن مناسبة) ، تكتسب السفينة القدرة على التحرك بزاوية حادة في اتجاه الريح.

في التين. يوضح رقم 190 موقع المراكب الشراعية في مسارات مختلفة فيما يتعلق بالرياح. لا يمكن للقارب الشراعي العادي أن يتحرك عكس اتجاه الريح - فالشراع في هذه الحالة لا يخلق قوة دفع قادرة على التغلب على مقاومة الماء والهواء. يمكن لأفضل يخوت السباق في الرياح المتوسطة أن تبحر في اتجاه جانبي بزاوية 35-40 درجة في اتجاه الرياح ؛ عادة لا تقل هذه الزاوية عن 45 درجة. لذلك ، يضطر المراكب الشراعية للوصول إلى الهدف الموجود مباشرة مقابل الريح. تصدح - بالتناوب يمنى و منفذ تك. تسمى الزاوية بين مسار السفينة على أي من المسارين زاوية تك، وموقع الإناء بقوسه المستقيم عكس اتجاه الريح - ليفنتيك... تعد قدرة السفينة على المناورة والتحرك بأقصى سرعة في اتجاه عكس اتجاه الريح إحدى الصفات الرئيسية للمركب الشراعي.

تسمى الدورات من رياح شديدة الانحدار إلى رياح الخليج ، عندما تهب الرياح عند 90 درجة إلى موانئ دبي للسفينة حاد؛ من الخليج إلى الريح (تهب الرياح في الخلف مباشرة) - اكتمال... تميز انحدار (بالطبع نسبة الرياح 90-135 درجة) و ممتلئ (135-180 درجة) دعائم خلفية ، وكذلك جانب جانبي (على التوالي 40-60 درجة و 60-80 درجة للريح)

الشكل: 190. مسار السفينة الشراعية بالنسبة للرياح.

1 - جانب شديد الانحدار 2 - رياح برية كاملة ؛ 3 - جلفويند 4 - دعامة 5 - الريح. 6 - ليفنتيك.

بينانت الرياح. تدفق الهواء الذي يتدفق حول أشرعة اليخت ليس في الاتجاه الريح الحقيقية (بخصوص الأرض). إذا كان للسفينة مسار ، فسيظهر تدفق هواء مضاد ، وسرعته تساوي سرعة السفينة. في ظل وجود الرياح ، ينحرف اتجاهها بالنسبة للسفينة بطريقة معينة بسبب تدفق الهواء القادم ؛ يتغير حجم السرعة أيضًا. وهكذا ، فإن التدفق الكلي يسمى ريح راية... يمكن الحصول على اتجاهها وسرعتها عن طريق إضافة متجهات الرياح الحقيقية والتدفق القادم (الشكل 191).

الشكل: 191. رياح راية في يخت مختلف متجه إلى الريح.

1 - الريح. 2 - جلفويند 3 - دعامة 4 - الريح.

الخامس - سرعة اليخت الخامس و - سرعة الرياح الحقيقية. الخامس ج هي سرعة الرياح الظاهرة.

من الواضح ، في مسار الرياح الخلفية ، أن سرعة الرياح الظاهرة لها أعلى قيمة ، وفي الاتجاه الأمامي ، تكون أدنى قيمة ، لأنه في الحالة الأخيرة ، يتم توجيه سرعات كلا التيار في اتجاهين متعاكسين.

يتم دائمًا وضع الأشرعة على اليخت في اتجاه الريح الظاهرة. لاحظ أن سرعة اليخت لا تتناسب بشكل مباشر مع سرعة الرياح ، ولكن بشكل أبطأ بكثير. لذلك ، عندما تزداد الريح ، تقل الزاوية بين اتجاه الريح الحقيقية والظاهرية ، وفي الرياح الضعيفة تختلف سرعة واتجاه الريح الظاهرة بشكل ملحوظ عن تلك الحقيقية.

نظرًا لأن القوى المؤثرة على الشراع كما في الجناح تنمو بما يتناسب مع مربع سرعة التيار المتدفق ، فإن المراكب الشراعية ذات الحد الأدنى من المقاومة للحركة قد يكون لها ظاهرة تسريع ذاتي ، حيث تتجاوز سرعتها سرعة الرياح. تشمل هذه الأنواع من المراكب الشراعية اليخوت الجليدية - السفن الشراعية ، والقوارب المائية ، واليخوت ذات العجلات (الشاطئية) ، والسفن أحادية الهيكل الضيقة ذات العوامة. سجلت بعض هذه الأنواع من السفن سرعات تبلغ ثلاثة أضعاف سرعة الرياح. إذن ، سجلنا الوطني للسرعة على الحفرة هو 140 كم / ساعة ، وقد تم ضبطه عندما لا تتجاوز سرعة الرياح 50 كم / ساعة. على طول الطريق ، نلاحظ أن الرقم القياسي للسرعة المطلقة تحت الإبحار على الماء أقل بشكل ملحوظ: تم ضبطه في عام 1981 على قارب "Crossbau-II" ذي الصاريتين المصنوع خصيصًا ويساوي 67.3 كم / ساعة.

نادراً ما تتجاوز السفن الشراعية التقليدية ، إذا لم تكن مصممة للتخطيط ، حد سرعة الإزاحة البالغ v \u003d 5.6 ميكرولتر كم / ساعة (انظر الفصل الأول).

القوات العاملة على متن سفينة شراعية. هناك فرق جوهري بين نظام القوى الخارجية التي تعمل على سفينة شراعية والسفينة التي يقودها محرك ميكانيكي. على متن سفينة بمحرك ، يعمل دفع المروحة - مروحة أو مدفع مائي - وقوة مقاومة الماء لحركتها في الجزء الموجود تحت الماء ، حيث يقع في المستوى القطري وعلى مسافة عمودية غير ملحوظة من بعضهما البعض.

في المراكب الشراعية ، يتم تطبيق القوة الدافعة عالياً فوق سطح الماء وبالتالي فوق خط تأثير قوة السحب. إذا كانت السفينة تتحرك بزاوية مع اتجاه الريح - في اتجاه قريب ، فإن أشرعتها تعمل وفقًا لمبدأ الجناح الديناميكي الهوائي ، الذي تمت مناقشته في الفصل الثاني. عندما يتدفق الهواء حول الشراع ، يتم إنشاء فراغ على جانبه (المحدب) ، وزيادة الضغط على الجانب المواجه للريح. يمكن تقليل مجموع هذه الضغوط إلى القوة الديناميكية الهوائية الناتجة أ (انظر الشكل 192) ، موجهًا بشكل عمودي تقريبًا على وتر ملف تعريف الشراع ويتم تطبيقه في مركز الشراع (CW) عاليًا فوق سطح الماء.

الشكل: 192- القوات المؤثرة على بدن السفينة والأشرعة.

وفقًا لقانون الميكانيكا الثالث ، مع وجود حركة ثابتة للجسم في خط مستقيم ، يجب مواجهة كل قوة مطبقة على الجسم (في هذه الحالة ، على الأشرعة المتصلة بهيكل اليخت من خلال الصاري ، والتزوير والصفائح) بقوة متساوية في الحجم وقوة موجهة بشكل معاكس. على مركب شراعي ، هذه القوة هي الناتجة عن القوة الهيدروديناميكية حتعلق على الجزء تحت الماء من البدن (الشكل 192). حتى بين القوات أ و ح هناك مسافة معروفة - كتف ، ونتيجة لذلك تتشكل لحظة من زوج من القوى ، تميل إلى تدوير السفينة حول محور موجه بطريقة معينة في الفضاء.

لتبسيط الظواهر التي تنشأ أثناء حركة السفن الشراعية ، تتحلل القوى المائية والديناميكية الهوائية ولحظاتها إلى مكونات موازية لمحاور الإحداثيات الرئيسية. بناءً على قانون نيوتن الثالث ، يمكننا كتابة جميع مكونات هذه القوى واللحظات في أزواج:

أ	- القوة الناتجة الديناميكية الهوائية ؛
تي	- قوة الجر للأشرعة وتحريك السفينة للأمام:
د	- قوة الكعب أو قوة الانجراف ؛
أ الخامس	- القوة العمودية (تشذيب الأنف) ؛
ص	- قوة الكتلة (الإزاحة) للسفينة ؛
م د	- لحظة التشذيب
م سجل تجاري	- لحظة الكعب.
م ص	- اللحظة المؤدية إلى الريح.
ح	- القوة الناتجة الهيدروديناميكية ؛
ر	- قوة مقاومة الماء لحركة الوعاء ؛
ر د	- القوة الجانبية أو قوة مقاومة الانجراف ؛
ح الخامس	- القوة الهيدروديناميكية العمودية ؛
γ· الخامس	- قوة الطفو؛
م ل	- لحظة مقاومة القطع ؛
م في	- لحظة استعادة
م في	- لحظة عاصفة.

من أجل أن تتبع السفينة المسار بثبات ، يجب أن يكون كل زوج من القوى وكل زوج من اللحظات متساوية مع بعضها البعض. على سبيل المثال ، قوة الانجراف د وقوة مقاومة الانجراف ر د خلق لحظة كعب م cr ، والتي يجب موازنتها بلحظة الاستعادة م في أو لحظة الاستقرار الجانبي. تتشكل هذه اللحظة بسبب عمل قوى الكتلة ص وطفو السفينة γ الخامسيعمل على الكتف ل... تشكل نفس القوى لحظة مقاومة للتقليم أو لحظة استقرار طولي م ل متساوية في الحجم وتتعارض مع لحظة القطع م شروط الأخير هي لحظات أزواج القوى تي - ر و أ الخامس - ح الخامس .

وبالتالي ، فإن حركة السفينة الشراعية بشكل غير مباشر نحو الريح ترتبط بالدحرجة والتطعيم ، والقوة الجانبية د، بالإضافة إلى التدحرج ، يتسبب أيضًا في الانجراف - الانجراف الجانبي ، لذلك لا تتحرك أي سفينة شراعية بشكل صارم في اتجاه DP ، مثل السفينة ذات المحرك الميكانيكي ، ولكن بزاوية انجراف صغيرة β. يتحول بدن المراكب الشراعية وعارفها ودفتها إلى قارب محلق ، حيث يجري تدفق المياه القادمة بزاوية هجوم تساوي زاوية الانجراف. إن هذا الظرف هو الذي يحدد تكوين قوة مقاومة الانجراف على عارضة اليخت ر د ، وهو أحد مكونات قوة الرفع.

استقرار حركة المركب الشراعي وتمركزه. بسبب لفة ، مشروع الأشرعة تي وقوة المقاومة ر يتصرفون في مستويات عمودية مختلفة. إنهم يشكلون زوجًا من القوى التي تدفع السفينة في اتجاه الريح - مما يؤدي إلى إبعادها عن المسار المستقيم الذي تتبعه. يتم منع هذا من خلال لحظة الزوج الثاني من القوى - الكعب د وقوى مقاومة الانجراف ر د ، فضلا عن قوة صغيرة ن على الدفة ، والتي يجب أن تطبق من أجل تصحيح عنوان اليخت.

من الواضح أن رد فعل السفينة على عمل كل هذه القوى يعتمد على كل من حجمها ونسبة الكتفين أ و بالذي يتصرفون فيه. مع زيادة لفة كتف الزوج الرائد ب يزيد أيضًا ، وحجم كتف الزوج المحمل أ يعتمد على الموقف النسبي مركز الشراع (CP - نقاط تطبيق القوى الديناميكية الهوائية الناتجة على الأشرعة) و مركز المقاومة الجانبية (CLS - نقاط تطبيق القوى الهيدروديناميكية الناتجة على بدن اليخت).

يعد تحديد الموقع الدقيق لهذه النقاط مهمة صعبة إلى حد ما ، خاصةً عندما تفكر في أنها تختلف باختلاف عوامل كثيرة: مسار السفينة بالنسبة للرياح ، وقطع الأشرعة وتثبيتها ، ولفة اليخت وتقليمه ، وشكل ومظهر العارضة والدفة ، إلخ.

عند تصميم وإعادة تجهيز اليخوت ، فإنها تعمل مع CP و CLS الشرطي ، مع الأخذ في الاعتبار أنها تقع في مراكز ثقل الأشكال المسطحة ، والتي تمثل الأشرعة المحددة في DP ، والخطوط العريضة للجزء تحت الماء من DP مع عارضة ، زعانف ودفة (الشكل 193). يقع مركز ثقل الشراع المثلث ، على سبيل المثال ، عند تقاطع وسطين ، ويقع مركز الثقل المشترك لشراعين على جزء من خط مستقيم يربط بين وحدات المعالجة المركزية لكل من الشراعين ، ويقسم هذا الجزء بالتناسب العكسي مع مساحتهم. إذا كان للشراع شكل رباعي الزوايا ، فسيتم تقسيم مساحته على القطر إلى مثلثين ويتم الحصول على وحدة المعالجة المركزية كمركز مشترك لهذه المثلثات.

الشكل: 193- تحديد مركز إبحار اليخت التقليدي.

يمكن تحديد موضع CLS من خلال موازنة قالب المظهر الجانبي تحت الماء لـ DP ، المقطوع من الورق المقوى الرفيع عند نقطة الإبرة. عندما يكون القالب أفقيًا ، ستكون الإبرة في نقطة CLS الشرطي. ومع ذلك ، فإن هذه الطريقة قابلة للتطبيق بشكل أو بآخر للسفن التي تحتوي على مساحة كبيرة من الجزء الموجود تحت الماء من DP - لليخوت من النوع التقليدي ذات الخط الطويل ، وقوارب السفن ، وما إلى ذلك في اليخوت الحديثة ، التي تم تصميم معالمها على أساس نظرية الجناح ، والدور الرئيسي في خلق قوة السحب تلعب عارضة الزعنفة والدفة ، التي يتم تثبيتها عادةً بشكل منفصل عن العارضة ، دورًا في الانجراف. يمكن العثور على مراكز الضغط الهيدروديناميكي على ملفاتها بدقة تامة. على سبيل المثال ، للملفات ذات السماكة النسبية δ / ب حوالي 8٪ هذه النقطة على مسافة حوالي 26٪ من الوتر ب من الصدارة.

ومع ذلك ، فإن هيكل اليخت له تأثير واضح على سلوك تدفق العارضة والدفة ، وهذا التأثير يختلف باختلاف لفة ، وتقليم ، وسرعة السفينة. في معظم الحالات ، في دورات الرياح المعاكسة الحادة ، يتحرك CLS الحقيقي للأمام فيما يتعلق بمركز الضغط المحدد للعارضة والدفة كما هو الحال في التشكيلات الجانبية المعزولة. نظرًا لعدم اليقين في حساب موضع وحدة المعالجة المركزية و CLS ، فإن المصممين ، عند تطوير مشروع السفن الشراعية ، لديهم وحدة المعالجة المركزية على مسافة معينة أ - أمام نظام البنك المركزي. يتم تحديد كمية الرصاص إحصائيًا ، من خلال المقارنة مع اليخوت التي أثبتت جدواها والتي تتميز بخطوط وثبات ومعدات إبحار قريبة من المشروع. عادة ما يتم تعيين الرصاص كنسبة مئوية من طول الوعاء عند خط الماء و 15-18٪ للسفينة المجهزة بمحلول برمودا إل... كلما انخفض استقرار اليخت ، زاد كعبه تحت تأثير الرياح وكلما زادت الحاجة إلى تطوير وحدة المعالجة المركزية أمام CLS.

يمكن إجراء ضبط دقيق للوضع النسبي لوحدة المعالجة المركزية و CLS عند اختبار اليخت أثناء التنقل. إذا كانت السفينة تميل إلى الغرق في الريح ، خاصة في الرياح المتوسطة والطازجة ، فهذا عيب مركزي كبير. الحقيقة هي أن العارضة تنحرف عن تدفق المياه المتدفقة منه بالقرب من موانئ دبي للسفينة. لذلك ، إذا كانت الدفة مستقيمة ، فإن ملفها الجانبي يعمل بزاوية هجوم أصغر بشكل ملحوظ من العارضة. للتعويض عن ميل اليخت للانحراف بعيدًا ، يجب تحويل الدفة إلى الريح ، ثم يتم توجيه الرافعة المتولدة عليها إلى الجانب المواجه للريح - في نفس اتجاه قوة الانجراف د على الأشرعة. وبالتالي ، سيكون للسفينة انجراف متزايد.

الميل السهل لليخت مختلف. تعمل الدفة التي تحولت 3-4 درجات إلى الجانب المواجه للريح مع نفس زاوية الهجوم أو أعلى قليلاً مثل العارضة ، وتشارك بفعالية في مقاومة الانجراف. القوة المستعرضة حالتي تنشأ على الدفة ، تؤدي إلى إزاحة كبيرة لـ CLS العام إلى المؤخرة مع انخفاض متزامن في زاوية الانجراف. ومع ذلك ، إذا كان من أجل الحفاظ على اليخت في مسار النقل الجانبي ، يجب عليك تغيير الدفة باستمرار إلى الجانب المواجه للريح بزاوية أكبر من 2-3 درجة ، فمن الضروري تحريك وحدة المعالجة المركزية للأمام أو نقل CLS للخلف ، وهو أمر أكثر صعوبة.

في اليخت المبني ، يمكن تحريك وحدة المعالجة المركزية للأمام عن طريق إمالة الصاري للأمام ، وتحويله للأمام (إذا كان تصميم الخطوة يسمح بذلك) ، وتقصير الشراع الرئيسي على طول الذراع ، وزيادة مساحة الشراع الرئيسي. لتحريك CLS للخلف ، تحتاج إلى تثبيت زعنفة أمام الدفة أو زيادة حجم ريشة الدفة.

للقضاء على ميل اليخت للانحراف ، من الضروري تطبيق الإجراءات المعاكسة: تحريك وحدة المعالجة المركزية للخلف أو تحريك CLS للأمام.

دور مكونات القوة الديناميكية الهوائية في خلق قوة الدفع والانجراف. تستند النظرية الحديثة لعملية الشراع المائل إلى أحكام الديناميكا الهوائية للجناح ، والتي نوقشت عناصرها في الفصل الثاني. عندما يتدفق الهواء حول الشراع بزاوية هجوم α للرياح الظاهرة ، يتم إنشاء قوة هوائية عليه أ، والتي يمكن تمثيلها على شكل مكونين: المصعد صموجه بشكل عمودي على تدفق الهواء (الريح الظاهرة) ، واسحب X - قوة الإسقاطات أ في اتجاه تدفق الهواء. يتم استخدام هذه القوى عند النظر في خصائص الشراع وكامل الحفارة بشكل عام.

القوة في نفس الوقت أ يمكن تمثيلها في شكل مكونين آخرين: قوى الجر تي، موجهة على طول محور حركة اليخت ، وقوة الانجراف العمودية د... تذكر أن اتجاه حركة المراكب الشراعية (أو المسار) يختلف عن مساره بقيمة زاوية الانجراف β ، ومع ذلك ، يمكن إهمال هذه الزاوية في مزيد من التحليل.

إذا كان من الممكن زيادة قوة الرفع على الشراع إلى قيمة ص 1 ، والمقاومة الأمامية تبقى دون تغيير ، ثم القوى ص 1 و Xالمضافة وفقًا لقاعدة إضافة المتجه تشكل قوة هوائية جديدة أ 1 (الشكل 194 ، و). النظر في مكوناته الجديدة تي 1 و د 1 ، يمكن ملاحظة أنه في هذه الحالة ، مع زيادة قوة الرفع ، تزداد قوة الدفع وقوة الانجراف.

الشكل: 194. دور الرفع والجر في خلق القوة الدافعة.

باستخدام بنية مماثلة ، يمكن للمرء التأكد من أنه مع زيادة السحب في مسار السحب الجانبي ، تقل قوة الدفع ، وتزداد قوة الانجراف. وهكذا ، عند الإبحار في المسافات الجانبية ، تلعب قوة رفع الشراع دورًا حاسمًا في خلق قوة دفع الأشرعة ؛ يجب أن يكون السحب ضئيلاً.

لاحظ أنه في مسار الرياح الخلفية ، يكون للرياح الظاهرة أعلى سرعة ؛ لذلك ، كلا عنصري القوة الديناميكية الهوائية ص و X كبيرة جدًا.

على مسار جولف ويند (الشكل 194 ، ب) الرفع هو قوة الدفع والسحب هو قوة الانجراف. لا تؤثر الزيادة في سحب الشراع على حجم قوة الجر: تزداد قوة الانجراف فقط. ومع ذلك ، نظرًا لانخفاض سرعة الرياح الظاهرة على الرياح الخليجية مقارنةً بالرياح الجانبية ، فإن الانجراف يؤثر على أداء السفينة بدرجة أقل.

على مسار backstag (الشكل 194 ، في) يعمل الشراع بزوايا هجوم عالية ، حيث يكون الرفع أقل بكثير من المقاومة الأمامية. إذا قمت بزيادة السحب ، فستزيد أيضًا قوة الدفع والانجراف. مع زيادة قوة الرفع ، يزداد الدفع ، وتقل قوة الانجراف (الشكل 194 ، ص). وبالتالي ، في مسار الركيزة الخلفية ، تؤدي الزيادة في كل من الرفع و / أو السحب إلى زيادة الدفع.

مع اتجاه الريح الأمامية ، تكون زاوية هجوم الشراع قريبة من 90 درجة ، وبالتالي فإن قوة الرفع على الشراع تساوي صفرًا ، ويتم توجيه السحب على طول محور حركة السفينة وهو قوة الدفع. قوة الانجراف هي صفر. لذلك ، في المسار الأمامي ، لزيادة قوة دفع الأشرعة ، من المستحسن زيادة سحبها. في يخوت السباق ، يتم ذلك عن طريق وضع أشرعة إضافية - الشراع والخطأ ، والتي لها مساحة كبيرة وغير مرتبة بشكل جيد. لاحظ أنه في مسار الرياح الأمامية ، تتأثر أشرعة اليخت بالرياح الظاهرة من الحد الأدنى للسرعة ، والتي تحدد قوى معتدلة نسبيًا على الأشرعة.

مقاومة الانجراف. كما هو موضح أعلاه ، تعتمد قوة الانجراف على مسار اليخت بالنسبة للرياح. عند السباحة في اتجاه جانبي شديد الانحدار ، تبلغ قوة الدفع حوالي ثلاثة أضعاف تيتحريك السفينة للأمام في Gulfwind ، كلا القوتين متساويتان تقريبًا ؛ على دعامة خلفية شديدة الانحدار ، تبين أن قوة دفع الشراع تزيد بمقدار 2-3 مرات عن قوة الانجراف ، وفي حالة التراجع النظيف ، لا توجد قوة الانجراف على الإطلاق. وبالتالي ، لكي يتمكن المراكب الشراعية من المضي قدمًا بنجاح في مساره من الجانب الذي يتم جره إلى الريح الخليجية (بزاوية 40-90 درجة مع الريح) ، يجب أن يتمتع بمقاومة انجراف جانبية كافية ، أعلى بكثير من مقاومة الماء لعنوان اليخت.

يتم تنفيذ وظيفة خلق قوة مقاومة للانجراف على السفن الشراعية الحديثة بشكل أساسي بواسطة العارضة ذات الزعانف أو الألواح المركزية والدفات. نوقش في الفصل الثاني آليات توليد الرفع على الجناح ذي المظهر الجانبي المتماثل ، وهي العوارض والألواح المركزية والدفات. لاحظ أن قيمة زاوية الانجراف لليخوت الحديثة - زاوية هجوم العارضة أو المظهر الجانبي للوح المركزي - نادراً ما تتجاوز 5 درجات ، لذلك ، عند تصميم عارضة أو لوحة مركزية ، من الضروري اختيار أبعادها وشكلها وشكلها المقطع العرضي الأمثل من أجل الحصول على أقصى قوة رفع بأقل سحب ، أي في زوايا منخفضة للهجوم.

أظهرت اختبارات الجنيحات الهوائية المتناظرة أن الجنيحات السميكة (مع نسبة أكبر من سمك المقطع ر على وترها ب) تعطي قوة رفع أكثر من تلك الرقيقة. ومع ذلك ، عند السرعات المنخفضة ، تتمتع هذه الملامح بمقاومة أمامية أعلى. يمكن الحصول على أفضل النتائج على اليخوت الشراعية باستخدام سمك العارضة ر/ب \u003d 0.09 ÷ 0.12 ، لأن قوة الرفع في مثل هذه الملامح تعتمد قليلاً على سرعة السفينة.

يجب أن يكون الحد الأقصى لسمك المظهر الجانبي بين 30٪ و 40٪ وتر من الحافة الأمامية لملف العارضة. يمتلك ملف تعريف NACA 664-0 الصفات الجيدة أيضًا بسماكة قصوى تقع على مسافة 50 ٪ من الوتر من الأنف (الشكل 195).

الشكل: 195. عارضة زعنفة اليخت.

إحداثيات المقاطع العرضية الموصى بها لرافعات اليخوت وألواح المنتصف

	المسافة من الأنف x, % ب
	2,5	5	10	20	30	40
	المراسيم ذ, % ب
NACA-66 ؛ δ \u003d 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
الملف الشخصي؛ سمك نسبي δ	المسافة من الأنف x, % ب
	50	60	70	80	90	100
	المراسيم ذ, % ب
NACA-66 ؛ δ \u003d 0.05	4,41	3,80	3,05	2,19	1,21	0,11
الملف الشخصي للوحات المركزية ؛ δ \u003d 0.04	3,88	3,34	2,68	1,92	1,06	0,10
عارضة اليخت NACA 664-0 ؛ δ \u003d 0.12	12,00	10,94	8,35	4,99	2,59	0

لقوارب الإبحار الشراعية الخفيفة التي يمكن أن تدخل في وضع التخطيط وتطور سرعات عالية وألواح وسطية ودفات بمظهر أرق ( ر/ب \u003d 0.044 ÷ 0.05) والاستطالة الهندسية (نسبة التعمق د إلى الوتر الأوسط ب الأربعاء) حتى 4.

يتراوح استطالة عارضات اليخوت الحديثة من 1 إلى 3 ، والدفات - حتى 4. في أغلب الأحيان ، يكون للعارضة شكل شبه منحرف مع حافة أمامية مائلة ، ولزاوية الميل تأثير معين على حجم رفع وسحب العارضة. مع استطالة العارضة بحوالي \u003d 0.6 ، يمكن السماح بميل الحافة الأمامية حتى 50 درجة ؛ عند λ \u003d 1 - حوالي 20 درجة ؛ بالنسبة إلى λ\u003e 1.5 ، يكون العارضة ذات الحافة الأمامية العمودية هي الأمثل.

المساحة الإجمالية للعارضة والدفة للرد الفعال للانجراف تؤخذ عادة من 1/25 إلى 1/17 من منطقة الشراع الرئيسية.

يتم تحديد حركة اتجاه الريح لليخت الشراعي من خلال ضغط الرياح البسيط على شراعه ، مما يدفع القارب إلى الأمام. ومع ذلك ، فقد أظهرت دراسات أنفاق الرياح أن الإبحار عكس اتجاه الريح يعرض الشراع لمجموعة أكثر تعقيدًا من القوى.

عندما يتدفق الهواء القادم حول السطح الخلفي المقعر للشراع ، تنخفض سرعة الهواء ، بينما عند التدفق حول السطح الأمامي المحدب للشراع ، تزداد هذه السرعة. ونتيجة لذلك ، تتشكل منطقة ضغط متزايد على السطح الخلفي للشراع ومنطقة ضغط منخفض على السطح الأمامي. يخلق فرق الضغط على جانبي الشراع قوة سحب (دفع) تحرك اليخت للأمام بزاوية مع الريح.

يخت شراعي ، يقع تقريبًا بزوايا قائمة مع الريح (بواسطة المصطلحات البحرية - اليخت يتقدم) ، يتحرك للأمام بسرعة. الشراع يخضع لسحب وقوى جانبية. إذا كان يخت شراعي يبحر بزاوية حادة مع الريح ، فإن سرعته سوف تتباطأ بسبب انخفاض قوة السحب وزيادة القوة الجانبية. كلما زاد اتجاه الشراع نحو المؤخرة ، كان اليخت يتحرك للأمام بشكل أبطأ ، ولا سيما بسبب القوة الجانبية الكبيرة.

لا يمكن لليخت الشراعي الإبحار مباشرة في مهب الريح ، ولكن يمكنه دفع نفسه إلى الأمام في سلسلة من التحركات القصيرة المتعرجة بزاوية مع الريح ، تسمى المسامير. إذا هبت الرياح إلى جانب المنفذ (1) ، يُقال إن اليخت يبحر على مسار الميناء ، إذا كان على الجانب الأيمن (2) - على الجانب الأيمن. من أجل قطع المسافة بشكل أسرع ، يحاول اليخت زيادة سرعة اليخت إلى الحد الأقصى عن طريق تعديل موضع شراعه ، كما هو موضح في الشكل أدناه على اليسار. لتقليل الانحراف عن الخط المستقيم ، يتحرك اليخت من الميمنة إلى الميناء والعكس صحيح. عندما يغير اليخت مساره ، يُلقى الشراع إلى الجانب الآخر ، وعندما يتزامن طائرته مع خط الرياح ، يندفع لبعض الوقت ، أي. غير نشط (الشكل الأوسط أسفل النص). يسقط اليخت في ما يسمى بالمنطقة الميتة ، ويفقد سرعته حتى تضخم الرياح الشراع مرة أخرى من الجانب الآخر.

القوة الدافعة للرياح

على موقع وكالة ناسا على الإنترنت ، تم نشر مواد مثيرة للاهتمام للغاية حول العوامل المختلفة التي تؤثر على تشكيل رفع جناح الطائرة. هناك أيضًا نماذج رسومية تفاعلية تُظهر أنه يمكن أيضًا إنشاء الرفع بواسطة جناح متماثل بسبب انحراف التدفق.

الشراع ، بزاوية مع تدفق الهواء ، يحرفه (الشكل 1 د). من خلال الجانب "العلوي" المتجه للريح من الشراع ، يمر تدفق الهواء أكثر طريق طويل ووفقًا لمبدأ استمرارية التدفق ، يتحرك بشكل أسرع من الجانب "السفلي" المتجه للريح. والنتيجة هي ضغط أقل على الجانب المواجه للريح من الشراع مقارنة بالجانب المقابل للريح.

عند الإبحار في اتجاه الريح الأمامية مع ضبط الشراع بشكل عمودي على اتجاه الريح ، يكون معدل الزيادة في ضغط عكس اتجاه الريح أكبر من معدل انخفاض الضغط على الجانب المواجه للريح ، أي أن الرياح تدفع اليخت أكثر مما تسحبه. عندما يصبح اليخت أكثر حدة في اتجاه الريح ، ستتغير هذه النسبة. وبالتالي ، إذا كانت الرياح تهب بشكل عمودي على مسار اليخت ، فإن زيادة الضغط على الشراع من الجانب المواجه للريح يكون لها تأثير أقل على السرعة من انخفاض الضغط من جانب الريح. بمعنى آخر ، الشراع يسحب اليخت أكثر مما يدفع.

تعود حركة اليخت إلى حقيقة أن الرياح تتفاعل مع الشراع. يؤدي تحليل هذا التفاعل إلى نتائج غير متوقعة للعديد من الوافدين الجدد. اتضح أن السرعة القصوى لا تتحقق عندما تهب الرياح من الخلف تمامًا ، لكن الرغبة في "رياح عادلة" تحمل معنى غير متوقع تمامًا.

كل من الشراع والعارضة ، عند التفاعل مع تدفق الهواء أو الماء ، يخلقان مصعدًا ، وبالتالي ، يمكن تطبيق نظرية الجناح لتحسين أدائهم.

قوة الرياح

يحتوي تدفق الهواء على طاقة حركية ، وبالتفاعل مع الأشرعة ، يمكنه تحريك اليخت. يصف قانون برنولي تشغيل كل من الشراع وجناح الطائرة ، حيث تؤدي زيادة سرعة التدفق إلى انخفاض الضغط. عند التحرك في الهواء ، يقسم الجناح التدفق. جزء منه يتجاوز الجناح من الأعلى ، وجزء من الأسفل. تم تصميم جناح الطائرة بحيث يكون تدفق الهواء فوق الجزء العلوي من الجناح أسرع من التدفق أسفل الجزء السفلي من الجناح. والنتيجة هي أن الضغط فوق الجناح أقل بكثير من الضغط أدناه. فرق الضغط هو رفع الجناح (الشكل 1 أ). نظرًا لشكله المعقد ، يمكن للجناح أن يولد قوة رفع حتى عندما يقطع تيارًا يتحرك بالتوازي مع مستوى الجناح.

يمكن للشراع تحريك اليخت فقط إذا كان بزاوية معينة من التيار ويؤدي إلى انحرافه. لا تزال مسألة مقدار المصعد المرتبط بتأثير برنولي ومقدار نتيجة انحراف التدفق محل نقاش. وفقًا لنظرية الجناح الكلاسيكية ، ينشأ الرفع فقط من الاختلاف في معدلات التدفق فوق وتحت الجناح غير المتماثل. في الوقت نفسه ، من المعروف جيدًا أن الجناح المتماثل قادر أيضًا على إنشاء مصعد إذا تم تثبيته بزاوية معينة للتدفق (الشكل 1 ب). في كلتا الحالتين ، تسمى الزاوية بين الخط الذي يربط بين النقطتين الأمامية والخلفية للجناح واتجاه التدفق بزاوية الهجوم.

تزداد قوة الرفع مع زيادة زاوية الهجوم ، لكن هذه العلاقة تعمل فقط عند القيم الصغيرة لهذه الزاوية. بمجرد أن تتجاوز زاوية الهجوم مستوى حرجًا معينًا وينكسر التدفق ، تتشكل دوامات عديدة على السطح العلوي للجناح ، وينخفض \u200b\u200bالرفع بشكل حاد (الشكل 1 ج).

يعرف صيادو اليخوت أن الريح ليس هو المسار الأسرع. إذا هبت رياح من نفس القوة بزاوية 90 درجة على المسار ، فإن اليخت سيتحرك بشكل أسرع. في مسار الريح ، تعتمد القوة التي تدفع بها الرياح عكس الشراع على سرعة اليخت. بأقصى قوة تضغط الرياح على شراع اليخت الساكن (الشكل 2 أ). مع زيادة السرعة ، ينخفض \u200b\u200bالضغط على الشراع ويصبح ضئيلًا عندما يصل اليخت إلى السرعة القصوى (الشكل 2 ب). دائمًا ما تكون السرعة القصوى في مسار الريح أقل من سرعة الرياح. هناك عدة أسباب لذلك: أولاً ، الاحتكاك ، في أي حركة ، يتم إنفاق جزء من الطاقة على التغلب على القوى المختلفة التي تعيق الحركة. لكن الشيء الرئيسي هو أن القوة التي تضغط بها الرياح على الشراع تتناسب مع مربع سرعة الرياح الظاهرة ، وأن سرعة الرياح الظاهرة على مسار الرياح الأمامية تساوي الفرق بين سرعة الرياح الحقيقية وسرعة اليخت.

اتجاه الرياح الخليجية (90 درجة إلى الريح) اليخوت الشراعية قادرة على التحرك أسرع من الريح. في إطار هذا المقال ، لن نناقش ميزات الريح الظاهرة ، نلاحظ فقط أنه في مسار الرياح الخليجية ، تكون القوة التي تضغط بها الرياح على الأشرعة أقل اعتمادًا على سرعة اليخت (الشكل 2 ج).

الاحتكاك هو العامل الرئيسي الذي يمنع زيادة السرعة. لذلك ، فإن المراكب الشراعية ذات المقاومة القليلة للحركة قادرة على الوصول إلى سرعات أعلى بكثير من سرعة الرياح ، ولكن ليس في مسار الرياح الأمامية. على سبيل المثال ، يمكن للتزلج ، نظرًا لحقيقة أن الزلاجات تتمتع بمقاومة انزلاق ضئيلة ، أن تتسارع إلى سرعة 150 كم / ساعة بسرعة رياح تبلغ 50 كم / ساعة أو حتى أقل.

شرح فيزياء الإبحار: مقدمة

ردمك 1574091700 ، 9781574091700

قبل الغوص في أداء الشراع ، هناك نقطتان قصيرتان لكن مهمتان يجب مراعاتهما:
1. تحديد الرياح التي تؤثر على الأشرعة.
2. شرح المصطلحات البحرية المحددة المرتبطة بدورات الرياح.

الريح الحقيقية والراية في اليخوت.

الريح التي تعمل على سفينة متحركة وكل شيء عليها يختلف عن الذي يعمل على أي جسم ثابت.
الرياح نفسها ، كظاهرة جوية تهب بالنسبة للأرض أو الماء ، نسميها الريح الحقيقية.
في اليخوت ، تسمى الرياح بالنسبة لليخت المتحرك بالرياح الظاهرة وهي مجموع الرياح الحقيقية وتدفق الهواء القادم الناجم عن حركة السفينة.
تهب الرياح المتعرجة دائمًا على القارب بزاوية أكثر حدة من الرياح الحقيقية.
يمكن أن تكون سرعة الرياح الظاهرة أعلى (إذا كانت الرياح الحقيقية وجهاً لوجه أو جانبية) ، أو أقل من السرعة الحقيقية (إذا كانت من الاتجاهات التالية).

الاتجاهات المتعلقة بالرياح.

في مهب الريح يعني من الجانب الذي تهب منه الريح.
تحت الريح - على الجانب الذي تهب فيه الرياح.
هذه المصطلحات ، بالإضافة إلى المشتقات منها ، مثل "windward" ، "leeward" ، تُستخدم على نطاق واسع جدًا ، وليس فقط في اليخوت.
عندما يتم تطبيق هذه الشروط على السفينة ، فمن المعتاد أيضًا التحدث عن جوانب الريح والرياح.
إذا هبت الرياح من الجانب الأيمن لليخت ، فسيتم استدعاء هذا الجانب عكس اتجاه الريح، الجهه اليسرى - المواجه للريح على التوالي.
Port and يمين بورد إن هما مصطلحان مرتبطان ارتباطًا مباشرًا بالمصطلحات السابقة: إذا هبت الرياح إلى الجانب الأيمن من السفينة ، فحينئذٍ يقولون إنه يسير يمينًا ، إذا تم تركه إلى المنفذ.
في المصطلحات البحرية الإنجليزية ، يختلف ما يرتبط بالميمن والميناء عن اليمين واليسار المعتاد. حول الميمنة وكل ما يتعلق بها ، يقولون Starboard ، حول اليسار - Port.

دورات الرياح.

يختلف الاتجاه فوق الرياح تبعًا للزاوية بين اتجاه الرياح الظاهرة واتجاه القارب. يمكن تقسيمها إلى حارة وكاملة.

الريح الجارحة - مسار حاد بالنسبة للريح. عندما تهب الرياح بزاوية أقل من 80 درجة. يمكن أن تكون شديدة الانحدار (حتى 50 درجة) وممتلئة (من 50 إلى 80 درجة).
العناوين الكاملة فيما يتعلق بالرياح هي مسارات عندما تهب الرياح بزاوية 90 درجة أو أكثر في اتجاه القارب.
تشمل هذه الدورات:
Gulfwind - تهب الرياح بزاوية 80 إلى 100 درجة.
Backstay - تهب الرياح بزاوية 100 إلى 150 درجة (دعامة خلفية شديدة الانحدار) ومن 150 إلى 170 درجة (دعامة كاملة).
Fordewind - تهب الرياح في الخلف بزاوية تزيد عن 170 درجة.
ليفينتيك - الريح مباشرة أو قريبة من ذلك. نظرًا لأن السفينة الشراعية لا يمكنها التحرك ضد مثل هذه الرياح ، فغالبًا ما يطلق عليها ليس مسارًا ، بل موقعًا متعلقًا بالرياح.

المناورات المتعلقة بالرياح.

عندما يغير يخت تحت الشراع مساره بحيث تقل الزاوية بين الريح واتجاه السفر ، يقال إن السفينة معطى... بمعنى آخر ، يعني الهبوط الذهاب بزاوية أكثر حدة مع الريح.
إذا حدثت العملية المعاكسة ، أي أن اليخت يغير مساره باتجاه زيادة في الزاوية بينه وبين الريح ، السفينة يتدحرج بعيدا .
دعنا نوضح أن المصطلحين ("الرصاص" و "التدحرج" يستخدمان عندما يغير القارب مساره بالنسبة إلى الريح داخل المسار نفسه.
إذا غيرت السفينة مسارها ، فعندئذ (وبعد ذلك فقط!) تسمى هذه المناورة في اليخوت بالدوران.
هناك طريقتان مختلفتان لتغيير المسار ، وبالتالي هناك منعطفان: المبالغة و الريح .
التجاوز هو منعطف ضد الريح. يتم دفع القارب ، ويعبر قوس القارب خط الريح ، وفي مرحلة ما يمر القارب من خلال وضع ليفنتيك ، ثم يستلقي على مسار آخر.
يحدث اليخوت عند الالتفاف إلى الأمام في الاتجاه المعاكس: تتدحرج السفينة بعيدًا ، ويعبر المؤخرة خط الرياح ، ويتم نقل الأشرعة إلى الجانب الآخر ، ويقع اليخت على مسار آخر. غالبًا ما يكون التحول من دورة كاملة إلى أخرى.

عمل الشراع عند اليخوت.

أحد الاهتمامات الأساسية للبحار عند العمل بالأشرعة هو توجيه الشراع بالزاوية المثلى فيما يتعلق بالرياح من أجل دفع أفضل للأمام. للقيام بذلك ، تحتاج إلى فهم كيفية تفاعل الشراع مع الريح.
يشبه عمل الشراع في نواح كثيرة عمل جناح الطائرة ويحدث وفقًا لقوانين الديناميكا الهوائية. بالنسبة لرجال اليخوت الفضوليين بشكل خاص ، يمكنك معرفة المزيد حول الديناميكا الهوائية للشراع كجناح في سلسلة من المقالات:. لكن من الأفضل القيام بذلك بعد قراءة هذا المقال ، والانتقال تدريجياً من المواد السهلة إلى المواد الأكثر تعقيدًا. على الرغم من من أقول هذا؟ لا يخاف رجال اليخوت الحقيقيون من الصعوبات. ويمكنك أن تفعل كل شيء بالعكس تمامًا.

الفرق الرئيسي بين الشراع وجناح الطائرة هو أنه لكي تظهر القوة الديناميكية الهوائية على الشراع ، هناك حاجة إلى زاوية معينة غير صفرية بينه وبين الريح ، تسمى هذه الزاوية بزاوية الهجوم. جناح الطائرة له شكل غير متماثل ويمكن أن يعمل بشكل طبيعي بزاوية صفر للهجوم ، الشراع لا يعمل.
في عملية تدفق الرياح حول الشراع ، تنشأ قوة ديناميكية هوائية تدفع اليخت في النهاية إلى الأمام.
ضع في اعتبارك تشغيل الشراع في اليخوت في دورات مختلفة بالنسبة للرياح. أولاً ، من أجل التبسيط ، دعنا نتخيل أن الصاري ذو الشراع الواحد قد تم حفره في الأرض ويمكننا توجيه الرياح بزوايا مختلفة إلى الشراع.

زاوية الهجوم 0 درجة. الريح تهب على طول الشراع ، الشراع يرفرف مثل العلم. لا توجد قوة ديناميكية هوائية على الشراع ، يوجد فقط قوة سحب.
زاوية الهجوم 7 درجات. تبدأ القوة الديناميكية الهوائية في الظهور. يتم توجيهه بشكل عمودي على الشراع ولا يزال صغير الحجم.
زاوية الهجوم حوالي 20 درجة. وصلت القوة الديناميكية الهوائية إلى أقصى قيمتها ويتم توجيهها بشكل عمودي على الشراع.
زاوية الهجوم 90 درجة. فيما يتعلق بالحالة السابقة ، لم تتغير القوة الديناميكية الهوائية بشكل كبير سواء في الحجم أو في الاتجاه.
وبالتالي ، نرى أن القوة الديناميكية الهوائية يتم توجيهها دائمًا بشكل عمودي على الشراع وأن حجمها لا يتغير عمليًا في نطاق الزوايا من 20 إلى 90 درجة.
زوايا الهجوم التي تزيد عن 90 درجة لا معنى لها ، لأن الأشرعة على اليخت لا يتم وضعها عادة في مثل هذه الزوايا بالنسبة للرياح.

إن التبعيات المذكورة أعلاه للقوة الديناميكية الهوائية على زاوية الهجوم مبسطة ومتوسطة إلى حد كبير.
في الواقع ، تختلف هذه الخصائص بشكل ملحوظ اعتمادًا على شكل الشراع. على سبيل المثال ، فإن الشراع الرئيسي الطويل والضيق والمسطح من يخوت السباق سيكون له أقصى قوة ديناميكية هوائية بزاوية هجوم تبلغ حوالي 15 درجة ، وعند الزوايا الأعلى ستكون القوة أقل قليلاً. إذا كان الشراع أكثر بطنًا ولا يحتوي على استطالة كبيرة جدًا ، فيمكن أن تكون القوة الديناميكية الهوائية عليه بحد أقصى بزاوية هجوم تبلغ حوالي 25-30 درجة.

الآن دعونا نلقي نظرة على عمل الشراع على متن يخت.

للتبسيط ، دعونا نتخيل أن هناك شراعًا واحدًا فقط على متن يخت. فليكن مغارة.
أولاً ، يجدر النظر في كيفية تصرف نظام اليخوت + الشراع عند التحرك في أكثر الدورات حدة بالنسبة للرياح ، حيث يثير هذا عادةً معظم الأسئلة.

لنفترض أن الرياح تعمل على يخت بزاوية 30-35 درجة على بدن اليخت. بتوجيه الشراع في مسار بزاوية 20 درجة تقريبًا مع الريح ، سنحصل على قوة هوائية كافية أ.
نظرًا لأن هذه القوة تعمل بزاوية قائمة على الشراع ، فإننا نرى أنها تسحب اليخت بقوة إلى الجانب. بتوسيع القوة A إلى مكونين ، يمكنك أن ترى أن الدفع الأمامي T أقل بعدة مرات من القوة التي تدفع القارب جانبياً (D ، قوة الانجراف).
كيف إذن يتقدم اليخت؟
والحقيقة هي أن تصميم الجزء الموجود تحت الماء من الهيكل يجعل مقاومة الهيكل للحركة إلى الجانب (ما يسمى بالمقاومة الجانبية) أكبر بعدة مرات من مقاومة الحركة إلى الأمام. يتم تسهيل ذلك من خلال العارضة (أو اللوح المركزي) والدفة وشكل الهيكل.
ومع ذلك ، تنشأ المقاومة الجانبية عندما يكون هناك شيء ما يجب مقاومته ، أي لكي تبدأ في العمل ، فإن إزاحة معينة للجسم إلى الجانب ضرورية ، ما يسمى بانجراف الرياح.

ينشأ هذا الإزاحة بشكل طبيعي تحت تأثير المكون الجانبي للقوة الديناميكية الهوائية ، وكاستجابة ، تظهر قوة المقاومة الجانبية S ، الموجهة في الاتجاه المعاكس ، فورًا. كقاعدة ، يوازن كل منهما الآخر بزاوية انجراف تبلغ حوالي 10-15 درجة.
لذلك ، من الواضح أن المكون الجانبي للقوة الديناميكية الهوائية ، والذي يكون أكثر وضوحًا في الدورات الحادة بالنسبة للرياح ، يسبب ظاهرتين غير مرغوب فيهما: انجراف الرياح وانحرافها.

يعني انجراف الرياح أن مسار اليخت لا يتطابق مع خط الوسط (خط الوسط ، أو DP ، هو مصطلح ذكي لخط القوس والمؤخرة). هناك تحول مستمر لليخت في اتجاه الريح ، ويبدو أن الحركة منحنية قليلاً.
من المعروف أنه عند ركوب اليخوت في مسار جانبي في ظل ظروف مناخية متوسطة ، فإن انحراف الرياح كزاوية بين DP والمسار الحقيقي للحركة تبلغ حوالي 10-15 درجة.

تقدم ضد الريح. العبث.

نظرًا لأن ركوب اليخوت تحت الأشرعة أمر مستحيل تمامًا في مواجهة الريح ، ولا يمكنك التحرك إلا بزاوية معينة ، سيكون من الجيد أن يكون لديك فكرة عن مدى حدة تحرك اليخت في اتجاه الريح بالدرجات. وبالتالي ، فإن هذا القطاع غير المتحرك من الدورات بالنسبة للريح ، حيث تكون الحركة ضد الريح مستحيلة.
أثبتت التجربة أن اليخت العادي (وليس يخت سباقات) يمكنه الإبحار بشكل فعال من 50 إلى 55 درجة في اتجاه الريح الحقيقية.

وبالتالي ، إذا كان الهدف الذي يجب تحقيقه هو مواجهة الريح بشكل صارم ، فلن يحدث اليخوت في خط مستقيم ، ولكن في خط متعرج مع مسار واحد ، ثم آخر. في هذه الحالة ، في كل مسار ، بطبيعة الحال ، سوف تحتاج إلى محاولة الذهاب إلى الريح بأقصى حد ممكن. هذه العملية تسمى التكسير.

تسمى الزاوية بين مسارات اليخوت على مسامير متجاورة أثناء التدوير. من الواضح ، مع حدة الحركة للريح من 50-55 درجة ، ستكون زاوية التدرج 100-110 درجة.

توضح لنا قيمة زاوية الالتحام مدى فعالية التحرك نحو الهدف إذا تم تحديد موقعه مقابل الريح. بالنسبة لزاوية 110 درجة ، على سبيل المثال ، يتم زيادة المسار إلى الهدف بمقدار 1.75 مرة مقارنة بالتحرك في خط مستقيم.

عملية الشراع في دورات الرياح الأخرى

من الواضح ، بالفعل ، في مسار Gulfwind ، أن الدفع T يتجاوز بشكل كبير قوة الانجراف D ، لذلك سيكون الانجراف واللفة صغيرة.

مع الدعامة الخلفية ، كما نرى ، بالمقارنة مع مسار Gulfwind ، لم يتغير الكثير. يتم وضع الشراع الرئيسي في وضع عمودي تقريبًا على DP ، وهذا الوضع هو الأفضل بالنسبة لمعظم اليخوت ، ومن المستحيل تقنيًا نشره بشكل أكبر.

لا يختلف موضع الشراع الرئيسي في مسار الريح عن الموقف الموجود في مسار الركيزة الخلفية.
هنا ، من أجل التبسيط ، عند النظر في فيزياء العملية في اليخوت ، نأخذ في الاعتبار شراعًا واحدًا فقط - الشراع الرئيسي. عادةً ما يكون لليخت شراعان - الشراع الرئيسي وشراع الإقامة (الشراع الرئيسي). لذلك ، في مسار الريح الأمامي ، يكون الشراع (إذا كان موجودًا على نفس جانب الشراع الرئيسي) في ظل الريح من الشراع الرئيسي ولا يعمل عمليًا. هذا هو أحد الأسباب العديدة التي تجعل البحارة يرفضون الدورة التدريبية الأمامية.

من الصعب أن نتخيل كيف يمكن للسفن الشراعية أن تسير "عكس اتجاه الريح" - أو ، على حد تعبير البحارة ، "الذهاب إلى جانب الريح". صحيح أن البحار سيخبرك أنه لا يمكنك مواجهة الريح مباشرة تحت الأشرعة ، لكن لا يمكنك التحرك إلا بزاوية حادة مع اتجاه الريح. لكن هذه الزاوية صغيرة - حوالي ربع الزاوية القائمة - ويبدو ، ربما ، غير مفهوم بنفس القدر: هل يجب الإبحار مباشرة عكس الريح أو بزاوية 22 درجة.

لكن في الواقع ، هذا ليس غير مبال ، وسنشرح الآن كيف يمكن لقوة الرياح أن تتجه نحوها بزاوية طفيفة. أولاً ، فكر في كيفية تأثير الرياح على الشراع بشكل عام ، أي أين تدفع الشراع عندما ينفخ عليه. ربما تعتقد أن الرياح تدفع الشراع دائمًا في اتجاه هبوبه. لكن الأمر ليس كذلك: حيثما تهب الرياح ، تدفع الشراع بشكل عمودي على مستوى الشراع. في الواقع: دع الرياح تهب في الاتجاه الذي تشير إليه الأسهم في الشكل أدناه ؛ خط AB يدل على شراع.

تدفع الرياح دائمًا الشراع بزوايا قائمة على مستواه.

نظرًا لأن الرياح تضغط بشكل متساوٍ على كامل سطح الشراع ، فإننا نستبدل ضغط الرياح بالقوة R المطبقة على منتصف الشراع. نحلل هذه القوة إلى قسمين: القوة سعمودي على الشراع ، والقوة P موجهة على طوله (انظر الشكل أعلاه ، إلى اليمين). لا تدفع القوة الأخيرة الشراع إلى أي مكان ، لأن احتكاك الريح باللوحة لا يكاد يذكر. القوة باقية سالذي يدفع الشراع بزوايا قائمة عليه.

بمعرفة ذلك ، يمكننا بسهولة فهم كيف يمكن للسفينة الشراعية أن تتحرك بزاوية حادة تجاه الريح. دع الخط مراقبة الجودة يصور خط عارضة السفينة.

كيف يمكنك الإبحار عكس الريح.

تهب الرياح بزاوية حادة لهذا الخط في الاتجاه الذي يشير إليه صف الأسهم. خط AB يصور شراعًا يتم وضعها بحيث تقسم مستواها الزاوية بين اتجاه العارضة واتجاه الريح. اتبع تحلل القوى في الشكل. نحن نمثل ضغط الريح على الشراع بالقوة سالذي نعلم أنه يجب أن يكون عموديًا على الشراع. سنحلل هذه القوة إلى قسمين: القوة رعمودي على العارضة ، والقوة سإلى الأمام على طول خط عارضة السفينة. منذ تحرك السفينة في الاتجاه ر يواجه مقاومة قوية للماء (العارضة في السفن الشراعية تصبح عميقة جدًا) ، ثم القوة ر متوازنة بالكامل تقريبًا بواسطة مقاومة الماء. فقط القوة تبقى سوالتي ، كما ترى ، موجهة للأمام ، وبالتالي ، تحرك السفينة بزاوية ، كما لو كانت باتجاه الريح. [يمكنك إثبات أن القوة س يكون أعظم عندما تقسم الطائرة الشراعية الزاوية بين العارضة واتجاه الرياح إلى النصف.].عادة ما يتم تنفيذ هذه الحركة في شكل متعرج ، كما هو موضح في الشكل أدناه. في لغة البحارة ، هذه الحركة للسفينة تسمى "التزحلق" بالمعنى الضيق للكلمة.