Yelkən performansına başlamazdan əvvəl nəzərə alınmalı olan iki qısa, lakin vacib məqam var:
1. Hansı küləyin yelkənlərə təsir etdiyini müəyyənləşdirin.
2. Külək kursları ilə bağlı xüsusi dəniz terminologiyasını izah edin.
Yaxtaçılıqda əsl və vimpeli külək.
Hərəkət edən bir gəmiyə və onun üzərindəki hər şeyə təsir edən külək, hər hansı bir sabit obyektə təsir edəndən fərqlidir.
Küləyin özü, quruya və ya suya nisbətən əsən bir atmosfer hadisəsi olaraq biz həqiqi külək deyirik.
Yaxtaçılıqda hərəkətdə olan yaxtaya nisbətən küləyə görünən külək deyilir və gəminin hərəkəti nəticəsində yaranan həqiqi küləyin və qarşıdan gələn hava axınının cəmidir.
Pennant küləyi həmişə qayığa həqiqi küləkdən daha kəskin bucaq altında əsir.
Görünən küləyin sürəti daha yüksək (əsl külək baş üstə və ya yan olarsa) və ya həqiqi sürətdən az ola bilər (əgər doğru istiqamətdəndirsə).
Küləkə nisbətən istiqamətlər.
Küləkdə küləyin əsdiyi tərəfdən deməkdir.
Külək altında- küləyin əsdiyi tərəfdə.
Bu terminlər, eləcə də onlardan törəmələr, məsələn, "külək", "leeward" kimi çox geniş istifadə olunur və təkcə yaxtaçılıqda deyil.
Bu terminlər gəmiyə şamil olunduqda külək və rütubətli tərəflər haqqında danışmaq da adətdir.
Külək yaxtanın sancağından əsirsə, bu tərəf adlanır külək əleyhinə, sol tərəf - lütfkar müvafiq olaraq.
Liman və sancak tack əvvəlkilərlə birbaşa əlaqəli iki termindir: əgər külək gəminin sancağına əsirsə, o zaman deyirlər ki, o, sancaq tackində üzür, əgər limana qalırsa.
İngilis dəniz terminologiyasında sancaq və liman tərəfi ilə əlaqəli olan şey adi Sağ və Soldan fərqlidir. Sancak tərəfi və ona aid olan hər şey haqqında deyirlər Sancak, sol tərəfdə - Liman.
Külək kursları.
Külək üzərində istiqamət, görünən küləyin istiqaməti ilə qayığın istiqaməti arasındakı bucaqdan asılı olaraq dəyişir. Onlar kəskin və tam bölünə bilər.
Beidewind küləyə nisbətən kəskin kursdur. külək 80 ° -dən az bir açı ilə əsən zaman. Dik (50 ° -ə qədər) və dolu (50 ilə 80 ° arasında) ola bilər.
Küləklə bağlı tam başlıqlar küləyin yaxtanın hərəkət istiqamətinə 90 ° və ya daha çox bucaq altında əsdiyi kurslardır.
Bu kurslara daxildir:
Körfəz küləyi - külək 80 ilə 100 ° bucaq altında əsir.
Backstay - külək 100 ilə 150 ° (sıldırım arxada) və 150 ilə 170 ° (tam arxada) bucaq altında əsir.
Fordewind - külək 170 ° -dən çox bir açı ilə arxaya əsir.
Leventic - külək ciddi şəkildə baş-üstə və ya ona yaxındır. Yelkənli bir gəmi belə bir küləyə qarşı hərəkət edə bilmədiyi üçün ona daha çox kurs deyil, küləyə nisbətən mövqe deyilir.
Küləklə əlaqəli manevrlər.
Yelkən altında olan yaxta küləklə hərəkət istiqaməti arasındakı bucaq azalacaq şəkildə istiqamətini dəyişdikdə, gəminin bəxş edilmiş... Başqa sözlə desək, eniş küləyə daha kəskin bucaq altında getmək deməkdir.
Əks proses baş verərsə, yəni yaxta onunla külək arasındakı bucağın artması istiqamətində istiqamətini dəyişirsə, gəmi yuvarlanır .
Dəqiqləşdirək ki, (“qurğuşun” və “yuxarıya yuvarlanmaq”) terminləri qayıq küləyə nisbətən eyni çəngəl daxilində öz istiqamətini dəyişdikdə istifadə olunur.
Gəmi yapışqanını dəyişirsə, o zaman (və yalnız bundan sonra!) Yaxtaçılıqda belə bir manevr növbə adlanır.
Yapışqan dəyişdirməyin iki fərqli yolu və buna görə də iki növbə var: həddindən artıq və irəli külək .
Overstag küləyə qarşı bir dönüşdür. Qayıq sürülür, qayığın burnu külək xəttini keçir, bir anda qayıq leventik mövqedən keçir, bundan sonra başqa bir çəngəl üzərində uzanır.
Küləkə dönərkən yaxtaçılıq əks şəkildə baş verir: gəmi yuvarlanır, arxa tərəf külək xəttini keçir, yelkənlər digər tərəfə keçir, yaxta başqa bir çəngəl üzərində yatır. Çox vaxt bir tam kursdan digərinə dönüşdür.
Yatçılıq zamanı yelkənin işi.
Yelkənlərlə işləyərkən dənizçini maraqlandıran əsas məsələlərdən biri yelkəni küləyə nisbətən optimal bucaqla istiqamətləndirməkdir ki, daha yaxşı irəliyə doğru hərəkət etsin. Bunu etmək üçün yelkənin küləklə necə qarşılıqlı əlaqədə olduğunu başa düşməlisiniz.
Yelkənin işləməsi bir çox cəhətdən təyyarə qanadının işinə bənzəyir və aerodinamika qanunlarına uyğun olaraq baş verir. Xüsusilə maraqlı yaxtaçılar üçün bir sıra məqalələrdə qanad kimi yelkənin aerodinamikası haqqında daha çox məlumat əldə edə bilərsiniz:. Ancaq bu məqaləni oxuduqdan sonra bunu etmək daha yaxşıdır, tədricən asandan daha mürəkkəb materiala keçin. Baxmayaraq ki, mən bunu kimə deyirəm? Əsl yaxtaçılar çətinliklərdən qorxmurlar. Və hər şeyi tam əksinə edə bilərsiniz.
Yelkənlə təyyarə qanadı arasındakı əsas fərq ondan ibarətdir ki, yelkəndə aerodinamik qüvvənin görünməsi üçün onunla külək arasında müəyyən sıfırdan fərqli bucaq lazımdır, bu bucaq hücum bucağı adlanır. Təyyarənin qanadı asimmetrik profilə malikdir və sıfır hücum bucağında normal işləyə bilir, yelkən yox.
Yelkən ətrafında axan küləyin prosesində aerodinamik qüvvə yaranır ki, bu da nəticədə yaxtanı irəliyə doğru hərəkətə gətirir.
Yelkənin küləyə nisbətən müxtəlif kurslarda yaxtaçılıqda işləməsini nəzərdən keçirək. Birincisi, sadəlik üçün təsəvvür edək ki, bir yelkənli mast yerə qazılıb və biz küləyin müxtəlif bucaqlarda yelkənə yönəldə bilərik.
Hücum bucağı 0 °-dir. Yelkən boyunca külək əsir, yelkən bayraq kimi çırpılır. Yelkəndə aerodinamik qüvvə yoxdur, yalnız sürükləmə qüvvəsi var.
Hücum bucağı 7 °. Aerodinamik qüvvə görünməyə başlayır. Yelkənə perpendikulyar yönəldilir və hələ də kiçik ölçülüdür.
Hücum bucağı təxminən 20 °-dir. Aerodinamik qüvvə yelkənə perpendikulyar yönəldilmiş miqyasında maksimum dəyərə çatdı.
Hücum bucağı 90 °-dir. Əvvəlki vəziyyətlə əlaqədar olaraq, aerodinamik qüvvə nə böyüklükdə, nə də istiqamətdə əhəmiyyətli dərəcədə dəyişmədi.
Beləliklə, görürük ki, aerodinamik qüvvə həmişə yelkənə perpendikulyar yönəldilmişdir və onun böyüklüyü praktiki olaraq 20 ilə 90 ° arasında olan bucaq aralığında dəyişmir.
90 ° -dən çox hücum bucaqlarını nəzərə almaq mənasızdır, çünki yaxtadakı yelkənlər adətən küləyə görə belə açılarda qurulmur.
Aerodinamik qüvvənin hücum bucağından yuxarıda göstərilən asılılıqları böyük ölçüdə sadələşdirilmiş və orta hesablanmışdır.
Əslində, bu xüsusiyyətlər yelkənin formasından asılı olaraq əhəmiyyətli dərəcədə dəyişir. Məsələn, yarış yaxtalarının uzun, dar və kifayət qədər düz ana yelkəni təxminən 15 ° hücum bucağında maksimum aerodinamik gücə sahib olacaq, daha yüksək bucaqlarda güc bir qədər az olacaq. Yelkən daha qarınlıdırsa və çox böyük bir uzanma yoxdursa, onun üzərindəki aerodinamik qüvvə təxminən 25-30 ° hücum bucağında maksimum ola bilər.
İndi isə yaxtada yelkənin işinə baxaq.
Sadəlik üçün, yaxtada yalnız bir yelkən olduğunu təsəvvür edək. Qoy mağara olsun.
Birincisi, küləyə nisbətən ən kəskin kurslarda üzərkən yaxta + yelkən sisteminin necə davrandığına baxmağa dəyər, çünki bu, adətən ən çox sual doğurur.
Tutaq ki, külək yaxtanın gövdəsinə 30-35° bucaq altında hərəkət edir. Yelkəni küləyə təxminən 20 ° bir açı ilə istiqamətləndirməklə, biz ona kifayət qədər aerodinamik güc A əldə edəcəyik.
Bu qüvvə yelkənə düz bucaq altında hərəkət etdiyi üçün yaxtanı güclü şəkildə yan tərəfə çəkdiyini görə bilərik. A qüvvəsini iki komponentə böldükdən sonra görə bilərik ki, irəli itələmə T qayığı yan tərəfə itələyən qüvvədən (D, sürüşmə qüvvəsi) bir neçə dəfə azdır.
Bəs, yaxta necə irəliləyir?
Məsələ burasındadır ki, korpusun sualtı hissəsinin dizaynı elədir ki, gövdənin yan tərəfə hərəkətə qarşı müqaviməti (yanal müqavimət deyilən) həm də irəliyə doğru hərəkətə qarşı müqavimətdən bir neçə dəfə çoxdur. Bu, sükan (və ya mərkəzi lövhə), sükan və gövdənin forması ilə asanlaşdırılır.
Bununla belə, yanal müqavimət müqavimət göstərmək üçün bir şey olduqda yaranır, yəni işə başlaması üçün bədənin müəyyən bir tərəfə yerdəyişməsi, sözdə külək sürüşməsi lazımdır.
Bu yerdəyişmə təbii olaraq aerodinamik qüvvənin yanal komponentinin təsiri altında yaranır və cavab olaraq əks istiqamətə yönəlmiş yanal müqavimət qüvvəsi S dərhal yaranır. Bir qayda olaraq, onlar bir-birlərini təxminən 10-15 ° sürüşmə açısında tarazlayırlar.
Beləliklə, küləyə nisbətən kəskin kurslarda ən çox ifadə olunan aerodinamik qüvvənin yanal komponentinin iki arzuolunmaz hadisəyə səbəb olduğu aydındır: küləyin sürüşməsi və yuvarlanması.
Küləyin sürüşməsi o deməkdir ki, yaxtanın trayektoriyası onun mərkəz xətti ilə üst-üstə düşmür (mərkəz xətti və ya DP, yaydan arxa xətt üçün ağıllı bir termindir). Yaxtanın davamlı olaraq küləyə doğru sürüşməsi var, hərəkət bir az yana doğru görünür.
Məlumdur ki, orta hava şəraitində yan küləkli bir kursda yat edərkən, DP ilə real hərəkət trayektoriyası arasındakı bucaq kimi küləyin sürüşməsi təxminən 10-15 ° təşkil edir.
Küləyə qarşı irəliləyiş. Tacking.
Yelkənlər altında yat etmək qəti şəkildə küləyə qarşı qeyri-mümkün olduğundan, ancaq müəyyən bir bucaq altında hərəkət edə bildiyiniz üçün, yaxtanın dərəcələrdə küləyə nə qədər kəskin hərəkət edə biləcəyi barədə bir fikrə sahib olmaq yaxşı olardı. Və buna uyğun olaraq, küləyə qarşı hərəkətin qeyri-mümkün olduğu küləyə nisbətən kursların hərəkətsiz sektoru nədir.
Təcrübə göstərir ki, adi kruiz yaxtası (yarış yaxtası deyil) həqiqi küləyə 50-55° effektiv şəkildə üzə bilər.
Beləliklə, əldə edilməli olan məqsəd ciddi şəkildə küləyə qarşıdırsa, ona yaxta düz bir xəttdə deyil, bir ziqzaqda, sonra başqa bir şəkildə baş verəcəkdir. Bu vəziyyətdə, hər bir yapışqanda, təbii olaraq, küləyə mümkün qədər kəskin şəkildə getməyə çalışmalı olacaqsınız. Bu proses tacking adlanır.
Yaxtaların iki bitişik dayaq üzərində hərəkət trayektoriyaları arasındakı bucaq tacking adlanır. Aydındır ki, 50-55 ° küləyə doğru hərəkətin kəskinliyi ilə yapışma bucağı 100-110 ° olacaqdır.
Yapışqan bucağının dəyəri, əgər hədəf küləyə qarşı yerləşərsə, ona doğru nə qədər səmərəli hərəkət edə biləcəyimizi göstərir. 110 ° bir açı üçün, məsələn, hədəfə gedən yol düz bir xəttdə hərəkət etməklə müqayisədə 1,75 dəfə artır.
Digər külək kurslarında yelkən istismarı
Aydındır ki, artıq Körfəz küləyi kursunda, təkan T sürüşmə qüvvəsini D əhəmiyyətli dərəcədə üstələyir, beləliklə sürüşmə və yuvarlanma kiçik olacaqdır.
Gördüyümüz kimi, Körfəz küləyi kursu ilə müqayisədə arxa dayaqla o qədər də çox şey dəyişməyib. Magistral yelkən demək olar ki, DP-yə perpendikulyar bir vəziyyətdə yerləşdirilir və əksər yaxtalar üçün bu mövqe sondur, onu daha da yerləşdirmək texniki cəhətdən mümkün deyil.
Magistral yelkənin fordewind kursundakı mövqeyi arxa tərəfdəki kursdan heç bir fərqi yoxdur.
Burada, sadəlik üçün, yaxtaçılıqda prosesin fizikasını nəzərdən keçirərkən, yalnız bir yelkəni - ana yelkəni nəzərə alırıq. Adətən yaxtanın iki yelkəni olur - ana yelkən və dayanma yelkəni (baş yelkən). Beləliklə, öndən külək istiqamətində yelkən (əgər o, əsas yelkənlə eyni tərəfdə yerləşirsə) ana yelkəndən külək kölgəsindədir və praktiki olaraq işləmir. Bu, fordewind kursunun dənizçilər tərəfindən bəyənilməməsinin bir neçə səbəblərindən biridir.
KÜLƏK SÜRÜCÜ GÜCÜ
NASA-nın saytında təyyarənin qanadının qaldırıcının əmələ gəlməsinə təsir edən müxtəlif amillər haqqında çox maraqlı materiallar dərc olunub. Liftin axının əyilməsinə görə simmetrik qanad tərəfindən də yaradıla biləcəyini nümayiş etdirən interaktiv qrafik modellər də mövcuddur.
Yelkən hava axınına bucaq altında olmaqla onu əyir (şəkil 1d). Yelkənin “yuxarı”, çəmən tərəfi ilə gələn hava axını daha uzun bir yol qət edir və axının davamlılığı prinsipinə uyğun olaraq, küləkdən yuxarı, “aşağı” tərəfdən daha sürətli hərəkət edir. Nəticə yelkənin rütubətli tərəfində küləkdən yuxarı tərəfə nisbətən daha az təzyiqdir.
Yelkən küləyin istiqamətinə perpendikulyar qoyularaq ön külək istiqamətində üzərkən küləkdən yuxarı təzyiqin artım sürəti rütubətli tərəfdəki təzyiqin azalma sürətindən daha çox olur, başqa sözlə külək yaxtanı ondan daha çox itələyir. çəkir. Yaxta küləyə doğru daha kəskin çevrildikcə bu nisbət dəyişəcək. Beləliklə, külək yaxtanın kursuna perpendikulyar əsirsə, yelkənin külək istiqamətindən təzyiqinin artması sürətə rütubətli tərəfdən təzyiqin azalmasından daha az təsir göstərir. Yəni yelkən yaxtanı itələdiyindən daha çox çəkir.
Yaxtanın hərəkəti küləyin yelkənlə qarşılıqlı əlaqədə olması ilə bağlıdır. Bu qarşılıqlı əlaqənin təhlili bir çox yeni gələnlər üçün gözlənilməz nəticələrə gətirib çıxarır. Məlum olub ki, maksimum sürət külək tam arxadan əsəndə deyil, “quyruq küləyi” arzusu tamamilə gözlənilməz bir məna daşıyır.
Həm yelkən, həm də keel, hava və ya su axını ilə qarşılıqlı əlaqədə olduqda, müvafiq olaraq bir lift yaradır, buna görə də onların performansını optimallaşdırmaq üçün qanad nəzəriyyəsi tətbiq oluna bilər.
KÜLƏK SÜRÜCÜ GÜCÜ
Hava axını kinetik enerjiyə malikdir və yelkənlərlə qarşılıqlı əlaqədə yaxtanı hərəkətə keçirə bilir. Təyyarənin həm yelkənlərinin, həm də qanadının işi Bernoulli qanunu ilə təsvir edilir, ona görə axın sürətinin artması təzyiqin azalmasına səbəb olur. Havada hərəkət edərkən qanad axını parçalayır. Onun bir hissəsi yuxarıdan qanaddan, bir hissəsi aşağıdan yan keçir. Təyyarənin qanadı elə qurulmuşdur ki, qanadın yuxarı hissəsindəki hava axını qanadın altındakı hava axınından daha sürətli olsun. Nəticədə qanadın üstündəki təzyiq aşağıdan xeyli aşağıdır. Təzyiq fərqi qanadın qaldırılmasıdır (şəkil 1a). Mürəkkəb formasına görə, qanad qanadın müstəvisinə paralel hərəkət edən axını kəsdikdə belə qaldırıcı qüvvə yarada bilir.
Yelkən yaxtanı yalnız o halda hərəkət etdirə bilər ki, o, axınla müəyyən bucaq altında olsun və onu yayındırsın. Liftin nə qədərinin Bernoulli effekti ilə əlaqəli olduğu və axının əyilməsinin nəticəsinin nə qədər olduğu sualı mübahisəli olaraq qalır. Klassik qanad nəzəriyyəsinə görə, qaldırma yalnız asimmetrik qanadın üstündə və altında axın sürətlərindəki fərqdən yaranır. Eyni zamanda, hamıya məlumdur ki, simmetrik qanad həm də axına müəyyən bir açı ilə quraşdırıldıqda lift yaratmağa qadirdir (şəkil 1b). Hər iki halda qanadın ön və arxa nöqtələrini birləşdirən xətt ilə axının istiqaməti arasındakı bucaq hücum bucağı adlanır.
Hücum bucağının artması ilə qaldırma qüvvəsi artır, lakin bu əlaqə yalnız bu bucağın kiçik dəyərlərində işləyir. Hücum bucağı müəyyən kritik həddi keçən kimi və axın parçalanan kimi qanadın yuxarı səthində çoxsaylı burulğanlar əmələ gəlir və qaldırma qüvvəsi kəskin şəkildə azalır (şək. 1c).
Yaxtaçılar bilirlər ki, ön külək ən sürətli kursdan uzaqdır. Eyni gücdə külək kursa 90 dərəcə bucaq altında əssə, yaxta daha sürətli hərəkət edəcəkdir. Ön külək kursunda küləyin yelkənə qarşı itələdiyi qüvvə yaxtanın sürətindən asılıdır. Külək maksimum güclə stasionar yaxtanın yelkənini sıxır (şəkil 2a). Sürət artdıqca yelkəndəki təzyiq aşağı düşür və yaxta maksimum sürətə çatdıqda minimal olur (şək. 2b). Ön külək kursunda maksimum sürət həmişə küləyin sürətindən azdır. Bunun bir neçə səbəbi var: birincisi, sürtünmə, hər hansı bir hərəkətlə, enerjinin bir hissəsi hərəkətə mane olan müxtəlif qüvvələri aradan qaldırmağa sərf olunur. Ancaq əsas odur ki, küləyin yelkənə basdığı qüvvə görünən küləyin sürətinin kvadratına mütənasibdir və öndən külək kursunda görünən küləyin sürəti həqiqi küləyin sürəti ilə yaxtanın sürəti arasındakı fərqə bərabərdir. .
Körfəz küləyi istiqamətində (küləyə 90º) yelkənli yaxtalar küləkdən daha sürətli hərəkət edə bilir. Bu məqalə çərçivəsində biz zahiri küləyin xüsusiyyətlərini müzakirə etməyəcəyik, yalnız qeyd edirik ki, körfəz küləyi kursunda küləyin yelkənlərə basdığı qüvvə yaxtanın sürətindən daha az asılıdır (Şəkil 2c).
Sürətin artmasının qarşısını alan əsas amil sürtünmədir. Buna görə də, hərəkətə qarşı müqaviməti az olan yelkənli qayıqlar küləyin sürətindən xeyli yüksək sürətə çata bilirlər, lakin külək istiqamətində deyil. Məsələn, skeyt, konkilərin cüzi sürüşmə müqavimətinə malik olması səbəbindən 50 km / saat və ya daha az küləyin sürətində 150 km / saat sürətə çata bilir.
Açıqlanan Yelkən Fizikası: Giriş
ISBN 1574091700, 9781574091700
Gövdə müqaviməti yelkənlərin yaratdığı təkan kimi vacibdir. Yelkənlərin necə işlədiyi barədə daha aydın bir fikir əldə etmək üçün yelkən nəzəriyyəsinin əsas anlayışları ilə tanış olaq.
Arxa küləyi (ön külək kursu) və arxa küləyi (yan külək kursu) ilə üzən yaxtanın yelkənlərində hərəkət edən əsas qüvvələr haqqında artıq danışdıq. Müəyyən edilmişdir ki, yelkənlərə təsir edən qüvvə yaxtanın yuvarlanmasına və küləyə sürüklənməsinə səbəb olan qüvvəyə, sürüşmə qüvvəsinə və itələmə qüvvəsinə parçalana bilər (bax. Şəkil 2 və 3).
İndi gəlin baxaq görək yelkənlərdəki küləyin təzyiqinin ümumi qüvvəsi necə müəyyən edilir və itələmə və sürüşmə qüvvələri nədən asılıdır.
Yelkənin iti kurslarda işini vizuallaşdırmaq üçün əvvəlcə müəyyən bir hücum bucağında küləyin təzyiqini yaşayan düz yelkəni (şək. 94) nəzərdən keçirmək rahatdır. Bu zaman yelkənin arxasında burulğanlar əmələ gəlir, onun külək tərəfində təzyiq qüvvələri, rütubətli tərəfində isə seyrəkləşmə qüvvələri əmələ gəlir. Onların əldə etdiyi R yelkən müstəvisinə təxminən perpendikulyardır. Yelkənin işini düzgün başa düşmək üçün onu iki qüvvələrin komponentinin nəticəsi şəklində təqdim etmək rahatdır: X-hava axınına paralel (külək) və Y-ona perpendikulyar.
Hava axınına paralel yönəldilmiş X qüvvəsi dirsək qüvvəsi adlanır; o, yelkəndən əlavə, həmçinin yaxtanın gövdəsi, armaturları, ştanqları və ekipajı tərəfindən yaradılır.
Hava axınına perpendikulyar yönəldilmiş Y qüvvəsi aerodinamikada qaldırıcı adlanır. Məhz o, kəskin kurslarda yaxtanın hərəkət istiqamətində təkan yaradır.
Əgər X yelkəninin eyni sürüklənməsi ilə (şək. 95) qaldırıcı, məsələn, Y1 dəyərinə qədər artırsa, şəkildə göstərildiyi kimi, qaldırma və sürükləmə nəticəsi R ilə dəyişəcək və müvafiq olaraq, T itkisi T1-ə qədər artacaq.
Belə bir konstruksiya X sürtküsünün artması ilə (eyni qaldırma ilə) itmə qüvvəsinin T azaldığını yoxlamağı asanlaşdırır.
Beləliklə, iti kurslarda itələməni və deməli sürəti artırmağın iki yolu var: yelkənin qaldırıcılığını artırmaq və yelkən və yaxtanın sürüklənməsini azaltmaq.
Müasir yelkənli idmanda yelkənin qaldırma qüvvəsi ona müəyyən “paunch” ilə konkav forma verməklə artırılır (şək. 96): dirəkdən “qarın”ın ən dərin yerinə qədər ölçüsü adətən 0,3-0,4-dir. yelkənin eni və "qarın" dərinliyi - eninin təxminən 6-10% -i. Belə bir yelkənin qaldırma qüvvəsi, demək olar ki, eyni sürükləmə ilə tamamilə düz bir yelkəndən 20-25% daha yüksəkdir. Düzdür, yelkənləri düz olan yaxta küləyə doğru bir az dik gedir. Bununla belə, "qab qarınlı" yelkənlərlə, daha çox itələmə səbəbindən yapışma sürəti daha yüksəkdir.
düyü. 96. Yelkən profili
Qeyd edək ki, qazan qarınlı yelkənlərdə təkcə təkan deyil, həm də sürüşmə qüvvəsi də artır, bu o deməkdir ki, qazan qarınlı yelkənli yaxtaların yuvarlanması və sürüşməsi nisbətən düz yelkənlərə nisbətən daha çoxdur. Buna görə də, güclü küləklərdə yelkənin "qabağın qarınlılığı" 6-7% -dən çoxdur, çünki daban və sürüşmənin artması gövdə müqavimətinin əhəmiyyətli dərəcədə artmasına və yelkənlərin səmərəliliyinin azalmasına səbəb olur. yeyin” artan itələmə təsiri. Yüngül küləklərdə "qarın"ı 9-10% olan yelkənlər daha yaxşı çəkir, çünki yelkəndə ümumi küləyin aşağı təzyiqi səbəbindən rulon böyük deyil.
Hücum bucaqları 15-20 ° -dən çox olan hər hansı bir yelkən, yəni yaxta küləyə 40-50 ° və ya daha çox istiqamətləndikdə, qaldırma qabiliyyətini azaltmağa və sürükləməni artırmağa imkan verir, çünki çəmən tərəfdə əhəmiyyətli burulğanlar əmələ gəlir. Və liftin əsas hissəsi yelkənin səliqəli tərəfi ətrafında hamar, burulğansız axınla yaradıldığından, bu burulğanların məhv edilməsi böyük effekt verməlidir.
Əsas yelkənin arxasında əmələ gələn burulğanlar dayaq yelkəninin qurulması ilə məhv edilir (şək. 97). Magistral yelkənlə dayaq yelkəni arasındakı boşluğa daxil olan hava axını onun sürətini artırır (nozzle effekti adlanır) və dayaq yelkəninin düzgün tənzimlənməsi ilə əsas yelkəndən gələn burulğanları “yalayır”.
düyü. 97. Yelkənin işi
Yumşaq yelkən profilini müxtəlif hücum bucaqlarında ardıcıl saxlamaq çətindir. Əvvəllər, qayıqlarda, bütün yelkəndən keçən çubuqlardan keçirdilər - onlar "qarın" daxilində daha incə və yelkənin daha düz olduğu zəliyə doğru daha qalın edildi. Hal-hazırda, battenslər vasitəsilə əsasən dərələrə və katamaranlara quraşdırılır, burada adi bir yelkən artıq yelkənlə sürüşərkən aşağı hücum bucaqlarında yelkənin profilini və sərtliyini qorumaq xüsusilə vacibdir.
Yalnız yelkən qaldırma mənbəyidirsə, sürükləmə yaxtanın ətrafındakı hava axınında nə varsa, yaradır. Buna görə də, yelkənin dartma xüsusiyyətlərinin yaxşılaşdırılması həm də yaxtanın gövdəsinin, sparların, armaturların və ekipajın sürüklənməsini azaltmaqla əldə edilə bilər. Bu məqsədlə ştamplarda və armaturlarda müxtəlif növ yarmarkalardan istifadə olunur.
Yelkənin sürüklənməsi onun formasından asılıdır. Aerodinamika qanunlarına görə, təyyarənin qanadının sürükləmə qüvvəsi eyni sahə üçün nə qədər az, daha dar və uzundur. Buna görə yelkən (əslində eyni qanaddır, lakin şaquli şəkildə qurulur) hündür və dar edilməyə çalışılır. Bu da at küləyindən istifadə etməyə imkan verir.
Yelkənin sürüklənməsi çox böyük dərəcədə onun qabaqcıl kənarının vəziyyətindən asılıdır. Bütün yelkənlərin qanadları vibrasiyanın qarşısını almaq üçün sıx olmalıdır.
Daha bir çox vacib vəziyyəti qeyd etmək lazımdır - yelkənlərin mərkəzləşdirilməsi.
Mexanikadan məlumdur ki, istənilən qüvvə onun böyüklüyü, istiqaməti və tətbiq nöqtəsi ilə müəyyən edilir. İndiyə qədər biz ancaq yelkənə tətbiq olunan qüvvələrin böyüklüyü və istiqamətindən danışdıq. Daha sonra görəcəyimiz kimi, tətbiq nöqtələrini bilmək yelkənlərin necə işlədiyini başa düşmək üçün vacibdir.
Küləyin təzyiqi yelkən səthində qeyri-bərabər paylanır (ön hissə daha çox təzyiq göstərir), lakin müqayisəli hesablamaları sadələşdirmək üçün onun bərabər paylandığı hesab edilir. Təxmini hesablamalar üçün yelkənlərdə külək təzyiqinin nəticə qüvvəsinin bir nöqtəyə tətbiq edilməsi nəzərdə tutulur; yelkənlər yaxtanın mərkəzi müstəvisində yerləşdirildikdə onların səthinin ağırlıq mərkəzi kimi qəbul edilir. Bu nöqtə yelkən mərkəzi (CP) adlanır.
CPU-nun mövqeyini təyin etmək üçün ən sadə qrafik üsul üzərində dayanaq (şək. 98). Yaxtanın yelkənini düzgün miqyasda çəkin. Sonra medianların kəsişməsində - üçbucağın təpələrini əks tərəflərin orta nöqtələri ilə birləşdirən xətlər - hər bir yelkənin mərkəzi tapılır. Beləliklə, rəsmdə əsas yelkəni və dayaq yelkənini təşkil edən iki üçbucağın O və O1 mərkəzlərini əldə etdikdən sonra, bu mərkəzlərdən iki paralel OA və O1B xətti çəkilir və onların üzərinə hər hansı, lakin eyni miqyasda əks istiqamətdə çəkilir. , üçbucaqda kvadrat metr qədər xətti vahidlər; əsas yelkənin mərkəzindən yelkən sahəsi, yelkənin mərkəzindən isə əsas yelkən sahəsi uzanır. A və B son nöqtələri AB düz xətti ilə birləşdirilir. Başqa bir düz xətt - O1O üçbucaqların mərkəzlərini birləşdirir. A B və O1O xətlərinin kəsişməsində ümumi mərkəz olacaq.
düyü. 98. Yelkənin mərkəzini tapmaq üçün qrafik üsul
Artıq dediyimiz kimi, sürüşmə qüvvəsi (biz onu yelkənin mərkəzində tətbiq edilmiş hesab edəcəyik) yaxtanın gövdəsinin yanal sürükləmə qüvvəsi ilə əks təsir göstərir. Yanal müqavimət qüvvəsi yanal müqavimətin mərkəzində (CLS) tətbiq edilir. Yanal müqavimət mərkəzi yaxtanın sualtı hissəsinin mərkəz müstəvisinə proyeksiyasının ağırlıq mərkəzidir.
Yaxtanın sualtı hissəsinin konturunu qalın kağızdan kəsib bu modeli bıçağın bıçağına yerləşdirməklə yanal müqavimət mərkəzini tapmaq olar. Model balanslaşdırıldıqda, yüngülcə basın, sonra 90 ° fırladın və yenidən tarazlayın. Bu xətlərin kəsişməsi bizə yanal müqavimət mərkəzini verir.
Qayıq dabansız üzən zaman CPU CLS ilə eyni şaquli xəttdə olmalıdır (şəkil 99). Əgər CP CLS-nin qarşısında yerləşirsə (Şəkil 99, b), onda yan müqavimət qüvvəsinə nisbətən irəliyə doğru yerdəyişən sürüşmə qüvvəsi gəminin yayını küləyə çevirir - yaxta yuvarlanır. Əgər CPU CLS-in arxasındadırsa, yaxta yaxtası ilə küləyə dönəcək və ya gətiriləcək (şək. 99, c).
düyü. 99. Yaxtanın mərkəzləşdirilməsi
Həddindən artıq külək atma və xüsusilə yuvarlanma (səhv) yaxtanın irəliləməsi üçün zərərlidir, çünki onlar hərəkətin düzlüyünü qorumaq üçün sükanı idarə edəni hər zaman sükanda işləməyə məcbur edir və bu, gövdənin müqavimətini artırır. və gəminin sürətini azaldır. Bundan əlavə, yanlış hizalanma nəzarət qabiliyyətinin pisləşməsinə, bəzi hallarda isə tamamilə itirilməsinə səbəb olur.
Yaxtanı şəkildə göstərildiyi kimi mərkəzləşdirsək. 99, lakin, yəni CPU və CLS eyni şaquli olacaq, sonra gəmi çox güclü şəkildə idarə olunacaq və onu idarə etmək çox çətin olacaq. Nə məsələdir? Burada iki əsas səbəb var. Birincisi, CPU və CLS-nin həqiqi yeri nəzəri ilə üst-üstə düşmür (hər iki mərkəz irəli çəkilir, lakin eyni deyil).
İkincisi, bu da əsas odur ki, daban, yelkənlərin itələmə qüvvəsi və gövdənin uzununa çəkmə qüvvəsi müxtəlif şaquli müstəvilərdə yatdıqda (şək. 100), sanki yaxtanı hərəkət etməyə məcbur edən bir qolu çıxır. gətirilsin. Daban nə qədər çox olarsa, qayığın sürülmə meyli bir o qədər çox olar.
Bu tökməni aradan qaldırmaq üçün CPU CLS-in qarşısında yerləşdirilir. Yaxtanı sürməyə məcbur edən yuvarlanma ilə yaranan itələmə qüvvəsi və uzununa sürükləmə anı CPU-nun ön mövqeyində sürüşmə və yanal sürükləmə qüvvələrinin tutma anı ilə kompensasiya edilir. Yaxşı mərkəzləşdirmə üçün CPU yaxtanın su xətti uzunluğunun 10-18%-nə bərabər məsafədə CLS-in qarşısında yerləşdirilməlidir. Yaxta nə qədər dayanıqlı deyilsə və CPU CLS-dən nə qədər yuxarı qaldırılsa, onu daha çox yay içərisinə köçürmək lazımdır.
Yaxtanın yaxşı bir kursa sahib olması üçün o, mərkəzləşdirilməlidir, yəni CPU və CLS elə bir vəziyyətdə yerləşdirilməlidir ki, zəif küləkdə yandan çəkilmiş kursda olan gəmi yelkənlər tərəfindən tamamilə balanslaşdırılsın. , başqa sözlə desək, sükan atılan və ya sükan çarxına bərkidilmiş halda kursda sabit idi (çox zəif küləklərdə cüzi yuvarlanmağa imkan verirdi), daha güclü küləklərdə isə idarə olunmağa meyllidir. Hər bir sükançı yaxtanı düzgün mərkəzləşdirməyi bacarmalıdır. Əksər yaxtalarda arxa yelkənləri hərəkət etdirdikdə və ön yelkənləri aşağı saldıqda uçmağa meyl artır. Əgər ön yelkənlər yerindən tərpənsə və arxa yelkənlər həddən artıq həkk olunubsa, gəmi yuvarlanacaq. Magistral yelkənin, eləcə də zəif dayanan yelkənlərin "qabağın qarınlılığının" artması ilə yaxta daha çox idarə olunmağa meyllidir.
düyü. 100. Yaxtanın küləyə gətirilməsinə rulonun təsiri
Təsəvvür etmək çətindir ki, yelkənli gəmilər necə “küləyə qarşı” gedə bilər – və ya dənizçilərin dili ilə desək, “yan küləyə” gedə bilər. Düzdür, dənizçi sizə deyəcək ki, yelkənlərin altında birbaşa küləyin əleyhinə gedə bilməzsiniz, ancaq küləyin istiqamətinə kəskin bucaq altında hərəkət edə bilərsiniz. Ancaq bu bucaq kiçikdir - düz bucağın təxminən dörddə biri - və bəlkə də eyni dərəcədə anlaşılmaz görünür: birbaşa küləyə qarşı üzmək və ya ona 22 ° bir açı ilə getmək.
Əslində isə bu, biganə deyil və indi küləyin gücünün cüzi bir açı ilə ona doğru necə gedə biləcəyini izah edəcəyik. Birincisi, küləyin ümumiyyətlə yelkəndə necə hərəkət etdiyini, yəni əsən yelkəni hara itələdiyini düşünün. Yəqin elə bilirsiniz ki, külək həmişə yelkəni əsən istiqamətə itələyir. Ancaq bu belə deyil: külək hara əssə, yelkəni yelkən müstəvisinə perpendikulyar itələyir. Həqiqətən: küləyin aşağıdakı şəkildəki oxlarla göstərilən istiqamətdə əsməsinə icazə verin; xətt AB yelkəni bildirir.
Külək həmişə yelkəni öz müstəvisinə doğru bucaq altında itələyir.
Külək yelkənin bütün səthinə bərabər şəkildə basdığından, küləyin təzyiqini yelkənin ortasına tətbiq olunan R qüvvəsi ilə əvəz edirik. Bu qüvvəni iki yerə ayırırıq: qüvvə Q yelkənə perpendikulyar və onun boyunca yönəldilmiş P qüvvəsi (yuxarıdakı şəklə, sağa baxın). Son qüvvə yelkəni heç bir yerə itələmir, çünki küləyin kətana qarşı sürtünməsi əhəmiyyətsizdir. Güc qalır Q yelkəni ona doğru bucaq altında itələyir.
Bunu bilməklə yelkənli gəminin küləyə doğru kəskin bucaq altında necə gedə biləcəyini asanlıqla anlaya bilərik. Qoy xətt QC gəminin keil xəttini təsvir edir.
Küləyə qarşı necə üzmək olar.
Külək oxlar cərgəsinin göstərdiyi istiqamətdə bu xəttə kəskin bucaq altında əsir. Xətt AB yelkən təsvir edir; elə yerləşdirilib ki, onun müstəvisi kilin istiqaməti ilə küləyin istiqaməti arasındakı bucağı ikiyə bölsün. Şəkildəki qüvvələrin parçalanmasını izləyin. Küləyin yelkəndəki təzyiqini güclə təmsil edirik Q bildiyimiz yelkənə perpendikulyar olmalıdır. Bu qüvvəni iki yerə parçalayacağıq: qüvvə R keel və qüvvəyə perpendikulyar S irəli, gəminin keel xətti boyunca. İstiqamətdə gəminin hərəkətindən bəri R güclü su müqavimətinə cavab verir (yelkənli gəmilərdə keel çox dərinləşir), sonra güc R suya davamlılığı ilə demək olar ki, tamamilə balanslaşdırılmışdır. Yalnız güc qalır S, gördüyünüz kimi, irəli yönəldilir və buna görə də gəmini bucaq altında, sanki küləyə doğru hərəkət etdirir. [Güclü olduğunu sübut etmək olar S yelkən müstəvisi keel və küləyin istiqamətləri arasındakı bucağı yarıya endirdikdə ən böyükdür.]. Tipik olaraq, bu hərəkət aşağıdakı şəkildə göstərildiyi kimi ziqzaqlarda həyata keçirilir. Dənizçilərin dilində gəminin bu hərəkəti sözün dar mənasında “tacking” adlanır.
Sakit okeanın cənubunda qərbə doğru əsən küləklər. Ona görə də marşrutumuz elə qurulmuşdu ki, “Cülyetta” yelkənli yaxtası şərqdən qərbə doğru hərəkət etsin, yəni arxadan külək əssin.
Ancaq marşrutumuza baxsanız, görərsiniz ki, tez-tez, məsələn, Samoadan Tokelaya cənubdan şimala hərəkət edərkən küləyə perpendikulyar hərəkət etməli olduq. Və bəzən küləyin istiqaməti tamamilə dəyişərək küləyin əksinə getməli olurdu.
Cülyetta marşrutu
Bu halda nə etməli?
Yelkənli gəmilər çoxdan küləyə qarşı üzməyi bacarıb. Klassik Yakov Perelman bu barədə uzun müddət yaxşı və sadəcə olaraq Əyləncəli Fizika dövründən ikinci kitabında yazdı. Mən bu parçanı burada şəkillərlə sözbəsöz sitat gətirirəm.
“Küləyə qarşı üzmək
Təsəvvür etmək çətindir ki, yelkənli gəmilər necə “küləyə qarşı” gedə bilər – yaxud dənizçilərin dili ilə desək, “yan küləyə” gedə bilər. Düzdür, dənizçi sizə deyəcək ki, yelkənlərin altında birbaşa küləyin əleyhinə gedə bilməzsiniz, ancaq küləyin istiqamətinə kəskin bucaq altında hərəkət edə bilərsiniz. Ancaq bu bucaq kiçikdir - düz bucağın təxminən dörddə biri - və bəlkə də eyni dərəcədə anlaşılmaz görünür: birbaşa küləyə qarşı üzmək və ya ona 22 ° bir açı ilə getmək.
Əslində isə bu, biganə deyil və indi küləyin gücünün cüzi bir açı ilə ona doğru necə gedə biləcəyini izah edəcəyik. Birincisi, küləyin ümumiyyətlə yelkəndə necə hərəkət etdiyini, yəni əsən yelkəni hara itələdiyini düşünün. Yəqin elə bilirsiniz ki, külək həmişə yelkəni əsən istiqamətə itələyir. Ancaq bu belə deyil: külək hara əssə, yelkəni yelkən müstəvisinə perpendikulyar itələyir. Həqiqətən: küləyin aşağıdakı şəkildəki oxlarla göstərilən istiqamətdə əsməsinə icazə verin; AB xətti yelkəni təmsil edir.
Külək həmişə yelkəni öz müstəvisinə doğru bucaq altında itələyir.
Külək yelkənin bütün səthinə bərabər şəkildə basdığından, küləyin təzyiqini yelkənin ortasına tətbiq olunan R qüvvəsi ilə əvəz edirik. Bu qüvvəni iki yerə parçalayırıq: yelkənə perpendikulyar olan Q qüvvəsi və onun boyunca yönəldilmiş P qüvvəsi (yuxarıdakı, sağdakı şəklə bax). Son qüvvə yelkəni heç bir yerə itələmir, çünki küləyin kətana qarşı sürtünməsi əhəmiyyətsizdir. Yelkəni ona doğru bucaq altında itələyən Q qüvvəsi qalır.
Bunu bilməklə yelkənli gəminin küləyə doğru kəskin bucaq altında necə gedə biləcəyini asanlıqla anlaya bilərik. KK xətti gəminin keel xəttini təmsil etsin.
Küləyə qarşı necə üzmək olar.
Külək oxlar cərgəsinin göstərdiyi istiqamətdə bu xəttə kəskin bucaq altında əsir. AB xətti yelkəni təmsil edir; elə yerləşdirilib ki, onun müstəvisi kilin istiqaməti ilə küləyin istiqaməti arasındakı bucağı ikiyə bölsün. Şəkildəki qüvvələrin parçalanmasını izləyin. Biz yelkəndəki küləyin təzyiqini Q qüvvəsi ilə təmsil edirik, bildiyimiz kimi, yelkənə perpendikulyar olmalıdır. Bu qüvvəni iki yerə parçalayırıq: gəminin keil xətti boyunca keilə perpendikulyar olan R qüvvəsi və irəli yönəldilmiş S qüvvəsi. Gəminin R istiqamətində hərəkəti güclü su müqaviməti ilə qarşılaşdığından (yelkənli gəmilərdə keel çox dərinləşir), R qüvvəsi suyun müqaviməti ilə demək olar ki, tamamilə balanslaşdırılır. Yalnız S qüvvəsi qalır, gördüyünüz kimi irəli yönəldilir və buna görə də gəmini bucaq altında, sanki küləyə doğru hərəkət etdirir. [Yelkən müstəvisi keel və külək istiqamətləri arasındakı bucağı yarıya endirdikdə S ən əhəmiyyətli olduğunu iddia etmək olar.]. Tipik olaraq, bu hərəkət aşağıdakı şəkildə göstərildiyi kimi ziqzaqlarda həyata keçirilir. Dənizçilərin dilində gəminin bu hərəkəti sözün dar mənasında “tacking” adlanır”.
İndi qayığın gedişinə nisbətən bütün mümkün küləyin istiqamətlərini nəzərdən keçirək.
Gəminin küləyə nisbətən gedişinin diaqramı, yəni küləyin istiqaməti ilə arxadan pərəstişkarına (başlıq) vektor arasındakı bucaq. 
Külək üzünə (leventik) əsəndə yelkənlər o yan-bu yana sallanır və yelkənlə hərəkət etmək mümkün olmur. Əlbəttə ki, həmişə yelkənləri aşağı salıb motoru işə sala bilərsiniz, lakin bunun yelkənlə heç bir əlaqəsi yoxdur.
Külək tam arxadan əsdikdə (ön, quyruq küləyi) dağılmış hava molekulları bir tərəfdən yelkənə təzyiq edir və qayıq hərəkət edir. Bu vəziyyətdə gəmi yalnız küləyin sürətindən daha yavaş hərəkət edə bilər. Küləkdə velosiped sürməyin analogiyası burada işləyir - külək arxadan əsir və pedal vurmaq daha asandır.
Yelkən küləyə qarşı (küləkdən kənar) hərəkət edərkən, yelkən öndən küləkdə olduğu kimi, hava molekullarının arxadan yelkənə təzyiqi hesabına deyil, hər iki tərəfdən fərqli hava sürətləri nəticəsində yaranan lift hesabına hərəkət edir. yelkən boyunca. Eyni zamanda, keel səbəbiylə qayıq qayığın kursuna perpendikulyar istiqamətdə deyil, yalnız irəliyə doğru hərəkət edir. Yəni, bu vəziyyətdə yelkən yan çəkilişdə olduğu kimi çətir deyil, təyyarənin qanadıdır.
Keçidlərimiz zamanı əsasən küləyin sürəti 15 knot olan küləyin sürəti orta hesabla 7-8 knot sürətlə arxa dayaqlar və körfəz küləkləri ilə getdik. Bəzən küləyə qarşı gedirdik, Körfəz küləyi və Beydewind. Külək sönəndə isə motoru işə saldılar.
Ümumiyyətlə, yelkəni küləyə qarşı çıxan qayıq möcüzə deyil, reallıqdır.
Ən maraqlısı odur ki, qayıqlar nəinki küləyə qarşı, hətta küləkdən də sürətlə yeriyə bilirlər. Bu, qayıq arxada dayanaraq "öz küləyi" yaratdıqda baş verir.
