Paggalaw naglalayag na yate ang downwind ay talagang tinutukoy ng simpleng presyon ng hangin sa kanyang layag, na nagtutulak sa barko pasulong. Gayunpaman, ipinakita ng pananaliksik sa wind tunnel na ang paglalayag sa salungat na hangin ay naglalantad sa layag sa isang mas kumplikadong hanay ng mga puwersa.
Kapag ang papasok na hangin ay dumadaloy sa paligid ng malukong likod na ibabaw ng layag, ang bilis ng hangin ay bumababa, habang kapag umaagos sa paligid ng matambok na harap na ibabaw ng layag, ang bilis na ito ay tumataas. Bilang isang resulta, ang isang lugar ng mataas na presyon ay nabuo sa likod na ibabaw ng layag, at isang mababang presyon na lugar sa harap na ibabaw. Ang pagkakaiba ng presyon sa dalawang gilid ng layag ay lumilikha ng puwersang paghila (pagtulak) na nagpapakilos sa yate pasulong sa isang anggulo sa hangin.
Isang naglalayag na yate na matatagpuan humigit-kumulang sa tamang mga anggulo sa hangin (sa nautical terminology - parating na ang yate tack), mabilis na gumagalaw pasulong. Ang layag ay napapailalim sa paghila at pag-ilid na pwersa. Kung ang isang naglalayag na yate ay naglalayag sa isang matinding anggulo sa hangin, ang bilis nito ay bumagal dahil sa pagbaba ng puwersa ng paghila at pagtaas ng puwersa sa gilid. Kung mas lumiliko ang layag patungo sa popa, mas mabagal ang pag-usad ng yate, lalo na dahil sa malaking puwersa sa gilid.
Ang isang naglalayag na yate ay hindi maaaring direktang tumulak sa hangin, ngunit maaari itong sumulong sa pamamagitan ng paggawa ng isang serye ng mga maikling zigzag na paggalaw sa isang anggulo sa hangin, na tinatawag na mga tacks. Kung ang hangin ay umihip sa kaliwang bahagi (1), ang yate ay sinasabing naglalayag sa port tack; kung ito ay umiihip sa starboard (2), ito ay sinasabing naglalayag sa starboard tack. Upang mas mabilis na masakop ang distansya, sinusubukan ng yate na pataasin ang bilis ng yate sa limitasyon sa pamamagitan ng pagsasaayos ng posisyon ng layag nito, tulad ng ipinapakita sa figure sa ibaba sa kaliwa. Upang mabawasan ang paglihis sa gilid mula sa isang tuwid na linya, ang yate ay gumagalaw, nagbabago ng kurso mula sa starboard tack patungo sa port at vice versa. Kapag ang yate ay nagbabago ng kurso, ang layag ay itinapon sa kabilang panig, at kapag ang eroplano nito ay kasabay ng linya ng hangin, ito ay lumilipad nang ilang oras, i.e. ay hindi aktibo (gitnang larawan sa ibaba ng teksto). Ang yate ay natagpuan ang sarili sa tinatawag na dead zone, na nawawala ang bilis hanggang sa muling pinalaki ng hangin ang layag mula sa tapat na direksyon.
Hanggang ngayon, isinasaalang-alang namin ang epekto ng dalawang puwersa lamang sa yate—ang buoyancy force at ang weight force, sa pag-aakalang ito ay nasa equilibrium sa pahinga. Ngunit dahil ang yate ay gumagamit ng mga layag upang sumulong, isang kumplikadong sistema ng mga puwersa ang kumikilos sa ang sasakyang pandagat. Ito ay ipinapakita sa eskematiko sa Fig. 4, kung saan ang pinakakaraniwang kaso ng isang yate na gumagalaw nang malapitan ay isinasaalang-alang.
Kapag ang isang daloy ng hangin - ang hangin - ay dumadaloy sa paligid ng mga layag, ang isang resultang epekto ay nilikha sa kanila. aerodynamic na puwersa A (tingnan ang Kabanata 2), itinuro ang humigit-kumulang patayo sa ibabaw ng layag at inilapat sa gitna ng layag (CS) na mataas sa ibabaw ng tubig. Ayon sa ikatlong batas ng mekanika, sa panahon ng tuluy-tuloy na paggalaw ng isang katawan sa isang tuwid na linya, ang bawat puwersa na inilapat sa katawan, sa kasong ito sa mga layag na konektado sa katawan ng barko ng yate sa pamamagitan ng palo, nakatayo na rigging at mga sheet, ay dapat na sinasalungat ng puwersang katumbas ng magnitude at magkasalungat na direksyon. Sa isang yate, ito ang nagreresultang hydrodynamic force H na inilapat sa ilalim ng tubig na bahagi ng katawan ng barko. Kaya, sa pagitan ng mga puwersang ito ay mayroong isang kilalang distansya-braso, bilang isang resulta kung saan ang isang sandali ng isang pares ng mga puwersa ay nabuo.
Ang parehong aero- at hydrodynamic na pwersa ay lumalabas na hindi nakatuon sa isang eroplano, ngunit sa kalawakan, samakatuwid, kapag pinag-aaralan ang mga mekanika ng paggalaw ng isang yate, ang mga projection ng mga puwersang ito sa mga pangunahing coordinate na eroplano ay isinasaalang-alang. Isinasaisip ang nabanggit na ikatlong batas ni Newton, isinusulat namin nang pares ang lahat ng bahagi ng puwersa ng aerodynamic at ang kaukulang mga reaksyong hydrodynamic:
Upang ang yate ay mapanatili ang isang matatag na kurso, ang bawat pares ng pwersa at bawat pares ng mga sandali ng puwersa ay dapat na katumbas ng bawat isa. Halimbawa, ang drift force Fd at ang drift resistance force Rd ay lumilikha ng heeling moment na Mkr, na dapat balansehin ng righting moment Mv o ang moment ng lateral stability. Ang MV ay nabuo dahil sa pagkilos ng mga puwersa ng timbang D at ang buoyancy ng yate gV na kumikilos sa balikat l. Ang parehong mga puwersa ng timbang at buoyancy ay bumubuo sa sandali ng paglaban sa trim o ang sandali ng longitudinal stability M l, katumbas ng magnitude at sumasalungat sa trimming moment Md. Ang mga tuntunin ng huli ay ang mga sandali ng mga pares pwersa ng T-R at Fv-Nv.
Ang mga makabuluhang pagbabago ay ginawa sa ibinigay na diagram ng pagkilos ng mga pwersa, lalo na sa mga magaan na yate, ng mga tripulante. Ang paglipat sa hanging bahagi o sa kahabaan ng yate, ang mga tripulante, sa kanilang bigat, ay epektibong ikiling ang barko o kinokontra ang trim nito patungo sa busog. Sa paglikha ng stalling moment na Md, ang mapagpasyang papel ay ginagampanan ng kaukulang steering deflection.
Ang aerodynamic lateral force Fd, bilang karagdagan sa roll, ay nagdudulot ng lateral drift-drift, kaya ang yate ay hindi gumagalaw nang mahigpit sa kahabaan ng DP, ngunit may maliit na drift angle l. Ang pangyayaring ito ang nagiging sanhi ng pagbuo ng isang drift resistance force Rd sa kilya ng yate, na katulad ng likas na katangian ng puwersa ng pag-angat na lumalabas sa pakpak ng isang eroplano na matatagpuan sa isang anggulo ng pag-atake sa paparating na daloy. Katulad ng isang pakpak, ang isang malapit na layag ay gumagana sa isang kurso, kung saan ang anggulo ng pag-atake ay ang anggulo sa pagitan ng chord ng layag at ang direksyon ng maliwanag na hangin. Kaya, sa modernong teorya ng barko, ang isang naglalayag na yate ay tinitingnan bilang isang symbiosis ng dalawang pakpak: isang katawan ng barko na gumagalaw sa tubig at isang layag, na apektado ng maliwanag na hangin.
Katatagan
Tulad ng nasabi na natin, ang yate ay napapailalim sa mga puwersa at sandali ng puwersa na may posibilidad na ikiling ito sa mga nakahalang at paayon na direksyon. Ang kakayahan ng isang barko na makatiis sa pagkilos ng mga pwersang ito at bumalik sa isang tuwid na posisyon pagkatapos ng kanilang pagkilos ay itigil ay tinatawag na katatagan. Ang pinakamahalagang bagay para sa isang yate ay lateral stability.
Kapag ang isang yate ay lumulutang nang walang takong, ang mga puwersa ng gravity at buoyancy, na inilapat ayon sa pagkakabanggit sa CG at CV, ay kumikilos sa parehong patayo. Kung sa panahon ng isang roll ang crew o iba pang mga bahagi ng mass load ay hindi gumagalaw, pagkatapos ay para sa anumang paglihis ang CG ay nagpapanatili ng orihinal na posisyon nito sa DP (point G sa Fig. 5), umiikot kasama ang barko. Kasabay nito, dahil sa pagbabago ng hugis ng ilalim ng tubig na bahagi ng katawan ng barko, ang CV ay lumilipat mula sa punto C o patungo sa takong na bahagi patungo sa posisyon C 1. Salamat dito, lumilitaw ang isang sandali ng ilang pwersa D at g V s balikat l, katumbas ng pahalang na distansya sa pagitan ng CG at ng bagong CG ng yate. Ang sandaling ito ay may posibilidad na ibalik ang yate sa isang tuwid na posisyon at samakatuwid ay tinatawag na pagpapanumbalik.
Kapag gumulong, gumagalaw ang CV sa isang curved trajectory C 0 C 1, radius ng curvature G na tinatawag na nakahalang metacentric radius, r kaukulang sentro ng curvature M -nakahalang metacenter. Ang halaga ng radius r at, nang naaayon, ang hugis ng curve C 0 C 1 ay nakasalalay sa mga contour ng katawan. Sa pangkalahatan, habang tumataas ang takong, bumababa ang metacentric radius, dahil proporsyonal ang halaga nito sa ikaapat na kapangyarihan ng lapad ng waterline.
Malinaw, ang braso ng pagpapanumbalik ng sandali ay nakasalalay sa distansya GM- elevation ng metacenter sa itaas ng center of gravity: mas maliit ito, mas maliit ang balikat l habang gumulong. Sa pinakaunang yugto ng slope ng magnitude GM o h ay itinuturing ng mga gumagawa ng barko bilang isang sukatan ng katatagan ng barko at tinatawag na paunang transverse metacentric na taas. Ang higit pa h, mas malaki ang puwersa ng takong na kinakailangan upang ikiling ang yate sa anumang partikular na anggulo ng roll, mas matatag ang sisidlan. Sa cruising at racing yate, ang metacentric na taas ay karaniwang 0.75-1.2 m; sa cruising dinghies - 0.6-0.8 m.
Gamit ang tatsulok ng GMN, madaling matukoy na ang nagpapanumbalik na balikat ay . Ang sandali ng pagpapanumbalik, na isinasaalang-alang ang pagkakapantay-pantay ng gV at D, ay katumbas ng:
Kaya, sa kabila ng katotohanan na ang metacentric na taas ay nag-iiba sa loob ng medyo makitid na mga limitasyon para sa mga yate na may iba't ibang laki, ang magnitude ng righting moment ay direktang proporsyonal sa displacement ng yate, samakatuwid, ang isang mas mabibigat na sisidlan ay nakatiis sa isang mas malaking takong sandali.
Ang righting shoulder ay maaaring katawanin bilang pagkakaiba sa pagitan ng dalawang distansya (tingnan ang Fig. 5): l f - shape stability shoulder at l b - weight stability shoulder. Hindi mahirap itatag ang pisikal na kahulugan ng mga dami na ito, dahil ang l in ay tinutukoy ng paglihis sa panahon ng roll ng linya ng pagkilos ng puwersa ng timbang mula sa paunang posisyon nang eksakto sa itaas ng C 0, at ang l in ay ang pag-aalis sa leeward. gilid ng gitna ng halaga ng immersed volume ng hull. Isinasaalang-alang ang pagkilos ng mga puwersa D at gV na may kaugnayan sa Co, mapapansin ng isang tao na ang puwersa ng timbang D ay may posibilidad na higit pang magtakong sa yate, at ang puwersa ng gV, sa kabaligtaran, ay may posibilidad na ituwid ang sisidlan.
Sa pamamagitan ng tatsulok CoGK mahahanap ng isa na , kung saan ang CoC ay ang elevation ng CG sa itaas ng CB sa patayong posisyon ng yate. Kaya, upang mabawasan ang negatibong epekto ng mga puwersa ng timbang, kinakailangan na babaan ang CG ng yate kung maaari. Sa isang mainam na kaso, ang CG ay dapat na matatagpuan sa ibaba ng CV, pagkatapos ay ang braso ng katatagan ng timbang ay magiging positibo at ang masa ng yate ay nakakatulong na labanan ang pagkilos ng sandali ng takong. Gayunpaman, iilan lamang sa mga yate ang may ganitong katangian: ang pagpapalalim ng CG sa ibaba ng CV ay nauugnay sa paggamit ng napakabigat na ballast, na lumalampas sa 60% ng displacement ng yate, at labis na pagliwanag ng katawan ng barko, spars at rigging. Ang isang epekto na katulad ng pagbaba sa CG ay nakakamit sa pamamagitan ng paglipat ng crew sa windward side. Kung pinag-uusapan natin ang isang magaan na dinghy, kung gayon ang mga tripulante ay namamahala na ilipat ang pangkalahatang CG nang labis na ang linya ng pagkilos ng puwersa D bumalandra sa DP nang mas mababa sa CV at ang weight stability arm ay lumalabas na positibo.
Sa isang keelboat, salamat sa mabigat na ballast keel, ang sentro ng grabidad ay medyo mababa (madalas sa ibaba ng waterline o bahagyang nasa itaas nito). Ang katatagan ng yate ay palaging positibo at umabot sa pinakamataas nito sa isang takong na humigit-kumulang 90°, kapag ang yate ay namamalagi kasama ang mga layag nito sa tubig. Siyempre, ang ganitong listahan ay maaari lamang makamit sa isang yate na may ligtas na saradong mga bukas sa deck at isang self-draining cockpit. Ang isang yate na may bukas na sabungan ay maaaring bahain ng tubig sa mas mababang anggulo ng takong (isang Dragon class na yate, halimbawa, sa 52°) at pumunta sa ibaba nang walang oras upang ituwid.
Sa mga yate na karapat-dapat sa dagat, ang isang posisyon ng hindi matatag na ekwilibriyo ay nangyayari sa isang listahan na humigit-kumulang 130°, kapag ang palo ay nasa ilalim na ng tubig, na nakadirekta pababa sa isang anggulo na 40° sa ibabaw. Sa karagdagang pagtaas sa roll, nagiging negatibo ang stability arm, nakakatulong ang capsizing moment na makamit ang pangalawang posisyon ng unstable equilibrium na may roll na 180° (keel up), kapag ang center of gravity ay lumabas na mataas sa itaas ng center of gravity ng isang maliit na sapat na alon upang ang barko ay muling kumuha ng normal na posisyon - tumaob. Mayroong maraming mga kaso kung saan ang mga yate ay gumawa ng isang buong 360° na pag-ikot at napanatili ang kanilang pagiging karapat-dapat sa dagat.
Kung ikukumpara ang katatagan ng isang keel yacht at isang dinghy, makikita mo na ang pangunahing papel sa paglikha ng tamang sandali ng isang dinghy ay ginagampanan ng katatagan hugis, at para sa isang kilya yate - katatagan ng timbang. Iyon ang dahilan kung bakit mayroong isang kapansin-pansing pagkakaiba sa mga contour ng kanilang mga hull: ang mga dinghies ay may malawak na hull na may L/B = 2.6-3.2, na may maliit na radius at malaking kapunuan ng waterline. Sa isang mas malaking lawak, ang hugis ng katawan ng barko ay tumutukoy sa katatagan ng mga catamaran, kung saan ang volumetric displacement ay nahahati nang pantay sa pagitan ng dalawang hull. Kahit na may kaunting roll, ang displacement sa pagitan ng mga hull ay muling ipinamahagi, na nagpapataas ng buoyancy force ng hull na nahuhulog sa tubig (Fig. 6). Kapag ang ibang katawan ng barko ay umalis sa tubig (sa isang listahan ng 8-15°), ang stability arm ay umabot sa pinakamataas na halaga nito - ito ay bahagyang mas mababa sa kalahati ng distansya sa pagitan ng mga DP ng hull. Sa karagdagang pagtaas sa roll, ang catamaran ay kumikilos tulad ng isang dinghy na ang mga tripulante ay nakabitin sa isang trapeze. Kapag ang roll ay 50-60°, ang isang sandali ng hindi matatag na equilibrium ay nangyayari, pagkatapos nito ang katatagan ng catamaran ay nagiging negatibo.
Static na stability diagram. Malinaw, ang kumpletong katangian ng katatagan ng isang yate ay maaaring maging curve ng pagbabago sa tamang sandali. Mv depende sa roll angle o static stability diagram (Larawan 7). Ang diagram ay malinaw na nakikilala ang mga sandali ng maximum na katatagan (W) at ang pinakamataas na anggulo ng roll kung saan ang barko, na naiwan sa sarili nitong mga aparato, ay tumaob (3-sunset angle ng static stability diagram).
Gamit ang diagram, ang kapitan ng barko ay may pagkakataon na masuri, halimbawa, ang kakayahan ng yate na magdala ng isang partikular na windage sa isang hangin ng isang tiyak na lakas. Upang gawin ito, ang mga curve ng mga pagbabago sa heeling moment Mkr depende sa anggulo ng roll ay naka-plot sa stability diagram. Ang punto B ng intersection ng parehong mga curve ay nagpapahiwatig ng anggulo ng takong na matatanggap ng yate sa ilalim ng static na pagkilos ng hangin na may maayos na pagtaas. Sa Fig. 7, ang yate ay makakatanggap ng isang listahan na tumutugma sa punto D - tungkol sa 29°. Para sa mga sasakyang-dagat na may malinaw na tinukoy na pababang mga sanga ng stability diagram (dinghie, compromise at catamarans), ang nabigasyon ay maaari lamang pahintulutan sa mga anggulo ng takong na hindi lalampas sa pinakamataas na punto sa stability diagram.
 |
| kanin. 7. Diagram ng static na katatagan ng isang cruising-racing yacht |
Sa pagsasagawa, ang mga tauhan ng yate ay kadalasang kailangang harapin ang pabago-bagong pagkilos ng mga panlabas na puwersa, kung saan ang sandali ng takong ay umabot sa isang makabuluhang halaga sa medyo maikling panahon. Nangyayari ito kapag may squall o alon na tumatama sa windward chine. Sa mga kasong ito, hindi lamang ang magnitude ng heeling moment ay mahalaga, kundi pati na rin ang kinetic energy na ibinibigay sa sisidlan at hinihigop ng gawain ng righting moment.
Sa static na stability diagram, ang gawain ng parehong mga sandali ay maaaring katawanin sa anyo ng mga lugar na nakapaloob sa pagitan ng kaukulang mga curve at ordinate axes. Ang kondisyon para sa balanse ng yate sa ilalim ng dinamikong impluwensya ng mga panlabas na pwersa ay ang pagkakapantay-pantay ng mga lugar ng OABVE (work Mkr) at OBGVE (work Mv). Isinasaalang-alang na ang mga lugar ng OBVE ay karaniwan, maaari naming isaalang-alang ang pagkakapantay-pantay ng mga lugar ng OAB at BGV. Sa Fig. 7 makikita na sa kaso ng dynamic na pagkilos ng hangin, ang anggulo ng roll (punto E, mga 62°) ay kapansin-pansing mas mataas kaysa sa roll mula sa hangin ng parehong lakas sa panahon ng static na pagkilos nito.
Mula sa static stability diagram maaari itong matukoy maximum na dynamic na takong isang sandali na tumaob sa isang dinghy o nagbabanta sa kaligtasan ng isang yate na may bukas na sabungan. Malinaw, ang epekto ng sandali ng pagpapanumbalik ay maaari lamang isaalang-alang hanggang sa anggulo ng pagbaha ng sabungan o sa unang punto ng pagbaba sa static stability diagram.
Karaniwang tinatanggap na ang mga kilya na yate na nilagyan ng mabigat na ballast ay halos nababaluktot. Gayunpaman, sa nabanggit na Fastnet race noong 1979, 77 yate ang tumaob sa anggulo ng takong na higit sa 90°, at ang ilan sa mga ito ay nanatiling nakalutang habang nakataas ang kanilang mga kilya sa loob ng ilang oras (mula 30 segundo hanggang 5 minuto), at ilang yate. pagkatapos ay tumaas sa kanilang normal na posisyon sa pamamagitan ng isa pang board. Ang pinakamalubhang pinsala ay ang pagkawala ng mga palo (sa 12 yate), mga baterya, mabibigat na kalan ng galley at iba pang kagamitan na nahuhulog mula sa kanilang mga saksakan. Ang pagpasok ng tubig sa loob ng mga gusali ay humantong din sa hindi kanais-nais na mga kahihinatnan. Nangyari ito sa ilalim ng pabago-bagong impluwensya ng isang matarik na 9-10 metrong alon, ang profile kung saan biglang nasira sa panahon ng paglipat mula sa karagatan hanggang sa mababaw na Dagat ng Ireland, na may bilis ng hangin na 25-30 m / s.
Mga salik na nakakaapekto sa lateral stability. Kaya, maaari tayong gumawa ng ilang mga konklusyon tungkol sa impluwensya ng iba't ibang elemento ng disenyo ng yate sa katatagan nito. Sa mababang anggulo ng takong, ang pangunahing papel sa paglikha ng righting moment ay nilalaro ng lapad ng yate at ng fullness coefficient ng waterline area. Kung mas malawak ang yate at mas puno ang waterline nito, mas malayo mula sa DP ang center of gravity ay nagbabago kapag ang sasakyang-dagat ay gumulong, mas malaki ang hugis ng katatagan ng braso. Ang static na stability diagram ng isang medyo malawak na yate ay may mas matarik na pataas na sangay kaysa sa makitid - hanggang sa = 60-80°.
Ang mas mababa ang sentro ng grabidad ng yate, mas matatag ito, at ang impluwensya ng malalim na draft at malaking ballast ay nakakaapekto sa halos buong stability diagram ng yate. Kapag nag-modernize ng isang yate, kapaki-pakinabang na tandaan ang isang simpleng panuntunan: bawat kilo sa ibaba ng waterline ay nagpapabuti sa katatagan, at bawat kilo sa itaas ng waterline ay nagpapalala nito. Ang mabigat na spar at rigging ay lalong kapansin-pansin para sa katatagan.
Sa parehong lokasyon ng sentro ng grabidad, ang isang yate na may labis na freeboard ay mayroon ding mas mataas na katatagan sa mga anggulo ng takong na higit sa 30-35°, kapag nasa isang sisidlan na may normal na taas ng gilid ang deck ay nagsisimulang pumasok sa tubig. Ang isang high-sided na yate ay may malaking maximum righting moment. Ang kalidad na ito ay likas din sa mga yate na may mga waterproof deckhouse na may sapat na dami.
Ang partikular na atensyon ay dapat bayaran sa impluwensya ng tubig sa hold at mga likido sa mga tangke. Ito ay hindi lamang isang bagay ng paglipat ng masa ng mga likido patungo sa takong na bahagi; Ang pangunahing papel ay nilalaro sa pamamagitan ng pagkakaroon ng isang libreng ibabaw ng umaapaw na likido, lalo na ang sandali ng pagkawalang-galaw na nauugnay sa longitudinal axis. Kung, halimbawa, ang ibabaw ng tubig sa hold ay may haba na / at lapad ng b, pagkatapos ay ang metacentric na taas ay bumababa sa halaga
, m. (9)
Ang tubig sa hawak, ang libreng ibabaw na may malaking lapad, ay lalong mapanganib. Samakatuwid, kapag naglalayag sa mabagyo na mga kondisyon, ang tubig mula sa hold ay dapat na alisin sa isang napapanahong paraan.
Upang mabawasan ang impluwensya ng libreng ibabaw ng mga likido, ang mga longitudinal fender bulkhead ay naka-install sa mga tangke, na nahahati sa ilang bahagi kasama ang lapad. Ang mga butas ay ginawa sa mga bulkhead para sa libreng daloy ng likido.
Lateral stability at propulsion ng yate. Habang ang roll ay tumataas nang higit sa 10-12°, ang paglaban ng tubig sa paggalaw ng yate ay kapansin-pansing tumataas, na humahantong sa pagkawala ng bilis. Samakatuwid, mahalaga na kapag lumakas ang hangin, ang yate ay maaaring mapanatili ang epektibong layag nang mas matagal nang walang labis na takong. Kadalasan, kahit na sa medyo malalaking yate, sa panahon ng karera ang crew ay nakaposisyon sa windward side, sinusubukang bawasan ang listahan.
Kung gaano kabisa ang paglipat ng mga kargamento (crew) sa isang gilid ay madaling isipin gamit ang pinakasimpleng formula, na wasto para sa maliliit na anggulo (sa loob ng 0-10°) ng roll;
, (10)
M o-sandali, takong ang yate ng 1°;
D- pag-aalis ng yate, t;
h- paunang transverse metacentric na taas, m.
Alam ang masa ng kargamento na inililipat at ang distansya ng bagong lokasyon nito mula sa DP, posibleng matukoy ang sandali ng takong, at hatiin ito sa pamamagitan ng Mo, makuha ang anggulo ng roll sa mga degree. Halimbawa, kung sa isang yate na may displacement na 7 tonelada at A = 1 m, limang tao ang matatagpuan sa gilid sa layo na 1.5 m mula sa DP, kung gayon ang heeling moment na nilikha nila ay magbibigay sa yate ng roll na 4.5 ° (o bawasan ang roll sa kabilang panig ng humigit-kumulang sa parehong halaga ).
Longitudinal na katatagan. Ang physics ng phenomena na nagaganap sa panahon ng longitudinal tilt ng yate ay katulad ng phenomena sa panahon ng roll, ngunit ang longitudinal metacentric na taas ay maihahambing sa magnitude sa haba ng yate. Samakatuwid, ang mga longitudinal na hilig at trim ay kadalasang maliit at hindi sinusukat sa mga degree, ngunit sa pamamagitan ng mga pagbabago sa draft bow at stern. Gayunpaman, kung ang lahat ng mga kakayahan nito ay pinipiga mula sa isang yate, ang isa ay hindi maaaring makatulong ngunit isaalang-alang ang pagkilos ng mga pwersa na pumantay sa yate sa busog at ilipat ang gitna ng magnitude pasulong (tingnan ang Fig. 4). Ito ay maaaring kontrahin sa pamamagitan ng paglipat ng mga tripulante sa aft deck.
Ang mga puwersang nagpapaputol sa busog ay umabot sa kanilang pinakamalaki kapag naglalayag sa backstay; sa kursong ito, lalo na sa malakas na hangin, ang mga tripulante ay dapat ilipat sa malayo hangga't maaari. Sa isang malapit na kurso, ang trim moment ay maliit, at ito ay pinakamahusay para sa mga tripulante na iposisyon ang kanilang mga sarili malapit sa midships, takong ang barko. Sa jibe, ang trim moment ay lumalabas na mas mababa kaysa sa backstay, lalo na kung ang yate ay may dalang spinnaker at blooper, na nagbibigay ng isang tiyak na pagtaas.
Para sa mga catamaran, ang longitudinal metacentric na taas ay maihahambing sa transverse na taas, kung minsan ay mas mababa. Samakatuwid, ang epekto ng trim moment, halos hindi mahahalata sa isang keel yacht, ay maaaring tumaob sa isang catamaran ng parehong pangunahing mga sukat.
Ang mga istatistika ng aksidente ay nagpapahiwatig ng mga kaso ng pagtaob sa ibabaw ng busog sa mga dumadaan na kurso ng mga cruising catamaran na may mataas na hangin.
1.7. Drift resistance
Ang lateral force Fd (tingnan ang Fig. 4) ay hindi lamang naka-takong sa yate, nagiging sanhi ito ng lateral drift lumulubog. Ang lakas ng drift ay depende sa kurso ng yate na may kaugnayan sa hangin. Kapag naglalayag sa malapit na direksyon, ito ay tatlong beses na mas malaki kaysa sa lakas ng tulak na gumagalaw sa yate pasulong; sa gulfwind ang parehong pwersa ay humigit-kumulang katumbas ng matarik na backstay ( totoong hangin tungkol sa 135° na may kaugnayan sa kurso ng yate), ang puwersa sa pagmamaneho ay lumalabas na 2-3 beses na mas malaki kaysa sa drift force, at sa isang purong jibe ay walang drift force sa lahat. Dahil dito, upang matagumpay na umusad ang isang sasakyang pandagat sa isang kurso mula sa malapit na hinatak hanggang sa gulfwind, dapat itong magkaroon ng sapat na lateral resistance upang maanod, higit na mas malaki kaysa sa paglaban ng tubig sa paggalaw ng yate sa kahabaan ng kurso.
Ang pag-andar ng paglikha ng paglaban sa drift sa mga modernong yate ay pangunahing ginagawa ng mga centerboard, fin keels at rudders.
Tulad ng nasabi na natin, ang isang kailangang-kailangan na kondisyon para sa paglitaw ng isang puwersa ng paglaban sa drift ay ang paggalaw ng yate sa isang maliit na anggulo sa DP - ang drift angle. Isaalang-alang natin kung ano ang nangyayari sa daloy ng tubig nang direkta sa kilya, na isang pakpak na may cross section sa anyo ng isang manipis na simetriko aerodynamic profile (Fig. 8).
Kung walang drift angle (Fig. 8, a), pagkatapos ay ang daloy ng tubig, na nakakatugon sa profile ng kilya sa punto a, ay nahahati sa dalawang bahagi. Sa puntong ito, tinatawag na kritikal na punto, ang bilis ng daloy ay katumbas ng O, ang presyon ay pinakamataas, katumbas ng bilis ng ulo, kung saan ang r ay ang mass density ng tubig (para sa sariwang tubig); v- bilis ng yate (m/s). Parehong ang itaas at ibabang bahagi ng daloy ay sabay-sabay na dumadaloy sa paligid ng ibabaw ng profile at muling nagkikita sa punto b sa papalabas na gilid. Malinaw, walang puwersa na nakadirekta sa daloy na maaaring lumabas sa profile; Isang frictional resistance force lang ang kikilos, dahil sa lagkit ng tubig.
Kung ang profile ay nalihis ng isang tiyak na anggulo ng pag-atake a(sa kaso ng isang yacht keel - ang drift angle), pagkatapos ay magbabago ang pattern ng daloy sa paligid ng profile (Larawan 8, b). Kritikal na punto A lilipat sa ibabang bahagi ng "ilong" ng profile. Ang landas na dapat lakbayin ng isang particle ng tubig sa tuktok na ibabaw ng profile ay hahaba, at ang punto b 1 kung saan, ayon sa mga kondisyon ng pagpapatuloy ng daloy, ang mga particle na dumadaloy sa paligid ng itaas at mas mababang mga ibabaw ng profile ay dapat matugunan, na pumasa sa isang pantay na landas, napupunta sila sa itaas na ibabaw. Gayunpaman, kapag lumibot sa matalim na papalabas na gilid ng profile, ang ibabang bahagi ng daloy ay humihiwalay mula sa gilid sa anyo ng isang puyo ng tubig (Larawan 8, c at d). Ang vortex na ito, na tinatawag na panimulang vortex, na umiikot sa counterclockwise, ay nagiging sanhi ng pag-ikot ng tubig sa paligid ng profile sa kabaligtaran na direksyon, i.e. clockwise (Larawan 8, d). Ang hindi pangkaraniwang bagay na ito, na dulot ng malapot na pwersa, ay katulad ng pag-ikot ng isang malaking gear (circulation) meshed na may maliit na drive gear (starting vortex).
Matapos mangyari ang sirkulasyon, ang panimulang puyo ng tubig ay humihiwalay mula sa umuusbong na gilid, punto b 2 gumagalaw nang mas malapit sa gilid na ito, bilang isang resulta kung saan wala nang pagkakaiba sa mga bilis kung saan ang itaas at mas mababang bahagi ng daloy ay umalis sa pakpak. Ang sirkulasyon sa paligid ng pakpak ay nagiging sanhi ng paglitaw ng isang nakakataas na puwersa Y, na nakadirekta sa daloy: sa itaas na ibabaw ng pakpak ang bilis ng mga particle ng tubig ay tumataas dahil sa sirkulasyon, sa mas mababang ibabaw, kapag nakatagpo ng mga particle na kasangkot sa sirkulasyon, ito bumabagal. Alinsunod dito, sa itaas na ibabaw ang presyon ay bumababa kumpara sa presyon sa daloy sa harap ng pakpak, at sa mas mababang ibabaw ay tumataas ito. Ang pagkakaiba sa presyon ay nagbibigay ng pagtaas Y.
Bilang karagdagan, ang puwersa ay kikilos sa profile pangharap(profile) paglaban X, na nagmumula dahil sa alitan ng tubig sa ibabaw ng profile at hydrodynamic pressure sa harap na bahagi nito.
Sa Fig. Ipinapakita ng Figure 9 ang mga resulta ng pagsukat ng presyon sa ibabaw ng isang simetriko na profile na ginawa sa isang wind tunnel. Ang y-axis ay nagpapakita ng halaga ng koepisyent SA p, na ang ratio ng labis na presyon (kabuuang presyon minus atmospheric pressure) sa velocity head. Sa itaas na bahagi ng profile ang presyon ay negatibo (vacuum), sa ibabang bahagi ito ay positibo. Kaya, ang puwersa ng pag-angat na kumikilos sa anumang elemento ng profile ay ang kabuuan ng presyon at mga puwersa ng rarefaction na kumikilos dito, at sa pangkalahatan ito ay proporsyonal sa lugar na nakapaloob sa pagitan ng mga curve ng pamamahagi ng presyon kasama ang profile chord (na may kulay sa Fig. 9).
Ang data na ipinakita sa Fig. 9 ay nagpapahintulot sa amin na gumuhit ng ilang mahahalagang konklusyon tungkol sa pagpapatakbo ng isang yacht keel. Una, ang pangunahing papel sa paglikha ng lateral force ay nilalaro ng vacuum na nangyayari sa ibabaw ng palikpik mula sa windward side. Pangalawa, ang rurok ng rarefaction ay matatagpuan malapit sa papasok na gilid ng kilya. Alinsunod dito, ang punto ng paglalapat ng nagresultang puwersa ng pag-angat ay nasa ikatlong bahagi ng fin chord. Sa pangkalahatan, ang pagtaas ay tumataas hanggang sa isang anggulo ng pag-atake na 15-18°, pagkatapos ay bigla itong bumaba.
Dahil sa pagbuo ng mga vortices sa bahagi ng rarefaction, ang makinis na daloy sa paligid ng pakpak ay nagambala, ang rarefaction ay bumaba at ang daloy ng mga stall (ang hindi pangkaraniwang bagay na ito ay tinalakay nang mas detalyado sa Kabanata 2 para sa mga layag). Kasabay ng pagtaas ng anggulo ng pag-atake, tumataas ang drag; umabot ito sa maximum sa a = 90°.
Ang pag-anod ng isang modernong yate ay bihirang lumampas sa 5°, kaya hindi na kailangang mag-alala tungkol sa pag-agos mula sa kilya. Gayunpaman, ang kritikal na anggulo ng pag-atake ay dapat isaalang-alang para sa mga timon ng yate, na idinisenyo at gumagana sa prinsipyo ng isang pakpak.
Isaalang-alang natin ang mga pangunahing parameter ng yacht keels, na may malaking epekto sa kanilang pagiging epektibo sa paglikha ng puwersa upang labanan ang drift. Sa parehong paraan, kung ano ang nakasaad sa ibaba ay maaaring pahabain sa mga timon, na isinasaalang-alang ang katotohanan na ang mga ito ay nagpapatakbo sa isang makabuluhang mas malaking anggulo ng pag-atake.
Kapal at cross-sectional na hugis ng kilya. Ang mga pagsubok ng simetriko airfoil ay nagpakita na ang mas makapal na airfoil (na may mas malaking cross-sectional na kapal ng ratio t sa kanyang chord b) magbigay ng higit na lakas ng pag-angat. Ang kanilang drag ay mas mataas kaysa sa mga profile na may mas maliit na kamag-anak na kapal. Ang mga pinakamainam na resulta ay maaaring makuha kapag t/b = 0.09-0.12. Ang halaga ng pag-angat sa naturang mga profile ay medyo nakadepende sa bilis ng yate, kaya ang mga kilya ay nagkakaroon ng sapat na pagtutol upang maanod kahit sa mahinang hangin.
Ang posisyon ng maximum na kapal ng profile kasama ang haba ng chord ay may malaking impluwensya sa magnitude ng drift resistance force. Ang pinaka-epektibo ay mga profile na ang maximum na kapal ay matatagpuan sa layo na 40-50% ng chord mula sa kanilang "ilong". Para sa mga timon ng yate na tumatakbo sa mataas na anggulo ng pag-atake, mga profile na may maximum na kapal, na matatagpuan medyo mas malapit sa nangungunang gilid - hanggang sa 30% ng chord.
Ang hugis ng "ilong" ng profile-ang radius ng pag-ikot ng papasok na gilid-ay may isang tiyak na impluwensya sa kahusayan ng kilya. Kung ang gilid ay masyadong matalim, kung gayon ang daloy na dumadaloy papunta sa kilya ay tumatanggap ng mahusay na acceleration dito at humiwalay mula sa profile sa anyo ng mga vortices.
Sa kasong ito, nangyayari ang pagbaba sa pagtaas, lalo na sa matataas na anggulo ng pag-atake. Samakatuwid, ang gayong paghahasa ng papasok na gilid ay hindi katanggap-tanggap para sa mga timon.
Aerodynamic na extension. Sa mga dulo ng pakpak, ang tubig ay dumadaloy mula sa lugar ng mataas na presyon sa likod ng profile. Bilang resulta, ang mga vortex ay nahuhulog mula sa mga dulo ng pakpak, na bumubuo ng dalawang puyo ng tubig na kalye. Ang isang medyo makabuluhang bahagi ng enerhiya ay ginugol sa kanilang pagpapanatili, na bumubuo ng tinatawag na inductive reactance. Bilang karagdagan, dahil sa pagkakapantay-pantay ng presyon sa mga dulo ng pakpak, nangyayari ang isang lokal na pagbaba ng pagtaas, tulad ng ipinapakita sa diagram ng pamamahagi nito sa haba ng pakpak sa Fig. 10.
Ang mas maikli ang haba ng pakpak L kaugnay ng chord nito b, ibig sabihin, mas maliit ang pagpahaba nito L/b, mas malaki ang pagkawala ng lift at mas malaki ang inductive drag. Sa aerodynamics, kaugalian na tantyahin ang wing aspect ratio gamit ang formula
(kung saan ang 5 ay ang wing area), na maaaring ilapat sa mga pakpak at palikpik ng anumang hugis. Sa isang hugis-parihaba na hugis, ang aerodynamic aspect ratio ay katumbas ng ratio; para sa delta wing l = 2Llb.
Sa Fig. Ang 10 ay nagpapakita ng isang pakpak na binubuo ng dalawang trapezoidal fin keels. Sa isang yate, ang kilya ay nakakabit na may malawak na base hanggang sa ibaba, kaya dito walang daloy ng tubig sa bahagi ng vacuum at, sa ilalim ng impluwensya ng katawan ng barko, ang presyon sa parehong mga ibabaw ay equalized. Kung wala ang impluwensyang ito, ang aerodynamic aspect ratio ay maaaring ituring na dalawang beses ang ratio ng lalim ng kilya sa draft nito. Sa pagsasagawa, ang ratio na ito, depende sa laki ng kilya, ang mga contour ng yate at ang anggulo ng takong, ay lumampas lamang ng 1.2-1.3 beses.
Ang impluwensya ng aerodynamic elongation ng kilya sa magnitude ng drift resistance force na nabuo nito R d maaaring matantya mula sa mga resulta ng pagsubok ng isang palikpik na may profile NACA 009 (t/b=9%) at isang lugar na 0.37 m2 (Larawan 11). Ang bilis ng daloy ay tumutugma sa bilis ng yate na 3 knot (1.5 m/s). Ang interes ay ang pagbabago sa drift resistance force sa isang anggulo ng pag-atake na 4-6°, na tumutugma sa drift angle ng yate sa isang malapit na kurso. Kung tatanggapin mo ang puwersa R d na may pagpahaba l = 1 bawat yunit (6.8 sa a = 5°), pagkatapos ay may pagtaas sa l hanggang 2, ang drift resistance ay tumataas ng higit sa 1.5 beses (10.4 kg), at may l = 3 - eksaktong doble (13.6 kg). Ang parehong graph ay maaaring magsilbi para sa isang husay na pagtatasa ng pagiging epektibo ng mga timon ng iba't ibang mga extension, na gumagana sa rehiyon ng malalaking anggulo ng pag-atake.
Kaya, sa pamamagitan ng pagtaas ng pagpahaba ng kilya palikpik, posible na makuha ang kinakailangang halaga ng lateral force R d na may mas maliit na lugar ng kilya at, samakatuwid, may mas maliit na basang ibabaw na lugar at paglaban ng tubig sa paggalaw ng yate. Ang haba ng kilya sa modernong cruising at racing yate ay may average na l = 1-3. Ang balahibo ng timon, na nagsisilbi hindi lamang upang kontrolin ang sisidlan, ngunit isa ring mahalagang elemento sa paglikha ng paglaban ng yate, ay may mas malaking pagpahaba, na lumalapit sa l = 4.
Lugar at hugis ng kilya. Kadalasan, ang mga sukat ng kilya ay tinutukoy ng istatistikal na data, paghahambing ng dinisenyo na yate na may mahusay na napatunayang mga sisidlan. Sa modernong cruising at racing yacht na may timon na hiwalay sa kilya, ang kabuuang lugar ng kilya at timon ay mula 4.5 hanggang 6.5% ng layag na lugar ng yate, at ang timon ay 20-40% ng ang lugar ng kilya.
Upang makakuha ng pinakamainam na pagpahaba, nagsusumikap ang taga-disenyo ng yate na gamitin ang maximum na draft na pinapayagan ng mga kondisyon sa paglalayag o mga panuntunan sa pagsukat. Kadalasan, ang kilya ay may hugis ng isang trapezoid na may hilig na nangungunang gilid. Tulad ng ipinakita ng mga pag-aaral, para sa mga yate na kilya na may aspect ratio na 1 hanggang 3, ang anggulo sa pagitan ng nangungunang gilid at patayo sa hanay mula -8° hanggang 22.5° ay halos walang epekto sa mga hydrodynamic na katangian ng kilya. Kung ang kilya (o centerboard) ay masyadong makitid at mahaba, kung gayon ang isang slope ng nangungunang gilid na higit sa 15° hanggang sa patayo ay sinamahan ng isang paglihis ng mga linya ng daloy ng tubig pababa sa profile, patungo sa ibabang likurang sulok. Bilang resulta, bumababa ang puwersa ng pag-angat at tumataas ang drag ng kilya. Sa kasong ito, ang pinakamainam na anggulo ng ikiling ay 5° sa patayo.
Ang halaga ng pag-angat na binuo ng kilya at timon ay makabuluhang naiimpluwensyahan ng kalidad ng pagtatapos ng ibabaw nito, lalo na ang nangungunang gilid, kung saan nabuo ang daloy sa paligid ng profile. Samakatuwid, inirerekumenda na polish ang kilya at timon sa layo na hindi bababa sa 1.5% ng profile chord.
Ang bilis ng yate. Ang puwersa ng pag-angat sa anumang pakpak ay tinutukoy ng formula:
(11)
Сy - koepisyent ng pag-angat, depende sa mga parameter ng pakpak - hugis ng profile, ratio ng aspeto, balangkas ng plano, pati na rin sa anggulo ng pag-atake - tumataas ito sa pagtaas ng anggulo ng pag-atake;
r- mass density ng tubig, ;
V- bilis ng daloy na dumadaloy sa paligid ng pakpak, m/s;
S- lugar ng pakpak, m2.
Kaya, ang puwersa ng paglaban sa drift ay isang variable na halaga na proporsyonal sa parisukat ng bilis. Sa unang sandali ng paggalaw ng yate, halimbawa pagkatapos ng isang tack, kapag ang barko ay nawalan ng bilis, o kapag lumalayo mula sa boom patungo sa hangin, ang puwersa ng pag-angat sa kilya ay maliit. Para sa lakas Y katumbas ng drift force F D ang kilya ay dapat na nakaposisyon patungo sa paparating na daloy sa isang mataas na anggulo ng pag-atake. Sa madaling salita, ang barko ay nagsisimulang gumalaw na may malaking drift angle. Habang tumataas ang bilis, bumababa ang anggulo ng drift hanggang sa maabot nito ang normal na halaga nito - 3-5°.
Dapat isaalang-alang ng kapitan ang pangyayaring ito, na nagbibigay ng sapat na puwang para sa hangin kapag pinabilis ang yate o pagkatapos lumipat sa isang bagong tack. Ang isang malaking paunang drift angle ay dapat gamitin upang mabilis na makakuha ng bilis sa pamamagitan ng bahagyang paghila sa mga sheet. Sa pamamagitan ng paraan, binabawasan nito ang puwersa ng drift sa mga layag.
Kinakailangan din na tandaan ang mga mekanika ng henerasyon ng pag-angat, na lumilitaw sa palikpik lamang pagkatapos ng paghihiwalay ng panimulang puyo ng tubig at ang pagbuo ng matatag na sirkulasyon. Sa makitid na kilya ng isang modernong yate, ang sirkulasyon ay nangyayari nang mas mabilis kaysa sa katawan ng isang yate na may timon na naka-mount sa kilya, iyon ay, sa isang pakpak na may malaking kuwerdas. Ang pangalawang yate ay higit na aanod sa hangin bago maging epektibo ang katawan ng barko sa pagpigil sa pag-anod.
Kakayahang kontrolin
Kakayahang kontrolin ay ang kalidad ng isang sisidlan na nagbibigay-daan dito na sumunod sa isang tiyak na kurso o magbago ng direksyon. Tanging isang yate na angkop na tumugon sa paglilipat ng timon ang maituturing na nakokontrol.
Ang kakayahang kontrolin ay pinagsasama ang dalawang katangian ng isang sisidlan - ang katatagan ng heading at liksi.
Katatagan ng kurso- ito ang kakayahan ng isang yate na mapanatili ang isang naibigay na tuwid na direksyon ng paggalaw kapag ang iba't ibang mga panlabas na pwersa ay kumilos dito: hangin, alon, atbp. Ang katatagan sa kurso ay nakasalalay hindi lamang sa mga tampok ng disenyo yate at ang likas na katangian ng pagkilos ng mga panlabas na pwersa, ngunit din sa reaksyon ng helmsman sa paglihis ng daluyan mula sa kurso, ang kanyang pakiramdam ng timon.
Bumaling tayo muli sa diagram ng pagkilos ng mga panlabas na puwersa sa mga layag at katawan ng barko ng yate (tingnan ang Fig. 4). Ang relatibong posisyon ng dalawang pares ng pwersa ay napakahalaga para sa katatagan ng yate sa kurso. Lakas ng takong F d at drift resistance force R d ay may posibilidad na itulak ang busog ng yate sa hangin, habang ang pangalawang para-thrust force T at paglaban sa paggalaw R dinadala ang yate sa hangin. Malinaw na ang reaksyon ng yate ay nakasalalay sa ratio ng magnitude ng mga puwersa at balikat na isinasaalang-alang A At b, kung saan sila nagpapatakbo. Habang tumataas ang anggulo ng roll, ang braso ng pares ng drive b tumataas din. Balikat ng mag-asawang nahuhulog A depende sa kamag-anak na posisyon ng sentro ng layag (CS) - ang punto ng aplikasyon ng mga nagresultang aerodynamic na puwersa sa mga layag at ang sentro ng lateral resistance (CLR) - ang punto ng aplikasyon ng mga nagresultang hydrodynamic na puwersa sa katawan ng barko ng yate. Ang posisyon ng mga puntong ito ay nagbabago depende sa maraming mga kadahilanan: ang takbo ng yate na nauugnay sa hangin, ang hugis at setting ng mga layag, ang listahan at trim ng yate, ang hugis at profile ng kilya at timon, atbp.
Samakatuwid, kapag nagdidisenyo at muling nagbibigay ng mga yate, nagpapatakbo sila kasama ang mga maginoo na CP at CB, isinasaalang-alang ang mga ito na matatagpuan sa mga sentro ng grabidad ng mga flat figure, na mga layag na nakalagay sa gitnang eroplano ng yate, at ang mga balangkas sa ilalim ng tubig ng DP na may isang kilya, palikpik at timon (Larawan 12).
Ito ay kilala na ang sentro ng grabidad ng isang tatsulok na layag ay matatagpuan sa intersection ng dalawang median, at ang karaniwang sentro ng grabidad ng dalawang layag ay matatagpuan sa isang tuwid na linya ng segment na nagkokonekta sa CP ng parehong mga layag, at hinahati ang segment na ito sa baligtad na proporsyon sa kanilang lugar. Karaniwan, hindi ang aktwal na lugar ng jib ang isinasaalang-alang, ngunit ang sinusukat na lugar ng forward sail triangle.
Ang posisyon ng gitnang sentro ay maaaring matukoy sa pamamagitan ng pagbabalanse ng profile ng ilalim ng tubig na bahagi ng DP, gupitin mula sa manipis na karton, sa dulo ng isang karayom. Kapag ang template ay nakaposisyon nang mahigpit na pahalang, ang karayom ay matatagpuan sa maginoo na punto ng gitnang sentro. Alalahanin natin na sa paglikha ng puwersa ng paglaban sa drift, ang pangunahing papel ay kabilang sa palikpik na kilya at timon. Ang mga sentro ng hydrodynamic pressures sa kanilang mga profile ay matatagpuan nang tumpak, halimbawa, para sa mga profile na may kamag-anak na kapal. t/b sa humigit-kumulang 8% ang puntong ito ay humigit-kumulang 26% ng chord ang layo mula sa nangungunang gilid. Gayunpaman, ang katawan ng yate, bagaman ito ay nakikilahok sa paglikha ng lateral force sa isang maliit na lawak, ay gumagawa ng ilang mga pagbabago sa likas na katangian ng daloy sa paligid ng kilya at timon, at nagbabago ito depende sa anggulo ng takong at trim, bilang pati ang bilis ng yate. Sa karamihan ng mga kaso, sa isang malapit na kurso, ang tunay na sentro ng grabidad ay sumusulong.
Ang mga taga-disenyo, bilang panuntunan, ay naglalagay ng CPU sa ilang distansya (advanced) sa harap ng central nervous system. Karaniwan, ang lead ay tinukoy bilang isang porsyento ng haba ng sisidlan sa waterline at 15-18% para sa isang Bermuda sloop. L kvl.
Kung ang tunay na CP ay lumabas na napakalayo sa unahan ng CS, ang yate sa isang malapit na kurso ay mahuhulog sa hangin at ang timon ay kailangang patuloy na panatilihing nakatagilid ang timon sa hangin. Kung ang CP ay nasa likod ng CB, ang yate ay may posibilidad na dalhin ang sarili sa hangin; ang patuloy na pagpipiloto ay kinakailangan upang mapanatili ang bangka sa tseke.
Ang ugali ng yate na lumubog ay lalong hindi kanais-nais. Sa kaganapan ng isang aksidente sa timon, ang yate ay hindi maaaring dalhin sa isang malapit-hakot na kurso sa tulong ng mga layag lamang; bilang karagdagan, ito ay may mas mataas na drift. Ang katotohanan ay ang kilya ng yate ay nagpapalihis sa daloy ng tubig na dumadaloy mula dito nang mas malapit sa DP ng sisidlan. Samakatuwid, kung ang timon ay tuwid, ito ay gumagana sa isang kapansin-pansing mas mababang anggulo ng pag-atake kaysa sa kilya. Kung ikiling mo ang timon sa gilid ng hangin, kung gayon ang puwersa ng pag-aangat na nabuo dito ay nakadirekta sa gilid ng leeward - sa parehong direksyon tulad ng puwersa ng drift sa mga layag. Sa kasong ito, ang kilya at timon ay "hinatak" sa iba't ibang direksyon at ang yate ay hindi matatag sa kurso.
Ang isa pang bagay ay ang madaling ugali ng yate na himukin. Ang timon, na inilipat sa isang maliit na anggulo (3-4°) pababa ng hangin, ay gumagana nang pareho o bahagyang mas malaking anggulo ng pag-atake gaya ng kilya, at epektibong nakikilahok sa paglaban sa drift. Ang pag-ilid na puwersa na nagmumula sa timon ay nagiging sanhi ng isang makabuluhang pag-aalis ng pangkalahatang sentral na sistema ng pagpipiloto patungo sa popa, sa parehong oras ang anggulo ng pag-anod ay bumababa, ang yate ay namamalagi nang matatag sa kurso.
Gayunpaman, kung sa isang malapit na kurso ang timon ay kailangang patuloy na ilipat sa hangin ng mas mataas na halaga kaysa sa 3-4°, dapat mong isipin ang tungkol sa pagsasaayos ng relatibong posisyon ng gitnang manibela at ang central control unit. Sa isang nakagawa na yate, ito ay mas madaling gawin sa pamamagitan ng paglipat ng CPU pasulong, pag-install ng palo sa steppe sa matinding bow position o pagkiling nito pasulong.
Ang dahilan para sa pag-anod ng yate ay maaari ding ang mainsail - masyadong "potbellied" o may isang muling itinayong luff. Sa kasong ito, ang isang intermediate stay ay kapaki-pakinabang, kung saan maaari mong ibaluktot ang palo sa gitnang bahagi (sa taas) pasulong at sa gayon ay gawing patag ang layag, pati na rin pahinain ang luff. Maaari mo ring paikliin ang haba ng mainsail luff.
Mas mahirap ilipat ang gitnang haligi ng manibela sa popa, kung saan kailangan mong mag-install ng isang stern fin sa harap ng timon o dagdagan ang lugar ng talim ng timon.
Nasabi na natin na habang tumataas ang roll, tumataas din ang tendency ng yate na gumulong. Nangyayari ito hindi lamang dahil sa pagtaas ng braso ng nagdaragdag na pares ng pwersa - T At R. Sa panahon ng isang roll, ang hydrodynamic pressure sa lugar ng bow wave ay tumataas, na humahantong sa isang forward displacement ng central nervous system. Samakatuwid, sa isang sariwang hangin, upang mabawasan ang pagkahilig ng yate sa pag-anod, dapat mong ilipat ang mainsail pasulong at: kumuha ng reef sa mainsail o reef ito ng kaunti para sa kursong ito. Kapaki-pakinabang din na baguhin ang jib sa isang mas maliit, na binabawasan ang listahan at trim ng yate sa bow.
Isang makaranasang taga-disenyo kapag pumipili ng paunang halaga A karaniwang isinasaalang-alang ang katatagan ng yate upang mabayaran ang pagtaas ng sandali ng pagmamaneho sa panahon ng takong: para sa isang yate na may mas kaunting katatagan, isang malaking halaga ng paunang itinakda, para sa mas matatag na mga barko ang pag-unlad ay itinuturing na minimal.
Ang mga well-centered na yate ay madalas na tumaas ang yaw sa backstay course, kapag ang mainsail na hinila sakay ay may posibilidad na iikot ang yate gamit ang busog nito sa hangin. Tinutulungan din ito ng isang mataas na alon na nagmumula sa popa sa isang anggulo sa DP. Upang mapanatili ang yate sa kurso, kailangan mong magtrabaho nang husto sa timon, ilihis ito sa isang kritikal na anggulo, kapag ang daloy mula sa ibabaw ng leeward nito ay posible (ito ay kadalasang nangyayari sa mga anggulo ng pag-atake na 15-20°). Ang hindi pangkaraniwang bagay na ito ay sinamahan ng pagkawala ng pag-angat sa timon at, dahil dito, ang pagkontrol ng yate. Ang yate ay maaaring biglang itapon ang sarili nito sa hangin at makakuha ng isang malaking listahan, at dahil sa pagbaba sa paglalim ng talim ng timon, ang hangin mula sa ibabaw ng tubig ay maaaring masira sa gilid ng rarefaction.
Ang paglaban sa hindi pangkaraniwang bagay na ito, na tinatawag broching, Pinipilit na dagdagan ang lugar ng balahibo ng timon at ang pagpapahaba nito, upang mag-install ng isang palikpik sa harap ng timon, ang lugar kung saan ay halos isang-kapat ng lugar ng balahibo. Salamat sa pagkakaroon ng isang palikpik sa harap ng timon, ang isang direktang daloy ng tubig ay naayos, ang mga kritikal na anggulo ng pag-atake ng timon ay nadagdagan, ang air breakthrough dito ay pinipigilan at ang puwersa sa tiller ay nabawasan. Kapag naglalayag sa backstay, dapat magsikap ang tripulante na tiyakin na ang tulak ng spinnaker ay nakadirekta sa malayong pasulong hangga't maaari, at hindi patagilid, upang maiwasan ang labis na takong. Mahalaga rin na maiwasan ang hitsura ng trim sa ilong, na maaaring mabawasan ang lalim ng manibela. Ang broaching ay pinadali din ng roll ng yate, na lumilitaw bilang resulta ng mga pagkagambala sa daloy ng hangin mula sa spinnaker.
Ang katatagan sa kurso, bilang karagdagan sa itinuturing na impluwensya ng mga panlabas na puwersa at ang kamag-anak na posisyon ng kanilang mga punto ng aplikasyon, ay tinutukoy ng pagsasaayos ng ilalim ng tubig na bahagi ng DP. Noong nakaraan, para sa mga malayuang paglalakbay sa bukas na tubig, ang kagustuhan ay ibinibigay sa mga yate na may mahabang linya ng kilya, dahil mayroon silang higit na pagtutol sa pagliko at, nang naaayon, katatagan sa kurso. Gayunpaman, ang ganitong uri ng sisidlan ay may mga makabuluhang disadvantages, tulad ng isang malaking basa na ibabaw at mahinang kakayahang magamit. Bilang karagdagan, lumabas na ang katatagan ng kurso ay hindi nakasalalay sa laki ng lateral projection ng DP, ngunit sa posisyon ng manibela na may kaugnayan sa central steering system, ibig sabihin, sa "lever" kung saan ang pagpipiloto gumagana ang gulong. Nabanggit na kung ang distansya na ito ay mas mababa sa 25% L kvl , pagkatapos ang yate ay nagiging yawy at hindi maganda ang reaksyon sa pagpapalihis ng timon. Sa l=40-45% L kvl (tingnan ang Fig. 12) na panatilihin ang sisidlan sa isang partikular na kurso ay hindi mahirap.
Liksi- ang kakayahan ng isang sisidlan na baguhin ang direksyon ng paggalaw at ilarawan ang isang tilapon sa ilalim ng impluwensya ng timon at mga layag. Ang pagkilos ng timon ay batay sa parehong prinsipyo ng isang hydrodynamic na pakpak na isinasaalang-alang para sa isang yacht keel. Kapag ang manibela ay inilipat sa isang tiyak na anggulo, isang hydrodynamic na puwersa ang lumitaw R, isa sa mga bahagi nito N itinutulak ang popa ng yate sa direksyon na kabaligtaran sa kung saan inilalagay ang timon (Larawan 13). Sa ilalim ng impluwensya nito, ang barko ay nagsimulang gumalaw sa isang hubog na tilapon. At the same time lakas R nagbibigay ng component Q - ang drag force na nagpapabagal sa pag-usad ng yate.
Kung aayusin mo ang timon sa isang posisyon, ang barko ay lilipat ng humigit-kumulang sa isang bilog na tinatawag na sirkulasyon. Ang diameter o radius ng sirkulasyon ay isang sukatan ng kakayahang umikot ng sisidlan: mas malaki ang radius ng sirkulasyon, mas malala ang kakayahang umikot. Tanging ang sentro ng grabidad ng yate ay gumagalaw sa sirkulasyon; ang popa ay isinasagawa. Kasabay nito, ang barko ay nakakaranas ng drift na dulot ng centrifugal force at bahagyang sa pamamagitan ng puwersa N sa manibela.
Ang radius ng sirkulasyon ay nakasalalay sa bilis at masa ng yate, ang sandali ng pagkawalang-galaw na nauugnay sa vertical axis na dumadaan sa CG, sa kahusayan ng timon - ang magnitude ng puwersa. N at ang balikat nito na may kaugnayan sa CG para sa isang naibigay na pagpapalihis ng timon. Ang mas malaki ang bilis at pag-aalis ng yate, ang mas mabibigat na masa (engine, anchor, mga bahagi ng kagamitan) ay matatagpuan sa mga dulo ng sisidlan, mas malaki ang radius ng sirkulasyon. Karaniwan ang radius ng sirkulasyon, na tinutukoy sa panahon ng mga pagsubok sa dagat ng yate, ay ipinahayag sa mga haba ng katawan ng barko.
Ang liksi ay mas mahusay kung mas maikli ang ilalim ng tubig na bahagi ng sisidlan at mas malapit sa midship ang pangunahing lugar nito ay puro. Halimbawa, ang mga sasakyang pandagat na may mahabang linya ng kilya (tulad ng mga bangkang pandagat) ay may mahinang kakayahan sa pagliko at, sa kabaligtaran, mahusay na kakayahan sa pagliko - mga dinghi na may makitid at malalalim na centerboard.
Ang pagiging epektibo ng timon ay nakasalalay sa lugar at hugis ng balahibo, cross-sectional profile, aerodynamic aspect ratio, uri ng pag-install (sa sternpost, hiwalay sa kilya o sa palikpik), at gayundin ang distansya ng stock mula sa ang gitnang haligi ng pagpipiloto. Ang pinakalat na kalat ay mga timon na dinisenyo sa anyo ng isang pakpak na may isang aerodynamic cross-section profile. Ang maximum na kapal ng profile ay karaniwang itinuturing na nasa loob ng 10-12% ng chord at matatagpuan 1/3 ng chord mula sa nangungunang gilid. Ang lugar ng timon ay karaniwang 9.5-11% ng lugar ng nakalubog na bahagi ng DP ng yate.
Ang isang timon na may malaking aspect ratio (ang ratio ng parisukat ng lalim ng timon sa lugar nito) ay nagkakaroon ng malaking lateral force sa mababang anggulo ng pag-atake, dahil sa kung saan ito ay epektibong nakikilahok sa pagbibigay ng lateral resistance sa drift. Gayunpaman, tulad ng ipinapakita sa Fig. 11, sa ilang mga anggulo ng pag-atake ng mga profile ng iba't ibang mga ratio ng aspeto, ang daloy ay pinaghihiwalay mula sa ibabaw ng rarefaction, pagkatapos kung saan ang puwersa ng pag-aangat sa profile ay bumaba nang malaki. Halimbawa, kapag l= 6 kritikal na anggulo ng timon ay 15°; sa l=2- 30°. Bilang isang kompromiso, ginagamit ang mga handlebar na may mga extension l = 4-5 (ang aspect ratio ng rectangular steering wheel ay 2-2.5), at para mapataas ang kritikal na shift angle, may naka-install na skeg fin sa harap ng steering wheel. Ang isang timon na may malaking aspect ratio ay mas mabilis na tumutugon sa paglilipat, dahil ang sirkulasyon ng daloy, na tumutukoy sa puwersa ng pag-aangat, ay mas mabilis na umuunlad sa paligid ng isang profile na may maliit na chord kaysa sa paligid ng buong ilalim ng tubig na bahagi ng katawan ng barko na may isang timon na naka-mount sa sternpost.
Ang itaas na gilid ng manibela ay dapat magkasya nang mahigpit sa katawan sa loob ng gumaganang deviations na ±30° upang maiwasan ang pagdaloy ng tubig dito; kung hindi, ang pagganap ng pagpipiloto ay lumala. Minsan, sa rudder bar, kung ito ay naka-mount sa transom, ang isang aerodynamic washer ay naka-attach sa anyo ng isang malawak na plato malapit sa waterline.
Ang sinabi tungkol sa hugis ng mga kilya ay nalalapat din sa mga timon: ang isang trapezoidal na hugis na may isang hugis-parihaba o bahagyang bilugan na ibabang gilid ay itinuturing na pinakamainam. Upang mabawasan ang mga puwersa sa tiller, ang manibela ay minsan ay gawa sa isang uri ng pagbabalanse, na may isang axis ng pag-ikot na matatagpuan 1/4-1/5 ng chord mula sa "ilong" ng profile.
Kapag nagmamaneho ng isang yate, kinakailangang isaalang-alang ang mga detalye ng manibela sa iba't ibang mga kondisyon, at higit sa lahat, ang pagkagambala ng daloy mula sa likod nito. Hindi ka maaaring gumawa ng biglaang paglilipat ng manibela sa board sa simula ng isang pagliko; ang daloy ay titigil, ang lateral force ay magaganap. N sa manibela ay babagsak, ngunit ang puwersa ng paglaban ay mabilis na tataas R. Ang yate ay papasok sa sirkulasyon nang dahan-dahan at may malaking pagkawala ng bilis. Kinakailangan na magsimula ng isang pagliko sa pamamagitan ng paglilipat ng timon sa isang maliit na anggulo, ngunit sa sandaling ang stern ay gumulong palabas at ang anggulo ng pag-atake ng timon ay nagsimulang bumaba, dapat itong ilipat sa isang mas malaking anggulo na may kaugnayan sa DP ng yate.
Dapat tandaan na ang lateral force sa timon ay mabilis na tumataas habang tumataas ang bilis ng yate. Sa mahinang hangin, walang silbi na subukang paikutin ang yate nang mabilis sa pamamagitan ng paglipat ng timon sa isang malaking anggulo (sa pamamagitan ng paraan, ang halaga ng kritikal na anggulo ay nakasalalay sa bilis: sa mas mababang bilis, ang paghihiwalay ng daloy ay nangyayari sa mas mababang mga anggulo ng pag-atake).
Ang paglaban ng timon kapag nagbabago ang kurso ng yate, depende sa hugis, disenyo at lokasyon nito, ay mula 10 hanggang 40% ng kabuuang pagtutol ng yate. Samakatuwid, ang pamamaraan ng pagpipiloto sa timon (at ang pagsentro ng yate, kung saan nakasalalay ang katatagan sa kurso) ay dapat na seryosohin, at ang timon ay hindi dapat pahintulutang lumihis sa mas malaking anggulo kaysa sa kinakailangan.
Rate ng benta
Rate ng benta ay tumutukoy sa kakayahan ng isang yate na maabot ang isang tiyak na bilis habang mahusay na gumagamit ng enerhiya ng hangin.
Ang bilis na maaaring maabot ng isang yate ay pangunahing nakasalalay sa bilis ng hangin, dahil ang lahat ng mga puwersa ng aerodynamic na kumikilos sa mga layag. kabilang ang puwersa ng traksyon, pagtaas sa proporsyon sa parisukat ng maliwanag na bilis ng hangin. Bilang karagdagan, nakasalalay din ito sa suplay ng kuryente ng sisidlan - ang ratio ng lugar ng layag sa mga sukat nito. Ang ratio na kadalasang ginagamit bilang isang katangian ng pagkakaroon ng enerhiya ay S" 1/2 /V 1/3(kung saan ang S ay ang windage area, m2; V- kabuuang displacement, m 3) o S/W (dito ang W ay ang basang ibabaw ng katawan ng barko, kasama ang kilya at timon).
Ang puwersa ng traksyon, at samakatuwid ang bilis ng yate, ay tinutukoy din ng kakayahan kagamitan sa paglalayag bumuo ng sapat na thrust sa iba't ibang kurso na may kaugnayan sa direksyon ng hangin.
Ang mga nakalistang salik ay nauugnay sa mga propulsion sails ng yate, na nagpapalit ng enerhiya ng hangin sa motive force T. Gaya ng ipinapakita sa Fig. 4, ang puwersang ito sa panahon ng pare-parehong paggalaw ng yate ay dapat na katumbas at kabaligtaran sa puwersa ng paglaban sa paggalaw R. Ang huli ay isang projection ng nagreresultang lahat ng hydrodynamic na pwersa na kumikilos sa basang ibabaw ng katawan papunta sa direksyon ng paggalaw.
Mayroong dalawang uri ng hydrodynamic forces: pressure forces na nakadirekta patayo sa ibabaw ng katawan, at viscous forces na kumikilos nang tangential sa surface na ito. Ang resulta ng viscous forces ay nagbibigay ng puwersa paglaban sa alitan.
Ang mga puwersa ng presyon ay sanhi ng pagbuo ng mga alon sa ibabaw ng tubig kapag gumagalaw ang yate, kaya ang nagresultang puwersa ay nagbibigay paglaban ng alon.
Sa malaking kurbada ng ibabaw ng katawan ng barko sa likurang bahagi, maaaring lumabas ang boundary layer mula sa balat, at maaaring mabuo ang mga vortices, na sumisipsip ng bahagi ng enerhiya ng puwersang nagtutulak. Lumilikha ito ng isa pang bahagi ng paglaban sa paggalaw ng yate - paglaban sa hugis.
Lumilitaw ang dalawa pang uri ng paglaban dahil sa ang katunayan na ang yate ay hindi gumagalaw nang diretso sa kahabaan ng DP, ngunit may isang tiyak na drift angle at roll. Ito inductive at takong paglaban. Ang isang makabuluhang bahagi sa inductive resistance ay inookupahan ng paglaban ng mga nakausli na bahagi - ang kilya at timon.
Sa wakas, ang pasulong na paggalaw ng yate ay nilalabanan din ng paghuhugas ng hangin sa katawan ng barko, sa mga tripulante, at sa pagbuo ng sistema ng mga rigging cable at layag. Ang piraso ng paglaban na ito ay tinatawag hangin.
Paglaban sa alitan. Kapag gumagalaw ang yate, ang mga butil ng tubig na direktang katabi ng balat ng katawan ay tila dumidikit dito at dinadala kasama ng barko. Ang bilis ng mga particle na ito na may kaugnayan sa katawan ay zero (Larawan 14). Ang susunod na layer ng mga particle, na dumudulas sa una, ay nahuhuli nang bahagya sa mga kaukulang punto ng katawan ng barko, at sa isang tiyak na distansya mula sa katawan ng barko ang tubig sa pangkalahatan ay nananatiling hindi gumagalaw o may bilis na nauugnay sa katawan ng barko na katumbas ng bilis ng yate. v. Ang layer ng tubig na ito, kung saan kumikilos ang mga viscous forces, at ang bilis ng paggalaw ng mga particle ng tubig na may kaugnayan sa hull ay tumataas mula 0 hanggang sa bilis ng barko, ay tinatawag na boundary layer. Ang kapal nito ay medyo maliit at umaabot sa 1 hanggang 2% ng haba ng katawan ng barko sa kahabaan ng waterline, gayunpaman, ang kalikasan o paraan ng paggalaw ng mga particle ng tubig dito ay may malaking epekto sa dami ng friction resistance.
Ito ay itinatag na ang mode ng paggalaw ng chasgitz ay nag-iiba depende sa bilis ng sisidlan at ang haba ng basang ibabaw nito. Sa hydrodynamics, ang pag-asa na ito ay ipinahayag ng Reynolds number:
n ay ang koepisyent ng kinematic viscosity ng tubig (para sa sariwang tubig n = 1.15-10 -6 m 2 / s);
L- basa na haba ng ibabaw, m;
v- bilis ng yate, m/s.
Sa medyo maliit na bilang Re = 10 6, ang mga particle ng tubig sa boundary layer ay gumagalaw sa mga layer, na bumubuo laminar daloy. Ang enerhiya nito ay hindi sapat upang madaig ang malapot na pwersa na pumipigil sa mga transverse na paggalaw ng mga particle. Ang pinakamalaking pagkakaiba sa bilis sa pagitan ng mga layer ng mga particle ay nangyayari nang direkta sa ibabaw ng pabahay; Alinsunod dito, ang mga puwersa ng alitan ay pinakamalaki dito.
Ang bilang ng Reynolds sa boundary layer ay tumataas habang ang mga particle ng tubig ay lumalayo mula sa stem (na may pagtaas ng basang haba). Sa bilis na 2 m/s, halimbawa, nasa layo na ng halos 2 m mula dito Re ay aabot sa isang kritikal na halaga kung saan ang daloy ng rehimen sa boundary layer ay nagiging vortex, ibig sabihin, magulong at nakadirekta sa boundary layer. Dahil sa nagresultang palitan ng kinetic energy sa pagitan ng mga layer, ang bilis ng mga particle na malapit sa ibabaw ng pabahay ay tumataas sa mas malaking lawak kaysa sa daloy ng laminar. Pagkakaiba ng bilis Dv dito ang friction resistance ay tumataas nang naaayon. Dahil sa mga transverse na paggalaw ng mga particle ng tubig, ang kapal ng boundary layer ay tumataas, at ang friction resistance ay tumataas nang husto.
Ang rehimeng daloy ng laminar ay sumasaklaw lamang sa isang maliit na bahagi ng katawan ng yate sa bahagi ng busog at sa mababang bilis lamang. Kritikal na halaga Re, kung saan nangyayari ang magulong daloy sa paligid ng katawan, nasa hanay na 5-10 5-6-10 6 at higit sa lahat ay nakasalalay sa hugis at kinis ng ibabaw nito. Habang tumataas ang bilis, ang punto ng paglipat ng laminar boundary layer patungo sa magulong isa ay gumagalaw patungo sa ilong at sa isang sapat na bilis ay maaaring dumating ang isang sandali na ang buong basang ibabaw ng katawan ng barko ay matatakpan ng magulong daloy. Totoo, direkta malapit sa balat, kung saan ang bilis ng daloy ay malapit sa zero, isang manipis na pelikula na may isang laminar regime-isang laminar sublayer-nananatili pa rin.
Ang paglaban sa friction ay kinakalkula gamit ang formula:
(13)
R tr - paglaban sa alitan, kg;
ztr - koepisyent ng paglaban sa alitan;
r-mass density ng tubig;
para sa sariwang tubig:
v- bilis ng yate, m/s;
W-wetted surface, m2.
Ang friction drag coefficient ay isang variable na halaga depende sa likas na katangian ng daloy sa boundary layer at ang haba ng katawan L kvl ng bilis v at pagkamagaspang sa ibabaw ng housing.
Sa Fig. Ipinapakita ng Figure 15 ang dependence ng friction resistance coefficient ztr sa numero Re at pagkamagaspang sa ibabaw ng pabahay. Ang pagtaas ng resistensya ng isang magaspang na ibabaw kumpara sa isang makinis ay madaling maipaliwanag sa pamamagitan ng pagkakaroon ng isang laminar sublayer sa magulong boundary layer. Kung ang mga tubercle sa ibabaw ay ganap na nahuhulog sa laminar sublayer, pagkatapos ay hindi nila ipinakilala ang mga makabuluhang pagbabago sa likas na katangian ng daloy ng laminar ng sublayer. Kung ang mga iregularidad ay lumampas sa kapal ng sublayer at nakausli sa itaas nito, kung gayon ang turbulization ng paggalaw ng mga particle ng tubig ay nangyayari sa buong kapal ng boundary layer, at ang friction coefficient ay tumataas nang naaayon.
kanin. 15 ay nagbibigay-daan sa amin na pahalagahan ang kahalagahan ng pagtatapos sa ilalim ng isang yate upang mabawasan ang frictional resistance nito. Halimbawa, kung ang isang yate na may haba na 7.5 m kasama ang linya ng tubig ay gumagalaw nang mabilis v= 6 na buhol (3.1 m/s), pagkatapos ay ang katumbas na numero
Ipagpalagay natin na ang ilalim ng yate ay may pagkamagaspang (average na taas ng mga iregularidad) k== 0.2 mm, na tumutugma sa kamag-anak na pagkamagaspang
L/k = 7500/0.2 = 3.75 10 4. Para sa isang binigay na kagaspangan at numero R e ang friction coefficient ay katumbas ng z tr = 0.0038 (point G).
Suriin natin kung posible bang makakuha sa kasong ito ng ilalim na ibabaw na malapit sa teknikal na makinis. Sa R e = 2-10 7 ang naturang ibabaw ay tumutugma sa relatibong pagkamagaspang L/k= 3 10 5 o ganap na pagkamagaspang k=7500/3 10 5 = 0.025 mm. Ipinakikita ng karanasan na ito ay maaaring makamit sa pamamagitan ng maingat na pag-sanding sa ilalim ng pinong papel de liha at pagkatapos ay barnisan ito. Magiging sulit ba ang pagsisikap? Ang graph ay nagpapakita na ang friction drag coefficient ay bababa sa z tr = 0.0028 (punto D), o ng 30%, na, siyempre, ay hindi maaaring pabayaan ng isang crew na umaasa sa tagumpay sa karera.
Binibigyang-daan ka ng Linya B na tantyahin ang pinahihintulutang pagkamagaspang sa ilalim para sa mga yate na may iba't ibang laki at iba't ibang bilis. Makikita na sa pagtaas ng haba at bilis ng waterline, ang mga kinakailangan para sa kalidad ng ibabaw ay tumaas.
Para sa oryentasyon, ipinakita namin ang mga halaga ng pagkamagaspang (sa mm) para sa iba't ibang mga ibabaw:
kahoy, maingat na barnisado at pinakintab - 0.003-0.005;
kahoy, pininturahan at buhangin - 0.02-0.03;
pininturahan ng isang patentadong patong - 0.04-0.C6;
kahoy, pininturahan ng pulang tingga - 0.15;
regular na board - 0.5;
ilalim na tinutubuan ng mga shell - hanggang sa 4.0.
Nasabi na natin na sa bahagi ng haba ng yate, simula sa tangkay, ang isang laminar boundary layer ay maaaring mapanatili, maliban kung ang labis na pagkamagaspang ay nag-aambag sa kaguluhan ng daloy. Samakatuwid, ito ay lalong mahalaga upang maingat na iproseso ang busog ng katawan ng barko, lahat ng mga papasok na gilid ng kilya, palikpik at timon. Para sa maliliit na transverse na sukat - mga chord - ang buong ibabaw ng kilya at timon ay dapat na lupa. Sa likurang bahagi ng katawan ng barko, kung saan tumataas ang kapal ng layer ng hangganan, ang mga kinakailangan para sa pagtatapos ng ibabaw ay maaaring bahagyang mabawasan.
Ang fouling ng ilalim na may algae at shell ay may partikular na malakas na epekto sa frictional resistance. Kung hindi mo pana-panahong nililinis ang ilalim ng mga yate na palaging nasa tubig, pagkatapos pagkatapos ng dalawa hanggang tatlong buwan ang frictional resistance ay maaaring tumaas ng 50-80%, na katumbas ng pagkawala ng bilis sa isang average na hangin na 15-25 %.
Form paglaban. Kahit na may mahusay na streamline na katawan ng barko, habang gumagalaw, maaari mong makita ang isang wake-stream kung saan ang tubig ay gumagawa ng mga paggalaw ng vortex. Ito ay isang kinahinatnan ng paghihiwalay ng boundary layer mula sa katawan sa isang tiyak na punto (B sa Fig. 14). Ang posisyon ng punto ay nakasalalay sa likas na katangian ng pagbabago sa curvature sa ibabaw kasama ang haba ng katawan. Ang mas makinis na mga contours ng stern end, mas malayo sa stern ang paghihiwalay ng boundary layer ay nangyayari at ang mas kaunting vortex formation ay nangyayari.
Sa normal na mga ratio ng haba ng katawan sa lapad, mababa ang resistensya ng hugis. Ang pagtaas nito ay maaaring dahil sa pagkakaroon ng matutulis na cheekbones, sirang mga linya ng katawan ng barko, hindi wastong pagkaka-profile ng mga kilya, timon at iba pang nakausli na bahagi. Ang paglaban sa hugis ay tumataas sa isang pagbawas sa lawak ng zone, ang laminar boundary layer, kaya kinakailangan na alisin ang mga deposito ng pintura, bawasan ang pagkamagaspang, seal recesses sa balat, ilagay fairings sa nakausli na mga tubo, atbp.
Paglaban ng alon. Ang hitsura ng mga alon malapit sa katawan ng barko sa panahon ng paggalaw nito ay sanhi ng pagkilos ng gravity ng likido sa interface sa pagitan ng tubig at hangin. Sa dulo ng busog, kung saan ang katawan ng barko ay nakakatugon sa tubig, ang presyon ay tumataas nang husto at ang tubig ay tumataas sa isang tiyak na taas. Mas malapit sa midsection, kung saan, dahil sa pagpapalawak ng katawan ng barko, ang bilis ng daloy ay tumataas, ang presyon sa loob nito, ayon sa batas ni Bernoulli, ay bumababa at ang antas ng tubig ay bumababa. Sa likurang bahagi, kung saan tumataas muli ang presyon, nabubuo ang pangalawang alon na rurok. Ang mga particle ng tubig ay nagsisimulang mag-oscillate malapit sa katawan, na nagiging sanhi ng pangalawang oscillations ng ibabaw ng tubig.
Ang isang kumplikadong sistema ng mga busog at mabagsik na alon ay lumitaw, na pareho sa likas na katangian para sa mga barko ng anumang laki (Larawan 16). Sa mababang bilis, malinaw na nakikita ang magkakaibang mga alon na nagmumula sa busog at popa ng barko. Ang kanilang mga tagaytay ay matatagpuan sa isang anggulo ng 36-40° sa gitnang eroplano. Sa mas mataas na bilis, ang mga transverse wave ay pinakawalan, ang mga crest na kung saan ay hindi umaabot sa mga limitasyon ng sekta/panahon, na limitado ng isang anggulo ng 18-20° sa DP ng sasakyang-dagat. Ang bow at stern system ng transverse waves ay nakikipag-ugnayan sa isa't isa, na maaaring magresulta sa parehong pagtaas sa taas ng kabuuang wave sa likod ng stern ng vessel at pagbaba nito. Habang lumalayo sila sa barko, ang enerhiya ng mga alon ay hinihigop ng daluyan at unti-unti itong humihina.
Ang dami ng wave resistance ay nag-iiba depende sa bilis ng yate. Mula sa teorya ng mga oscillation ay kilala na ang bilis ng pagpapalaganap ng mga alon ay nauugnay sa kanilang haba l ratio
saan p = 3,14; v- bilis ng yate, m/s; g = 9.81 m/s 2 - acceleration dahil sa gravity.
Dahil ang sistema ng alon ay gumagalaw kasama ng yate, ang bilis ng pagpapalaganap ng alon ay katumbas ng bilis ng yate.
Kung pinag-uusapan natin, halimbawa, ang tungkol sa isang yate na may haba sa kahabaan ng waterline na 8 m, pagkatapos ay sa bilis na 4 na buhol magkakaroon ng mga tatlong nakahalang alon sa kahabaan ng katawan ng barko, at sa bilis na 6 na buhol - isa't kalahati. Ang ugnayan sa pagitan ng transverse wavelength X na nilikha ng isang katawan ng haba Lkvl! gumagalaw sa bilis v, higit na tinutukoy ang halaga ng paglaban ng alon.
Mga kurso na may kaugnayan sa hangin. Ang mga modernong yate at bangkang naglalayag sa karamihan ng mga kaso ay nilagyan pahilig mga layag. Ang kanilang natatanging tampok ay ang pangunahing bahagi ng layag o lahat ng ito ay matatagpuan sa likod ng palo o forestay. Dahil sa ang katunayan na ang nangungunang gilid ng layag ay hinila nang mahigpit kasama ang palo (o sa pamamagitan ng kanyang sarili), ang layag ay dumadaloy sa paligid ng daloy ng hangin nang hindi nag-flush kapag ito ay nakaposisyon sa isang medyo talamak na anggulo sa hangin. Salamat dito (at may naaangkop na mga contour ng katawan ng barko), ang barko ay nakakakuha ng kakayahang lumipat sa isang matinding anggulo sa direksyon ng hangin.
Sa Fig. Ipinapakita ng 190 ang posisyon ng bangka sa iba't ibang kurso na may kaugnayan sa hangin. Ang isang ordinaryong bangka ay hindi maaaring tumulak nang direkta laban sa hangin - ang layag sa kasong ito ay hindi lumikha ng isang puwersa ng traksyon na may kakayahang pagtagumpayan ang paglaban ng tubig at hangin. Ang pinakamahusay na mga yate ng karera sa katamtamang hangin ay maaaring maglayag nang malapitan sa isang anggulo na 35-40° patungo sa direksyon ng hangin; Karaniwan ang anggulong ito ay hindi bababa sa 45°. Samakatuwid, ang sailboat ay napipilitang makarating sa isang target na matatagpuan nang direkta laban sa hangin. tacking- halili sa starboard at port tack. Tinatawag ang anggulo sa pagitan ng mga kurso ng barko sa isang tack at sa isa pa tacking anggulo, at ang posisyon ng sisidlan na may busog nito nang direkta laban sa hangin ay makakaliwa. Ang kakayahan ng isang barko na mag-tack at lumipat sa pinakamataas na bilis nang direkta sa hangin ay isa sa mga pangunahing katangian ng isang bangka.
Ang mga kurso mula sa malapitan hanggang sa kalahating hangin, kapag ang hangin ay umihip sa 90° patungo sa daungan ng barko, ay tinatawag na matalas; mula sa gulfwind hanggang jibe (direktang umihip ang hangin sa paitaas) - puno na. Makilala matarik(kurso na may kaugnayan sa hangin 90-135°) at puno na(135-180°) na mga backstay, pati na rin ang malapitan (40-60° at 60-80° sa hangin, ayon sa pagkakabanggit).
kanin. 190. Mga kurso ng barkong naglalayag na may kaugnayan sa hangin.
1 - matarik na malapit-hatak; 2 - buong close-hauled; 3 - ihip ng hangin; 4 - backstay; 5 - jibe; 6 - kaliwa.
Tila hangin. Ang daloy ng hangin na dumadaloy sa paligid ng mga layag ng yate ay hindi tumutugma sa direksyon totoong hangin(kamag-anak sa sushi). Kung ang barko ay gumagalaw, pagkatapos ay lilitaw ang isang counter flow ng hangin, ang bilis nito ay katumbas ng bilis ng barko. Kapag may hangin, ang direksyon nito na nauugnay sa barko ay lumilihis sa isang tiyak na paraan dahil sa paparating na daloy ng hangin; nagbabago rin ang laki ng bilis. Kaya, ang kabuuang daloy, na tinatawag maliwanag na hangin. Ang direksyon at bilis nito ay maaaring makuha sa pamamagitan ng pagdaragdag ng mga vector ng totoong hangin at ang paparating na daloy (Larawan 191).
kanin. 191. Maliwanag na hangin sa iba't ibang kurso ng yate na may kaugnayan sa hangin.
1 - malapitan; 2 - ihip ng hangin; 3 - backstay; 4 - biro.
v- bilis ng yate; v at - tunay na bilis ng hangin; v sa - maliwanag na bilis ng hangin.
Ito ay malinaw na sa isang malapit-hakot na kurso ang maliwanag na bilis ng hangin ay ang pinakamalaki, at sa isang jibe ito ay ang pinakamaliit, dahil sa huling kaso ang mga bilis ng parehong daloy ay nakadirekta sa eksaktong magkasalungat na direksyon.
Ang mga layag sa isang yate ay palaging nakatakda sa direksyon ng maliwanag na hangin. Tandaan na ang bilis ng yate ay hindi lumalaki sa direktang proporsyon sa bilis ng hangin, ngunit mas mabagal. Samakatuwid, kapag tumaas ang hangin, ang anggulo sa pagitan ng direksyon ng totoo at maliwanag na hangin ay bumababa, at sa mahinang hangin, ang bilis at direksyon ng maliwanag na hangin ay mas kapansin-pansing naiiba mula sa totoo.
Dahil ang mga puwersa na kumikilos sa isang layag bilang sa isang pakpak ay tumaas sa proporsyon sa parisukat ng bilis ng daloy, ang mga bangka na may kaunting pagtutol sa paggalaw ay maaaring makaranas ng isang "pagpabilis ng sarili" na kababalaghan, kung saan ang kanilang bilis ay lumampas sa bilis ng hangin. . Kabilang sa mga uri ng sailboat na ito ang mga yate ng yelo - mga bangkang yelo, mga yate na hydrofoil, mga yate na may gulong (beach) at mga proa - makitid na mga barkong may iisang-hull na may outrigger float. Ang ilan sa mga ganitong uri ng sasakyang pandagat ay nakapagtala ng bilis na hanggang tatlong beses ang bilis ng hangin. Kaya, ang ating pambansang iceboat speed record ay 140 km/h, at ito ay itinakda sa hangin na ang bilis ay hindi lalampas sa 50 km/h. Tandaan namin sa pagpasa na ganap na rekord Ang bilis ng paglalayag sa tubig ay makabuluhang mas mababa: na-install ito noong 1981 sa isang espesyal na itinayo na two-masted catamaran na "Crossbau-II" at katumbas ng 67.3 km / h.
Ang mga conventional sailing ship, maliban kung sila ay idinisenyo para sa pagpaplano, ay bihirang lumampas sa displacement speed limit na v = 5.6 √L km/h (tingnan ang Kabanata I).
Mga puwersang kumikilos sa isang barkong naglalayag. Mayroong pangunahing pagkakaiba sa pagitan ng sistema ng mga panlabas na puwersa na kumikilos sa isang barkong naglalayag at isang sasakyang-dagat na pinapatakbo ng isang makinang makina. Sa isang motorized vessel, ang thrust ng propeller - ang propeller o water jet - at ang puwersa ng water resistance sa paggalaw nito ay kumikilos sa ilalim ng tubig na bahagi, na matatagpuan sa gitnang eroplano at sa isang maliit na distansya mula sa bawat isa patayo.
Sa isang bangka, ang puwersang nagtutulak ay inilapat nang mataas sa ibabaw ng tubig at, samakatuwid, sa itaas ng linya ng pagkilos ng puwersa ng kaladkarin. Kung ang barko ay gumagalaw sa isang anggulo sa direksyon ng hangin - malapit na hinatak, kung gayon ang mga layag nito ay gumagana ayon sa prinsipyo ng isang aerodynamic na pakpak, na tinalakay sa Kabanata II. Kapag ang hangin ay dumadaloy sa paligid ng isang layag, isang vacuum ang nalilikha sa leeward (matambok) na bahagi nito, at ang pagtaas ng presyon ay nalilikha sa windward side. Ang kabuuan ng mga pressure na ito ay maaaring bawasan sa nagreresultang aerodynamic force A(tingnan ang Fig. 192), itinuro ang humigit-kumulang patayo sa chord ng profile ng layag at inilapat sa gitna ng layag (CS) na mataas sa ibabaw ng tubig.
kanin. 192. Mga puwersang kumikilos sa katawan ng barko at mga layag.
Ayon sa ikatlong batas ng mekanika, sa panahon ng matatag na paggalaw ng isang katawan sa isang tuwid na linya, ang bawat puwersa na inilapat sa katawan (sa kasong ito, sa mga layag na konektado sa katawan ng barko ng yate sa pamamagitan ng palo, nakatayo na rigging at mga sheet) ay dapat ay sasalungat sa pamamagitan ng puwersang katumbas ng magnitude at magkasalungat na direksyon. Sa isang bangkang layag ang puwersang ito ay ang resultang hydrodynamic force H, na nakakabit sa ilalim ng tubig na bahagi ng katawan ng barko (Larawan 192). Kaya, sa pagitan ng mga puwersa A At H mayroong isang kilalang distansya - ang balikat, bilang isang resulta kung saan ang isang sandali ng isang pares ng mga puwersa ay nabuo, na may posibilidad na paikutin ang barko na may kaugnayan sa isang axis na nakatuon sa isang tiyak na paraan sa espasyo.
Upang gawing simple ang mga phenomena na nangyayari sa panahon ng paggalaw mga barkong naglalayag, hydro- at aerodynamic na pwersa at ang kanilang mga sandali ay nabubulok sa mga bahaging kahanay sa mga pangunahing coordinate axes. Ginagabayan ng ikatlong batas ni Newton, maaari nating isulat nang magkapares ang lahat ng bahagi ng mga puwersa at sandali na ito:
| A | - aerodynamic na resultang puwersa; |
| T | - ang lakas ng tulak ng mga layag na umuusad sa barko: |
| D | - lakas ng takong o puwersa ng drift; |
| A v | - vertical (trimming sa ilong) puwersa; |
| P | - puwersa ng masa (pag-alis) ng sisidlan; |
| M d | - trimming sandali; |
| M cr | - sandali ng takong; |
| M P | - ang sandali na humahantong sa hangin; |
| H | - hydrodynamic na resultang puwersa; |
| R | - ang puwersa ng paglaban ng tubig sa paggalaw ng sisidlan; |
| R d | - lateral force o paglaban sa drift; |
| H v | - vertical hydrodynamic na puwersa; |
| γ· V | - lakas ng buoyancy; |
| M l | - sandali ng paglaban sa trim; |
| M V | - sandali ng pagpapanumbalik; |
| M sa | - lumulubog na sandali. |
Upang ang barko ay patuloy na gumagalaw sa kanyang kurso, ang bawat pares ng pwersa at bawat pares ng mga sandali ay dapat na katumbas ng bawat isa. Halimbawa, ang drift force D at drift resistance force R d lumikha ng isang takong sandali M kr, na dapat balansehin ng sandali ng pagpapanumbalik M sa o sandali ng lateral stability. Ang sandaling ito ay nabuo dahil sa pagkilos ng mga pwersang masa P at buoyancy ng sisidlan γ· V, kumikilos sa balikat l. Ang parehong mga puwersa ay bumubuo ng sandali ng paglaban sa trim o ang sandali ng paayon na katatagan M l, katumbas ng magnitude at sumasalungat sa trimming moment M d. Ang mga termino ng huli ay ang mga sandali ng mga pares ng pwersa T - R At A v - H v .
Kaya, ang paggalaw ng isang barkong naglalayag sa isang pahilig na kurso patungo sa hangin ay nauugnay sa roll at trim, at ang lateral force D, bilang karagdagan sa roll, ay nagdudulot din ng drift - lateral drift, kaya ang anumang barkong naglalayag ay hindi gumagalaw nang mahigpit sa direksyon ng DP, tulad ng isang barko na may makinang makina, ngunit may maliit na anggulo ng drift β. Ang katawan ng bangka, ang kilya at timon nito ay nagiging hydrofoil, kung saan dumadaloy ang paparating na daloy ng tubig sa isang anggulo ng pag-atake na katumbas ng anggulo ng drift. Ito ang pangyayari na tumutukoy sa pagbuo ng isang drift resistance force sa kilya ng yate R d, na isang bahagi ng puwersa ng pag-angat.
Katatagan ng paggalaw at pagsentro ng isang sailing vessel. Dahil sa takong, ang lakas ng tulak ng mga layag T at puwersa ng paglaban R lumilitaw na gumagana sa iba't ibang mga vertical na eroplano. Bumubuo sila ng isang pares ng pwersa na nagdadala ng barko patungo sa hangin - itinataboy ito sa tuwid na landas na sinusundan nito. Ito ay pinipigilan ng sandali ng pangalawang pares ng mga puwersa - takong D at drift na mga pwersa ng paglaban R d, pati na rin ang isang maliit na puwersa N sa manibela, na dapat ilapat upang maitama ang paggalaw ng yate sa kurso.
Malinaw na ang reaksyon ng daluyan sa pagkilos ng lahat ng mga puwersang ito ay nakasalalay sa kanilang magnitude at sa ratio ng mga armas. a At b kung saan sila kumilos. Sa pagtaas ng roll, ang braso ng pares ng drive b tumataas din, at ang leverage ng bumabagsak na pares a depende sa relatibong posisyon sentro ng layag(CP - mga punto ng aplikasyon ng mga nagresultang puwersa ng aerodynamic sa mga layag) at sentro ng lateral resistance(CBS - mga punto ng aplikasyon ng mga nagresultang hydrodynamic na puwersa sa katawan ng yate).
Ang tumpak na pagtukoy sa posisyon ng mga puntong ito ay isang medyo mahirap na gawain, lalo na kung isasaalang-alang mo na nagbabago ito depende sa maraming mga kadahilanan: ang kurso ng barko na may kaugnayan sa hangin, ang pagputol at pag-tune ng mga layag, ang listahan at trim ng yate, ang hugis at profile ng kilya at timon, atbp.
Kapag nagdidisenyo at muling nagbibigay ng mga yate, nagpapatakbo sila gamit ang mga maginoo na CP at CB, isinasaalang-alang ang mga ito na matatagpuan sa mga sentro ng grabidad ng mga flat figure, na kumakatawan sa mga layag na itinakda sa DP, at ang mga balangkas ng ilalim ng tubig na bahagi ng DP na may isang kilya, palikpik at timon (Larawan 193). Ang sentro ng grabidad ng isang tatsulok na layag, halimbawa, ay matatagpuan sa intersection ng dalawang median, at ang karaniwang sentro ng grabidad ng dalawang layag ay matatagpuan sa isang tuwid na linya ng segment na nagkokonekta sa CP ng parehong mga layag, at hinahati ang segment na ito sa baligtad na proporsyon sa kanilang lugar. Kung ang layag ay may quadrangular na hugis, kung gayon ang lugar nito ay nahahati sa pahilis sa dalawang tatsulok at ang CP ay nakuha bilang karaniwang sentro ng mga tatsulok na ito.
kanin. 193. Pagpapasiya ng kondisyong sentro ng layag ng isang yate.
Ang posisyon ng gitnang sentro ay maaaring matukoy sa pamamagitan ng pagbabalanse ng isang template ng profile sa ilalim ng tubig ng DP, gupitin ng manipis na karton, sa dulo ng isang karayom. Kapag ang template ay nakaposisyon nang pahalang, ang karayom ay nasa conditional center point. Gayunpaman, ang pamamaraang ito ay higit pa o hindi gaanong naaangkop para sa mga barko na may malaking lugar sa ilalim ng tubig na bahagi ng pakpak - para sa mga tradisyonal na yate na may mahabang linya ng kilya, mga bangka ng barko, atbp. Sa mga modernong yate, ang mga contour ay idinisenyo batay sa teorya ng pakpak, ang pangunahing papel sa paglikha ng drag force drift ay pinadali ng isang palikpik na kilya at isang timon, na karaniwang naka-install nang hiwalay mula sa kilya. Ang mga sentro ng hydrodynamic pressures sa kanilang mga profile ay matatagpuan nang tumpak. Halimbawa, para sa mga profile na may relatibong kapal δ/ b humigit-kumulang 8% ang puntong ito ay nasa layo na humigit-kumulang 26% ng chord b mula sa papasok na gilid.
Gayunpaman, ang katawan ng yate sa isang tiyak na paraan ay nakakaimpluwensya sa likas na katangian ng daloy sa paligid ng kilya at timon, at ang impluwensyang ito ay nag-iiba depende sa roll, trim at bilis ng sisidlan. Sa karamihan ng mga kaso, sa matutulis na mga kurso patungo sa hangin, ang tunay na sentro ng grabidad ay umuusad na may paggalang sa sentro ng presyon na tinutukoy para sa kilya at timon tulad ng para sa mga nakahiwalay na profile. Dahil sa kawalan ng katiyakan sa pagkalkula ng posisyon ng CP at ng gitnang sentro, kapag bumubuo ng isang disenyo para sa mga barkong naglalayag, inilalagay ng mga taga-disenyo ang CP sa isang tiyak na distansya a- sa unahan - sa unahan ng Bangko Sentral. Ang halaga ng advance ay tinutukoy ayon sa istatistika, mula sa isang paghahambing sa mahusay na napatunayang mga yate na may mga contour sa ilalim ng tubig, katatagan at mga sailing rig na malapit sa disenyo. Ang lead ay karaniwang nakatakda bilang isang porsyento ng haba ng sisidlan sa waterline at 15-18% para sa isang sisidlan na nilagyan ng Bermuda sloop. L. Ang mas kaunting katatagan ng yate, mas maraming roll ang matatanggap nito sa ilalim ng impluwensya ng hangin at mas malaki ang pagsulong ng CPU sa harap ng central steering system ay kinakailangan.
Ang tumpak na pagsasaayos ng kamag-anak na posisyon ng CP at CB ay posible kapag sinusubukan ang yate habang isinasagawa. Kung ang barko ay may posibilidad na mahulog sa hangin, lalo na sa katamtaman at sariwang hangin, kung gayon ito ay isang pangunahing depekto sa pagkakahanay. Ang katotohanan ay ang kilya ay nagpapalihis sa daloy ng tubig na dumadaloy mula dito nang mas malapit sa DP ng sisidlan. Samakatuwid, kung ang timon ay tuwid, kung gayon ang profile nito ay gumagana nang may kapansin-pansing mas mababang anggulo ng pag-atake kaysa sa kilya. Kung, upang mabayaran ang pagkahilig ng yate na lumubog, ang timon ay kailangang ilipat sa hangin, kung gayon ang puwersa ng pag-aangat na nabuo dito ay lumabas na nakadirekta sa direksyon ng leeward - sa parehong direksyon ng puwersa ng drift. D sa mga layag. Dahil dito, ang barko ay magkakaroon ng mas mataas na drift.
Ang isa pang bagay ay ang madaling ugali ng yate na himukin. Ang timon, na inilipat ng 3-4° sa leeward side, ay gumagana nang pareho o bahagyang mas malaki ang anggulo ng atake gaya ng kilya, at epektibong nakikilahok sa paglaban sa drift. Lateral na puwersa H, na nangyayari sa timon, ay nagdudulot ng makabuluhang pagbabago ng pangkalahatang sentro ng grabidad patungo sa popa habang sabay na binabawasan ang anggulo ng drift. Gayunpaman, kung upang mapanatili ang yate sa isang malapit na kurso ay kailangan mong patuloy na ilipat ang timon sa leeward side sa isang anggulo na higit sa 2-3°, kinakailangan na ilipat ang CPU pasulong o ilipat ang central steering system pabalik, na mas mahirap.
Sa isang nakumpletong yate, maaari mong ilipat ang CPU pasulong sa pamamagitan ng pagkiling sa palo pasulong, paglipat nito pasulong (kung pinapayagan ang disenyo ng hakbang), paikliin ang mainsail kasama ang luff, at pagtaas ng lugar ng pangunahing jib. Upang ilipat ang gitnang manibela pabalik, kailangan mong mag-install ng palikpik sa harap ng manibela o dagdagan ang laki ng steering blade.
Upang maalis ang pagkahilig ng yate na lumubog, kinakailangan na maglapat ng kabaligtaran na mga hakbang: ilipat ang CPU pabalik o ilipat ang gitnang sentro pasulong.
Ang papel ng mga bahagi ng aerodynamic force sa paglikha ng thrust at drift. Ang modernong teorya ng pagpapatakbo ng isang pahilig na layag ay batay sa mga probisyon ng aerodynamics ng pakpak, ang mga elemento nito ay tinalakay sa Kabanata II. Kapag ang daloy ng hangin ay dumadaloy sa paligid ng isang layag na nakatakda sa isang anggulo ng pag-atake α sa maliwanag na hangin, isang aerodynamic na puwersa ang nalilikha dito A, na maaaring katawanin sa anyo ng dalawang bahagi: lift Y, nakadirekta patayo sa daloy ng hangin (maliwanag na hangin), at i-drag X- lakas projection A sa direksyon ng daloy ng hangin. Ang mga puwersang ito ay ginagamit kapag isinasaalang-alang ang mga katangian ng layag at kagamitan sa paglalayag sa pangkalahatan.
Sabay lakas A ay maaaring kinakatawan sa anyo ng dalawang iba pang mga bahagi: puwersa ng traksyon T, nakadirekta sa kahabaan ng axis ng paggalaw ng yate, at ang drift force na patayo dito D. Alalahanin natin na ang direksyon ng paggalaw ng sailboat (o landas) ay naiiba sa kurso nito sa halaga ng drift angle β, gayunpaman, sa karagdagang pagsusuri ang anggulong ito ay maaaring mapabayaan.
Kung sa isang malapit-hakot na kurso posible na taasan ang puwersa ng pag-aangat sa layag sa halaga Y 1, at ang frontal resistance ay nananatiling hindi nagbabago, pagkatapos ay ang mga puwersa Y 1 at X, idinagdag ayon sa panuntunan ng pagdaragdag ng vector, bumuo ng isang bagong puwersa ng aerodynamic A 1 (Larawan 194, A). Isinasaalang-alang ang mga bagong bahagi nito T 1 at D 1, mapapansin na sa kasong ito, na may pagtaas sa pag-angat, parehong tumaas ang puwersa ng tulak at ang puwersa ng drift.
kanin. 194. Ang papel ng pag-angat at pagkaladkad sa paglikha ng puwersang nagtutulak.
Sa isang katulad na konstruksyon, ang isang tao ay maaaring kumbinsido na sa isang pagtaas ng drag sa isang malapit-hakot na kurso, ang thrust force ay bumababa at ang drift force ay tumataas. Kaya, kapag naglalayag nang malapitan, ang puwersa ng pag-angat ng layag ay gumaganap ng isang mapagpasyang papel sa paglikha ng tulak ng layag; ang drag ay dapat na minimal.
Tandaan na sa isang malapit na kurso ang maliwanag na hangin ay may pinakamataas na bilis, kaya ang parehong mga bahagi ng aerodynamic na puwersa Y At X ay medyo malaki.
Sa isang Gulfwind course (Fig. 194, b) ang lift ay ang puwersa ng traksyon, at ang drag ay ang puwersa ng drift. Ang pagtaas sa drag ng layag ay hindi nakakaapekto sa dami ng puwersa ng traksyon: ang pagtaas lamang ng drift force. Gayunpaman, dahil ang maliwanag na bilis ng hangin sa gulfwind ay nabawasan kumpara sa malapit na hangin, ang drift ay nakakaapekto sa pagganap ng barko sa mas mababang lawak.
Backstay sa kurso (Fig. 194, V) ang layag ay nagpapatakbo sa matataas na anggulo ng pag-atake, kung saan ang puwersa ng pag-aangat ay mas mababa kaysa sa pag-drag. Kung tataasan mo ang drag, tataas din ang thrust at drift force. Habang tumataas ang puwersa ng pag-angat, tumataas ang tulak at bumababa ang puwersa ng drift (Larawan 194, G). Dahil dito, sa backstay course, ang pagtaas sa parehong lift at (o) drag ay nagpapataas ng thrust.
Sa panahon ng isang jibe course, ang anggulo ng pag-atake ng layag ay malapit sa 90°, kaya ang puwersa ng pag-angat sa layag ay zero, at ang drag ay nakadirekta sa kahabaan ng axis ng paggalaw ng barko at ang puwersa ng traksyon. Ang drift force ay zero. Samakatuwid, sa isang jibe course, upang madagdagan ang thrust ng mga layag, ipinapayong dagdagan ang kanilang drag. Sa karera ng mga yate ito ay ginagawa sa pamamagitan ng pagtatakda ng mga karagdagang layag - isang spinnaker at isang blooper, na may malaking lugar at hindi maayos na hugis. Tandaan na sa isang jibe course, ang mga layag ng yate ay apektado ng maliwanag na hangin ng pinakamababang bilis, na nagiging sanhi ng medyo katamtamang puwersa sa mga layag.
Drift resistance. Tulad ng ipinakita sa itaas, ang puwersa ng drift ay nakasalalay sa kurso ng yate na may kaugnayan sa hangin. Kapag naglalayag nang malapitan, ito ay humigit-kumulang tatlong beses ang lakas ng tulak T, paglipat ng barko pasulong; sa gulfwind parehong pwersa ay humigit-kumulang pantay; sa isang matarik na backstay, ang sail thrust ay lumalabas na 2-3 beses na mas malaki kaysa sa drift force, at sa isang purong jibe ay walang drift force. Dahil dito, para matagumpay na sumulong ang isang bangka sa mga kurso mula sa malapit na paghatak hanggang sa gulfwind (sa isang anggulo na 40-90° sa hangin), dapat itong magkaroon ng sapat na lateral resistance sa drift, na mas malaki kaysa sa paglaban ng tubig. sa paggalaw ng yate sa kahabaan ng kurso.
Ang pag-andar ng paglikha ng paglaban sa drift sa mga modernong barko sa paglalayag ay pangunahing ginagawa ng mga fin keels o centerboards at rudders. Ang mga mekanika ng henerasyon ng pag-angat sa isang pakpak na may simetriko na profile, tulad ng mga kilya, centerboard at timon, ay tinalakay sa Kabanata II (tingnan ang pahina 67). Tandaan na ang drift angle ng modernong mga yate - ang anggulo ng pag-atake ng kilya o centerboard profile - ay bihirang lumampas sa 5°, samakatuwid, kapag nagdidisenyo ng isang kilya o centerboard, kinakailangang piliin ang pinakamainam na sukat, hugis at cross-sectional na profile nito sa upang makakuha ng maximum lifting force na may kaunting drag.sa mababang anggulo ng pag-atake.
Ang mga pagsubok ng aerodynamic symmetrical airfoils ay nagpakita na ang mas makapal na airfoils (na may mas malaking cross-sectional na kapal ng ratio t sa kanyang chord b) ay nagbibigay ng mas malaking lakas ng pag-angat kaysa sa mga manipis. Gayunpaman, sa mababang bilis, ang mga profile ay may mas mataas na drag. Ang mga pinakamainam na resulta sa paglalayag ng mga yate ay maaaring makamit sa kapal ng kilya t/b= 0.09÷0.12, dahil ang puwersa ng pag-aangat sa naturang mga profile ay bahagyang nakasalalay sa bilis ng sisidlan.
Ang maximum na kapal ng profile ay dapat na matatagpuan sa layo na 30 hanggang 40% ng chord mula sa nangungunang gilid ng kilya profile. Ang NACA 664‑0 na profile ay mayroon ding magagandang katangian na may pinakamataas na kapal na matatagpuan sa layo na 50% ng chord mula sa ilong (Fig. 195).
kanin. 195. Profiled keel-fin ng isang yate.
| Distansya mula sa spout x, % b | ||||||
| 2,5 | 5 | 10 | 20 | 30 | 40 | |
| Nag-orden y, % b | ||||||
| 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 | |
| Profile; relatibong kapal δ | Distansya mula sa spout x, % b | |||||
| 50 | 60 | 70 | 80 | 90 | 100 | |
| Nag-orden y, % b | ||||||
| NACA-66; δ = 0.05 | 4,41 | 3,80 | 3,05 | 2,19 | 1,21 | 0,11 |
| Profile para sa mga centerboard; δ = 0.04 | 3,88 | 3,34 | 2,68 | 1,92 | 1,06 | 0,10 |
| Kilya ng yate NACA 664-0; δ = 0.12 | 12,00 | 10,94 | 8,35 | 4,99 | 2,59 | 0 |
Para sa magaan na racing dinghies na may kakayahang magplano at maabot ang mataas na bilis, ginagamit ang mga centerboard at rudder na may mas manipis na profile ( t/b= 0.044÷0.05) at geometric elongation (deepening ratio d sa gitnang chord b Miy) hanggang 4.
Ang pagpahaba ng mga kilya ng modernong kilya yate ay mula 1 hanggang 3, ang mga timon - hanggang 4. Kadalasan, ang kilya ay may anyo ng isang trapezoid na may hilig na nangungunang gilid, at ang anggulo ng pagkahilig ay may tiyak na epekto sa dami ng pag-angat at pag-drag ng kilya. Kapag pinahaba ang kilya sa paligid ng λ = 0.6, maaaring pahintulutan ang isang hilig ng nangungunang gilid ng hanggang 50°; sa λ = 1 - mga 20°; para sa λ > 1.5, ang isang kilya na may vertical na nangungunang gilid ay pinakamainam.
Ang kabuuang lugar ng kilya at timon upang epektibong humadlang sa drift ay karaniwang kinukuha na mula 1/25 hanggang 1/17 ng lugar ng mga pangunahing layag.
Bago tingnan kung paano gumagana ang isang layag, mayroong dalawang maikli ngunit mahalagang punto na dapat isaalang-alang:
1. Tukuyin kung anong uri ng hangin ang nakakaapekto sa mga layag.
2. Pag-usapan ang mga partikular na terminolohiya sa dagat na nauugnay sa mga kursong nauugnay sa hangin.
Totoo at maliwanag na hangin sa yachting.
Ang hangin na kumikilos sa isang gumagalaw na barko at lahat ng nasa ibabaw nito ay iba sa isa na kumikilos sa anumang nakatigil na bagay.
Sa totoo lang, ang hangin bilang isang atmospheric phenomenon na umiihip na may kaugnayan sa lupa o tubig ay tinatawag nating totoong hangin.
Sa yate, ang hangin na nauugnay sa isang gumagalaw na yate ay tinatawag na maliwanag na hangin at ito ang kabuuan ng totoong hangin at ang paparating na daloy ng hangin na dulot ng paggalaw ng sisidlan.
Ang maliwanag na hangin ay laging umiihip sa mas matalas na anggulo sa bangka kaysa sa tunay na hangin.
Ang maliwanag na bilis ng hangin ay maaaring mas malaki (kung ang totoong hangin ay headwind o sidewind), o mas mababa kaysa sa totoong hangin (kung ito ay mula sa isang tailwind).
Mga direksyon na nauugnay sa hangin.
Sa hangin nangangahulugang mula sa direksyon kung saan umiihip ang hangin.
Sa ilalim ng hangin- mula sa direksyon na umiihip ang hangin.
Ang mga terminong ito, pati na rin ang mga derivatives mula sa kanila, tulad ng "windward", "leeward", ay ginagamit nang napakalawak, at hindi lamang sa yachting.
Kapag ang mga terminong ito ay inilapat sa isang barko, nakaugalian din na pag-usapan ang tungkol sa paikot-ikot na mga gilid.
Kung ang hangin ay umihip mula sa starboard na bahagi ng yate, kung gayon ang panig na ito ay tinatawag pahangin, kaliwang bahagi - leeward ayon sa pagkakabanggit.
Ang port at starboard tack ay dalawang termino na direktang nauugnay sa mga nauna: kung ang hangin ay umihip sa starboard side ng barko, pagkatapos ay sinasabi nila na ito ay naglalayag sa starboard tack, kung ito ay nasa kaliwa, pagkatapos ay sa kaliwa.
Sa English nautical terminology, ang nauugnay sa starboard at port ay iba sa karaniwang Kanan at Kaliwa. Sinasabi nila ang Starboard tungkol sa gilid ng starboard at lahat ng nauugnay dito, at ang Port tungkol sa kaliwang bahagi.
Mga kurso na may kaugnayan sa hangin.
Ang mga kurso na may kaugnayan sa hangin ay nag-iiba depende sa anggulo sa pagitan ng direksyon ng maliwanag na hangin at sa direksyon na gumagalaw ang sisidlan. Maaari silang nahahati sa talamak at puno.
Ang close-hauled ay isang matalim na kurso na may kaugnayan sa hangin. kapag umiihip ang hangin sa isang anggulong mas mababa sa 80°. Maaaring magkaroon ng matarik na hanging malapitan (hanggang sa 50°) o isang buong malapit na hangin (mula 50 hanggang 80°).
Ang buong kurso na may kaugnayan sa hangin ay mga kurso kapag ang hangin ay umiihip sa isang anggulo na 90° o higit pa sa direksyon na ginagalaw ng yate.
Kasama sa mga kursong ito ang:
Gulfwind - umiihip ang hangin sa isang anggulong 80 hanggang 100°.
Backstay - umiihip ang hangin sa isang anggulo mula 100 hanggang 150° (steep backstay) at mula 150 hanggang 170° (full backstay).
Fordewind - ang hangin ay umiihip nang paliko sa isang anggulo na higit sa 170°.
Leftist - ang hangin ay mahigpit na headwind o malapit dito. Dahil ang isang barkong naglalayag ay hindi makagalaw laban sa gayong hangin, mas madalas itong tinatawag na hindi isang kurso, ngunit isang posisyon na nauugnay sa hangin.
Mga maniobra na may kaugnayan sa hangin.
Kapag ang isang yate sa ilalim ng layag ay nagbago ng landas nito upang ang anggulo sa pagitan ng hangin at direksyon ng paggalaw ay bumaba, kung gayon ang barko ay sinasabing ay ibinigay. Sa madaling salita, ang pagyupi ay nangangahulugang pumunta sa mas matalas na anggulo sa hangin.
Kung nangyari ang baligtad na proseso, ibig sabihin, ang yate ay nagbabago ng kurso patungo sa pagtaas ng anggulo sa pagitan nito at ng hangin, ang sisidlan bumabagsak .
Linawin natin na ang mga termino ("lead" at "fall") ay ginagamit kapag ang bangka ay nagbabago ng landas na may kaugnayan sa hangin sa loob ng parehong tack.
Kung ang barko ay nagbabago ng tack, pagkatapos (at pagkatapos lamang!) Ang gayong maniobra sa yachting ay tinatawag na isang pagliko.
Mayroong dalawang magkakaibang paraan upang baguhin ang tack at, nang naaayon, dalawang pagliko: takpan At jibe .
Ang tack ay isang pagliko sa hangin. Ang sasakyang-dagat ay hinihimok, ang busog ng bangka ay tumatawid sa linya ng hangin, sa ilang mga punto ang barko ay dumadaan sa kaliwang posisyon, pagkatapos nito ay namamalagi sa kabilang tack.
Ang yate kapag ang mga jibes ay nangyayari sa kabaligtaran na paraan: ang barko ay nahuhulog, ang popa ay tumatawid sa linya ng hangin, ang mga layag ay inililipat sa kabilang panig, ang yate ay nasa ibang tack. Kadalasan ito ay isang pagliko mula sa isang buong kurso patungo sa isa pa.
Paglalayag sa panahon ng yachting.
Ang isa sa mga pangunahing hamon para sa isang mandaragat kapag nagtatrabaho sa mga layag ay ang i-orient ang layag sa pinakamainam na anggulo na may kaugnayan sa hangin upang pinakamahusay na maitulak ang layag pasulong. Upang gawin ito, kailangan mong maunawaan kung paano nakikipag-ugnayan ang layag sa hangin.
Ang gawain ng isang layag sa maraming paraan ay katulad ng gawain ng isang pakpak ng eroplano at nangyayari ayon sa mga batas ng aerodynamics. Para sa mga partikular na mausisa na yate, maaari kang matuto nang higit pa tungkol sa aerodynamics ng isang layag bilang isang pakpak sa isang serye ng mga artikulo:. Ngunit mas mahusay na gawin ito pagkatapos basahin ang artikulong ito, unti-unting lumilipat mula sa madali hanggang sa mas kumplikadong materyal. Kahit na, kanino ko sinasabi ito? Ang mga tunay na yate ay hindi natatakot sa mga kahirapan. At maaari mong gawin ang lahat nang eksakto sa kabaligtaran.
Ang pangunahing pagkakaiba sa pagitan ng isang layag at isang pakpak ng sasakyang panghimpapawid ay para sa isang aerodynamic na puwersa na lumitaw sa layag, isang tiyak na di-zero na anggulo ang kailangan sa pagitan nito at ng hangin; ang anggulong ito ay tinatawag na anggulo ng pag-atake. Ang pakpak ng eroplano ay may asymmetrical na profile at maaaring gumana nang normal sa zero na anggulo ng pag-atake, ngunit ang layag ay hindi.
Habang umaagos ang hangin sa paligid ng layag, lumilitaw ang isang aerodynamic force, na sa huli ay nagpapakilos sa yate pasulong.
Isaalang-alang natin ang pagpapatakbo ng isang layag sa yachting sa iba't ibang mga kurso na may kaugnayan sa hangin. Una, para sa pagiging simple, isipin natin na ang isang palo na may isang layag ay hinuhukay sa lupa at maaari nating idirekta ang hangin sa iba't ibang anggulo sa layag.
Anggulo ng pag-atake 0°. Ang hangin ay umiihip sa kahabaan ng layag, ang layag ay kumikislap na parang bandila. Walang aerodynamic force sa layag, mayroon lamang drag force.
Anggulo ng pag-atake 7°. Nagsisimulang lumitaw ang isang aerodynamic force. Ito ay nakadirekta patayo sa layag at maliit pa rin ang sukat.
Ang anggulo ng pag-atake ay humigit-kumulang 20°. Naabot na ng aerodynamic force ang pinakamataas na halaga nito at nakadirekta patayo sa layag.
Anggulo ng pag-atake 90°. Kung ikukumpara sa nakaraang kaso, ang puwersa ng aerodynamic ay hindi nagbago nang malaki alinman sa magnitude o direksyon.
Kaya, nakikita natin na ang puwersa ng aerodynamic ay palaging nakadirekta patayo sa layag at halos hindi nagbabago ang magnitude nito sa saklaw ng anggulo mula 20 hanggang 90°.
Ang mga anggulo ng pag-atake na higit sa 90° ay hindi makatuwirang isaalang-alang, dahil ang mga layag sa isang yate ay karaniwang hindi nakatakda sa gayong mga anggulo na may kaugnayan sa hangin.
Ang mga dependence sa itaas ng aerodynamic na puwersa sa anggulo ng pag-atake ay higit na pinasimple at naa-average.
Sa katunayan, ang mga katangiang ito ay lubhang nag-iiba depende sa hugis ng layag. Halimbawa, ang isang mahaba, makitid at medyo patag na mainsail ng mga racing yate ay magkakaroon ng pinakamataas na aerodynamic force sa isang anggulo ng pag-atake na humigit-kumulang 15°; sa mas mataas na mga anggulo ang puwersa ay bahagyang mas mababa. Kung ang layag ay mas potbellied at walang napakalaking aspect ratio, kung gayon ang aerodynamic force dito ay maaaring maging maximum sa isang anggulo ng pag-atake na mga 25-30°.
Ngayon tingnan natin kung paano gumagana ang isang layag sa isang yate.
Para sa pagiging simple, isipin natin na may isang layag lamang sa yate. Hayaan itong maging isang grotto.
Una, ito ay nagkakahalaga ng pagtingin sa kung paano kumikilos ang yate + sail system kapag lumilipat sa pinakamatalim na mga kurso na may kaugnayan sa hangin, dahil ito ay karaniwang nagtataas ng pinakamaraming katanungan.
Sabihin nating ang yate ay apektado ng hangin sa isang anggulo na 30-35° sa katawan ng barko. Sa pamamagitan ng pag-orient sa layag sa kurso sa isang anggulo na humigit-kumulang 20° sa hangin, nakakakuha tayo ng sapat na aerodynamic force A dito.
Dahil ang puwersang ito ay kumikilos sa tamang mga anggulo sa layag, nakikita natin na malakas nitong hinihila ang yate sa gilid. Sa pamamagitan ng pag-decompose ng puwersa A sa dalawang bahagi, makikita mo na ang pasulong na thrust force T ay ilang beses na mas mababa kaysa sa puwersa na nagtutulak sa bangka patagilid (D, drift force).
Ano ang dahilan ng pag-usad ng yate sa kasong ito?
Ang katotohanan ay ang disenyo ng ilalim ng tubig na bahagi ng katawan ng barko ay tulad na ang paglaban ng katawan ng barko sa paggalaw sa gilid (ang tinatawag na lateral resistance) ay din ng ilang beses na mas malaki kaysa sa paglaban sa paggalaw pasulong. Ito ay pinadali ng kilya (o centerboard), timon at ang mismong hugis ng katawan ng barko.
Gayunpaman, ang lateral resistance ay nangyayari kapag mayroong isang bagay upang labanan, ibig sabihin, para magsimulang magtrabaho, ang ilang patagilid na pag-aalis ng katawan, ang tinatawag na wind drift, ay kinakailangan.
Ang displacement na ito ay natural na nangyayari sa ilalim ng pagkilos ng lateral component ng aerodynamic force, at bilang tugon, isang lateral drag force S ay agad na bumangon, na nakadirekta sa tapat na direksyon. Bilang isang patakaran, binabalanse nila ang bawat isa sa isang anggulo ng drift na mga 10-15 °.
Kaya, malinaw na ang lateral na bahagi ng aerodynamic force, na pinaka-binibigkas sa matalim na mga kurso na nauugnay sa hangin, ay nagdudulot ng dalawang hindi kanais-nais na mga phenomena: wind drift at roll.
Ang wind drift ay nangangahulugan na ang trajectory ng yate ay hindi tumutugma sa gitnang linya nito (diameter plane, o DP, ay isang matalinong termino para sa bow-stern line). Mayroong patuloy na paglipat ng yate sa hangin, gumagalaw na parang medyo patagilid.
Nabatid na kapag nagya-yate sa isang malapit na kurso sa ilalim ng karaniwang kondisyon ng panahon, ang hangin ay umaanod habang ang anggulo sa pagitan ng DP at ang aktwal na tilapon ay humigit-kumulang 10-15°.
Sumulong laban sa hangin. Tacking.
Dahil ang yate sa ilalim ng mga layag ay hindi posible nang mahigpit laban sa hangin, at maaari ka lamang lumipat sa isang tiyak na anggulo, makabubuting magkaroon ng ideya kung gaano kabilis ang yate ay maaaring lumipat sa mga degree sa hangin. At ano, nang naaayon, ang mabagal na sektor ng mga kurso na may kaugnayan sa hangin, kung saan ang paggalaw laban sa hangin ay imposible.
Ipinapakita ng karanasan na ang isang regular na cruising yacht (hindi isang racing yacht) ay maaaring epektibong maglayag sa isang anggulo na 50-55° patungo sa tunay na hangin.
Kaya, kung ang layunin na kailangang makamit ay matatagpuan nang mahigpit laban sa hangin, kung gayon ang yachting dito ay hindi magaganap sa isang tuwid na linya, ngunit sa isang zigzag, una sa isang tack, pagkatapos ay sa isa pa. Sa kasong ito, sa bawat tack, natural, kakailanganin mong subukang maglayag nang masakit hangga't maaari sa hangin. Ang prosesong ito ay tinatawag na tacking.
Ang anggulo sa pagitan ng mga trajectory ng mga yate sa dalawang magkatabing tack kapag tacking ay tinatawag na tacking. Malinaw, na may talas ng paggalaw sa hangin na 50-55°, ang tacking angle ay magiging 100-110°.
Ang magnitude ng tacking angle ay nagpapakita sa atin kung gaano tayo kabisang makakakilos patungo sa target kung ito ay mahigpit na laban sa hangin. Para sa isang anggulo ng 110°, halimbawa, ang landas patungo sa target ay tumataas ng 1.75 beses kumpara sa paglipat sa isang tuwid na linya.
Paglalayag sa ibang mga kurso na may kaugnayan sa hangin
Malinaw na nasa gulfwind course na ang thrust force T ay higit na lumampas sa drift force D, kaya maliit ang drift and roll.
Sa backstay, tulad ng nakikita natin, hindi gaanong nagbago kumpara sa gulfwind course. Ang mainsail ay inilalagay sa isang posisyon na halos patayo sa DP, at ang posisyon na ito ay sukdulan para sa karamihan ng mga yate; ito ay teknikal na imposibleng i-deploy ito nang higit pa.
Ang posisyon ng mainsail sa jibe course ay hindi naiiba sa posisyon sa backstay course.
Dito, para sa pagiging simple, kapag isinasaalang-alang ang physics ng proseso sa yachting, isinasaalang-alang lamang namin ang isang layag - ang mainsail. Karaniwan, ang isang yate ay may dalawang layag - isang mainsail at isang staysail (headsail). Kaya, sa isang jibe course, ang jib (kung ito ay matatagpuan sa parehong bahagi ng mainsail) ay nasa anino ng hangin ng mainsail at halos hindi gumagana. Isa ito sa maraming dahilan kung bakit hindi paborito sa mga boater ang jibes.
Ang makatang Ruso na si Mikhail Yurievich Lermontov ay minamahal dagat at madalas siyang banggitin sa kanyang mga gawa. Sumulat siya ng isang kahanga-hangang tula tungkol sa pagpaputi layag, na dumadaloy sa mga alon sa malalayong kalawakan ng dagat. Marahil ay pamilyar ka sa tula ni Lermontov, dahil ito ang pinakasikat na mga linya ng tula tungkol sa mga barkong naglalayag. Sa pagbabasa ng mga ito, maiisip mo ang isang rumaragasang dagat at magagandang barko sa gitna ng mga alon nito. Pinupuno ng hangin ang mga layag. At, salamat sa lakas ng hangin, sumusulong ang mga barko. Ngunit paano nagagawa ng mga sailboat na maglayag laban sa hangin?
Upang masagot ito, kailangan mo munang matutunan ang isang hindi pamilyar na salita "tack".Galsom Ang direksyon ng paggalaw ng barko na may kaugnayan sa hangin ay tinatawag. Ang tack ay maaaring maging port kapag ang hangin ay umiihip mula sa kaliwa, o starboard kapag ang hangin ay umiihip mula sa kanan. Mahalagang malaman ang pangalawang kahulugan ng salitang "tack" - ito ay bahagi ng landas, o sa halip, ang bahagi nito na dinadaanan ng bangka kapag gumagalaw. laban sa hangin. Naaalala mo ba?
Ngayon, upang maunawaan kung paano namamahala ang mga sailboat na maglayag laban sa hangin, tingnan natin ang mga layag. Dumating sila sa iba't ibang hugis at sukat sa isang bangka - tuwid at pahilig. At ginagawa ng lahat ang kanilang trabaho. Kapag umihip ang hangin, ang barko ay pinamamahalaan gamit ang mga pahilig na layag, na unang lumiko sa isang direksyon at pagkatapos ay sa isa pa.
Kasunod nila, ang barko ay lumiliko sa isang direksyon o iba pa. Tumalikod siya at naglakad pasulong. Tinatawag ng mga mandaragat ang kilusang ito - gumagalaw sa alternating tacks. Ang kakanyahan nito ay ang pagdiin ng hangin sa mga pahilig na layag at hinihipan ang barko nang bahagyang patagilid at pasulong. Ang timon ng isang bangkang de-layag ay hindi pinapayagan na lumiko ito nang lubusan, at ang mga dalubhasang mandaragat ay itinatakda ang mga layag sa oras, binabago ang kanilang posisyon. Kaya, sa maliliit na zigzag, umuusad ito.
Siyempre, ang paglipat sa mga alternating tacks ay isang napakahirap na gawain para sa buong crew ng isang sailboat. Ngunit ang mga mandaragat ay mga batikang lalaki. Hindi sila natatakot sa mga paghihirap at mahal na mahal ang dagat.
