Opory kadłuba

Opór indukowany

Różnica ciśnień występująca po obydwu stronach płetw, której mechanizm powstawania został opisany przy omawianiu hydrodynamicznej siły bocznej, prowadzi do przepływu wody otaczającej miecz lub statecznik ze stron o ciśnieniu wyższym, na te, gdzie ciśnienie osiąga niższą wartość. Przepływ ten odbywa się wokół dolnej części miecza i statecznika. Powoduje on zaburzenia ruchu cząsteczek wody wokół płetw i przedłuża czas ich kontaktu z opływanymi powierzchniami, co stwarza istotny wzrost oporów ruchu deski. Ponadto prowadzi on do zmniejszenia różnicy ciśnień wokół płetw, a tym samym spadek wartości siły hydrodynamicznej bocznej (Fb). Opór indukowany powiększa się wraz ze wzrostem prędkości ruchu i zwiększeniem kąta dryfu. Uzależniony jest również od smukłości płetw, to znaczy stosunku ich szerokości (w) do długości (l).

















Większa smukłość płetwy powoduje spadek wartości oporu indukowanego. Dodatkowym czynnikiem wpływającym na jego zmniejszenie jest eliptyczne ukształtowanie dolnej krawędzi płetwy.


Zwiększenie smukłości związane jest z powiększeniem długości (głębokości zanurzenia). Tak jak w przypadku smukłości żagla, nie możemy tego wymiaru dowolnie powiększać, stosując się wyłącznie do wskazań hydrodynamiki. Im dłuższa płetwa, tym bardziej powiększa ramię działania hydrodynamicznej siły bocznej i utrudnia manewrowanie deską i jej prowadzenie. Ponadto naraża sprzęt na uszkodzenia mechaniczne związane z zahaczaniem o dno na płytkiej wodzie, co może nie tylko zniszczyć statecznik ale i wyrwać z kadłuba jego mocowanie. Rozwiązaniem kompromisowym, szczególnie przydatnym na płytkich akwenach, nie zwiększającym zanurzenia, a poprawiającym smukłość, jest stosowane przez niektórych producentów ( np. HiFly, Bic) użycie 2 płetw umieszczonych obok siebie.




Wadą tego systemu jest konieczność stosowania 2 skrzynek, a więc zwiększenie ciężaru, skomplikowania konstrukcji kadłuba i zwiększenie oporu tarcia.




Opór falowy
Strugi wody opływające deskę w trakcie jej ruchu zmieniają prędkość przepływu względem niej napotykając na zanurzoną część kadłuba. Według zasady zachowania energii, energia kinetyczna kadłuba (ruch postępowy) zamienia się w potencjalną cząsteczek wody, powodując ich przemieszczanie, skutkiem czego powstaje falowanie. Mówiąc najprościej deska rozpycha napotkaną na swej drodze wodę, wprawiając ją w ruch falowy, kosztem swojej prędkości. Dla ciężkich jednostek pływających (statki, balastowe jachty żaglowe) ten rodzaj oporu powoduje bardzo duże straty energii, ograniczając ich osiągi prędkościowe. W ich przypadku, nawet znaczne zwiększenie mocy napędu nie przełoży się na adekwatne przyspieszenie.
























Wokół kadłuba powstają fale dziobowe (a), rufowe (b) i poprzeczne (c). Wysokość fal, a tym samym wielkość oporu falowego uzależniona jest od objętości kadłuba, zanurzenia, wielkości powierzchni zmoczonej oraz prędkości ruchu. O ile powiększenie trzech pierwszych czynników zawsze wpływa na zwiększenie oporu falowego w miarę przyspieszania ruchu, o tyle wzrost prędkości zwiększa ten opór tylko do pewnego momentu, to znaczy do chwili, gdy deska przejdzie z pływania wypornościowego do ślizgowego (patrz – hydrodynamiczna siła wyporu). Wtedy opór falowy gwałtownie zmniejsza się. Powstaje tylko fala rufowa o niewielkiej wysokości. Hydrodynamiczna siła wyporu powoduje wynurzenie się kadłuba a tym samym zmniejszenie jego oddziaływania na otaczające go cząsteczki wody. Dzięki temu, że deska jest jednostką lekką, a jej dno projektuje się z myślą o wytwarzaniu dużej wartości hydrodynamicznej siły wyporu, szybko wynurza się ona z wody, a tym samym redukuje wielkość oporu falowego.


Płynąc na desce rzadko obserwujemy fale, jakie wywołuje nasz kadłub, ale chyba każdy żeglarz miał okazję widzieć przepływającą obok motorówkę. Kiedy płynie powoli, głęboko zanurzona rozpędzając się, wytwarza wysoką, stromą falę, która spowodowała upadek niejednego deskarza. Szczególnie wysoka fala powstaje w chwili, kiedy podczas przyspieszania rufa jest głęboko zanurzona a dziób zadarty do góry. Jednak po przyspieszeniu do ślizgu i opadnięciu dziobu falowanie ulega znacznemu zmniejszeniu.