Opory kadłuba
Opór bryzgów
Niewielka wyporność zanurzonej części deski z żaglem i duża możliwa prędkość ruchu wpływa na to, że w większości przypadków jest ona utrzymywana na powierzchni wody w przeważającej mierze przez hydrodynamiczną siłę wyporu (N). Siłę tę możemy rozłożyć na dwie składowe: pionową, czyli udźwig dynamiczny (patrz - rysunek w części dotyczącej powstawania sił hydrodynamicznych), powodującą zmniejszenie zanurzenia i poziomą, skierowaną przeciwnie do kierunku ruchu, czyli opór bryzgów. Mechanizm powstawania tego oporu jest zbliżony do tworzenia się oporu indukowanego. Zwolnienie przepływu strug pod dnem deski prowadzi do zwiększenia wartości ciśnienia w tym obszarze. Natomiast w środowisku wodnym wokół deski istnieje szybszy przepływ, czyli wartość ciśnienia jest niższa. W związku z tym cząsteczki wody zaczynają się poruszać do obszaru o ciśnieniu niższym, czyli z pod dna deski na zewnątrz w stronę burt i dziobu, by w formie bryzgów wydostać się z pod obrysu kadłuba. To przemieszczanie się cząsteczek wody niezgodne z kierunkiem ruchu deski powoduje powstanie oporu bryzgów (Rs). Zjawisko to zwiększa opory ruchu a ponadto prowadzi do zredukowania korzystnego udźwigu dynamicznego.
Podstawowymi czynnikami wpływającymi na wielkość oporu bryzgów są:
Kąt trymu kadłuba. Im większy jest kąt natarcia kadłuba (czyli jego przegłębienie na rufę) tym większy opór bryzgów. Ma to znaczenie szczególne w trakcie żeglugi na krótkich deskach o małej wyporności rufy. Przesunięcie ciężaru ciała żeglarza za bardzo do tyłu powoduje natychmiastowe przegłębienie rufy, zadarcie dziobu i gwałtowne zwiększanie oporu. Deska płynąca w tej pozycji ma duże trudności z osiągnięciem ślizgu, mimo sprzyjającym ku temu warunkom. Chcąc wcześniej wejść w ślizg, musimy pamiętać o konieczności płaskiego prowadzenia deski. Osiągamy to przez właściwe usytuowanie stóp na kadłubie i maksymalne ich odciążenie przez zwieszenie ciężaru ciała na bomie.
Kształt dna. Przecieki ciśnienia wzdłuż burt można zmniejszyć profilując odpowiednio dno deski. W tym celu stosuje się wklęśnięcia przechodzące wzdłuż dna (tzw. concaves). Utrudniają one ucieczkę cząsteczek z pod dna, a tym samym zwiększają hydrodynamiczną siłę wyporu.
Stosuje się tu różne rozwiązania konstrukcyjne:
Single concave, używane najczęściej w części dziobowej
Double concave, w deskach ukierunkowanych na szybką żeglugę po prostej.
Quatro concave w uniwersalnym sprzęcie freeride
Multi concave w deskach do nauki manewrów ślizgowych
Z drugiej jednak strony zastosowanie wzdłużnych wklęśnięć w dnie prowadzi do zwiększenia powierzchni zmoczonej, a tym samym do zwiększenia wartości oporu tarcia i falowego. Wpływ takiego wyprofilowania dna na ogólną wartość oporów ruchu uzależniony jest od prędkości deski. Przy małych prędkościach, kiedy deska utrzymuje się na wodzie w przeważającej mierze dzięki wyporowi hydrostatycznemu, decydujący wpływ na jej osiągi mają opory tarcia i falowy. Wklęśnięcia zwiększają te opory, czyli działają negatywnie. W sytuacji, gdy deska przyspiesza, co raz większą rolę w jej osiągach zaczyna odgrywać hydrodynamiczna siła wyporu. Teraz działanie wgłębień staje się korzystne, gdyż zmniejszając jedną składową tej siły - opór bryzgów (Rs), zwiększają drugą - udźwig dynamiczny (Lp), a tym samym przyspieszają wejście deski w ślizg. Sytuacja ponownie ulega zmianie gdy deska porusza się w pełnym ślizgu. Kiedy kadłub jest zanurzony minimalnie, wgłębieniami pod dno dostaje się powietrze, które zmniejsza siłę nośną i dodatkowo powoduje wentylację statecznika, prowadząc do opisanego wcześniej zjawiska „spin-out”. Podsumowując można stwierdzić, że ukształtowanie dna w formie „concaves” zmniejsza opór bryzgów przyspieszając uzyskanie ślizgu, ale jednocześnie zmniejsza prędkość maksymalną deski i jej osiągi w żegludze wypornościowej, gdyż powiększa wartość oporu tarcia i falowego.
Reasumując – kadłub o wypukłym dnie dobrze sprawuje się przy małej prędkości żeglugi gdyż wytwarza niewielki opór tarcia, natomiast uniemożliwia uzyskanie ślizgu, ponieważ takie ukształtowanie dna powoduje ucieczkę ciśnienia i zanik udźwigu dynamicznego.
Kadłub płaskodenny umożliwia pływanie z dużą prędkością maksymalną, bo w ślizgu wytwarza mały opór tarcia i falowy, jednak trudno jest go rozpędzić do prędkości ślizgowej ze względu na duże straty ciśnienia wywołane oporem bryzgów. Wymaga on najczęściej bardzo precyzyjnego ustawienia kąta natarcia podczas rozpędzania oraz przyspieszenia ruchu deski za pomocą pompowania.
Ukształtowanie dna w formie concaves ułatwia wejście w ślizg i utrzymanie go w ścichnięciach wiatru, jednak ogranicza możliwą do osiągnięcia prędkość maksymalną.
Podobne znaczenie jak ukształtowanie dna dla możliwej do osiągnięcia prędkości maksymalnej posiada szerokość i powierzchnia zmoczona kadłuba. Im jest on szerszy może wytworzyć większą wartość udźwigu dynamicznego, czyli szybciej wprowadzić deskę w ślizg. Jednak po rozpędzeniu sprzętu duża powierzchnia zmoczona oddziałuje negatywnie gdyż wytwarza duże opory tarcia, co niekorzystnie wpływa na osiągi. Chcąc pogodzić te dwie sprzeczności konstruktorzy projektują dna, których powierzchnia zmoczona zmniejsza się wraz ze wzrostem prędkości ruchu. Uzyskują to najczęściej poprzez pokazane poniżej ukształtowanie burt.
Kadłub przed osiągnięciem ślizgu zanurzony jest głębiej a tym samym szerokość jego styku z wodą jest większa. Po rozpędzeniu się zanurzenie ulega zmniejszeniu a tym samym zmniejsza się szerokość powierzchni mającej kontakt z wodą
Innym sposobem zmniejszenia powierzchni zmoczonej po wejściu deski w ślizg jest pokazany niżej tzw. „duck tail”
Rozpędzająca się deska opiera się na wodzie wyższą, szeroką częścią rufową, która w ślizgu wychodzi ponad powierzchnię wody i nie wywołuje oporów ruchu.
Kolejnym rozwiązaniem, stosowanym najczęściej w deskach szerokokadłubowych, są pokazane niżej „cut – outs” czyli wycięcia w rufowej części dna.
Dopóki kadłub nie wynurzy się pod działaniem udźwigu dynamicznego posiada dużą powierzchnię części rufowej, ułatwiającą wejście w ślizg. Po rozpędzeniu sprzętu wycięcia znajdują się ponad lustrem wody, co zmniejsza opór tarcia.
