2005-12-01 10:49, ~Leszek Gadacz

8 - Czynniki wpływające na wielkość siły aerodynamicznej




W poprzedniej części dowiedzieliśmy się jak powstaje siła aerodynamiczna napędzająca nasz sprzęt oraz jaki wpływ na jej wartość ma kąt ustawienia żagla w stosunku do wiatru. W tym odcinku zajmiemy się kolejnymi czynnikami mającymi wpływ na wielkość siły aerodynamicznej.

Dla wszystkich jest oczywiste, że zarówno większa powierzchnia żagla, jak też prędkość wiatru zwiększają siłę aerodynamiczną. Jednak aby wzrost tej siły był proporcjonalny do zwiększonej powierzchni i prędkości przepływu powietrza, żagiel musi posiadać właściwy profil do warunków wietrznych.

Zaburzony przepływ strug powietrza może wynikać nie tylko z powodu niewłaściwego kąta natarcia, ale również może być wywołany przez nieprawidłowy profil żagla, czyli głębokość jego wybrzuszenia i położenie miejsca, gdzie to wybrzuszenie jest największe. Przyjmuje się, że najwłaściwszy profil to taki, gdzie maksymalne wybrzuszenie znajduje się w 1/3 cięciwy żagla od strony masztu (przy wiatrach słabych) do 1/2 (przy wiatrach silnych). Gdy jest ono przesunięte za bardzo do przodu lub do tyłu, następuje oderwanie strug powietrza, a co za tym idzie spadek siły aerodynamicznej.










W niektórych pędnikach istnieje możliwość przesuwania miejsca największej głębokości profilu. Na listwach umieszczone są specjalne tuleje, które po przesunięciu do przodu wzdłuż listwy wypłaszczają przednią część żagla, przesuwając największą grubość profilu do tyłu.


Równie duże znaczenie ma głębokość żagla. Zbyt duża głębokość prowadzi do oderwania strug, a zbyt mała zmniejsza różnicę ciśnień wokół żagla.


Prawidłowa głębokość żagla uzależniona jest głównie od siły wiatru. Im silniejszy wiatr, tym żagiel powinien być bardziej płaski, gdyż szybko poruszające się powietrze nie jest w stanie przepływać bez oderwania strug mocno wybrzuszonej powierzchni (siła odśrodkowa na łuku przezwycięża siłę lepkości powietrza i doprowadza do zaburzenia przepływu).


Konstruktorzy żagli w zróżnicowany sposób podchodzą do możliwości regulacji głębokości profilu przez użytkowników sprzętu.


Na przykład w pędnikach byłej olimpijskiej klasy Mistral One Design istnieje możliwość regulacji profilu w bardzo dużym zakresie i można jej dokonywać w trakcie żeglugi, za pomocą specjalnych linek biegnących od rogów szotowego i halsowego, znajdujących się w zasięgu ręki płynącego żeglarza. Zastosowanie opisanej opcji wynika przede wszystkim z tego powodu, że bez względu na siłę wiatru i parametry żeglarza (ciężar ciała, wzrost) wszyscy muszą używać takich samych żagli, zgodnych z przepisami klasowymi, których powierzchnia wynosi 7,5 m². W związku z tym, że bez względu na warunki atmosferyczne i kurs względem wiatru trzeba pływać na tym samym sprzęcie, musi istnieć możliwość dostosowania go do warunków fizycznych żeglarza.


W przypadku kiedy pływający ma możliwość dobrania powierzchni żagla do swoich potrzeb, stosuje się rozwiązanie umożliwiające żeglarzowi ustawienia głębokości profilu na brzegu, podczas taklowania, przed rozpoczęciem pływania. Dokonuje się tego najczęściej za pomocą odpowiedniego wybrania linki łączącej róg szotowy z tylnym łącznikiem bomu. Przeważnie, producent sprzętu podaje zakres w jakim może być dokonywana regulacja, określając na jaką długość powinna być wysunięta przedłużka bomu (np.: w tabelce umieszczonej na żaglu, podającej jego charakterystykę i wymiary, jest napisane – długość bomu 192 – 198 cm). Na podstawie tej informacji wiemy, że na silne wiatry powinniśmy rozciągnąć bom na 198 cm i wybrać żagiel tak, by róg szotowy znajdował się maksymalnie blisko tylnego łącznika, a planując pływanie przy słabszym wietrze skracamy bom (maksymalnie - do mniejszej podanej wartości).


Spotykamy też takie pędniki, gdzie producent nie zaleca dokonywania zmian profilu, uważając, że uzyskamy najlepsze osiągi ustawiając żagiel na jedną, podaną długość bomu. Często, w takim przypadku linka przy rogu szotowym jest zastępowana przez metalowy zaczep łączący żagiel z bomem.


Głębokość i położenie największej grubości profilu decyduje również o manewrowości i łatwości prowadzenia pędnika. Profil głęboki i przesunięty do przodu utrudnia manewrowanie i prowadzenie pędnika gdyż żagiel z opóźnieniem reaguje na luzowanie i wybieranie, jednak pozwala szybciej rozpędzić deskę, szczególnie w kursach na wiatr, wprowadzić ją w ślizg i utrzymać prędkość. Profile tego rodzaju stosuje się przede wszystkim w pędnikach przeznaczonych do regat, gdzie najważniejszą cechą żagla jest wytwarzana przez niego siła ciągu, a co za tym idzie prędkość żeglugi. Rozwiązaniem pośrednim jest pędnik o głębokim profilu, jednak z maksymalną jego grubością przesuniętą bardziej do tyłu. Rozwiązanie tego typu stosuje się na przykład w żaglach freestyle i Super X. Pozwalają one uzyskiwać stosunkowo dużą siłę ciągu, dobre przyspieszenia, szczególnie podczas żeglugi pełniejszymi kursami i jednocześnie ułatwiają manewrowanie, przerzucanie żagla przy zwrotach i trikach oraz „wybaczają” błędy w prowadzeniu pędnika. Na drugim biegunie znajdują się żagle typu wave, które muszą charakteryzować się bardzo dużą manewrowością i łatwością prowadzenia, zarówno w trakcie skręcania jak i podczas zwrotów i skoków. Wielkość powstającej na nich siły aerodynamicznej ma znaczenie drugorzędne, dlatego też posiadają płaski profil, przesunięty do tyłu.


Bardzo istotną cechą pędnika jest też stabilność profilu. Profil nie powinien przemieszczać się wzdłuż żagla przy zmianie siły wiatru. Jest to uzależnione głównie od sztywności bomu. Jeżeli poręcze ulegają ugięciu pod wpływem zwiększonego parcia na żagiel, to profil w podmuchu pogłębia się i wędruje wzdłuż szerokości żagla, co jak łatwo się domyślić utrudnia prowadzenie pędnika i niekorzystnie wpływa na jego opływ przez strugi powietrza. Innym czynnikiem wpływającym na stabilność profilu jest prawidłowy, zgodny z zaleceniami producenta, dobór sztywności i charakterystyki gięcia masztu. Niewłaściwie dobrany maszt będzie deformował profil przy zmianach prędkości wiatru. Trzeci istotny czynnik to właściwie dopasowane listwy i ich napięcie w kieszeniach listwowych. One też w znacznym stopniu decydują o stabilności profilu.

Wasze komentarze

Katalog sprzętu

HOT

Spoty

Planujesz wyjazd na deskę? W naszej bazie znajdziesz atrakcyjne miejsca.