Jak działają żagle i dlaczego łódka płynie na wiatr? W artykule wyjaśniamy mechanizm powstawania siły nośnej, pracę żagli oraz zasady aerodynamiki pozwalające żeglować nawet pod wiatr. To praktyczne wprowadzenie dla osób, które chcą zrozumieć, jak jacht naprawdę się porusza.
1. Z WIATREM…
Żeglowanie z wiatrem to najprostsza sytuacja do wyjaśnienia. Gdy wiatr wieje od rufy, czyli od tyłu łódki, wypełnia on żagiel i pcha jacht do przodu. Tak działa tylko wtedy, gdy ustawimy łódkę rufą do wiatru.
Żeglowanie z wiatrem
Na wszystkich innych kursach żagiel pracuje inaczej. Wtedy jego działanie przypomina pracę skrzydła samolotu unoszącego się w powietrzu.
2. TROCHĘ FIZYKI
Jak działa żagiel? – podobnie jak skrzydło samolotu. Otóż jego charakterystycznie zaokrąglony kształt sprawia, że kiedy powietrze przemieszcza się nad jego górną częścią, musi w tym samym czasie pokonać większy dystans (czyli przelecieć szybciej), niż powietrze opływając jego dolną część.
Z fizyki wiemy, że różnica w prędkości przepływu w tych dwóch obszarach wpływa na powstanie różnicy ciśnień. Z uwagi na prawo zachowania energii (ciśnienie dąży do wyrównania) górna część skrzydła „zasysa/przyciąga” dolną część skrzydła ku górze – powstaje siła nośna. Podobnie jest z żaglem.
Aerodynamika skrzydła samolotu
3. DZIAŁANIE ŻAGLA
Kiedy żagiel ustawiony jest prawidłowo do kursu żeglowania, czyli pod odpowiednim kątem (tzw. kątem natarcia), żagiel wypełnia się przez wiatr przypominając kształtem skrzydło samolotu.
W trakcie ruchu lik przedni (jego przednia krawędź), rozdziela opływające żagiel powietrze na dwie strugi. Tak jak wcześniej, powstają dwa obszary o różnych ciśnieniach. Wyższe ciśnienie „W” po stronie nawietrznej (tej po stronie wiatru) i niższe „N” po stronie zawietrznej.
Żeglowanie na wiatr
Z uwagi na to, że powietrze przemieszcza się zawsze z obszarów o wyższym ciśnieniu (strona nawietrzna), do obszarów o niższym ciśnieniu (strona zawietrzna), na żaglu powstaje SIŁA AERODYNAMICZNA, która odpowiada za ruch żaglówki.
Warto zwrócić uwagę na to, że wypadkowa siły aerodynamicznej ustawiona będzie prawie zawsze prostopadle do cięciwy żagla. To oznacza, że na kursach ostrych (tak jak na rysunku) jacht wyraźnie znoszony będzie przez wiatr (niebieska strzałka), co nie jest pożądane.
4. NA WIATR – CZYLI DZIAŁANIE MIECZA
Do zapobiegania tej tendencji (znoszenia) służy miecz. Miecz poprzez stawiany opór i kierunek znoszenia łódki rozdziela strugi opływającej go wody i generuje SIŁĘ HYDRODYNAMICZNĄ.
Działanie miecza w żaglówce
Wektor tej siły działa przeciwnie do siły działającej na żaglu równoważąc go i umożliwiając żaglówce płynięcie blisko kąta martwego – czyli na wiatr. Stawiany przez miecz opór wpływać będzie także na przechył, który kontrolowany jest zarówno przez pracę załogi poprzez tzw. balastowanie jak i luzowanie żagli.
Halsowanie na wiatr
5. CIEKAWE FAKTY.
- Szybciej niż wiatr
Sportowe jachty potrafią płynąć szybciej niż rzeczywisty wiatr. Dzieje się tak dlatego, że podczas ruchu działa na żagle wiatr pozorny, a to on generuje siłę aerodynamiczną. - Siła aerodynamiczna a kurs względem wiatru
Kiedy żeglujesz blisko osi wiatru, dryf rośnie. Dlatego miecz jest wtedy niezbędny.
Natomiast gdy odpadasz, kierunek działania siły aerodynamicznej zbliża się do kierunku ruchu. Wtedy miecz zaczyna hamować, bo opór boczny maleje. - Woda jest 800 – 1000 razy gęstsza od powietrza
Dlatego miecz powinieneś stosować tylko wtedy, gdy jest naprawdę potrzebny. Jeśli chcesz płynąć szybciej, używaj go oszczędnie. - Jaka pozycja miecza na różnych kursach?
– fordewind — miecz podniesiony (lekko opuść przy mocnym wietrze),
– baksztag — ok. 1/4 w wodzie,
– półwiatr — połowa,
– bajdewind — cały opuszczony.
- Podniesienie miecza zmniejsza przechył
To dobra technika przy silnym wietrze, ale zwiększa dryf. - Jak ustawić żagiel?
Najefektywniej pracuje na granicy łopotu. Lepiej jednak, aby żagiel był lekko przeluzowany (ok. 10%) niż przebrany. Przeluzowanie zmniejszy prędkość, ale wybranie zbyt mocne spowoduje większy dryf i przechył.
CHCESZ POZNAĆ PODSTAWY ŻEGLOWANIA W PROSTEJ I PRZYSTĘPNEJ FORMIE – kliknij w link poniżej i rozpocznij przygodę już teraz!
Darmowy kurs
8 lessons
Łatwy
Ten bezpłatny mini kurs dedykowany jest dla osób, które chcą w szybki i przystępny sposób poznać podstawy żeglowania.