Δεν είναι ο άνεμος, αλλά το πανί που καθορίζει την κατεύθυνση. Θέμα: «Φυσική κίνησης ιστιοφόρου γιοτ

Πριν εξετάσετε πώς λειτουργεί ένα πανί, υπάρχουν δύο σύντομα αλλά σημαντικά σημεία που πρέπει να λάβετε υπόψη:
1. Προσδιορίστε τι είδους άνεμος επηρεάζει τα πανιά.
2. Μιλήστε για συγκεκριμένη θαλάσσια ορολογία που σχετίζεται με μαθήματα σχετικά με τον άνεμο.

Αληθινοί και εμφανείς άνεμοι στο yachting.

Ο άνεμος που δρα σε ένα κινούμενο πλοίο και τα πάντα πάνω του είναι διαφορετικός από αυτόν που δρα σε οποιοδήποτε ακίνητο αντικείμενο.
Στην πραγματικότητα, ο άνεμος ως ατμοσφαιρικό φαινόμενο που φυσά σε σχέση με τη γη ή το νερό είναι αυτό που ονομάζουμε αληθινός άνεμος.
Στο yachting, ο άνεμος σε σχέση με ένα κινούμενο γιοτ ονομάζεται εμφανής άνεμος και είναι το άθροισμα του αληθινού ανέμου και της εισερχόμενης ροής αέρα που προκαλείται από την κίνηση του σκάφους.
Ο φαινομενικός άνεμος φυσά πάντα με πιο έντονη γωνία προς το σκάφος από τον αληθινό άνεμο.
Η φαινομενική ταχύτητα του ανέμου μπορεί να είναι μεγαλύτερη (αν ο αληθινός άνεμος είναι αντίθετος ή πλάγιος άνεμος) ή μικρότερη από τον πραγματικό άνεμο (αν είναι από ουραίο άνεμο).

Κατευθύνσεις σε σχέση με τον άνεμο.

Στον άνεμοσημαίνει από την κατεύθυνση από την οποία φυσάει ο άνεμος.
Κατάντια- από την κατεύθυνση που φυσάει ο άνεμος.
Αυτοί οι όροι, καθώς και παράγωγα από αυτούς, όπως “windward”, “eeward”, χρησιμοποιούνται πολύ ευρέως και όχι μόνο στο yachting.
Όταν αυτοί οι όροι εφαρμόζονται σε ένα πλοίο, συνηθίζεται να μιλάμε και για τις προσήνεμες και υπήνεμες πλευρές.
Εάν ο άνεμος φυσά από τη δεξιά πλευρά του γιοτ, τότε αυτή η πλευρά ονομάζεται προς τον άνεμο, αριστερή πλευρά - υπήνεμοςαντίστοιχα.
Το λιμάνι και το δεξιό καρφί είναι δύο όροι που σχετίζονται άμεσα με τους προηγούμενους: αν ο άνεμος φυσά στη δεξιά πλευρά του πλοίου, τότε λένε ότι πλέει στη δεξιά πλευρά του πλοίου, αν είναι στα αριστερά, τότε στα αριστερά.
Στην αγγλική ναυτική ορολογία, αυτό που συνδέεται με το δεξιό και το λιμάνι είναι διαφορετικό από το συνηθισμένο Δεξιά και Αριστερά. Λένε Starboard για τη δεξιά πλευρά και όλα όσα σχετίζονται με αυτήν, και Port για την αριστερή πλευρά.

Μαθήματα σχετικά με τον άνεμο.

Οι διαδρομές σε σχέση με τον άνεμο ποικίλλουν ανάλογα με τη γωνία μεταξύ της κατεύθυνσης του φαινομενικού ανέμου και της κατεύθυνσης που κινείται το σκάφος. Μπορούν να χωριστούν σε οξεία και πλήρη.

Κοντά είναι μια απότομη πορεία σε σχέση με τον άνεμο. όταν ο άνεμος φυσά υπό γωνία μικρότερη των 80°. Μπορεί να υπάρχει απότομος άνεμος κοντινών αποστάσεων (έως 50°) ή πλήρης άνεμος κοντινών αποστάσεων (από 50 έως 80°).
Πλήρεις διαδρομές σε σχέση με τον άνεμο είναι διαδρομές όταν ο άνεμος φυσά υπό γωνία 90° ή μεγαλύτερη προς την κατεύθυνση που κινείται το γιοτ.
Αυτά τα μαθήματα περιλαμβάνουν:
Gulfwind - ο άνεμος φυσά υπό γωνία 80 έως 100°.
Backstay - ο άνεμος φυσά υπό γωνία από 100 έως 150 ° (απότομη οπίσθια στάση) και από 150 έως 170 ° (πλήρης παραμονή).
Μπροστινός άνεμος - ο άνεμος φυσά προς τα πίσω με γωνία μεγαλύτερη από 170°.
Αριστερός - ο άνεμος είναι αυστηρά αντίθετος άνεμος ή κοντά του. Δεδομένου ότι ένα ιστιοφόρο δεν μπορεί να κινηθεί ενάντια σε έναν τέτοιο άνεμο, πιο συχνά ονομάζεται όχι πορεία, αλλά θέση σε σχέση με τον άνεμο.

Ελιγμοί σε σχέση με τον άνεμο.

Όταν ένα σκάφος κάτω από πανί αλλάζει την πορεία του έτσι ώστε η γωνία μεταξύ του ανέμου και της κατεύθυνσης της κίνησης να μειωθεί, τότε το πλοίο λέγεται ότι δίνεται. Με άλλα λόγια, ισοπεδώνω σημαίνει να πηγαίνω σε πιο έντονη γωνία στον άνεμο.
Εάν συμβεί η αντίστροφη διαδικασία, δηλαδή το γιοτ αλλάζει πορεία προς την αύξηση της γωνίας μεταξύ αυτού και του ανέμου, το πλοίο πέφτει μακριά .
Ας διευκρινίσουμε ότι οι όροι («μόλυβδος» και «πτώση») χρησιμοποιούνται όταν το σκάφος αλλάζει πορεία σε σχέση με τον άνεμο μέσα στο ίδιο καρφί.
Αν το πλοίο αλλάξει ρότα, τότε (και μόνο τότε!) ένας τέτοιος ελιγμός στο yachting ονομάζεται στροφή.
Υπάρχουν δύο διαφορετικοί τρόποι για να αλλάξετε το ταμπλό και, κατά συνέπεια, δύο στροφές: καρφάκιΚαι στρέφω .
Το τακ είναι μια στροφή στον άνεμο. Το σκάφος οδηγείται, η πλώρη του σκάφους διασχίζει τη γραμμή του ανέμου, σε κάποιο σημείο το σκάφος διέρχεται από την αριστερή θέση, μετά από την οποία βρίσκεται στο άλλο καρφί.
Η ιστιοπλοΐα όταν τα τζόμπινγκ συμβαίνουν με τον αντίθετο τρόπο: το πλοίο πέφτει μακριά, η πρύμνη διασχίζει τη γραμμή του ανέμου, τα πανιά μεταφέρονται στην άλλη πλευρά, το γιοτ ξαπλώνει σε διαφορετικό καρφί. Τις περισσότερες φορές αυτή είναι μια στροφή από το ένα πλήρες μάθημα στο άλλο.

Λειτουργία πανιών κατά τη διάρκεια της ιστιοπλοΐας.

Μία από τις κύριες προκλήσεις για έναν ναύτη όταν εργάζεται με πανιά είναι να προσανατολίσει το πανί στη βέλτιστη γωνία σε σχέση με τον άνεμο για να προωθήσει καλύτερα το πανί προς τα εμπρός. Για να γίνει αυτό, πρέπει να καταλάβετε πώς το πανί αλληλεπιδρά με τον άνεμο.
Το έργο ενός πανιού είναι από πολλές απόψεις παρόμοιο με το έργο ενός πτερυγίου αεροπλάνου και συμβαίνει σύμφωνα με τους νόμους της αεροδυναμικής. Για ιδιαίτερα περίεργους ιστιοπλοϊκούς, μπορείτε να μάθετε περισσότερα για την αεροδυναμική ενός πανιού ως φτερού σε μια σειρά άρθρων:. Αλλά είναι καλύτερο να το κάνετε αυτό αφού διαβάσετε αυτό το άρθρο, μεταβαίνοντας σταδιακά από το εύκολο σε πιο περίπλοκο υλικό. Αν και σε ποιον το λέω αυτό; Οι πραγματικοί θαλαμηγοί δεν φοβούνται τις δυσκολίες. Και μπορείτε να κάνετε τα πάντα ακριβώς το αντίθετο.

Η κύρια διαφορά μεταξύ ενός πανιού και ενός πτερυγίου αεροσκάφους είναι ότι για να εμφανιστεί μια αεροδυναμική δύναμη στο πανί, απαιτείται μια ορισμένη μη μηδενική γωνία μεταξύ αυτού και του ανέμου· αυτή η γωνία ονομάζεται γωνία επίθεσης. Το φτερό του αεροπλάνου έχει ασύμμετρο προφίλ και μπορεί να λειτουργεί κανονικά σε μηδενική γωνία προσβολής, αλλά το πανί όχι.
Καθώς ο άνεμος ρέει γύρω από το πανί, προκύπτει μια αεροδυναμική δύναμη, η οποία τελικά μετακινεί το γιοτ προς τα εμπρός.
Ας εξετάσουμε τη λειτουργία ενός πανιού στο yachting σε διαφορετικές διαδρομές σε σχέση με τον άνεμο. Αρχικά, για λόγους απλότητας, ας φανταστούμε ότι ένας ιστός με ένα πανί είναι σκαμμένος στο έδαφος και μπορούμε να κατευθύνουμε τον άνεμο σε διαφορετικές γωνίες προς το πανί.

Γωνία προσβολής 0°. Ο άνεμος φυσά κατά μήκος του πανιού, το πανί κυματίζει σαν σημαία. Δεν υπάρχει αεροδυναμική δύναμη στο πανί, υπάρχει μόνο δύναμη οπισθέλκουσας.
Γωνία επίθεσης 7°. Αρχίζει να εμφανίζεται μια αεροδυναμική δύναμη. Κατευθύνεται κάθετα στο πανί και εξακολουθεί να είναι μικρό σε μέγεθος.
Η γωνία προσβολής είναι περίπου 20°. Η αεροδυναμική δύναμη έχει φτάσει στη μέγιστη τιμή της και κατευθύνεται κάθετα στο πανί.
Γωνία επίθεσης 90°. Σε σύγκριση με την προηγούμενη περίπτωση, η αεροδυναμική δύναμη δεν άλλαξε σημαντικά ούτε σε μέγεθος ούτε κατεύθυνση.
Έτσι, βλέπουμε ότι η αεροδυναμική δύναμη κατευθύνεται πάντα κάθετα στο πανί και το μέγεθός της πρακτικά δεν αλλάζει στο εύρος γωνίας από 20 έως 90°.
Γωνίες προσβολής μεγαλύτερες από 90° δεν έχει νόημα να ληφθούν υπόψη, καθώς τα πανιά σε ένα γιοτ συνήθως δεν τοποθετούνται σε τέτοιες γωνίες σε σχέση με τον άνεμο.

Οι παραπάνω εξαρτήσεις της αεροδυναμικής δύναμης από τη γωνία προσβολής απλοποιούνται σε μεγάλο βαθμό και υπολογίζονται κατά μέσο όρο.
Στην πραγματικότητα, αυτές οι ιδιότητες ποικίλλουν σημαντικά ανάλογα με το σχήμα του πανιού. Για παράδειγμα, ένα μακρύ, στενό και αρκετά επίπεδο πανί με αγωνιστικά γιοτ θα έχει μέγιστη αεροδυναμική δύναμη σε γωνία προσβολής περίπου 15°· σε υψηλότερες γωνίες η δύναμη θα είναι ελαφρώς μικρότερη. Εάν το πανί είναι πιο σφιχτό και δεν έχει πολύ μεγάλο λόγο διαστάσεων, τότε η αεροδυναμική δύναμη σε αυτό μπορεί να είναι μέγιστη σε γωνία προσβολής περίπου 25-30°.

Τώρα ας δούμε πώς λειτουργεί ένα πανί σε ένα γιοτ.

Για απλότητα, ας φανταστούμε ότι υπάρχει μόνο ένα πανί στο γιοτ. Ας είναι σπήλαιο.
Πρώτον, αξίζει να δούμε πώς συμπεριφέρεται το σύστημα γιοτ + πανί όταν κινείται στις πιο αιχμηρές διαδρομές σε σχέση με τον άνεμο, καθώς αυτό εγείρει συνήθως τα περισσότερα ερωτήματα.

Ας υποθέσουμε ότι το γιοτ επηρεάζεται από τον άνεμο υπό γωνία 30-35° ως προς τη γάστρα. Προσανατολίζοντας το πανί στην πορεία του σε γωνία περίπου 20° ως προς τον άνεμο, λαμβάνουμε μια επαρκή αεροδυναμική δύναμη Α σε αυτό.
Εφόσον αυτή η δύναμη δρα σε ορθή γωνία προς το πανί, βλέπουμε ότι τραβάει το γιοτ δυνατά στο πλάι. Αποσυνθέτοντας τη δύναμη Α σε δύο συνιστώσες, μπορείτε να δείτε ότι η δύναμη ώθησης προς τα εμπρός T είναι αρκετές φορές μικρότερη από τη δύναμη που σπρώχνει το σκάφος προς τα πλάγια (D, δύναμη μετατόπισης).
Τι κάνει το γιοτ να προχωρήσει σε αυτή την περίπτωση;
Το γεγονός είναι ότι ο σχεδιασμός του υποβρύχιου τμήματος της γάστρας είναι τέτοιος ώστε η αντίσταση της γάστρας στην κίνηση στο πλάι (η λεγόμενη πλευρική αντίσταση) είναι επίσης αρκετές φορές μεγαλύτερη από την αντίσταση στην κίνηση προς τα εμπρός. Αυτό διευκολύνεται από την καρίνα (ή τον κεντρικό πίνακα), το πηδάλιο και το ίδιο το σχήμα της γάστρας.
Ωστόσο, η πλευρική αντίσταση εμφανίζεται όταν υπάρχει κάτι που πρέπει να αντισταθεί, δηλαδή, για να αρχίσει να λειτουργεί, απαιτείται κάποια πλάγια μετατόπιση του σώματος, η λεγόμενη μετατόπιση του ανέμου.

Αυτή η μετατόπιση συμβαίνει φυσικά υπό τη δράση της πλευρικής συνιστώσας της αεροδυναμικής δύναμης και ως απόκριση, δημιουργείται αμέσως μια πλευρική δύναμη έλξης S, κατευθυνόμενη προς την αντίθετη κατεύθυνση. Κατά κανόνα, ισορροπούν μεταξύ τους σε γωνία μετατόπισης περίπου 10-15°.
Έτσι, είναι προφανές ότι η πλευρική συνιστώσα της αεροδυναμικής δύναμης, η πιο έντονη σε αιχμηρές πορείες σε σχέση με τον άνεμο, προκαλεί δύο ανεπιθύμητα φαινόμενα: ολίσθηση και κύλιση του ανέμου.

Η μετατόπιση του ανέμου σημαίνει ότι η τροχιά του γιοτ δεν συμπίπτει με τον κεντρικό του άξονα (το επίπεδο διαμέτρου ή DP είναι ένας έξυπνος όρος για τη γραμμή πλώρης-πρύμνης). Υπάρχει μια συνεχής μετατόπιση της θαλαμηγού προς τον άνεμο, κινούμενη σαν λίγο λοξά.
Είναι γνωστό ότι όταν κάνετε γιοτ σε κοντινή διαδρομή κάτω από μέσες καιρικές συνθήκες, η μετατόπιση του ανέμου ως γωνία μεταξύ του DP και της πραγματικής τροχιάς είναι περίπου 10-15°.

Προέλαση ενάντια στον άνεμο. Τακινγκ.

Δεδομένου ότι η ιστιοπλοΐα κάτω από πανιά δεν είναι δυνατή αυστηρά ενάντια στον άνεμο και μπορείτε να κινηθείτε μόνο σε μια συγκεκριμένη γωνία, θα ήταν καλό να έχετε μια ιδέα για το πόσο απότομα μπορεί να κινηθεί το γιοτ σε μοίρες προς τον άνεμο. Και ποιος, κατά συνέπεια, είναι αυτός ο αργός τομέας πορείας σε σχέση με τον άνεμο, στον οποίο η κίνηση αντίθετα με τον άνεμο είναι αδύνατη.
Η εμπειρία δείχνει ότι ένα κανονικό σκάφος κρουαζιέρας (όχι αγωνιστικό) μπορεί να πλεύσει αποτελεσματικά σε γωνία 50-55° ως προς τον πραγματικό άνεμο.

Έτσι, εάν ο στόχος που πρέπει να επιτευχθεί βρίσκεται αυστηρά ενάντια στον άνεμο, τότε η ιστιοπλοΐα σε αυτόν δεν θα πραγματοποιηθεί σε ευθεία γραμμή, αλλά σε ζιγκ-ζαγκ, πρώτα στο ένα τακ και μετά στο άλλο. Σε αυτή την περίπτωση, σε κάθε τακ, φυσικά, θα πρέπει να προσπαθήσετε να πλεύσετε όσο το δυνατόν πιο απότομα στον άνεμο. Αυτή η διαδικασία ονομάζεται tacking.

Η γωνία μεταξύ των τροχιών των σκαφών αναψυχής σε δύο παρακείμενες καρφίτσες κατά το tacking ονομάζεται tacking. Προφανώς, με οξύτητα κίνησης στον άνεμο 50-55°, η γωνία πρόσφυσης θα είναι 100-110°.

Το μέγεθος της γωνίας πρόσφυσης μας δείχνει πόσο αποτελεσματικά μπορούμε να κινηθούμε προς τον στόχο αν είναι αυστηρά αντίθετος στον άνεμο. Για μια γωνία 110°, για παράδειγμα, η διαδρομή προς τον στόχο αυξάνεται κατά 1,75 φορές σε σύγκριση με την κίνηση σε ευθεία γραμμή.

Λειτουργία πανιών σε άλλες διαδρομές σε σχέση με τον άνεμο

Είναι προφανές ότι ήδη σε μια πορεία κόλπου η δύναμη ώθησης T υπερβαίνει σημαντικά τη δύναμη μετατόπισης D, επομένως η ολίσθηση και η κύλιση θα είναι μικρές.

Με το backstay, όπως βλέπουμε, δεν έχουν αλλάξει πολλά σε σύγκριση με την πορεία του κόλπου. Το πανί είναι τοποθετημένο σε μια θέση σχεδόν κάθετη στο DP, και αυτή η θέση είναι ακραία για τα περισσότερα γιοτ· είναι τεχνικά αδύνατο να αναπτυχθεί ακόμη περισσότερο.

Η θέση του πανιού στην πίστα jibe δεν διαφέρει από τη θέση στην πίσω διαδρομή.
Εδώ, για λόγους απλότητας, όταν εξετάζουμε τη φυσική της διαδικασίας στο yachting, λαμβάνουμε υπόψη μόνο ένα πανί - το mainsail. Τυπικά, ένα γιοτ έχει δύο πανιά - ένα ιστιοπλοϊκό και ένα ιστιοπλοϊκό (headsail). Έτσι, σε μια πορεία τζίμπης, η φλόκος (αν βρίσκεται στην ίδια πλευρά με το πανί) βρίσκεται στη σκιά του ανέμου του πανιού και πρακτικά δεν λειτουργεί. Αυτός είναι ένας από τους πολλούς λόγους για τους οποίους τα jibes δεν είναι αγαπημένα μεταξύ των βαρκών.

Άνεμοι που πνέουν δυτικής κατεύθυνσης στον Νότιο Ειρηνικό. Γι' αυτό η διαδρομή μας σχεδιάστηκε έτσι ώστε στο ιστιοπλοϊκό «Juliet» να κινούμαστε από ανατολή προς δύση, δηλαδή να φυσάει ο άνεμος στην πλάτη μας.

Ωστόσο, αν κοιτάξετε τη διαδρομή μας, θα παρατηρήσετε ότι συχνά, για παράδειγμα όταν μετακινούμαστε από νότο προς βορρά από τη Σαμόα προς το Τοκελάου, έπρεπε να κινούμαστε κάθετα στον άνεμο. Και μερικές φορές η κατεύθυνση του ανέμου άλλαζε εντελώς και έπρεπε να πάμε κόντρα στον άνεμο.

Η διαδρομή της Ιουλιέτας

Τι να κάνετε σε αυτή την περίπτωση;

Τα ιστιοφόρα πλοία έχουν από καιρό σε θέση να πλέουν ενάντια στον άνεμο. Ο κλασικός Yakov Perelman έγραψε γι 'αυτό πολύ καλά και απλά στο δεύτερο βιβλίο του από τη σειρά "Entertaining Physics". Παρουσιάζω αυτό το κομμάτι εδώ επί λέξει με εικόνες.

«Πλέοντας κόντρα στον άνεμο

Είναι δύσκολο να φανταστεί κανείς πώς τα ιστιοφόρα πλοία μπορούν να πάνε «κόντρα στον άνεμο» - ή, όπως λένε οι ναυτικοί, να πάνε «κοντά». Είναι αλήθεια ότι ένας ναύτης θα σας πει ότι δεν μπορείτε να πλεύσετε απευθείας ενάντια στον άνεμο, αλλά μπορείτε να κινηθείτε μόνο σε οξεία γωνία προς την κατεύθυνση του ανέμου. Αλλά αυτή η γωνία είναι μικρή - περίπου το ένα τέταρτο της ορθής γωνίας - και φαίνεται, ίσως, εξίσου ακατανόητη: αν πρέπει να πλεύσουμε απευθείας ενάντια στον άνεμο ή σε γωνία 22° προς αυτόν.

Στην πραγματικότητα, όμως, αυτό δεν είναι αδιάφορο και θα εξηγήσουμε τώρα πώς είναι δυνατόν να κινηθεί κανείς προς το μέρος του υπό ελαφρά γωνία από τη δύναμη του ανέμου. Αρχικά, ας δούμε πώς γενικά δρα ο άνεμος στο πανί, δηλαδή πού σπρώχνει το πανί όταν φυσάει πάνω του. Πιθανότατα πιστεύετε ότι ο άνεμος σπρώχνει πάντα το πανί προς την κατεύθυνση που φυσάει. Δεν είναι όμως έτσι: όπου φυσάει ο άνεμος σπρώχνει το πανί κάθετα στο επίπεδο του πανιού. Πράγματι: αφήστε τον άνεμο να φυσάει προς την κατεύθυνση που υποδεικνύεται από τα βέλη στο παρακάτω σχήμα. η γραμμή ΑΒ αντιπροσωπεύει το πανί.

Ο άνεμος σπρώχνει πάντα το πανί σε ορθή γωνία προς το επίπεδό του.

Δεδομένου ότι ο άνεμος πιέζει ομοιόμορφα σε όλη την επιφάνεια του πανιού, αντικαθιστούμε την πίεση του ανέμου με μια δύναμη R που εφαρμόζεται στη μέση του πανιού. Θα χωρίσουμε αυτή τη δύναμη στα δύο: τη δύναμη Q, κάθετη στο πανί, και τη δύναμη P, που κατευθύνεται κατά μήκος του (βλ. παραπάνω σχήμα, δεξιά). Η τελευταία δύναμη δεν σπρώχνει πουθενά το πανί, αφού η τριβή του ανέμου στον καμβά είναι ασήμαντη. Παραμένει η δύναμη Q, η οποία σπρώχνει το πανί σε ορθή γωνία προς αυτό.

Γνωρίζοντας αυτό, μπορούμε εύκολα να καταλάβουμε πώς ένα ιστιοφόρο μπορεί να πλεύσει με οξεία γωνία προς τον άνεμο. Έστω η γραμμή KK αντιπροσωπεύει τη γραμμή καρίνας του πλοίου.

Πώς μπορείτε να πλεύσετε κόντρα στον άνεμο;

Ο άνεμος φυσά με οξεία γωνία ως προς αυτή τη γραμμή προς την κατεύθυνση που υποδεικνύεται από μια σειρά από βέλη. Η γραμμή ΑΒ αντιπροσωπεύει ένα πανί. τοποθετείται έτσι ώστε το επίπεδό του να διχοτομεί τη γωνία μεταξύ της κατεύθυνσης της καρίνας και της κατεύθυνσης του ανέμου. Ακολουθήστε την κατανομή των δυνάμεων στο σχήμα. Αντιπροσωπεύουμε την πίεση του ανέμου στο πανί με τη δύναμη Q, η οποία, γνωρίζουμε, πρέπει να είναι κάθετη στο πανί. Ας χωρίσουμε αυτή τη δύναμη σε δύο: δύναμη R, κάθετη στην καρίνα, και δύναμη S, κατευθυνόμενη προς τα εμπρός κατά μήκος της γραμμής καρίνας του πλοίου. Δεδομένου ότι η κίνηση του πλοίου προς την κατεύθυνση R συναντά ισχυρή αντίσταση από το νερό (η καρίνα στα ιστιοφόρα είναι πολύ βαθιά), η δύναμη R εξισορροπείται σχεδόν πλήρως από την αντίσταση του νερού. Παραμένει μόνο μία δύναμη S, η οποία, όπως βλέπετε, κατευθύνεται προς τα εμπρός και, επομένως, κινεί το πλοίο υπό γωνία, σαν προς τον άνεμο. [Μπορεί να αποδειχθεί ότι η δύναμη S είναι μεγαλύτερη όταν το επίπεδο του πανιού διχοτομεί τη γωνία μεταξύ των κατευθύνσεων της καρίνας και του ανέμου.]. Συνήθως αυτή η κίνηση εκτελείται σε ζιγκ-ζαγκ, όπως φαίνεται στο παρακάτω σχήμα. Στη γλώσσα των ναυτικών, μια τέτοια κίνηση του πλοίου ονομάζεται «tacking» με τη στενή έννοια της λέξης».

Ας εξετάσουμε τώρα όλες τις πιθανές κατευθύνσεις ανέμου σε σχέση με την κατεύθυνση του σκάφους.

Διάγραμμα της πορείας του πλοίου σε σχέση με τον άνεμο, δηλαδή τη γωνία μεταξύ της κατεύθυνσης του ανέμου και του διανύσματος από την πρύμνη έως την πλώρη (πορεία).

Όταν φυσάει ο αέρας στο πρόσωπό σου (λεβεντίκ), τα πανιά κρέμονται από άκρη σε άκρη και είναι αδύνατο να κινηθείς με το πανί. Φυσικά, μπορείτε πάντα να κατεβάσετε τα πανιά και να ανάψετε τη μηχανή, αλλά αυτό δεν έχει πλέον καμία σχέση με την ιστιοπλοΐα.

Όταν ο άνεμος φυσάει ακριβώς πίσω σας (jibe, ουραίος άνεμος), τα επιταχυνόμενα μόρια του αέρα ασκούν πίεση στο πανί στη μία πλευρά και το σκάφος κινείται. Σε αυτή την περίπτωση, το πλοίο μπορεί να κινηθεί μόνο πιο αργά από την ταχύτητα του ανέμου. Η αναλογία του ποδηλάτου στον άνεμο λειτουργεί εδώ - ο άνεμος φυσάει στην πλάτη σας και είναι πιο εύκολο να γυρίσετε τα πετάλια.

Όταν κινείται αντίθετα με τον άνεμο (με κοντινή έλξη), το πανί κινείται όχι λόγω της πίεσης των μορίων αέρα στο πανί από πίσω, όπως στην περίπτωση ενός φόδρα, αλλά λόγω της ανυψωτικής δύναμης που δημιουργείται λόγω διαφορετικών ταχυτήτων αέρα και στις δύο πλευρές κατά μήκος του πανιού. Επιπλέον, λόγω της καρίνας, το σκάφος δεν κινείται σε κατεύθυνση κάθετη προς την πορεία του σκάφους, αλλά μόνο προς τα εμπρός. Δηλαδή, το πανί σε αυτή την περίπτωση δεν είναι ομπρέλα, όπως στην περίπτωση ενός πανιού κοντά, αλλά πτέρυγα αεροπλάνου.

Κατά τη διάρκεια των περάσματών μας, πλεύσαμε κυρίως με οπισθοδρόμους και άνεμους με μέση ταχύτητα 7-8 κόμβων με ταχύτητα ανέμου 15 κόμβων. Μερικές φορές ταξιδεύαμε κόντρα στον άνεμο, μισοάνεμο και κοντά. Και όταν κόπηκε ο αέρας, άναψαν τη μηχανή.

Γενικά, ένα σκάφος με πανί που πηγαίνει κόντρα στον άνεμο δεν είναι θαύμα, αλλά πραγματικότητα.

Το πιο ενδιαφέρον είναι ότι τα σκάφη μπορούν να πλεύσουν όχι μόνο κόντρα στον άνεμο, αλλά και πιο γρήγορα από τον άνεμο. Αυτό συμβαίνει όταν το σκάφος μένει πίσω, δημιουργώντας τον δικό του άνεμο.

Ένα σκάφος κάτω από πανιά επηρεάζεται από δύο περιβάλλοντα: τη ροή του αέρα που δρα στο πανί και το πάνω από το νερό μέρος του σκάφους και το νερό που δρα στο υποβρύχιο μέρος του σκάφους.

Χάρη στο σχήμα του πανιού, ακόμη και στον πιο δυσμενή άνεμο (με κοντινό συρμό), το σκάφος μπορεί να κινηθεί προς τα εμπρός.

Το πανί μοιάζει με φτερό, η μεγαλύτερη απόκλιση του οποίου είναι το 1/3 - 1/4 του πλάτους του πανιού μακριά από το λούφ και έχει τιμή 8 - 10% του πλάτους του πανιού (Εικ. 18).

Ρύζι. 18. Προφίλ πανιού: B - το πλάτος του πανιού κατά μήκος της χορδής (σύμφωνα με τον I.I. Khomyakov, 1976).

Αν ο άνεμος έχει κατεύθυνση ΣΕ(Εικ. 19, α), συναντά στο δρόμο ένα πανί, το τριγυρίζει και από τις δύο πλευρές. Η προσήνεμη πλευρά του πανιού δημιουργεί υψηλότερη πίεση (+) από την υπήνεμη πλευρά (-). Το αποτέλεσμα των δυνάμεων πίεσης σχηματίζει μια δύναμη R, που κατευθύνεται κάθετα στο επίπεδο του πανιού ή της χορδής που διέρχεται από το λαφ και το λαφ και εφαρμόζεται στο κέντρο του πανιού ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΤΗΣ(Εικόνα 19, β).

Ρύζι. 19 Δυνάμεις που δρουν στο πανί και στο κύτος του σκάφους (σύμφωνα με τον I.I. Khomyakov, 1976):

α είναι η επίδραση του ανέμου στο πανί. β - η επίδραση του ανέμου στο πανί και του νερού στο κύτος του σκάφους.

Δύναμη Rαποσυντίθεται σε δύναμη έλξης Τ, κατευθυνόμενη παράλληλα προς το διαμετρικό επίπεδο ( DP) του σκάφους, με αποτέλεσμα το σκάφος να κινηθεί προς τα εμπρός, και η δύναμη ολίσθησης ρε, κατευθυνόμενη κάθετα DP, με αποτέλεσμα το σκάφος να παρασυρθεί και να κυλήσει.

Δύναμη Rεξαρτάται από την ταχύτητα και την κατεύθυνση του ανέμου σε σχέση με το πανί. Περισσότερο Ðbμεταξύ της κατεύθυνσης του ανέμου ΣΕκαι το αεροπλάνο του πανιού PP, τόσο μεγαλύτερη είναι η δύναμη R. Αν Ðb=90°, δύναμη Rφτάνει στη μέγιστη τιμή του.

Εξουσίες ΤΚαι ρεεξαρτάται από Ðgμεταξύ DPβάρκα και το αεροπλάνο του πανιού. Με αύξηση Ðgδύναμη Ταυξήσεις και δύναμη ρεμειώνεται.

Η επίδραση του νερού σε ένα σκάφος εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από τα περιγράμματα του υποβρύχιου τμήματός του.

Εικ. 20. Σωστή θέση του πανιού σε διαφορετικές κατευθύνσεις ανέμου (σύμφωνα με τον I.I. Khomyakov, 1976): α - κλειστό. β - άνεμος κόλπου, γ - jibe.

Παρά το γεγονός ότι σε κοντινούς ανέμους η δύναμη μετατόπισης ρευπερβαίνει τη δύναμη έλξης Τ, το σκάφος προχωρά. Εδώ παίζει ρόλο η πλευρική αντίσταση. R 1υποβρύχιο τμήμα του κύτους, το οποίο είναι πολλές φορές μεγαλύτερο από την αντίσταση R.

Δύναμη ρε, παρά την αντίσταση του κύτους, εξακολουθεί να φυσά το σκάφος από τη γραμμή πορείας. Συντάχθηκε DPκαι την κατεύθυνση της αληθινής κίνησης του σκάφους IPÐ έναονομάζεται γωνία μετατόπισης. Όσο πιο έντονη είναι η γωνία μεταξύ DPκαι την κατεύθυνση του ανέμου, τόσο μεγαλύτερη είναι η γωνία μετατόπισης, αφού σε οξείες γωνίες η ελκτική δύναμη Τείναι ασήμαντο και το σκάφος, χωρίς επαρκή κίνηση προς τα εμπρός, πνέεται στον άνεμο. Σε έναν άνεμο από κοντινή απόσταση από 40-45°, το σκάφος δεν μπορεί να κινηθεί προς τα εμπρός.

Έτσι, η μεγαλύτερη ώθηση και η μικρότερη μετατόπιση του σκάφους μπορεί να επιτευχθεί επιλέγοντας την πιο ευνοϊκή θέση του κεντρικού επιπέδου του σκάφους και του επιπέδου του πανιού σε σχέση με τον άνεμο. Έχει διαπιστωθεί ότι η γωνία μεταξύ DPσκάφος και το επίπεδο του πανιού πρέπει να είναι ίσο με το μισό Ð ΕΝΑμεταξύ του κεντρικού επιπέδου και της κατεύθυνσης του ανέμου. Το Σχήμα 20 δείχνει τη σωστή θέση του πανιού σε στενούς άνεμους (α), μισό άνεμο (β) και άνεμο (γ).

Όταν επιλέγετε τη θέση του πανιού σε σχέση με DPκαι τον άνεμο, ο επιστάτης του σκάφους δεν καθοδηγείται από τον αληθινό, αλλά από τον φαινομενικό (φαινομενικό) άνεμο, η κατεύθυνση του οποίου καθορίζεται από το αποτέλεσμα της ταχύτητας του σκάφους και της ταχύτητας του αληθινού ανέμου (Εικ. 21).

Εικόνα 21. Φαινόμενος άνεμος.

β και - αληθινός άνεμος. V w - άνεμος από την κίνηση του σκάφους.

Σε - εμφανής άνεμος.

Ρύζι. 22. Τοποθέτηση του φλόκου σε σχέση με το πρόσθιο ιστό (σύμφωνα με τον I.I. Khomyakov, 1976):

α - σωστό? β - λάθος.

Ο φλόκος, που βρίσκεται μπροστά από το ιστίο, λειτουργεί ως πηχάκι. Η ροή αέρα που διέρχεται μεταξύ της φλόκου και του μπροστινού ιστού μειώνει την πίεση στην υπήνεμη πλευρά του εμπρόσθιου ιστού και, ως εκ τούτου, αυξάνει τη δύναμη του κολονιού. Αυτό συμβαίνει μόνο εάν η γωνία μεταξύ των φλόκων και DPτα σκάφη είναι ελαφρώς μεγαλύτερα από τη γωνία μεταξύ του ιστίου και DP(Εικόνα 22, α). Εάν το φλόκο πιεστεί στο DP, τότε η ροή του αέρα θα χτυπήσει την υπήνεμη πλευρά του μπροστινού πανιού, θα επιδεινώσει το σχήμα του και θα μειώσει τη δύναμη έλξης (Εικόνα 22, β). Το ίδιο αποτέλεσμα δημιουργείται από μια πολύ κυρτή φλόκα.

Η κίνηση ενός ιστιοφόρου γιοτ στον άνεμο καθορίζεται στην πραγματικότητα από την απλή πίεση του ανέμου στο πανί του, σπρώχνοντας το πλοίο προς τα εμπρός. Ωστόσο, η έρευνα της αεροδυναμικής σήραγγας έχει δείξει ότι η ιστιοπλοΐα αντίθετα εκθέτει το πανί σε ένα πιο περίπλοκο σύνολο δυνάμεων.

Όταν ο εισερχόμενος αέρας ρέει γύρω από την κοίλη πίσω επιφάνεια του πανιού, η ταχύτητα του αέρα μειώνεται, ενώ όταν ρέει γύρω από την κυρτή μπροστινή επιφάνεια του πανιού, αυτή η ταχύτητα αυξάνεται. Ως αποτέλεσμα, σχηματίζεται μια περιοχή υψηλής πίεσης στην πίσω επιφάνεια του πανιού και μια περιοχή χαμηλής πίεσης στην μπροστινή επιφάνεια. Η διαφορά πίεσης στις δύο πλευρές του πανιού δημιουργεί μια δύναμη έλξης (ώθησης) που μετακινεί το γιοτ προς τα εμπρός υπό γωνία προς τον άνεμο.

Ένα ιστιοπλοϊκό σκάφος που βρίσκεται περίπου σε ορθή γωνία προς τον άνεμο (στη ναυτική ορολογία, το γιοτ είναι καρφωμένο) κινείται γρήγορα προς τα εμπρός. Το πανί υπόκειται σε ελκτικές και πλευρικές δυνάμεις. Εάν ένα ιστιοπλοϊκό σκάφος πλέει υπό οξεία γωνία προς τον άνεμο, η ταχύτητά του επιβραδύνεται λόγω μείωσης της δύναμης έλξης και αύξησης της πλευρικής δύναμης. Όσο περισσότερο στρέφεται το πανί προς την πρύμνη, τόσο πιο αργά κινείται το γιοτ προς τα εμπρός, ιδίως λόγω της μεγάλης πλευρικής δύναμης.

Ένα ιστιοπλοϊκό γιοτ δεν μπορεί να πλεύσει απευθείας στον άνεμο, αλλά μπορεί να κινηθεί προς τα εμπρός κάνοντας μια σειρά από σύντομες κινήσεις ζιγκ-ζαγκ υπό γωνία προς τον άνεμο, που ονομάζονται tacks. Εάν ο άνεμος φυσάει προς την αριστερή πλευρά (1), το γιοτ λέγεται ότι πλέει με πλεύση στο λιμάνι, εάν φυσάει προς τα δεξιά (2), λέγεται ότι πλέει στη δεξιά πλευρά. Για να καλύψει την απόσταση πιο γρήγορα, ο ιστιοπλόος προσπαθεί να αυξήσει την ταχύτητα του γιοτ στο όριο προσαρμόζοντας τη θέση του πανιού του, όπως φαίνεται στο παρακάτω σχήμα αριστερά. Για να ελαχιστοποιηθεί η απόκλιση προς τα πλάγια από μια ευθεία γραμμή, το γιοτ μετακινείται, αλλάζοντας πορεία από τη δεξιά πλευρά στο λιμάνι και αντίστροφα. Όταν το γιοτ αλλάζει πορεία, το πανί πετιέται στην άλλη πλευρά και όταν το αεροπλάνο του συμπίπτει με τη γραμμή του ανέμου, φτερουγίζει για αρκετή ώρα, δηλ. είναι ανενεργό (μεσαία εικόνα κάτω από το κείμενο). Το γιοτ βρίσκεται στη λεγόμενη νεκρή ζώνη, χάνοντας ταχύτητα μέχρι ο άνεμος να φουσκώσει ξανά το πανί από την αντίθετη κατεύθυνση.

Η επίδραση του ανέμου σε ένα πλοίο καθορίζεται από την κατεύθυνση και τη δύναμή του, το σχήμα και το μέγεθος της περιοχής πανιών του πλοίου, τη θέση του κέντρου του πανιού, τις τιμές βύθισης, κύλισης και περικοπής.

Η δράση του ανέμου εντός των γωνιών κατεύθυνσης 0-110° προκαλεί απώλεια ταχύτητας και σε μεγάλες γωνίες κατεύθυνσης και δύναμη ανέμου που δεν υπερβαίνει τους 3-4 βαθμούς - μια ελαφρά αύξηση της ταχύτητας.

Η δράση του ανέμου εντός 30-120° συνοδεύεται από drift και wind roll.

Ένα κινούμενο πλοίο επηρεάζεται από έναν σχετικό (φαινομενικό) άνεμο, ο οποίος σχετίζεται με τον αληθινό στις ακόλουθες σχέσεις (Εικ. 7.1)(2):

Όπου Vi είναι η πραγματική ταχύτητα ανέμου, m/s.

VK-φαινομενική ταχύτητα ανέμου, m/s;

V0 - ταχύτητα πλοίου, m/s.

Γωνία ολίσθησης βo-πλοίου, μοίρες.

Yk - φαινόμενη γωνία ανέμου.

Το Yi είναι η πραγματική γωνία ανέμου.

Η ειδική πίεση ανέμου στο πλοίο σε kgf/m υπολογίζεται χρησιμοποιώντας τον τύπο

Όπου W είναι η ταχύτητα του ανέμου, m/s.

Ρύζι. 7.1. Σχέση αληθινού και φαινομενικού ανέμου

Ρύζι. 7.2. Εφέ της στιγμής φτέρνας

Έτσι, κατά τη διάρκεια ενός τυφώνα, όταν η ταχύτητα του ανέμου φτάνει τα 40-50 m/s, το φορτίο του ανέμου φτάνει τα 130-200 kgf/m2.

Η συνολική πίεση ανέμου στο πλοίο προσδιορίζεται από την έκφραση P = pΩ, όπου είναι η περιοχή πανιών του πλοίου.

Το μέγεθος της ροπής κλίσης Mkr (Εικ. 7.2) σε kgf m για την περίπτωση της σταθερής κίνησης και της δράσης της δύναμης πίεσης ανέμου P κάθετα στο DP του πλοίου προσδιορίζεται από την έκφραση

Όπου zn είναι η τεταγμένη του κέντρου του πανιού, m;

T - μέσο βύθισμα του πλοίου, m.

Η θαλασσοταραχή έχει την πιο σημαντική επίδραση σε ένα πλοίο. Συνοδεύεται από τη δράση σημαντικών δυναμικών φορτίων στο κύτος και την κύλιση του πλοίου. Κατά την πλεύση σε θαλασσοταραχή, η αντίσταση του κύτους του πλοίου αυξάνεται και οι συνθήκες για την κοινή λειτουργία των ελίκων, του κύτους και των κύριων μηχανών χειροτερεύουν.

Ρύζι. 7.3. Στοιχεία κυμάτων

Ως αποτέλεσμα, η ταχύτητα μειώνεται, το φορτίο στους κύριους κινητήρες αυξάνεται, η κατανάλωση καυσίμου αυξάνεται και η εμβέλεια πλεύσης του πλοίου μειώνεται. Το σχήμα και το μέγεθος των κυμάτων χαρακτηρίζονται από τα ακόλουθα στοιχεία (Εικ. 7.3):

Ύψος κύματος h - κατακόρυφη απόσταση από την κορυφή προς το κάτω μέρος του κύματος.

Μήκος κύματος λ είναι η οριζόντια απόσταση μεταξύ δύο γειτονικών κορυφών ή κοιλοτήτων.

Περίοδος κύματος t είναι η χρονική περίοδος κατά την οποία το κύμα διανύει απόσταση ίση με το μήκος του (3).

Ταχύτητα κύματος C είναι η απόσταση που διανύει το κύμα ανά μονάδα χρόνου.

Με βάση την προέλευσή τους, τα κύματα διακρίνονται σε αιολικά, παλιρροϊκά, ανεμοβαρικά, σεισμό (τσουνάμι) και πλοία. Τα πιο συνηθισμένα είναι τα κύματα ανέμου. Υπάρχουν τρεις τύποι κυμάτων: άνεμος, φουσκωτός και μικτός. Τα αιολικά κύματα αναπτύσσονται, βρίσκονται υπό την άμεση επίδραση του ανέμου, σε αντίθεση με τη διόγκωση, που είναι ένα αδρανειακό κύμα, ή ένα κύμα που προκαλείται από άνεμο καταιγίδας που πνέει σε απομακρυσμένη περιοχή. Το προφίλ κυμάτων ανέμου δεν είναι συμμετρικό. Η υπήνεμη κλίση του είναι πιο απότομη από την προσήνεμη. Στις κορυφές των κυμάτων ανέμου σχηματίζονται κορυφογραμμές, οι κορυφές των οποίων καταρρέουν υπό την επίδραση του ανέμου, σχηματίζοντας αφρό (αρνιά), και σκίζονται με ισχυρούς ανέμους. Η κατεύθυνση του ανέμου και η κατεύθυνση των κυμάτων του ανέμου στην ανοιχτή θάλασσα, κατά κανόνα, συμπίπτουν ή διαφέρουν κατά 30-40°. Το μέγεθος των κυμάτων ανέμου εξαρτάται από την ταχύτητα του ανέμου και τη διάρκεια της επιρροής του, το μήκος της διαδρομής του ανέμου που ρέει πάνω από την επιφάνεια του νερού και το βάθος της περιοχής (Πίνακας 7.1).

ΠΙΝΑΚΑΣ 7.1. ΜΕΓΙΣΤΕΣ ΤΙΜΕΣ ΚΥΜΑΤΙΚΩΝ ΣΤΟΙΧΕΙΩΝ ΓΙΑ ΤΗ ΒΑΘΙΑ ΘΑΛΑΣΣΑ (Ν/Λ > 1/2)

Η πιο έντονη ανάπτυξη κυμάτων παρατηρείται στον λόγο C/W< 0,4-0,5. Дальнейшее увеличение этого отношения сопровождается уменьшением роста волн. По­этому волны опасны не в момент наибольшего ветра, а при последующем его ослаблении.

Για τους κατά προσέγγιση υπολογισμούς του μέσου ύψους κύματος των σταθερών κυμάτων του ωκεανού, χρησιμοποιούνται οι ακόλουθοι τύποι:

Με ανέμους έως 5 βαθμούς

Όταν ο άνεμος είναι πάνω από 5 πόντους

Όπου B είναι η δύναμη του ανέμου σε σημεία της κλίμακας μποφόρ (§ 23.3).

Σε συνθήκες ανεπτυγμένων κυμάτων, υπάρχει παρεμβολή μεμονωμένων κυμάτων (μέχρι 2% του συνολικού αριθμού ή περισσότερα), τα οποία φτάνουν στη μέγιστη ανάπτυξη και υπερβαίνουν το μέσο ύψος κύματος κατά δύο έως τρεις φορές. Τέτοια κύματα είναι ιδιαίτερα επικίνδυνα.

Η υπέρθεση ενός συστήματος κυμάτων σε ένα άλλο συμβαίνει πιο έντονα όταν αλλάζει η κατεύθυνση του ανέμου, υπάρχει συχνή εναλλαγή των ανέμων καταιγίδας και πριν από το μέτωπο των τροπικών κυκλώνων (4).

Η ενέργεια των κυμάτων των ανεπτυγμένων κυμάτων είναι εξαιρετικά υψηλή. Για ένα πλοίο που παρασύρεται, η δυναμική επίδραση των κυμάτων μπορεί να προσδιοριστεί από την έκφραση p=0,1 τ² όπου τ είναι η πραγματική περίοδος του κύματος, s.

Έτσι, για περιόδους κυμάτων περίπου 6-10 s, η τιμή P μπορεί να φτάσει εντυπωσιακές τιμές (3,6-10 t/m²).

Όταν ένα πλοίο κινείται ενάντια σε ένα κύμα, η δυναμική επίδραση των κυμάτων θα αυξηθεί αναλογικά με το τετράγωνο της ταχύτητας του πλοίου, που εκφράζεται σε μέτρα ανά δευτερόλεπτο.

Το μήκος κύματος σε μέτρα, η ταχύτητα σε μέτρα ανά δευτερόλεπτο και η περίοδος σε δευτερόλεπτα σχετίζονται μεταξύ τους με τις ακόλουθες σχέσεις:

Ένα πρακτικά κινούμενο πλοίο δεν συναντά την αληθινή, αλλά τη σχετική (φαινομενική) κυματική περίοδο τ», η οποία καθορίζεται από την έκφραση

Όπου a είναι η γωνία κατεύθυνσης του μετώπου της κορυφής του κύματος, μετρούμενη κατά μήκος οποιασδήποτε πλευράς.

Το Plus αναφέρεται στην περίπτωση της κίνησης ενάντια στο κύμα, μείον - κατά μήκος του κύματος.

Όταν αλλάζει πορεία, το πλοίο είναι τοποθετημένο σε σχέση με το μειωμένο μήκος κύματος λ":

Η φύση της κύλισης του πλοίου έχει μια πολύπλοκη σχέση μεταξύ των κυματοειδών στοιχείων (h, λ, τ και C) και των στοιχείων του πλοίου (L, D, T1,2 και δ).

Η ασφάλεια ενός πλοίου από άποψη ευστάθειας καθορίζεται όχι μόνο από το σχεδιασμό και την κατανομή του φορτίου του, αλλά και από την πορεία και την ταχύτητά του. Σε συνθήκες ανεπτυγμένων κυμάτων, το σχήμα της υπάρχουσας ίσαλου γραμμής αλλάζει συνεχώς. Αντίστοιχα, το σχήμα του βυθισμένου τμήματος της γάστρας, οι βραχίονες σταθερότητας σχήματος και οι ροπές επαναφοράς αλλάζουν.

Η παραμονή του πλοίου στον πάτο του κύματος συνοδεύεται από αύξηση των ροπών ανόρθωσης. Η παραμονή ενός πλοίου (ειδικά για μεγάλο χρονικό διάστημα) στην κορυφή ενός κύματος είναι επικίνδυνη και μπορεί να οδηγήσει σε ανατροπή. Η πιο επικίνδυνη είναι η κύλιση συντονισμού, στην οποία η περίοδος των ταλαντώσεων του ίδιου του πλοίου T1,2 είναι ίση με την ορατή (παρατηρούμενη) περίοδο του κύματος;" Η φύση της κύλισης συντονισμού επί του σκάφους φαίνεται στο Σχ. 7.4. Όπως προκύπτει από στο σχήμα, το φαινόμενο του συντονισμού παρατηρείται σε αναλογία 0,7< T1 /τ" < 1,3

Το ηχηρό λίκνισμα είναι ιδιαίτερα επικίνδυνο όταν το πλοίο είναι τοποθετημένο με την υστέρηση στραμμένη προς το κύμα.
Όταν ένα πλοίο ακολουθεί μια πορεία ενάντια στο κύμα, οι απώλειες στην ταχύτητα αυξάνονται σημαντικά, εκθέτοντας τα άκρα και εμφανίζονται ξαφνικές αυξήσεις στην ταχύτητα. Οι κρούσεις κυμάτων στο κάτω μέρος της πλώρης (φαινόμενο κρούσης) μπορεί να οδηγήσουν σε παραμόρφωση της γάστρας και σχίσιμο μεμονωμένων μηχανισμών και συσκευών από τα θεμέλια.

Όταν ακολουθεί ένα κύμα, το πλοίο είναι λιγότερο επιρρεπές σε κρούσεις κυμάτων. Ωστόσο, ακολουθώντας το κατά μήκος του κύματος με ταχύτητα κοντά στην ταχύτητα κύματος VK = (0,6--1,4) C (το πλοίο «καβαλούσε» το κύμα) οδηγεί σε απότομη απώλεια πλευρικής σταθερότητας λόγω αλλαγής στο σχήμα και την περιοχή της υπάρχουσας ίσαλου γραμμής, και αυτό οδηγεί στην εμφάνιση μιας γυροσκοπικής ροπής που ενεργεί στο επίπεδο της ίσαλου γραμμής και επιδεινώνει σημαντικά την ικανότητα ελέγχου του πλοίου.

Ρύζι. 7.4. Αντηχητικό pitching

Η πιο επικίνδυνη πλοήγηση ενός μικρού πλοίου είναι σε ευνοϊκές θάλασσες, όταν λ=L του πλοίου, και VK=C.

Καθολικό διάγραμμα pitching Yu.V. Ρεμέζα

Το καθολικό κυλιόμενο διάγραμμα καθορίζει την εξάρτηση των παρατηρούμενων κυματοειδών στοιχείων από τις αλλαγές στα στοιχεία της κίνησης του πλοίου.

Το διάγραμμα υπολογίζεται χρησιμοποιώντας τον τύπο

Όπου V είναι η ταχύτητα του πλοίου, κόμβοι.

Το διάγραμμα καθορίζει τη σχέση μεταξύ X και V sin a για διάφορες τιμές του m. Είναι κατασκευασμένο σε σχέση με το επικρατούν σύστημα κυμάτων, το οποίο μπορεί να αναγνωριστεί σε οποιοδήποτε επίπεδο της θάλασσας και έχει τη σημαντικότερη επίδραση στην κίνηση του πλοίου (§ 23.4 Το γενικό διάγραμμα μπορεί να χρησιμοποιηθεί μόνο σε περιοχές με αρκετά μεγάλα βάθη (πάνω από 0,4X κύματα).

Η χρήση ενός καθολικού διαγράμματος pitching σάς επιτρέπει να επιλύσετε τα ακόλουθα κύρια προβλήματα:
- να καθορίσει την πορεία και την ταχύτητα με την οποία το πλοίο μπορεί να φτάσει σε θέση συντονισμού (pitching και side),

Προσδιορίστε το μήκος κύματος στην περιοχή πλεύσης.

Προσδιορίστε τους τομείς πορείας και τα εύρη ταχύτητας στα οποία το πλοίο θα αντιμετωπίσει ισχυρή κύλιση, κοντά στο συντονισμό.

Προσδιορίστε τις διαδρομές και τις ταχύτητες με τις οποίες το πλοίο θα βρίσκεται στην πιο επικίνδυνη κατάσταση μειωμένης πλευρικής ευστάθειας.

Προσδιορίστε τις διαδρομές και τις ταχύτητες με τις οποίες το πλοίο θα αντιμετωπίσει το φαινόμενο του «κρούσματος».

(1) Η περαιτέρω αύξηση του ανέμου συνοδεύεται από κύματα ανέμου, τα οποία μειώνουν την ταχύτητα του πλοίου.
(2) Οι συντεταγμένες του αληθινού ανέμου σχετίζονται με τη γη και ο φαινομενικός άνεμος με το πλοίο.
(3) Στην πράξη, η κίνηση των σωματιδίων του νερού στα κύματα ανέμου συμβαίνει σε τροχιές κοντά σε σχήμα κύκλου ή έλλειψης.Κινείται μόνο το προφίλ του κύματος.
(4) Η φύση του σχηματισμού κυμάτων και η σύνδεσή του με τα στοιχεία του ανέμου συζητούνται λεπτομερώς στο μάθημα της ωκεανογραφίας.