Nuk është era, por vela ajo që përcakton drejtimin. Tema: “Fizika e lëvizjes së një jahti me vela

Para se të shikoni se si funksionon një vela, ka dy pika të shkurtra, por të rëndësishme për t'u marrë parasysh:
1. Përcaktoni se çfarë lloj ere prek velat.
2. Flisni për terminologjinë specifike detare të lidhur me kurse në lidhje me erën.

Erërat e vërteta dhe të dukshme në jaht.

Era që vepron në një anije në lëvizje dhe gjithçka në të është e ndryshme nga ajo që vepron në çdo objekt të palëvizshëm.
Ne e quajmë vetë erën, si një fenomen atmosferik që fryn në raport me tokën ose ujin, erë e vërtetë.
Në jaht, era në lidhje me një jaht në lëvizje quhet erë e dukshme dhe është shuma e erës së vërtetë dhe rrjedhës së ajrit që vjen nga lëvizja e anijes.
Era e dukshme fryn gjithmonë në një kënd më të mprehtë ndaj varkës sesa era e vërtetë.
Shpejtësia e dukshme e erës mund të jetë më e madhe (nëse era e vërtetë është e kundërt ose anësore), ose më e vogël se era e vërtetë (nëse është nga era e pasme).

Drejtimet në lidhje me erën.

Në erë do të thotë nga drejtimi nga i cili fryn era.
Në drejtim të erës- nga drejtimi që fryn era.
Këta terma, si dhe derivatet prej tyre, si "nga era", "me letargji", përdoren shumë gjerësisht dhe jo vetëm në jaht.
Kur këto terma zbatohen për një anije, është zakon të flitet edhe për anët e erës dhe të pjerrët.
Nëse era fryn nga ana e djathtë e jahtit, atëherë kjo anë quhet drejt erës, ana e majte - i pjerrët përkatësisht.
Linja e majtë dhe e djathtë janë dy terma të lidhur drejtpërdrejt me ato të mëparshme: nëse era fryn në anën e djathtë të anijes, atëherë ata thonë se ajo po lundron në bordin e djathtë, nëse është në të majtë, atëherë në të majtë. .
Në terminologjinë detare angleze, ajo që lidhet me bordin e djathtë dhe portin është e ndryshme nga e zakonshme e djathta dhe e majta. Ata thonë Starboard për anën e djathtë dhe gjithçka që lidhet me të, dhe Port për anën e majtë.

Kurse në lidhje me erën.

Kurset në lidhje me erën ndryshojnë në varësi të këndit midis drejtimit të erës së dukshme dhe drejtimit të lëvizjes së anijes. Ato mund të ndahen në akute dhe të plota.

Nga afër është një kurs i mprehtë në lidhje me erën. kur era fryn me një kënd më të vogël se 80°. Mund të ketë një erë të pjerrët me tërheqje të afërt (deri në 50°) ose një erë të plotë të tërhequr nga afër (nga 50 në 80°).
Kurse të plota në lidhje me erën janë drejtime kur era fryn në një kënd prej 90° ose më shumë në drejtim të lëvizjes së jahtit.
Këto kurse përfshijnë:
Gulfera - era fryn në një kënd prej 80 deri në 100°.
Backstay - era fryn në një kënd nga 100 në 150 ° (prapa qëndrimi i pjerrët) dhe nga 150 në 170 ° (mbrapa e plotë).
Përpara - era fryn nga ana e përparme në një kënd prej më shumë se 170°.
Majtas - era është rreptësisht kundër erës ose afër saj. Meqenëse një anije me vela nuk mund të lëvizë kundër një ere të tillë, më shpesh quhet jo një kurs, por një pozicion në lidhje me erën.

Manovra në lidhje me erën.

Kur një jaht nën vela ndryshon kursin e tij në mënyrë që këndi midis erës dhe drejtimit të lëvizjes të ulet, atëherë thuhet se anija jepet. Me fjalë të tjera, të rrafshosh do të thotë të shkosh në një kënd më të mprehtë ndaj erës.
Nëse ndodh procesi i kundërt, pra jahti ndryshon kursin drejt rritjes së këndit midis tij dhe erës, anija bie larg .
Le të sqarojmë se termat ("plumb" dhe "rënie") përdoren kur varka ndryshon kursin në lidhje me erën brenda të njëjtit bar.
Nëse anija ndryshon rrugën, atëherë (dhe vetëm atëherë!) një manovër e tillë në jaht quhet kthesë.
Ekzistojnë dy mënyra të ndryshme për të ndryshuar tastin dhe, në përputhje me rrethanat, dy kthesa: ngjitës Dhe xhibe .
Një takëm është një kthesë në erë. Anija drejtohet, harku i varkës kalon vijën e erës, në një moment anija kalon nëpër pozicionin e majtë, pas së cilës shtrihet në anën tjetër.
Lundrimi me jaht kur xhirot ndodhin në mënyrë të kundërt: anija bie larg, sfera kalon vijën e erës, velat transferohen në anën tjetër, jahti shtrihet në një takëm tjetër. Më shpesh kjo është një kthesë nga një kurs i plotë në tjetrin.

Operacioni i lundrimit gjatë lundrimit me jaht.

Një nga sfidat kryesore për një marinar kur punon me vela është orientimi i velit në këndin optimal në lidhje me erën për ta çuar më mirë velin përpara. Për ta bërë këtë, duhet të kuptoni se si vela ndërvepron me erën.
Puna e një vela është në shumë mënyra e ngjashme me punën e një krahu avioni dhe ndodh sipas ligjeve të aerodinamikës. Për jahtistët veçanërisht kureshtarë, mund të mësoni më shumë rreth aerodinamikës së një vela si krah në një seri artikujsh:. Por është më mirë ta bëni këtë pasi të keni lexuar këtë artikull, duke kaluar gradualisht nga materiali i lehtë në atë më kompleks. Edhe pse, kujt po ia them këtë? Jahtistët e vërtetë nuk kanë frikë nga vështirësitë. Dhe ju mund të bëni gjithçka pikërisht e kundërta.

Dallimi kryesor midis një vela dhe një krahu avioni është se që një forcë aerodinamike të shfaqet në vela, nevojitet një kënd i caktuar jo zero midis tij dhe erës, ky kënd quhet këndi i sulmit. Krahu i aeroplanit ka një profil asimetrik dhe mund të funksionojë normalisht në këndin zero të sulmit, por vela jo.
Ndërsa era rrjedh rreth velit, lind një forcë aerodinamike, e cila në fund e çon jahtin përpara.
Le të shqyrtojmë funksionimin e një vela në jaht në kurse të ndryshme në lidhje me erën. Së pari, për thjeshtësi, le të imagjinojmë që një direk me një vela është gërmuar në tokë dhe ne mund ta drejtojmë erën në kënde të ndryshme drejt velit.

Këndi i sulmit 0°. Era fryn përgjatë velit, vela valëvitet si flamur. Nuk ka forcë aerodinamike në vela, ka vetëm forcë tërheqëse.
Këndi i sulmit 7°. Fillon të shfaqet një forcë aerodinamike. Ai drejtohet pingul me vela dhe është ende i vogël në madhësi.
Këndi i sulmit është rreth 20°. Forca aerodinamike ka arritur vlerën e saj maksimale dhe është e drejtuar pingul me vela.
Këndi i sulmit 90°. Krahasuar me rastin e mëparshëm, forca aerodinamike nuk ndryshoi ndjeshëm as në madhësi dhe as në drejtim.
Kështu, ne shohim se forca aerodinamike është gjithmonë e drejtuar pingul me vela dhe madhësia e saj praktikisht nuk ndryshon në diapazonin e këndit nga 20 në 90 °.
Këndet e sulmit më të mëdha se 90° nuk kanë kuptim të merren parasysh, pasi velat në një jaht zakonisht nuk vendosen në kënde të tilla në krahasim me erën.

Varësitë e mësipërme të forcës aerodinamike nga këndi i sulmit janë kryesisht të thjeshtuara dhe mesatare.
Në fakt, këto veti ndryshojnë dukshëm në varësi të formës së velit. Për shembull, një vela kryesore e gjatë, e ngushtë dhe mjaft e sheshtë e jahteve garuese do të ketë një forcë maksimale aerodinamike në një kënd sulmi prej rreth 15° në kënde më të larta, forca do të jetë pak më e vogël. Nëse vela është më e mprehtë dhe nuk ka një raport shumë të madh të pamjes, atëherë forca aerodinamike mbi të mund të jetë maksimale në një kënd sulmi prej rreth 25-30 °.

Tani le të shohim se si funksionon një vela në një jaht.

Për thjeshtësi, le të imagjinojmë se ka vetëm një vela në jaht. Le të jetë një shpellë.
Së pari, ia vlen të shikoni se si sillet sistemi i jahteve + vela kur lëviz në drejtimet më të mprehta në lidhje me erën, pasi kjo zakonisht ngre më shumë pyetje.

Le të themi se jahti ndikohet nga era në një kënd prej 30-35° me bykun. Duke e orientuar velin në kurs në një kënd prej afërsisht 20° me erën, marrim një forcë të mjaftueshme aerodinamike A mbi të.
Duke qenë se kjo forcë vepron në kënde të drejta me vela, shohim se ajo e tërheq fort jahtin anash. Duke e zbërthyer forcën A në dy komponentë, mund të shihni se forca e shtytjes përpara T është disa herë më e vogël se forca që e shtyn varkën anash (D, forca lëvizëse).
Çfarë e bën jahtin të ecë përpara në këtë rast?
Fakti është se dizajni i pjesës nënujore të bykut është i tillë që rezistenca e bykut ndaj lëvizjes anash (e ashtuquajtura rezistenca anësore) është gjithashtu disa herë më e madhe se rezistenca ndaj lëvizjes përpara. Kjo lehtësohet nga keelja (ose qendra), timoni dhe vetë forma e bykut.
Megjithatë, rezistenca anësore ndodh kur ka diçka për t'i rezistuar, d.m.th., që ajo të fillojë të funksionojë, kërkohet një zhvendosje anash e trupit, e ashtuquajtura zhvendosje e erës.

Kjo zhvendosje ndodh natyrshëm nën veprimin e komponentit anësor të forcës aerodinamike dhe si përgjigje, lind menjëherë një forcë tërheqëse anësore S, e drejtuar në drejtim të kundërt. Si rregull, ato balancojnë njëri-tjetrin në një kënd lëvizjeje prej rreth 10-15 °.
Pra, është e qartë se komponenti anësor i forcës aerodinamike, më i theksuar në drejtime të mprehta në lidhje me erën, shkakton dy fenomene të padëshiruara: lëvizjen dhe rrotullimin e erës.

Zhvendosja e erës do të thotë që trajektorja e jahtit nuk përkon me vijën qendrore të jahtit (aeroplani me diametër, ose DP, është një term i zgjuar për vijën hark-pastër). Ka një zhvendosje të vazhdueshme të jahtit drejt erës, duke lëvizur si pak anash.
Dihet se kur lundroni me jaht në një kurs të afërt në kushte mesatare moti, lëvizja e erës si kënd midis DP dhe trajektores aktuale është afërsisht 10-15°.

Përparoni kundër erës. Tacking.

Meqenëse lundrimi me jaht nën vela nuk është i mundur rreptësisht kundër erës, por mund të lëvizë vetëm në një kënd të caktuar, do të ishte mirë të kishim një ide se sa ashpër mund të lëvizë jahti në gradë në drejtim të erës. Dhe çfarë, në përputhje me rrethanat, është ai sektor i ngadaltë i rrjedhave në lidhje me erën, në të cilin lëvizja kundër erës është e pamundur.
Përvoja tregon se një jaht i rregullt lundrimi (jo një jaht garash) mund të lundrojë efektivisht në një kënd prej 50-55° ndaj erës së vërtetë.

Kështu, nëse qëllimi që duhet të arrihet është i vendosur rreptësisht kundër erës, atëherë lundrimi me jaht në të nuk do të bëhet në një vijë të drejtë, por në një zigzag, së pari në një takëm, pastaj në tjetrin. Në këtë rast, në çdo mjet, natyrisht, do t'ju duhet të përpiqeni të lundroni sa më ashpër që të jetë e mundur në erë. Ky proces quhet tacking.

Këndi midis trajektoreve të jahteve në dy kabina ngjitur gjatë goditjes quhet tacking. Natyrisht, me një mprehtësi të lëvizjes ndaj erës prej 50-55°, këndi i ngjitjes do të jetë 100-110°.

Madhësia e këndit të goditjes na tregon se sa efektivisht mund të lëvizim drejt objektivit nëse ai është rreptësisht kundër erës. Për një kënd prej 110°, për shembull, rruga drejt objektivit rritet me 1,75 herë në krahasim me lëvizjen në vijë të drejtë.

Operacioni i lundrimit në drejtime të tjera në lidhje me erën

Është e qartë se tashmë në një kurs të erës gji, forca e shtytjes T tejkalon ndjeshëm forcën e lëvizjes D, kështu që lëvizja dhe rrotullimi do të jenë të vogla.

Me prapaskenat, siç e shohim, nuk ka ndryshuar shumë në krahasim me kursin e erës së gjirit. Vela kryesore është vendosur në një pozicion pothuajse pingul me DP, dhe ky pozicion është ekstrem për shumicën e jahteve, është teknikisht e pamundur të vendoset edhe më tej.

Pozicioni i velave kryesore në kursin jibe nuk është i ndryshëm nga pozicioni në kursin e pasme.
Këtu, për thjeshtësi, kur shqyrtojmë fizikën e procesit në jaht, marrim parasysh vetëm një vela - vela kryesore. Në mënyrë tipike, një jaht ka dy vela - një vela kryesore dhe një vela qendrore (vela me kokë). Pra, në një kurs jibe, xhibja (nëse është e vendosur në të njëjtën anë me vela kryesore) është në hijen e erës së velës kryesore dhe praktikisht nuk funksionon. Kjo është një nga arsyet e shumta pse xhipat nuk janë të preferuara në mesin e varkatarëve.

Erërat që fryjnë në pjesën jugore Oqeani Paqësor duke fryrë në drejtim të perëndimit. Kjo është arsyeja pse rruga jonë është projektuar kështu jaht me vela"Juliet" lëvizni nga lindja në perëndim, domethënë me erën që fryn në shpinë.

Sidoqoftë, nëse shikoni rrugën tonë, do të vini re se shpesh, për shembull, kur lëviznim nga jugu në veri nga Samoa në Tokelau, na duhej të lëviznim pingul me erën. Dhe ndonjëherë drejtimi i erës ndryshonte plotësisht dhe ne duhej të shkonim kundër erës.

Rruga e Zhulietës

Çfarë duhet bërë në këtë rast?

Anijet me vela kanë qenë prej kohësh në gjendje të lundrojnë kundër erës. Klasiku Yakov Perelman shkroi për këtë shumë kohë më parë mirë dhe thjesht në librin e tij të dytë nga seria "Fizika argëtuese". Këtë pjesë e paraqes këtu fjalë për fjalë me foto.

“Duke lundruar kundër erës

Është e vështirë të imagjinohet se si anijet me vela mund të shkojnë "kundër erës" - ose, siç thonë marinarët, të shkojnë "nga afër". Vërtetë, një marinar do t'ju thotë se nuk mund të lundroni drejtpërdrejt kundër erës, por mund të lëvizni vetëm në një kënd të mprehtë në drejtimin e erës. Por ky kënd është i vogël - rreth një e katërta e një këndi të drejtë - dhe duket, ndoshta, po aq e pakuptueshme: nëse lundroni drejtpërdrejt kundër erës apo në një kënd prej 22°.

Në realitet, megjithatë, kjo nuk është indiferente, dhe tani do të shpjegojmë se si është e mundur të lëvizësh drejt tij në një kënd të lehtë nga forca e erës. Së pari, le të shohim se si era në përgjithësi vepron në vela, pra ku e shtyn velin kur fryn mbi të. Ju ndoshta mendoni se era e shtyn gjithmonë velin në drejtimin që fryn. Por kjo nuk është kështu: kudo që fryn era, ajo e shtyn velin pingul me rrafshin e velit. Në të vërtetë: le të fryjë era në drejtimin e treguar nga shigjetat në figurën më poshtë; linja AB paraqet vela.

Era e shtyn gjithmonë velin në kënd të drejtë në planin e saj.

Meqenëse era shtyp në mënyrë të barabartë në të gjithë sipërfaqen e velit, ne e zëvendësojmë presionin e erës me një forcë R të aplikuar në mes të velit. Ne do ta ndajmë këtë forcë në dy: forcën Q, pingul me vela, dhe forcën P, të drejtuar përgjatë saj (shih figurën më lart, djathtas). Forca e fundit nuk e shtyn askund vela, pasi fërkimi i erës në kanavacë është i papërfillshëm. Mbetet forca Q, e cila e shtyn velin në kënd të drejtë me të.

Duke e ditur këtë, ne mund të kuptojmë lehtësisht se si një anije me vela mund të lundrojë në një kënd të mprehtë drejt erës. Le të përfaqësojë vijën KK vijën e keelës së anijes.

Si mund të lundroni kundër erës?

Era fryn në një kënd të mprehtë në këtë vijë në drejtimin e treguar nga një seri shigjetash. Linja AB përfaqëson një vela; vendoset në mënyrë që rrafshi i tij të përgjysmojë këndin ndërmjet drejtimit të keelës dhe drejtimit të erës. Ndiqni shpërndarjen e forcave në figurë. Presionin e erës në vela e paraqesim me forcën Q, e cila, e dimë, duhet të jetë pingul me vela. Le ta ndajmë këtë forcë në dy: forca R, pingul me keelin dhe forca S, e drejtuar përpara përgjatë vijës së keelës së anijes. Meqenëse lëvizja e enës në drejtimin R ndeshet me rezistencë të fortë nga uji (keel in anije me vela bëhet shumë e thellë), atëherë forca R balancohet pothuajse plotësisht nga rezistenca e ujit. Mbetet vetëm një forcë S, e cila, siç e shihni, drejtohet përpara dhe, për rrjedhojë, e lëviz anijen në një kënd, sikur drejt erës. [Mund të vërtetohet se forca S është më e madhe kur rrafshi i velit përgjysmon këndin midis drejtimit të keelës dhe erës.]. Zakonisht kjo lëvizje kryhet në zigzage, siç tregohet në figurën më poshtë. Në gjuhën e marinarëve, një lëvizje e tillë e anijes quhet "takim" në kuptimin e ngushtë të fjalës".

Le të shqyrtojmë tani të gjitha drejtimet e mundshme të erës në lidhje me drejtimin e varkës.

Diagrami i kursit të anijes në lidhje me erën, domethënë këndi midis drejtimit të erës dhe vektorit nga skaji në hark (kursi).

Kur të fryn era në fytyrë (leventik), velat varen nga njëra anë në tjetrën dhe është e pamundur të lëvizësh me vela. Sigurisht, gjithmonë mund të ulësh velat dhe të ndezësh motorin, por kjo nuk ka më asnjë lidhje me lundrimin.

Kur era fryn direkt pas jush (jibe, era e bishtit), molekulat e përshpejtuara të ajrit bëjnë presion mbi vela nga njëra anë dhe varka lëviz. Në këtë rast, anija mund të lëvizë vetëm më ngadalë se shpejtësia e erës. Analogjia e ngasjes së një biçiklete në erë funksionon këtu - era fryn në shpinë dhe është më e lehtë të kthesh pedalet.

Kur lëvizni kundër erës (e tërhequr nga afër), vela lëviz jo për shkak të presionit të molekulave të ajrit në vela nga pas, si në rastin e një xhiroje, por për shkak të forcës ngritëse që krijohet për shkak të shpejtësive të ndryshme të ajrit. në të dy anët përgjatë velit. Për më tepër, për shkak të keelës, varka nuk lëviz në një drejtim pingul me rrjedhën e varkës, por vetëm përpara. Kjo do të thotë, vela në këtë rast nuk është një ombrellë, si në rastin e një vela të tërhequr afër, por një krah avioni.

Gjatë kalimeve tona, ne lundruam kryesisht me prapambetje dhe erëra gjiri me një shpejtësi mesatare prej 7-8 nyje me një shpejtësi të erës 15 nyje. Ndonjëherë lundronim kundër erës, me gjysmë erë dhe me transport të afërt. Dhe kur era u shua, ata ndezën motorin.

Në përgjithësi, një varkë me një vela që shkon kundër erës nuk është një mrekulli, por një realitet.

Gjëja më interesante është se varkat mund të lundrojnë jo vetëm kundër erës, por edhe më shpejt se era. Kjo ndodh kur varka qëndron prapa, duke krijuar erën e saj.

Një varkë nën vela ndikohet nga dy mjedise: rrjedha e ajrit që vepron në vela dhe pjesa mbi ujë e varkës, dhe uji që vepron në pjesën nënujore të varkës.

Falë formës së velit, edhe në erën më të pafavorshme (të tërhequr nga afër), varka mund të ecë përpara.

Vela i ngjan një krahu, devijimi më i madh i të cilit është 1/3 - 1/4 e gjerësisë së velit larg lufit dhe ka një vlerë prej 8 - 10% të gjerësisë së velit (Fig. 18).

Oriz. 18. Profili i lundrimit: B - gjerësia e velit përgjatë akordit (sipas I.I. Khomyakov, 1976).

Nëse era ka një drejtim NË(Fig. 19, a), gjatë rrugës takohet me një vela, e rrotullon nga të dyja anët. Ana e erës së velit krijon një presion më të lartë (+) sesa ana e plumbit (-). Rezultantja e forcave të presionit formon një forcë R, i drejtuar pingul me rrafshin e velit ose akordit që kalon nëpër luff dhe luff dhe aplikohet në qendër të velit CPU(Figura 19, b).

Oriz. 19 Forcat që veprojnë në vela dhe byk të varkës (sipas I.I. Khomyakov, 1976):

a është efekti i erës në vela; b - efekti i erës në vela dhe uji në bykun e varkës.

Forca R zbërthehet në forcë tërheqëse T, i drejtuar paralelisht me rrafshin diametrik ( PD) të varkës, duke bërë që varka të lëvizë përpara dhe forca e lëvizjes D, drejtuar pingul PD, duke bërë që varka të lëvizë dhe të rrotullohet.

Forca R varet nga shpejtësia dhe drejtimi i erës në raport me vela. Më shumë Ðb ndërmjet drejtimit të erës NË dhe avioni i velit PP, aq më e madhe është fuqia R. Nëse Рb=90°, forcë R arrin vlerën e saj maksimale.

Fuqitë T Dhe D varet nga Ðg ndërmjet PD barka dhe avioni i velave. Me rritje Ðg forcë T rritet dhe forca D zvogëlohet.

Efekti i ujit në një varkë varet kryesisht nga konturet e pjesës së saj nënujore.

Fig. 20. Pozicioni i saktë i velit në drejtime të ndryshme të erës (sipas I.I. Khomyakov, 1976): a - i tërhequr nga afër; b - erë e gjirit, c - jibe.

Pavarësisht se në erërat e afërta forca lëvizëse D tejkalon forcën tërheqëse T, barka ecën përpara. Këtu hyn në lojë rezistenca anësore. R 1 pjesë nënujore e bykut, e cila është shumë herë më e madhe se zvarritja R.

Forca D, megjithë rezistencën e bykës, ende fryn varkën jashtë vijës së kursit. Përpiluar PD dhe drejtimin e lëvizjes së vërtetë të varkës IPÐ a quhet këndi i zhvendosjes. Sa më i mprehtë të jetë këndi ndërmjet PD dhe drejtimi i erës, aq më i madh është këndi i lëvizjes, pasi në kënde të mprehta forca tërheqëse Tështë e parëndësishme dhe barka, duke mos pasur lëvizje të mjaftueshme përpara, fryhet në erë. Në një erë të afërt më të pjerrët se 40-45°, varka nuk mund të ecë përpara.

Kështu, shtytja më e madhe dhe lëvizja më e vogël e varkës mund të merret duke zgjedhur pozicionin më të favorshëm të planit qendror të varkës dhe rrafshit të velit në lidhje me erën. Është vërtetuar se këndi ndërmjet PD varka dhe rrafshi i velit duhet të jetë i barabartë me gjysmën Ð A ndërmjet planit qendror dhe drejtimit të erës. Figura 20 tregon pozicionin e saktë të velit në erërat me tërheqje të afërt (a), gjysmë-erë (b) dhe xhib (c).

Kur zgjidhni pozicionin e vela në lidhje me PD dhe era, përgjegjësi i varkës nuk udhëhiqet nga era e vërtetë, por nga era e dukshme (e dukshme), drejtimi i së cilës përcaktohet nga rezultanta e shpejtësisë së varkës dhe shpejtësia e erës së vërtetë (Fig. 21).

Figura 21. Era e dukshme.

b dhe - era e vërtetë; V w - era nga lëvizja e varkës;

Në - erë e dukshme.

Oriz. 22. Instalimi i krahut në lidhje me pjesën e përparme (sipas I.I. Khomyakov, 1976):

a - e saktë; b - e pasaktë.

Fytyra, e vendosur përballë velës së përparme, vepron si një çarë. Rrjedha e ajrit që kalon midis fustanit dhe velës së përparme zvogëlon presionin në anën e prapme të velës së përparme dhe, për rrjedhojë, rrit forcën e saj të shtyllës. Kjo ndodh vetëm nëse këndi midis xhipeve dhe PD varkat janë pak më të mëdha se këndi midis lundrës së përparme dhe PD(Figura 22, a). Nëse xhibja shtypet në PD, atëherë fluksi i ajrit do të godasë anën e pjerrët të lundrës së përparme, do të përkeqësojë formën e saj dhe do të zvogëlojë forcën tërheqëse (Figura 22, b). I njëjti efekt prodhohet nga një krah që është shumë i lakuar.

Lëvizja e një jahti me vela në erë përcaktohet në fakt nga presioni i thjeshtë i erës në vela të tij, duke e shtyrë anijen përpara. Megjithatë, hulumtimi i tunelit të erës ka treguar se lundrimi në drejtim të erës e ekspozon velin ndaj një grupi më kompleks forcash.

Kur ajri në hyrje rrjedh rreth sipërfaqes së pasme konkave të velit, shpejtësia e ajrit zvogëlohet, ndërsa kur rrjedh rreth sipërfaqes së përparme konvekse të velit, kjo shpejtësi rritet. Si rezultat, një zonë me presion të lartë formohet në sipërfaqen e pasme të velave dhe një zonë me presion të ulët në sipërfaqen e përparme. Diferenca e presionit në të dy anët e velit krijon një forcë tërheqëse (shtytjeje) që e lëviz jahtin përpara në një kënd me erën.

Një jaht me vela i vendosur afërsisht në kënde të drejta me erën (në terminologjinë detare, jahti është i ngjitur) lëviz shpejt përpara. Vela i nënshtrohet forcave tërheqëse dhe anësore. Nëse një jaht me vela lundron në një kënd të mprehtë me erën, shpejtësia e tij ngadalësohet për shkak të një rënie të forcës tërheqëse dhe një rritje të forcës anësore. Sa më shumë të kthehet vela drejt skajit, aq më ngadalë lëviz jahti përpara, veçanërisht për shkak të forcës së madhe anësore.

Një jaht me vela nuk mund të lundrojë drejtpërdrejt në erë, por mund të ecë përpara duke bërë një seri lëvizjesh të shkurtra zigzag në një kënd me erën, të quajtura taks. Nëse era fryn në anën e majtë (1), thuhet se jahti po lundron në bordin e djathtë (2), thuhet se lundron në bordin e djathtë. Për të kaluar më shpejt distancën, jahti përpiqet të rrisë shpejtësinë e jahtit deri në kufi, duke rregulluar pozicionin e velit të tij, siç tregohet në figurën më poshtë majtas. Për të minimizuar devijimin anash nga një vijë e drejtë, jahti lëviz, duke ndryshuar kursin nga lidhja e djathtë në port dhe anasjelltas. Kur jahti ndërron kurs, vela hidhet në anën tjetër dhe kur avioni i tij përkon me vijën e erës, fluturon për ca kohë, d.m.th. është joaktive (fotografia e mesme poshtë tekstit). Jahti gjendet në të ashtuquajturën zonë të vdekur, duke humbur shpejtësinë derisa era e fryn sërish vela nga drejtimi i kundërt.

Efekti i erës në një anije përcaktohet nga drejtimi dhe forca e saj, forma dhe madhësia e zonës së lundrimit të anijes, vendndodhja e qendrës së lundrimit, vlerat e tërheqjes, rrotullimit dhe prerjes.

Veprimi i erës brenda këndeve të drejtimit 0-110° shkakton një humbje të shpejtësisë, dhe në kënde të mëdha të drejtimit dhe forcën e erës që nuk i kalon 3-4 pikë - një rritje e lehtë e shpejtësisë.

Veprimi i erës brenda 30-120° shoqërohet me rrëshqitje dhe rrotullim të erës.

Një anije në lëvizje ndikohet nga një erë relative (e dukshme), e cila lidhet me atë të vërtetën në marrëdhëniet e mëposhtme (Fig. 7.1)(2):

Ku Vi është shpejtësia e vërtetë e erës, m/s;

VK-shpejtësia e dukshme e erës, m/s;

V0 - shpejtësia e anijes, m/s;

βo-këndi i lëvizjes së anijes, gradë.

Yk - këndi i dukshëm i erës;

Yi është këndi i vërtetë i erës.

Presioni specifik i erës në anije në kgf/m llogaritet duke përdorur formulën

Ku W është shpejtësia e erës, m/s.

Oriz. 7.1. Marrëdhënia midis erës së vërtetë dhe asaj të dukshme

Oriz. 7.2. Efekti i momentit të thembra

Pra, gjatë një uragani, kur shpejtësia e erës arrin 40-50 m/s, ngarkesa e erës arrin 130-200 kgf/m2.

Presioni total i erës në anije përcaktohet nga shprehja P = pΩ, ku është zona e lundrimit të anijes.

Madhësia e momentit të mbytjes Mkr (Fig. 7.2) në kgf m për rastin e lëvizjes së qëndrueshme dhe veprimit të forcës P të presionit të erës, pingul me DP të anijes, përcaktohet nga shprehja

Ku zn është ordinata e qendrës së velit, m;

T - drafti mesatar i anijes, m.

Deti i trazuar ka efektin më të rëndësishëm në një anije. Ajo shoqërohet nga veprimi i ngarkesave të konsiderueshme dinamike në byk dhe rrotullimi i anijes. Kur lundroni në det të trazuar, rezistenca e bykut të anijes rritet dhe kushtet për funksionimin e përbashkët të helikave, bykut dhe motorëve kryesorë përkeqësohen.

Oriz. 7.3. Elementet valore

Si rezultat, shpejtësia zvogëlohet, ngarkesa në motorët kryesorë rritet, konsumi i karburantit rritet dhe diapazoni i lundrimit të anijes zvogëlohet. Forma dhe madhësia e valëve karakterizohen nga elementët e mëposhtëm (Fig. 7.3):

Lartësia e valës h - distanca vertikale nga maja në fund të valës;

Gjatësia e valës λ është distanca horizontale ndërmjet dy kreshtave ose lugëve ngjitur;

Periudha e valës t është periudha kohore gjatë së cilës vala kalon një distancë të barabartë me gjatësinë e saj (3);

Shpejtësia e valës C është distanca e përshkuar nga vala për njësi të kohës.

Në bazë të origjinës së tyre, valët ndahen në valët e erës, baticës, anemobarike, tërmetit (tsunami) dhe valëve të anijeve. Më të zakonshmet janë valët e erës. Ekzistojnë tre lloje të valëve: era, fryrja dhe e përziera. Valët e erës po zhvillohen, ato janë nën ndikimin e drejtpërdrejtë të erës, në ndryshim nga fryrja, e cila është një valë inerciale, ose një valë e shkaktuar nga një erë stuhie që fryn në një zonë të largët. Profili i valës së erës nuk është simetrik. Pjerrësia e saj e pjerrët është më e pjerrët se ajo e erës. Në majat e valëve të erës formohen kreshta, majat e të cilave shemben nën ndikimin e erës, duke formuar shkumë (qengja) dhe shkulen nga erërat e forta. Drejtimi i erës dhe drejtimi i valëve të erës në det të hapur, si rregull, përkojnë ose ndryshojnë me 30-40 °. Madhësia e valëve të erës varet nga shpejtësia e erës dhe kohëzgjatja e ndikimit të saj, gjatësia e rrugës së rrjedhës së erës mbi sipërfaqen e ujit dhe thellësia e zonës (Tabela 7.1).

TABELA 7.1. VLERA MAKSIMALE TË ELEMENTEVE VALORË PËR DET TË THELLË (N/Λ > 1/2)

Rritja më intensive e valës vërehet në raportin 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.

Për llogaritjet e përafërta të lartësisë mesatare të valës së valëve të qëndrueshme të oqeanit, përdoren formulat e mëposhtme:

Me erëra deri në 5 ballë

Kur era është mbi 5 ballë

Ku B është forca e erës në pika në shkallën Beaufort (§ 23.3).

Në kushtet e valëve të zhvilluara, ka ndërhyrje të valëve individuale (deri në 2% të numrit total ose më shumë), të cilat arrijnë zhvillimin maksimal dhe tejkalojnë gjatesi mesatare valëzon dy deri në tre herë. Valë të tilla janë veçanërisht të rrezikshme.

Mbivendosja e një sistemi valor mbi një tjetër ndodh më intensivisht kur ndryshon drejtimi i erës, ka një alternim të shpeshtë të erërave të stuhisë dhe përpara pjesës së përparme të cikloneve tropikale (4).

Energjia e valëve të valëve të zhvilluara është jashtëzakonisht e lartë. Për një anije që lëviz, efekti dinamik i valëve mund të përcaktohet nga shprehja p=0.1 τ² ku τ është periudha e vërtetë e valës, s.

Kështu, për periudha valore prej rreth 6-10 s, vlera P mund të arrijë vlera mbresëlënëse (3.6-10 t/m²).

Kur një anije lëviz kundër një valë, efekti dinamik i valëve do të rritet në proporcion me katrorin e shpejtësisë së anijes, i shprehur në metra për sekondë.

Gjatësia e valës në metra, shpejtësia në metra për sekondë dhe periudha në sekonda lidhen me njëra-tjetrën nga marrëdhëniet e mëposhtme:

Një anije praktikisht në lëvizje nuk ndeshet me periudhën e valës së vërtetë, por relative (të dukshme) τ", e cila përcaktohet nga shprehja

Ku a është këndi i drejtimit të ballit të kreshtës së valës, i matur përgjatë çdo ane.

Plus i referohet rastit të lëvizjes kundër valës, minus - përgjatë valës.

Kur ndryshon kursin, anija pozicionohet në lidhje me gjatësinë e valës së reduktuar λ":

Natyra e rrotullimit të anijes ka një marrëdhënie komplekse midis elementëve të valës (h, λ, τ dhe C) dhe elementeve të anijes (L, D, T1,2 dhe δ).

Siguria e një anijeje për sa i përket stabilitetit përcaktohet jo vetëm nga dizajni dhe shpërndarja e ngarkesës, por edhe nga kursi dhe shpejtësia e saj. Në kushtet e valëve të zhvilluara, forma e vijës ujore ekzistuese ndryshon vazhdimisht. Prandaj, forma e pjesës së zhytur të bykut, krahët e qëndrueshmërisë së formës dhe momentet e rivendosjes ndryshojnë.

Qëndrimi i anijes në fund të valës shoqërohet me një rritje të momenteve të korrigjimit. Qëndrimi i një anijeje (veçanërisht për një kohë të gjatë) në kulmin e valës është i rrezikshëm dhe mund të çojë në përmbysje. Më e rrezikshmja është rrotullimi rezonant, në të cilin periudha e lëkundjeve të vetë anijes T1,2 është e barabartë me periudhën e dukshme (të vëzhguar) të valës?" Natyra e rrotullimit rezonant në bord është paraqitur në Fig. 7.4. Siç vijon nga në figurë, dukuria e rezonancës vërehet në raportin 0.7< T1 /τ" < 1,3

Lëkundjet rezonante janë veçanërisht të rrezikshme kur anija pozicionohet me vonesën përballë valës.
Kur një anije ndjek një kurs kundër valës, humbjet në shpejtësi rriten ndjeshëm, duke ekspozuar skajet dhe ndodhin rritje të papritura të shpejtësisë. Ndikimet e valëve në pjesën e poshtme të harkut (fenomeni përplasjeje) mund të çojnë në deformim të bykut dhe këputje të mekanizmave dhe pajisjeve individuale nga themelet.

Kur ndjek një valë, anija është më pak e ndjeshme ndaj ndikimeve të valëve. Sidoqoftë, ndjekja e saj përgjatë valës me një shpejtësi afër shpejtësisë së valës VK = (0.6--1.4) C (anija "e kapi" valën) çon në një humbje të mprehtë stabiliteti anësor për shkak të një ndryshimi në formën dhe zonën e vijës ujore që vepron, dhe kjo çon në shfaqjen e një momenti xhiroskopik që vepron në rrafshin e vijës ujore dhe përkeqëson ndjeshëm kontrollueshmërinë e anijes.

Oriz. 7.4. Pitching tingëllues

Lundrimi më i rrezikshëm i një anijeje të vogël është në dete të favorshme, kur λ=L e anijes, dhe VK=C.

Diagrami universal i pitching Yu.V. Remeza

Diagrami universal i rrotullimit përcakton varësinë e elementeve të valës së vëzhguar nga ndryshimet në elementet e lëvizjes së anijes.

Diagrami llogaritet duke përdorur formulën

Ku V është shpejtësia e anijes, nyjet.

Diagrami përcakton marrëdhënien midis X dhe V sin a për vlera të ndryshme të m. Është ndërtuar në lidhje me sistemin valor mbizotërues, i cili mund të identifikohet në çdo nivel deti dhe ka efektin më të rëndësishëm në lëvizjen e anijes (§ 23.4. Diagrami universal mund të përdoret vetëm në zona me thellësi mjaft të mëdha (më shumë se 0,4X).

Përdorimi i një diagrami universal të pitching ju lejon të zgjidhni problemet kryesore të mëposhtme:
- të përcaktojë kursin dhe shpejtësinë me të cilën anija mund të futet në një pozicion rezonant pitching (pitching dhe anash);

Përcaktoni gjatësinë e valës në zonën e lundrimit;

Përcaktoni sektorët e kursit dhe intervalet e shpejtësisë në të cilat anija do të përjetojë rrotullim të fortë, afër rezonancës;

Përcaktoni drejtimet dhe shpejtësitë me të cilat anija do të jetë në gjendjen më të rrezikshme të stabilitetit anësor të reduktuar;

Përcaktoni drejtimet dhe shpejtësitë me të cilat anija do të përjetojë fenomenin e "përplasjes".

(1) Rritja e mëtejshme e erës shoqërohet nga valët e erës, të cilat ulin shpejtësinë e anijes.
(2) Koordinatat e erës së vërtetë lidhen me tokën dhe era e dukshme me anijen.
(3) Në praktikë, lëvizja e grimcave të ujit në valët e erës ndodh në orbita afër një rrethi ose elipsi.
(4) Natyra e formimit të valëve dhe lidhja e saj me elementët e erës diskutohen në detaje në kursin e oqeanografisë.