Vitorlázás - Sailing

Vitorlás alkalmaz a szél-ható vitorlák , wingsails vagy sarkanyok -to meghajtására egy vízi jármű a felszínen a víz ( vitorlás hajó , vitorlás , széllovas , vagy Kitesurfer ), a jég ( jégvitorlás ) vagy szárazföldi ( szárazföldi jacht ) több mint egy kiválasztott tanfolyam , amely gyakran része egy nagyobb navigációs tervnek .

Század közepéig a vitorlás hajók voltak a tengeri feltárás, kereskedelem és a katonai hatalom vetítésének elsődleges eszközei; ezt az időszakot vitorlás kornak nevezik . A 21. században a legtöbb vitorlázás a kikapcsolódást vagy a sportot jelenti . A szabadidős vitorlázás vagy vitorlázás versenyekre és cirkálásokra osztható . A körutazás kiterjedhet a tengeri és óceáni átkelő utakra, a parti vitorlázásra a szárazföld látókörén belül és a napvitorlázásra.

A vitorlázás a vitorlák fizikájára támaszkodik, mivel a szélből energiát nyernek, emelés és ellenállás egyaránt. Egy adott pályán a vitorlák olyan szögbe vannak állítva, amely optimalizálja a szélerősség fejlődését, a látszólagos szél által meghatározva , ami a mozgó hajóból érzékelt szél. A útján adódnak át a vitorlák ellenállt erőket a hajótest , gerinc és kormánylapát egy vitorlás hajó, a erők rája futók egy jégvitorlás, illetve erők kerekei földet vitorlás jármű, hogy a kormány a tanfolyamot. Ez az erőkombináció azt jelenti, hogy felfelé és lefelé is lehet hajózni. A pályát a valódi szélirányhoz viszonyítva (amint azt egy álló zászló jelzi) vitorlás pontnak nevezzük . A hagyományos vitorlás vízi járművek nem tudnak szélenergiát nyerni egy olyan pályán, amelynek vitorlája túl közel van a szélhez.

Történelem

A vitorlázás a történelem során a meghajtás egyik kulcsfontosságú formája volt, amely nagyobb mobilitást tett lehetővé, mint a szárazföldi utazás, akár felfedezésre, kereskedelemre, szállításra vagy hadviselésre, és növelte a halászati ​​kapacitást a partihoz képest.

A korai négyzet alakú fúrótornyok általában nem tudtak 80 ° -nál sokkal közelebb hajózni a szélhez, míg a korai elülső és hátsó fúrótornyok a széltől akár 60–75 ° -on is. Később a szögletes kötélzetű hajók is képesek voltak szél felé hajózni, és a felfedezés korában az európai hajók szabványává váltak, amikor a hajók Afrika körül Indiába, Amerikába és a világ minden tájára kalandoztak. A vitorlás hajók idővel hosszabbak és gyorsabbak lettek, a hajószerelvényes hajók magasabb árbocokat szállítottak, négyzet alakú vitorlákkal. A vitorlázás kora (1570–1870) a 18. és 19. században érte el csúcspontját olyan kereskedelmi vitorlás hajókkal, amelyek képesek voltak olyan sebességgel haladni, amely meghaladta az újonnan bevezetett gőzhajókét .

Feltárás és kutatás

Mása Christopher Columbus „s Carrack , Santa María vitorlával

Ausztronéz népek kifutott, amit a mai Dél-Kína és Tajvan az a Katamarán vagy hajók outriggers , és a rák karom vitorlák, ami lehetővé tette a ausztronéz terjeszkedés körül 3000-1500 BCE a szigetek tengeri Délkelet-Ázsia , illetve onnan az Mikronézia , sziget Melanézia , Polinézia és Madagaszkár . Hatalmas távolságokat tettek meg a nyílt óceánon kitámasztott kenukkal , olyan navigációs módszerek segítségével, mint a bot diagramok .

A felfedezések korára-a 15. századtól kezdve-a négyzet alakú, többárbocos hajók voltak a normák, és olyan navigációs technikák vezérelték őket, amelyek magukban foglalják a mágneses iránytűt, valamint a nap és a csillagok észlelését, amelyek lehetővé teszik az óceánközi utakat.

A felfedezés korában a vitorlás hajók európai utakon szerepeltek Afrikában Kínába és Japánba; és az Atlanti -óceánon túl Észak- és Dél -Amerikába. Később vitorlás hajók merészkedtek az Északi -sarkvidékre, hogy felfedezzék az északi tengeri útvonalakat és felmérjék a természeti erőforrásokat. A 18. és a 19. században a vitorlás készült Vízrajzi felvételek fejleszteni grafikonok navigációs és időnként végzett tudósok fedélzetén as utakat James Cook és a második út a HMS Beagle naturalista Charles Darwin .

kereskedelem

A késő 19. századi amerikai clipper hajót
Francia század 1840 körül harci vonalat alkot .

Az 1800-as évek elején a gyors blokádfutó szkúnerek és brigantinok-a Baltimore Clippers -háromárbocos, jellemzően hajóval felszerelt vitorlás hajókká fejlődtek, finom vonalakkal, amelyek növelték a sebességet, de csökkentették a kapacitást a nagy értékű rakományokhoz, például a kínai teához. Az árbocok akár 30 méter magasak is voltak, és 19 csomós (35 km/h) sebességet tudtak elérni, ami 24 óránként akár 465 tengeri mérföld (861 km) áthaladást tesz lehetővé. A nyírógépek nagyobb, lassabb hajóknak engedtek, amelyek gazdaságilag versenyképessé váltak a 19. század közepén. Vitorlatervek születtek csak előre-hátra vitorlákkal ( szkúner ), vagy a kettő ( brigantin , barque és barquentines ) keveréke . A tengerparti felső vitorlás szkúnerek már két fős legénységgel irányítják a vitorlakezelést, és hatékony eszközzé váltak az ömlesztett áruk szállítására, mivel csak az elővitorlákat kellett ápolni, miközben a csapózás és a gőzhajtású gépek gyakran rendelkezésre álltak a vitorlák és a horgony felemeléséhez .

A vashéjú vitorlás hajók a vitorlás hajók végső fejlődését jelentették a vitorlás kor végén. A XIX. Század elején és a huszadik század elején ömlesztett áruk szállítására építették őket. Ők voltak a legnagyobb kereskedelmi vitorlás hajók, három -öt árboccal és négyszögletes vitorlával, valamint egyéb vitorlás tervekkel . Ömlesztett árukat szállítottak a kontinensek között. A vashéjú vitorlás hajókat főként az 1870-es évektől 1900-ig építették, amikor a gőzhajók gazdaságilag túlszárnyalni kezdték őket, mivel képesek voltak menetrendet tartani a széltől függetlenül. Az acéltestek nagyjából ezzel egy időben váltották fel a vashéjakat is. A vitorlás hajók még a huszadik században is meg tudták tartani magukat az óceánon átívelő utakon, például Ausztráliában Európába, mivel nem volt szükségük bunkerre szénre, vagy friss vízre gőzhöz, és gyorsabbak voltak, mint a korai gőzösök, amelyek általában alig tudtak 8 csomók (15 km/h). Végül a gőzhajók széltől való függetlensége és a Szuezi és Panama -csatornákon áthaladó rövidebb utak megtételének képessége gazdaságtalanná tette a vitorlás hajókat.

Tengeri hatalom

Egészen addig, amíg általánosan el nem fogadták a faragott hajókat, amelyek belső csontvázszerkezetre támaszkodtak, hogy elviseljék a hajó súlyát, és hogy a fegyverkivezetéseket oldalra kell vágni, a vitorlás hajók csak járművek voltak ahhoz, hogy harcosokat szállítsanak az ellenségnek, hogy elköteleződjenek. 1500 -ra a fegyverkikötők lehetővé tették, hogy a vitorlás hajók az ellenséges hajó mellett hajózhassanak, és több ágyút is lőhessenek. Ez a fejlemény lehetővé tette a haditengerészeti flották számára, hogy harci sorba öltözzenek , amelynek során a hadihajók megtartják helyüket a vonalban, hogy párhuzamos vagy merőleges vonalba kössék az ellenséget.

Modern alkalmazások

Hajózó vitorlás hajó horgonyzóhelyén Duck Harbor -ban, Isle au Haut, Maine
Comanche hagyva Newport, Rhode Island a Plymouth , Anglia 2015-ben Rolex transzatlanti verseny

Míg a vitorlás hajók kereskedelmi vagy haditengerészeti célú használatát felváltották a motorral hajtott hajók, továbbra is vannak olyan kereskedelmi műveletek, amelyek vitorlás körutazásokra viszik az utasokat. A modern haditengerészet vitorlás hajókat is alkalmaz, hogy kiképezze a kadétokat tengerészetben . A szabadidő vagy a sport teszi ki a modern hajók vitorlázásának nagy részét.

Pihenés

A szabadidős vitorlázás két kategóriába sorolható: nappali vitorlázás, ahol az ember éjszakára leszáll a hajóról, és hajózás, ahol a fedélzeten marad.

A nappali vitorlázás elsősorban a hajó vitorlázásának örömét nyújtja. Nincs szükség úti célra. Ez egy lehetőség, hogy megosszák tapasztalataikat másokkal. Különféle hajók, amelyek nem tartalmaznak éjszakai szállást, mérete 10 láb (3,0 m) és 30,1 láb (9,1 m) között tekinthető nappali vitorlázóknak.

A vitorlás hajóutakon a part közelében vagy a folyosón keresztül lehet eljutni a szárazföld látókörébe, és olyan vitorlásokat kell használni, amelyek támogatják a folyamatos éjszakai használatot. A tengerparti körutazási területek közé tartozik a Földközi -tenger és a Fekete -tenger, Észak -Európa, Nyugat -Európa és az Észak -Atlanti -óceán szigetei, Nyugat -Afrika és a Dél -Atlanti -óceán, a Karib -térség, valamint Észak- és Közép -Amerika régiói. A vitorla alatti áthaladás az óceánokon áthaladó utakon történik a világ minden tájáról. Körkörös útvonalak léteznek Amerika és Európa, valamint Dél -Afrika és Dél -Amerika között. Sok útvonal van Amerikából, Ausztráliából, Új -Zélandról és Ázsiából a Csendes -óceán déli részén található szigetekre. Néhány cirkáló körbejárja a világot.

Sport

A vitorlázás mint sportág hierarchikus alapon szerveződik, kezdve a yachtklub szintjétől a nemzeti és nemzetközi szövetségekig. vonhatja maga után versenyzés jachtok , vitorlás gumicsónakok , vagy más kis, nyitott vitorlás jármű, köztük iceboats és szárazföldi jachtok. A vitorlás versenyzést a World Sailing szabályozza, a legtöbb versenyformátum a Racing Racing szabályait használja . Különféle tudományágakat foglal magában, többek között:

  • Az óceáni versenyek, amelyeket nagy távolságokon és nyílt vízben tartanak, gyakran több napig tartanak, és magukban foglalják a világkörüli utakat , például a Vendée Globe -t és az The Ocean Race -t .
  • Fleet versenyzés, amelyben több csónak a regatta , amely több faj vagy melegíti.
  • A Match Racing két hajóból áll, amelyek egymással versenyeznek, ahogyan az Amerika Kupa esetében is, először a célvonal átlépéséért.
  • Csapatverseny két, három hajóból álló csapat között, a match racinghez hasonló formátumban.
  • Gyorsvitorlázás, hogy új rekordokat állítson fel a különböző vízi járműkategóriákra a Vitorlás Világrekord Világtanácsa felügyelete mellett .
  • A vitorlázásnak számos, a sportághoz tartozó tudományága van.

Navigáció

Vitorlapontok (és az elmozduló vitorlás fő vitorlaerő -összetevője ).
A. Luffing ( nincs hajtóerő )-0-30 °
B. Zárt vontatás ( emelés )-30-50 °
C. Sugárnyúlás ( emelés )-90 °
D. Széles elérés ( emelés-húzás )-~ 135 °
E Futás ( ellenállás ) - 180 ° A
valódi szél ( V T ) mindenhol ugyanaz a diagramon, míg a hajó sebessége ( V B ) és a látszólagos szél ( V A ) a vitorlás pontjától függően változik.

Vitorlapont

A vitorlás hajó azon képessége, hogy energiát nyerjen a szélből, attól függ, hogy melyik vitorlán van - a vitorla alatti haladási iránytól a felszín fölötti valódi szélirányhoz képest. A vitorla fő pontjai nagyjából egy kör 45 ° -os szegmenseinek felelnek meg, 0 ° -kal közvetlenül a szél felé. Sok vitorlás hajó számára a szél mindkét oldalán 45 ° -ban átívelő ív "no-go" zóna, ahol a vitorla nem képes mozgósítani a szél erejét. A lehető legközelebb a szélhez közeli pályán-körülbelül 45 °-vitorlázni "közeli vontatásnak" neveznek. A szél szélén 90 ° -ban egy hajó "sugárnyúlványon" van. 135 fokos szélnél egy hajó "széles körben" van. A széltől 180 ° -ban (ugyanabban az irányban vitorlázik, mint a szél) egy vízi jármű "lefelé halad".

A közeli vontatástól a széles elérésig terjedő vitorlapontokban a vitorlák lényegében szárnyként viselkednek, és a felvonó elsősorban a hajót hajtja. A széles vitorlától a széles szélességtől a lefelé tartó szélig a vitorlák lényegében ejtőernyőként viselkednek, és a hajóerő túlnyomórészt hajtja a hajót. A kis előreálló ellenállású jégcsónakokkal és szárazföldi jachtokkal rendelkező vízi járműveknél ez az átmenet a széltől távolabb történik, mint a vitorlások és vitorlás hajók esetében .

A szélirány a vitorlapontoknál mindig a valódi szélre utal - az álló megfigyelő által érzett szélre. A látszólagos szél - a szél, amelyet egy megfigyelő érez egy mozgó vitorlás hajón - meghatározza a vitorlás hajó hajtóerejét .

Egy vitorlás három ponton

A hullámok jelzik a valódi szélirányt . A zászló jelzi a látszólagos szélirányt .

Hatás a látszólagos szélre

A valódi szélsebesség ( V T ) a vitorlás hajó sebességével ( V B ) kombinálva a látszólagos szélsebesség ( V A ), a légsebesség, amelyet a műszer vagy a személyzet tapasztal egy mozgó vitorlás hajón. A látszólagos szélsebesség biztosítja a vitorlák hajtóerejét a vitorla bármely pontján. Változik attól, hogy a tiltott zónában leállított vízi járművek tényleges szélsebessége a gyorsabb, mint a valódi szélsebesség, mivel a vitorlás hajó sebessége növeli a valódi szélsebességet egy elérésnél, vagy csökken a nulla felé, mint vitorlás kézműves holtan vitorlázik a szélben.

A látszólagos szél hatása a vitorlás hajókra a vitorla három pontján

Vitorlás jármű A közel van vontatott. A B vitorlás hajó gerenda közelében van. A C vitorlás hajó széles körben elérhető.
A csónak sebessége (fekete színben) egyenlő és ellentétes látszólagos szélkomponenst generál (nem látható), ami növeli a valódi szél látszólagos szélét.

A vitorlások sebességét a vízen korlátozza az ellenállás, amely a hajótest húzódásából ered. A jégcsónakok általában minden vitorlás hajónak a legkisebb ellenállást mutatnak az előrehaladás ellen. Következésképpen egy vitorlásnak a látszólagos szélszélek szélesebb tartományát tapasztalja, mint egy jéghajónak, amelynek sebessége jellemzően elég nagy ahhoz, hogy a látszólagos szél néhány fokról az útvonal egyik oldalára érkezzen, ami miatt a vitorlával fedett helyen kell hajózni vitorla pontok. A hagyományos vitorlásokon a vitorlák úgy vannak beállítva, hogy emelést hozzanak létre azokban a vitorláspontokban, ahol lehetőség van a vitorla élének a látszólagos szélhez igazítására.

Egy vitorlás esetében a vitorla pontja jelentősen befolyásolja az oldalirányú erőt. Minél magasabbra mutat a hajó a szél felé a vitorla alatt, annál erősebb az oldalirányú erő, amely ellenállást igényel a gerincről vagy más víz alatti fóliákról, beleértve a tőr táblát, a középső táblát, a szöget és a kormányt. Az oldalirányú erő szintén vállhajlást idéz elő egy vitorlásban, ami a ballaszt súlyának ellenállását igényli a legénységtől vagy magától a hajótól, valamint a hajó alakjától, különösen katamaránnal. Ahogy a hajó a szél felé mutat, az oldalirányú erő és az ellenálláshoz szükséges erők egyre kevésbé fontosak. Jégcsónakokon az oldalirányú erők ellensúlyozzák a pengék oldalirányú ellenállását a jégen és egymástól való távolságukat, ami általában megakadályozza a dőlést.

Pálya vitorla alatt

Légköri keringés , a szél irányát mutatja különböző szélességi fokokon
Szélkeringés az elzárt front körül az északi féltekén

A szél és az áramlás fontos tényező, amelyet meg kell tervezni mind a tengeri, mind a part menti vitorlázáshoz. A szél elérhetőségének, erejének és irányának előrejelzése kulcsfontosságú ahhoz, hogy erejét a kívánt pályán használhassa. Az óceáni áramlatok, az árapályok és a folyóvizek eltéríthetnek egy vitorlás hajót a kívánt iránytól.

Ha a kívánt pálya a tiltott zónán belül van, akkor a vitorlás hajónak cikk-cakk útvonalat kell követnie a szélbe, hogy elérje útvonalpontját vagy célállomását. Lefelé szélben bizonyos nagyteljesítményű vitorlás hajók gyorsabban érhetik el a célállomást, ha cikcakkos útvonalat követnek széles körben.

Az akadályok vagy a csatorna megtárgyalásához a szél irányában is szükség lehet irányváltásra, amihez szükségessé válik a tapadás megváltoztatása a széllel a vízi jármű ellenkező oldalán.

Változó tack hívják fércelés amikor a szél keresztező íj a kézműves mint kiderül és jibing (vagy gybing ), ha a szél áthalad a farán.

Ellenszél

A vitorlás hajó bárhol vitorlázhat a pályán, a tiltó zónán kívül. Ha a következő útpont vagy úti cél a hajó jelenlegi helyzetétől a no-go zóna által meghatározott íven belül van, akkor egy sor tacking manővert kell végrehajtania, hogy odaérjen egy kutya lábú útvonalon, amelyet szélnek ütésnek neveznek . Az ezen az útvonalon elért haladást útnak nevezzük ; az útvonal kezdő és végpontja közötti sebességet nevezzük sebességnek, amelyet a két pont közötti távolság és az utazási idő osztva számít. Az útvonali pontot korlátozó vonalat, amely lehetővé teszi a vitorlás hajó számára, hogy hagyja szélirányban, laikus vonalnak nevezik . Míg egyes Bermuda- kötélzetű vitorlás jachtok akár 30 ° -os szögben is hajózhatnak a szél felé, a 20. századi négyszögletes riggerek többsége 60 ° -ra van korlátozva a széltől. Az elülső és hátsó szerelvényeket úgy tervezték, hogy mindkét oldalon a széllel működjenek, míg a szögletes szerelvényeket és sárkányokat úgy tervezték, hogy a szél csak a vitorla egyik oldaláról érkezzen.

Mivel az oldalszél erők a legnagyobbak egy vitorlás hajón, közelről vontatva és szél felé verve, a hajó gerincét, középtábláját, kormányát és egyéb fóliáit körülvevő ellenálló vízerő is a legnagyobb a mozgástér enyhítésére-a hajó a pálya szélére csúszik. . A jégcsónakok és a szárazföldi jachtok minimalizálják az oldalirányú mozgást, a pengéik vagy kerekeik oldalirányú ellenállással.

Tapadásváltás koppintással
Két vitorlás jacht ellentétes csapásokon

Fércelés vagy jön körülbelül egy manőver, amellyel a vitorlás jármű fordul íj be és ezen keresztül a szél (az úgynevezett „szem a szél”) úgy, hogy a látszólagos szél változik az egyik oldalról a másik, amely lehetővé teszi előrelépés a másik tackra. A vitorlás felszerelés típusa diktálja az eljárásokat és korlátokat a csapási manőver eléréséhez. Az elülső és hátsó fúrótornyok lehetővé teszik, hogy vitorláik sántítva lógjanak, miközben tapadnak; a négyzet alakú szerelvényeknek a vitorla teljes frontális területét a szél felé kell mutatniuk, amikor oldalról oldalra váltanak; és a szörfösök rugalmasan forgó és teljesen forgó árbocokkal rendelkeznek, amelyek oldalról oldalra fordulnak.

Hátszél

18 láb Skiff , spritre szerelt aszimmetrikus spinnakerrel szélesen

Egy vitorlás hajó csak a szélsebességnél kisebb sebességgel tud haladni közvetlenül a szél irányában. Mindazonáltal számos vitorlás vízi jármű képes elérni a nagyobb lefelé irányuló sebességet, amelyet a széles szélességű sorok közötti utazás tesz lehetővé, amelyek között közbevágások vannak. Ez igaz a jégcsónakokra és a homokos jachtokra. A vízen vitorlás hajók fedezték fel, 1975-től kezdve, és most a nagy teljesítményű skiffekre, katamaránokra és fóliázó vitorlásokra terjed ki.

A csatorna vagy a lefelé irányuló irányban való navigálás az akadályok között szükségessé teheti az irányváltoztatást, amely megváltoztatja a tapadást, és ezt egy ütéssel hajtják végre.

Tapadásváltás lökéssel

A jibing vagy a gybing egy vitorlázási manőver, amellyel egy vitorlás hajó elfordítja a farát a szél szeme mellett úgy, hogy a látszólagos szél egyik oldalról a másikra változik, lehetővé téve az előrehaladást az ellenkező irányban. Ezt a manővert kisebb hajókon is el lehet végezni úgy, hogy maga felé húzza a vezérlőkart (a vitorla ellenkező oldala). Akárcsak a csapolásnál, a vitorlás berendezés típusa diktálja a jibing eljárásait és korlátait. Az elülső és hátsó vitorlák gémekkel, nyúlványokkal vagy fröccsökkel instabilak, ha a szabad végük a szél szemébe mutat, és ellenőrizni kell őket, hogy elkerüljék a másik oldalra irányuló erőszakos váltást; négyzet alakú szerelvények, mivel a vitorla teljes területét a hátsó szél felé mutatják, alig tapasztalnak működési változást egyik csapásról a másikra; és a szörfösök ismét rugalmasan elforduló és teljesen forgó árbocokkal rendelkeznek, amelyek oldalról oldalra fordulnak.

Szél és áramlatok

A szelek és az óceáni áramlatok egyaránt a nap eredményei, amelyek folyékony közegeiket táplálják. A szél hajtja a vitorlás hajót, és az óceán viszi a hajót a pályáján, mivel az áramlatok megváltoztathatják a vitorlás hajó irányát az óceánon vagy a folyón.

  • Wind - Globális szinten, a hajók, hogy hosszú utakra kell venni a légköri cirkulációs figyelembe, ami zónák nyugatias , easterlies , passzátszelek és a nagynyomású zóna fény szél, néha ló szélességi , a kettő között. A tengerészek előrejelzik a szél irányát és erejét a magas és alacsony nyomású területek , valamint az őket kísérő időjárási frontok ismeretében . A tengerparti területek mentén a tengerészek a szélirány napi változásával küzdenek - éjszaka a partról, nappal pedig a partra áramlanak. A helyi ideiglenes széleltolódásokat felvonóknak nevezik , amikor javítják a vitorlás hajó képességét a hullámvonala mentén a következő útpont irányába. A kedvezőtlen széleltolódásokat fejléceknek nevezik .
  • Áramlatok - Globális méretekben a hosszú utakat végző hajóknak figyelembe kell venniük az óceánok áramlását. A fő óceáni áramlatok, mint például az Atlanti -óceánban található Golf -patak és a Csendes -óceáni Kuroshio -áramlat, megtervezést igényelnek az áthaladó hajó nyomára gyakorolt ​​hatásukra. Hasonlóképpen, az árapályok befolyásolják a hajó nyomvonalát, különösen olyan területeken, ahol nagy az árapály, például a Fundy -öbölben vagy Délkelet -Alaszka mentén , vagy ahol az árapály átfolyik a szorosokon , például a Deget Pass a Puget Sound -ban . A tengerészek az árapály és az aktuális táblázatok segítségével tájékoztatták navigációjukat. A motorok megjelenése előtt előnyös volt, hogy a vitorlás hajók beléptek a kikötőbe, vagy elhagyták azt, vagy árapályon áthaladtak egy szoroson.

Ritkítás

A Contender gumicsónakot úgy tervezték, hogy elérje a vitorlát a látszólagos szélhez igazítva, és a személyzet mozgatható előtétet biztosít a gyalulás elősegítésére

A vágás a vitorlákat vezérlő vonalak beállítására vonatkozik, beleértve a vitorlák szélhez viszonyított szögét szabályozó lapokat, a vitorlát emelő és megfeszítő szegélyeket, valamint a hajótest ellenállásának beállítását a dőléssel, rángatózással vagy a vízen való előrehaladással szemben.

Vitorlák

A fonók a szélről való vitorlázásra vannak kialakítva.

A négyszögletes vitorlákat kettő vezérli: lapok, merevítők, hasadékok és zátonyok, valamint négy nyalábvonal , amelyek mindegyikét a személyzet tagja irányíthatja a vitorla beállításakor. A vitorlás kora vége felé a gőzüzemű gépek csökkentették a vitorla vágásához szükséges személyzet számát.

Az előre-hátra vitorla szögének a látszólagos szélhez viszonyított beállítását egy vonallal, úgynevezett "lepedővel" lehet szabályozni. A közeli vontatás és a széles elérés közötti vitorlapontoknál a cél általában az, hogy a vitorla mentén áramlást hozzunk létre, hogy maximalizáljuk az emelést. A vitorla felületére helyezett patakok, az úgynevezett visszajelzők jelzik, hogy ez az áramlás sima vagy turbulens. Az egyenletes áramlás mindkét oldalon a megfelelő burkolatot jelzi. A kar és a nagyvitorla általában úgy van beállítva, hogy sima lamináris áramlást hozzanak létre , amelyek egyikből a másikba vezetnek, az úgynevezett "réshatás".

A vitorla lefelé mutató pontjain az erő elsősorban a vitorlát nyomó szél által érhető el, amint azt a lelógó visszajelzők is jelzik. A fonók könnyű, nagy felületű, erősen ívelt vitorlák, amelyek alkalmasak a szélről való vitorlázásra.

Amellett, hogy a lapokat a látszólagos szélhez viszonyított szög beállítására használják, más vonalak szabályozzák a vitorla alakját, nevezetesen a kifúvást , a halyardot , a szórókeretet és a háttámlát . Ezek szabályozzák a szélsebességnek megfelelő görbületet, minél nagyobb a szél, annál laposabb a vitorla. Ha a szél ereje nagyobb, mint amennyit ezek a beállítások be tudnak hozni, hogy megakadályozzák a vitorlás hajó túlterhelését, akkor csökkentsék a vitorlafelületet utántöltéssel , kisebb vitorla cseréjével vagy más módon.

Csökkentő vitorla

A vitorlacsökkentést négyzet alakú hajókon lehet elérni úgy, hogy kevesebbet tesznek ki mindegyik vitorlából, és magasabbra kötik le, zátonypontokkal. Ezenkívül, ahogy a szél erősödik, a vitorlákat fel lehet húzni vagy eltávolítani a távtartókról, egészen addig, amíg a hajó túl nem éri a hurrikán erejű szeleket a "csupasz oszlopok" alatt.

Az elülső és hátsó kötélzetű hajókon a csökkentő vitorla felboríthatja a karját, és a nagyvitorla újrafutózásával vagy részleges leengedésével, ami csökkenti a vitorla területét anélkül, hogy kicserélné egy kisebb vitorlára. Ez mind a vitorlaterület csökkenését, mind a vitorlák erőfeszítésének alacsonyabb középpontját eredményezi, csökkentve a dőlési nyomatékot és a hajót függőlegesen.

A nagyvitorla utántöltésére három gyakori módszer létezik:

  • Slab reffelni amely magában csökkenti a vitorla mintegy egynegyede egyharmadára annak teljes hosszában, valamint a szigorodó az alsó része a vitorla segítségével outhaul vagy előre betöltött zátony vonal egy vitorlafeszítő kötél füle az új gombolyag , és akassza keresztül egy vitorlafeszítő kötél füle az új taktikát .
  • Szórógörgős hengerezés, vízszintes fóliával a gém belsejében . Ez a módszer szabványos vagy teljes hosszúságú vízszintes léceket tesz lehetővé.
  • Árbocon belüli (vagy az árbocon lévő) görgős zátonyozás. Ez a módszer felhajtja a vitorlát egy függőleges fólia körül, vagy az árboc résén belül, vagy az árboc külső oldalán. Ehhez szükség van egy nagyvitorlára, amely nem tartalmaz léceket , vagy újonnan kifejlesztett függőleges léceket.

Hajótest

A hajótest három aspektusa van, amelyek mindegyike egy forgástengelyhez van kötve, és ezek vezérlik:

  • Dőlés (gurulás a hossztengely körül)
  • Sark erő (forgás a függőleges tengely körül)
  • Hull ellenállás (forgatás a vízszintes tengely körül hajók között)

Mindegyik reakció a vitorlákon fellépő erőkre, és vagy a súlyelosztással, vagy a víz alatti fóliák (gerinc, tőrlap stb.) Erőközpontjának kezelésével érhető el, összehasonlítva a vitorlák erőközpontjával.

Sarkolás

Hajók dőlnek a Britannia híd előtt egy kerek Anglesey versenyen 1998

A vitorlás hajó formai stabilitása (a hajótest alakjának gördülési ellenállása) a kiindulási pont a dőlés ellen. A katamaránok és a jégcsónakok széles állásúak, így ellenállnak a dőlésnek. További intézkedések a vitorlás hajó vágásához a dőlés szabályozása érdekében:

  • Ballaszt a gerincben, amely ellensúlyozza a dőlést a csónak gurulása közben.
  • Súlyváltás, amely lehet trapéz személyzet vagy mozgatható előtét a hajón.
  • Csökkentő vitorla
  • A víz alatti fóliák mélységének beállítása az oldalsó ellenállási erő és az ellenállás középpontjának szabályozásához

Sark erő

A vitorlák erőközéppontjának és a hajótest és a mellékletek ellenállási középpontjának beállítása szabályozza, hogy a hajó egyenesen halad -e kis kormánybemenettel, vagy korrekcióra van szükség annak érdekében, hogy távol tartsa magát a széltől (időjárás sisak), vagy elfordulni a széltől (póráz sisak). Az erő középpontja az ellenállás középpontja mögött időjárási sisakot okoz. Az erő középpontja az ellenállás középpontja előtt lees sisakot okoz. Ha a kettő szorosan illeszkedik, a kormány semleges, és kevés bevitelt igényel a pálya fenntartásához.

Hull húzás

Az elülső és a hátsó súlyeloszlás megváltoztatja az edény keresztmetszetét a vízben. A kis vitorlás hajók érzékenyek a legénység elhelyezésére. Általában úgy tervezték őket, hogy a legénység középső hajókat helyezzen el, hogy minimalizálja a hajótest ellenállását a vízben.

A tengerészet egyéb aspektusai

1 - fővitorla Szerkessze ezt a Wikidatában 2 - tartóvitorla Szerkessze ezt a Wikidatában 3 - spinnaker  4 - hajótest 5 - gerinc 6 - kormánykerék 7 - rúd 8 - árboc 9 - szóró 10 - burkolat 11 - 12 -es lap - 13 -as gém 13 - árboc 14 - spinnaker -pólus 15 - backstay 16 - foretay 17 - szórókeretSzerkessze ezt a Wikidatában
 Szerkessze ezt a Wikidatában Szerkessze ezt a Wikidatában Szerkessze ezt a Wikidatában Szerkessze ezt a Wikidatában
 Szerkessze ezt a Wikidatában Szerkessze ezt a Wikidatában Szerkessze ezt a Wikidatában
 Szerkessze ezt a Wikidatában Szerkessze ezt a Wikidatában Szerkessze ezt a Wikidatában
 Szerkessze ezt a Wikidatában Szerkessze ezt a Wikidatában
 Szerkessze ezt a Wikidatában Szerkessze ezt a Wikidatában

A tengeri hajózás magában foglalja a vitorlás hajó be- és kiszállításának minden aspektusát, a navigációt a rendeltetési helyre, valamint rögzítését horgonyzó helyen vagy dokk mellett. A tengerészkedés fontos szempontjai közé tartozik a közös nyelv alkalmazása a vitorlás hajón, valamint a vitorlákat és a kötélzetet irányító vonalak kezelése.

Tengeri kifejezések

Tengeri kifejezések a hajó elemeire: jobboldali (jobb oldali), port vagy larboard (bal oldali), előre vagy előre (elöl), hátul vagy hátul (hátra), íj (a hajótest elülső része), far (a hajótest hátsó része), gerenda (a legszélesebb rész). Az alátámasztó vitorlák közé tartoznak az árbocok, a gémek, az udvarok, a gerendák és a rudak. A vitorlákat vagy más berendezéseket vezérlő mozgatható vonalakat együttesen hajó futókötélzetének nevezik . A sorok, amelyek emelés vitorlák nevezzük felhúzókötelek míg azok, amelyek megtalálják őket hívják downhauls . A vitorlákat beállító vonalakat lapoknak nevezzük . Ezekre gyakran hivatkoznak az általuk irányított vitorla nevének használatával (például főlap vagy gémlap ). A srácokat más távtartók , például spinnakeroszlopok végeinek vezérlésére használják . A csónak összekötésére használt vonalakat dokkolóvonalaknak , dokkoló kábeleknek vagy kikötési láncoknak nevezik . A lovaglás az, ami rögzíti a lehorgonyzott hajót a horgonyhoz .

Vonalak kezelése

Vitorlázás közben a következő csomók szerves részét képezik a kötelek és zsinórok kezelésének:

A vonalakat és a szegélyeket általában szépen tekercselik a tároláshoz és az újrafelhasználáshoz.

Vitorla fizika

Aerodinamikai erőkomponensek két vitorlásponthoz.
Bal oldali csónak : Lefelé tartó szél, leválasztott légárammal, mint az ejtőernyő-az uralkodó ellenállókomponens kis dőlésszöggel hajtja a hajót.
Jobb oldali hajó : Max szél (közel vontatott) ráerősített légáramlás, mint egy szárny -predominant felvonó alkatrész mindkét hajtóművet a hajó, és hozzájárul a sarok.

A vitorlázás fizikája az erők egyensúlyából fakad, amely a vitorlázó hajót hajtja a vitorlák felett, miközben áthalad a vitorláin, és a vitorlás hajó ellenállása az irányból való lefújás ellen, amelyet a vízben a gerinc , a kormány , a víz alatti fóliák biztosítanak és a vitorlás aljának egyéb elemei, jégen a jégcsónak futói vagy a szárazföldön vitorlahajtású szárazföldi jármű kerekei .

A vitorlák ereje függ a szél sebességétől és irányától, valamint a hajó sebességétől és irányától. A hajó sebessége egy adott vitorláspontban hozzájárul a " látszólagos szélhez " - a szél sebességéhez és irányához, ahogy azt a mozgó hajón mérik. A látszólagos szél a vitorlán teljes aerodinamikai erőt hoz létre, amely feloldódhat ellenállásba - az erő összetevője a látszólagos szél irányába - és felemelheti - az erő összetevőt normális (90 °) irányba a látszólagos szélhez. Attól függően, hogy a vitorla a látszólagos szélhez igazodik -e ( támadási szög ), az emelés vagy a húzás lehet a fő hajtóerő. Attól függően, hogy a vitorlák támadási szöge a látszólagos szélhez viszonyítva, minden vitorla mozgatóerőt biztosít a vitorlás hajónak, akár az emelkedés domináns csatolt áramlásából, akár a húzás domináns elválasztott áramlásból. Ezenkívül a vitorlák kölcsönhatásba léphetnek egymással, hogy olyan erőket hozzanak létre, amelyek külön -külön használva eltérnek az egyes vitorlák egyéni hozzájárulásának összegétől.

Látszólagos szélsebesség

A " sebesség " kifejezés mind a sebességre, mind az irányra vonatkozik. A szélre vonatkoztatva a látszólagos szélsebesség ( V A ) az a légsebesség, amely a legelőrehaladóbb vitorla első élére hat, vagy ahogy azt a műszerek vagy a személyzet tapasztalja egy mozgó vitorlás hajón. A tengeri terminológia , szélsebesség normálisan expresszált csomós és a szél szögek fokban . Valamennyi vitorlás hajó elér egy állandó előremeneti sebességet ( V B ) egy adott valódi szélsebesség ( V T ) és vitorláspont esetén . A hajó vitorláspontja befolyásolja a sebességét egy adott szélsebesség mellett. A hagyományos vitorlás vízi járművek nem tudnak energiát nyerni a szélből a "no-go" zónában, amely a hajótól függően körülbelül 40-50 ° -ra van a valódi széltől. Hasonlóképpen, minden hagyományos vitorlás hajó közvetlen lefelé irányuló sebessége a valódi szélsebességre korlátozódik. Ahogy egy vitorlás a széltől távolabb vitorlázik, a látszólagos szél kisebb lesz, és az oldalsó komponens kevesebb lesz; a csónak sebessége a legnagyobb a gerenda elérésénél. Ahhoz, hogy légvitorlaként viselkedjen, a vitorlás vitorláját lefedik, mivel a pálya távolabb van a széltől. Amint egy jégcsónak a széltől távolabb vitorlázik, a látszólagos szél kissé megnő, és a hajó sebessége a legnagyobb a széles körben. Annak érdekében, hogy légszárnyként viselkedjen, a jégcsónakon lévő vitorlát mindhárom vitorlapontra beborítják.

Emelje és húzza a vitorlákat

Vitorla támadási szögek (α) és az ebből eredő (idealizált) áramlási minták a rögzített áramláshoz, maximális emelkedéshez, és elakadás a feltételezett vitorla esetében. A stagnálás áramvonalai (piros) határolják a levegőt, amely átmegy a hátsó oldalra (felül) a vitorla szélirányú (alsó) oldalára.

Lift egy vitorlával, eljáró szárnyszelvény , előfordul egy irányban merőleges a beeső légáram (a látszólagos szélsebesség a headsail), és annak az eredménye közötti nyomáskülönbségeket felőli és szélalatti felületek és függ az állásszög, vitorlával a látszólagos szél alakja, légsűrűsége és sebessége. Az emelési erő abból adódik, hogy a vitorla szél felőli felületére gyakorolt ​​átlagos nyomás magasabb, mint az átnyomás a hátsó oldalon. Ezek a nyomáskülönbségek az ívelt légáramlással együtt jelentkeznek. Amint a levegő egy ívelt utat követ a vitorla szélirányú oldala mentén , az áramlási irányra merőleges nyomásgradiens van, nagyobb nyomással a görbe külső oldalán és alacsonyabb nyomással a belsejében. Generálásához lift, vitorlával kell mutatnia egy „ állásszög ” közötti szeivényhúrja a vitorla és a látszólagos szélsebesség. A támadási szög függ a hajó vitorláspontjától és attól is, hogy a vitorlát a látszólagos szélhez képest hogyan állítják be.

A vitorla által generált emelés növekedésével növekszik az emelés okozta ellenállás , amely a parazita ellenállással együtt teljes ellenállást képez , amely a beeső légárammal párhuzamos irányban hat . Ez akkor fordul elő, amikor a támadási szög a vitorla vágásával vagy az irányváltozással növekszik, és az emelési együttható az aerodinamikai elakadásig nő az emelés okozta ellenállási együtthatóval együtt . Az elakadás kezdetén az emelés hirtelen csökken, ahogy az emelés okozta ellenállás is. A vitorlák mögött a látszólagos szél (különösen lefelé haladva) elakadt állapotban működnek.

Az emelés és a húzás a vitorla teljes aerodinamikai erejének összetevői, amelyek ellenállnak a vízben (csónak esetén) vagy az úttesten (jégcsónak vagy szárazföldi vitorlás hajó) kifejtett erőknek. A vitorlák két alapvető módban működnek; az emelő-uralkodó üzemmódban a vitorla a szárnyhoz hasonló módon viselkedik , mindkét oldalon légárammal; az ellenállás uralkodó módjában a vitorla az ejtőernyővel analóg módon viselkedik, a légáramlás levált áramlásban, és a vitorla körül örvénylik.

Emelés túlsúlya (szárny mód)

A vitorlák lehetővé teszik a vitorlás hajó haladását a szél felé, köszönhetően a felhajtó képességüknek (és a hajónak az ellenálló képességének az oldalirányú erőknek). Minden vitorlás konfigurációnak van egy jellegzetes emelési együtthatója és kísérő ellenállási együtthatója, amely kísérletileg meghatározható és elméletileg kiszámítható. A vitorlás hajók a vitorla belépési pontja és a látszólagos szél között is kedvező támadási szöggel irányítják vitorláikat, még akkor is, ha a pályájuk változik. A felvonó képességét korlátozza, ha túl közel hajózik a szélhez, ha nincs hatékony támadásszög az emelés létrehozásához (luffozást okoz), és kellően lehajózik a széltől, hogy a vitorla ne tudjon kedvező támadási szögben állni, hogy megakadályozza a vitorlát az elakadástól az áramlás elválasztásával .

Húzás túlsúly (ejtőernyős mód)

Ha a vitorlás hajók olyan pályán vannak, ahol a vitorla és a látszólagos szél (a támadási szög) szöge meghaladja a maximális emelési pontot, akkor az áramlás elválik. A húzás növekszik, és az emelkedés csökken a támadási szög növekedésével, ahogy az elválás fokozatosan hangsúlyos lesz, amíg a vitorla merőleges nem lesz a látszólagos szélre, amikor az emelkedés elhanyagolhatóvá válik, és a húzás uralkodik. Az ellenszélben használt vitorlákon kívül a spinnakerek a vitorlázáshoz megfelelő területet és görbületet biztosítanak, elkülönített áramlással a vitorla lefelé irányuló szélén, az ejtőernyőkhöz hasonlóan, amelyek egyszerre nyújtanak emelést és ellenállást.

Lefelé vitorlázás spinnakerrel

A szél változása a magassággal és az idővel

A szél sebessége a felszín feletti magassággal növekszik; ugyanakkor a szél sebessége rövid időn belül változhat, mint a széllökések.

A szélnyírás hatással van a vitorlázó hajókra a mozgásban azáltal, hogy különböző szélsebességet és irányt mutat az árboc mentén, különböző magasságokban . A szélnyírás a vízfelszín feletti súrlódás miatt következik be, ami lassítja a levegő áramlását. A felszíni szél és a felszín feletti magasságban lévő szél aránya hatalmi törvény szerint változik, az óceán felett 0,11-0,13 kitevővel. Ez azt jelenti, hogy 5 m/s (9,7 kn) szél 3 m -rel a víz felett körülbelül 6 m/s (12 kn) 15 m (50 ft) víz felett. A hurrikán erejű szélben, amelynek felszíne 40 m/s (78 kn), a 15 m-es (50 láb) sebesség 49 m/s (95 kn) lenne. Ez arra utal, hogy a felszín fölé magasodó vitorláknak erősebb szélerők, amelyek az erőfeszítés középpontját magasabbra mozgatják a felszín felett, és növelik a dőlés pillanatát. Ezenkívül a látszólagos szélirány a víz feletti magassággal hátrafelé mozog, ami szükségessé teheti a vitorla alakjának megfelelő csavarodását a magassághoz kapcsolódó áramlás eléréséhez.

A széllökéseket ugyanaz az érték jósolhatja meg, amely a szélnyírás kitevőjeként szolgál, és széllökési tényezőként szolgál. Tehát a széllökések körülbelül 1,5-szer erősebbek lehetnek, mint az uralkodó szélsebesség (egy 10 csomós szél akár 15 csomót is elérhet). Ez a szélirányváltozásokkal kombinálva azt sugallja, hogy egy vitorlás hajónak milyen mértékben kell a vitorla szögét a széllökésekhez igazítania egy adott pályán.

Hull fizika

A vízi vitorlázó hajók a hajótest és a gerinc kialakításán alapulnak, hogy minimális előrelépést biztosítsanak a vitorlák hajtóerejével szemben, és maximális ellenállást a vitorlák oldalirányú erőivel szemben. A modern vitorlásoknál a hajótest alakjának (tompa vagy finom), a függelékek és a csúszásgátló szabályozásával minimalizálható a húzás. A gerinc vagy más víz alatti fóliák oldalirányú ellenállást biztosítanak a vitorlákra ható erőknek. A dőlés növeli mind a húzást, mind a hajó azon képességét, hogy követni tudja a kívánt pályát. Az elmozduló hajótest hullámgenerálása a hajó sebességének másik fontos korlátozása.

Húzza

A formájának köszönhetően a húzást prizmás együttható írja le , C p = az edény elmozdult térfogata osztva a vízvonal hosszával és a maximális elmozdult szakasz területével - a C p = 1,0 maximális értéke állandó elmozdulási keresztmetszet esetén. uszályon találtak. A modern vitorlások esetében a 0,53 ≤ C p ≤ 0,6 értékek valószínűek, mivel a víz alá merült hajótest mindkét vége felé kúpos alakú. A belső térfogat csökkentése lehetővé teszi a finomabb hajótest létrehozását kisebb ellenállás mellett. Mivel a gerinc vagy más víz alatti fólia emeléshez vezet, ellenállást is okoz, ami a hajó sarkával nő. A hajótest nedves területe befolyásolja a víz és a hajótest felszíne közötti súrlódás teljes mennyiségét, és ezáltal a légáramlás egy másik összetevőjét hozza létre.

Oldalsó ellenállás

A vitorlások valamilyen víz alatti fóliát használnak az emelés létrehozásához, amely fenntartja a hajó vitorla alatti irányát. Míg a vitorlák 10–90 ° -os támadási szögben működnek a széllel szemben, addig a víz alatti fóliák 0 ° és 10 ° közötti támadási szögben működnek az áthaladó vízzel szemben. Sem a támadási szögük, sem a felületük nem állítható (kivéve a mozgatható fóliákat), és szándékosan soha nem állnak le. Ha az edényt a vízre merőleges irányból elfordítva, jelentősen csökken a hajó szélbe mutatásának képessége.

Hullám generáció

Az elmozdulás esetén a hajótest sebessége korlátozott a csónak vízvonalának négyzetgyöke, a hajó hajótest sebessége által meghatározott szinten . A vitorlákból vagy más forrásokból származó nagyobb teljesítmény hozzáadása nem teszi lehetővé a hajó gyorsabb haladását, csupán ébresztést generál magasabb hullámokkal. A tervező és fóliázó vitorlások meghaladják ezt a korlátot, így a sebesség a teljesítmény lineáris függvényévé válik. A vitorlás vízi járművek jégfutókon vagy kerekeken ütköznek előre, ami függ a súrlódástól a megfelelő csapágyfelületekkel.

Lásd még

Megjegyzések

Bibliográfia

  • "Közlekedés és térképek" a Virtual Vaultban , a kanadai történelmi művészet online kiállítása a Library and Archives Canada -ban
  • Rousmaniere, John, The Annapolis Seamanship Book , Simon & Schuster, 1999
  • Chapman kísérleti könyv (különböző közreműködők), Hearst Corporation, 1999
  • Herreshoff, Halsey (tanácsadó szerkesztő), A tengerész kézikönyve , Little Brown and Company, 1983
  • Seidman, David, The Complete Sailor , International Marine, 1995
  • Jobson, Gary (2008). Vitorlázás alapjai (átdolgozott szerk.). Simon és Schuster. o. 224. ISBN 9781439136782.

További irodalom