Αιγύπτιους όπως ο Δαίδαλος, ο Ίκαρος, ο Αίολος, ο Όσιρης και η Ίσιδα ανάλογα με τους εκάστοτε μύθους του κάθε τόπου. Οι αρχαιότερες παραστάσεις όμως

Transcript

1 1

2 ΙΣΤΟΡΙΑ & ΕΞΕΛΙΞΗ Μια φορά και έναν καιρό.. Ο άνθρωπος προσπάθησε και κατάφερε, να παραμείνει στην επιφάνεια του νερού, χωρίς να χρειάζεται να κολυμπάει, με την βοήθεια ίσως κάποιου κορμού δέντρου. Κάνοντας έτσι, ίσως, μία από τις μεγαλύτερες ανακαλύψεις. Καθώς τα χρόνια περνούσαν, παρατηρώντας και έχοντας μια διαρκή περιέργεια ανέπτυξε μεθόδους και έδωσε λύσεις, για την κατάκτηση του υγρού στοιχείου, ανάλογα με τις ανάγκες του, το περιβάλλον και τα υλικά που διέθετε. Διακόσες σαράντα χιλιάδες χρόνια πριν, έχουμε την πρώτη ανακάλυψη υπάρξεως δειγμάτων κάποιου υποτυπώδους πλοίου, Παλαιολιθική Εποχή. Η πρώτη αναφορά όμως, είναι για τον Όσους ο οποίος, όπως αναφέρει ο Φοίνικας ιερέας Σαγχωνιάθωνας, για να γλιτώσει από το φλεγόμενο δάσος της Τύρου, άρπαξε έναν κορμό δέντρου, τον αγκάλιασε και έπεσε στην θάλασσα. Στη συνέχεια, ο Χρυσόρας και αργότερα ο θεός Ήφαιστος δένοντας πολλούς κορμούς μαζί εξέλιξε αυτό το πλεούμενο σε σχεδία εξασφαλίζοντας καλύτερη ευστάθεια και μεταφορική ικανότητα. Όπως φαίνεται όμως σε διάφορες περιοχές οι άνθρωποι για να περνούν ποτάμια και λίμνες ή για να διανύουν μικρές αποστάσεις κοντά σε θαλάσσιες ακτές πρέπει να χρησιμοποιούσαν αντίστοιχα πλεούμενα. Προωθητική δύναμη φαίνεται να ήταν κάποια κλαδιά ή ακόμα και τα ίδια τους τα χέρια ως κουπιά. Όλη αυτή η επινόηση μπορεί πολύ απλά να ξεκίνησε από κάποια παιδιά που θέλοντας να παίξουν με το νερό έγινα εφευρετικά και ρίχνοντας τους κορμούς στο νερό δημιούργησαν τα πρώτα πλεούμενα. Αργότερα αυτά τα πλεούμενα τα χρησιμοποίησαν οι μεγαλύτερη για να εξυπηρετήσουν ίσως κάποιες καθημερινές τους ανάγκες, όπως μεταφορά ατόμων ή φορτίων π.χ. φαγητού ή οποιουδήποτε άλλου αντικειμένου. Περνώντας τα χρόνια και για να μπορούν να παραμένουν στεγνοί τόσο οι ίδιοι όσο και τα εμπορεύματά τους αυτά τα πλεούμενα άρχισαν να αποκτούν κοίλωμα το οποίο έκανε το ίδιο το σκαφάκι πιο ελαφρύ και πιο στεγανό και τα χέρια και τα κλαδιά αντικαταστήθηκαν από κανονικά κουπιά. Σε περιοχές όπως η Ν. Ζηλανδία, όπου δεν υπήρχαν δάση, οι άνθρωποι χρησιμοποιούσαν τα υλικά που είχαν διαθέσιμα. Περνώντας όμως τα χρόνια η θέληση των ανθρώπων να ταξιδέψουν πιο μακριά τους ανάγκασε να εξελίξουν τις απλές τους σχεδίες, για να προστατευθούν από τα μεγαλύτερα κύματα, προσθέτοντας σανίδες παράλληλα με την κάθε πλευρά του πλοίου, που στηρίζονταν σε κάθετα ξύλα στερεωμένα με την σειρά τους στο εσωτερικό του κούφιου κορμού. Έτσι έχουμε την αρχική ιδέα πλώρης-πρύμης η οποία εξακολουθεί να υφίσταται μέχρι και την σημερινή εποχή. Ο πρώτος ιστιοπλόος της ιστορίας...ίσως κάποιος άνθρωπος ευφυής και κάπως τεμπέλης παρατηρώντας τον τρόπο με τον οποίο κινούνταν τα φύλλα των δένδρων με το πέρασμα του ανέμου, σκέφτηκε να σηκώσει στην πλώρη μιας σχεδίας κλαδιά με πλούσιο φύλλωμα,ώστε η σχεδία να παρασύρεται από τον άνεμο χωρίς ο ίδιος να τραβάει κουπί ή να σπρώχνει με το μονόξυλο. Περνώντας τα χρόνια πλοία με πανιά εμφανίζονται από τις πιο αρχαίες παραστάσεις που έχουμε, η δε πατρότητα του πανιού αποδίδεται σε Έλληνες, Ρωμαίες ακόμα και 2

3 Αιγύπτιους όπως ο Δαίδαλος, ο Ίκαρος, ο Αίολος, ο Όσιρης και η Ίσιδα ανάλογα με τους εκάστοτε μύθους του κάθε τόπου. Οι αρχαιότερες παραστάσεις όμως που έχουν βρεθεί είναι αιγυπτιακές και για αυτό το λόγο οι Αιγύπτιοι θεωρούνται οι πρώτοι που χρησιμοποίησαν το πανί. Σε αυτές τις παραστάσεις το πανί είναι ψάθινο τετράγωνο, στηριγμένο σε ένα κατάρτι, δεμένο με φυτικά σχοινιά, και σταθεροποιημένο με μια αντένα και μια μάτσα. Έχοντας περάσει χρόνια, δηλαδή ακόμα και σήμερα τα σκάφοι που ανεβοκατεβαίνουν τον Νείλο χρησιμοποιούν την ίδια τεχνική που χρησιμοποιούσαν και οι πρόγονοί τους που ταξίδευαν σε αυτό το ποτάμι. Κατεβαίνουν τον Νείλο με το ρεύμα και τον ανεβαίνουν με το σταθερό βοριαδάκι που επικρατεί στην περιοχή. Η ικανότητά των προγόνων φαίνεται στο ότι με τα καράβια αυτά και με το πώς κινούνταν μπορούσαν και μετέφεραν ογκώδη και βαριά φορτία που χρειαζόντουσαν για να χτίσουν τις πυραμίδες. Η περιέργεια του τι υπάρχει στην ανοιχτή θάλασσα τράβηξε τους Αιγύπτιους να ταξιδέψουν πιο ανοιχτά προσαρμόζοντας το πανί τους για τις πιο άγριες συνθήκες της ανοιχτής θάλασσας, πλατύτερο κι κοντότερο, από τις ήπιες του Νείλου. Επίσης καταργούν και τη μάτσα για να μπορούν τα πληρώματα να μετακινούνται πιο εύκολα κάτω από το πανί, όπως και να μπορούν να του μειώσουν λίγο την επιφάνεια σε άσχημες καιρικές συνθήκες. Το πανί, στην αρχή τουλάχιστον, χρησιμοποιούταν ως βοηθητικό μέσο στα κωπηλατικά σκάφη, κυρίως τα πολεμικά, ενώ αργότερα έγινε το κύριο μέσο κίνησης στα εμπορικά, λόγω του ότι χρειαζόντουσαν τους χώρους των κωπηλατών για να στοιβάζουν τα εμπορεύματά τους. Τελευταία αναφορά που έχουμε για τον αποφασιστικό ρόλο που έπαιξαν τα κουπιά ήταν η Ναυμαχία της Ναυπάκτου το Από τότε και μετά ακόμα και τα πολεμικά ήταν ιστιοφόρα καθαρά ιστιοφόρα. Οι μεγάλες ανακαλύψεις του 15 ου και 16 ου αιώνα και η δημιουργία νέων αγορών οδήγησαν στην ναυπήγηση και εξέλιξη μεγάλων ιστιοφόρων, όπου στα δύο κατάρτια αυξάνει ο αριθμός των πανιών και προστίθεται και ένα τρίτο μικρότερο κατάρτι στην πρύμη. Παράλληλα συνεχίζονται οι προσπάθειες για υπερβολικά μεγάλες για την εποχή κατασκευές όπως το Γαλλικό «Grand Francoise το οποίο όμως βούλιαξε μέσα στο λιμάνι χωρίς να προλάβει να ταξιδέψει. 17 ος αιώνας και έχουμε τρικάταρτα πλοία με τα κατάρτια τους να αποτελούνται από συναρμολογημένα τμήματα και όχι μεμονωμένα ξύλα. Εμφανίζονται οι φλόκοι και οι αρματωσιές γίνονται σύνθετες. Στο παιχνίδι μπαίνουν και οι τροχαλίες για να μπορούν να περνούν τα σχοινιά από μέσα και τα ξύλα ξεραίνονται πρώτα για να μην πετσικάρουν αργότερα. Και στην άλλη άκρη του Ατλαντικού αρχίζουν να κατασκευάζονται πλοία γρήγορα με μεγάλη μεταφορική ικανότητα για τις ανάγκες του δουλεμπορίου και του λαθρεμπορίου, τα οποία εξοπλίζονται ανάλογα για τις ανάγκες του Πολέμου της Ανεξαρτησίας. Στη συνέχεια η ζήτηση νέων προϊόντων είναι η αιτία δημιουργίας νέων, μεγαλύτερων και γρηγορότερων τρικάταρτων. Παρ όλο που το πρώτο αγγλικό ατμόπλοιο καταπλέει στις Ινδίες το 1825, τα ιστιοφόρα συνεχίζουν να κρατούν τα ηνία στα μακρινά ταξίδια για πολλά χρόνια μετά. Όμως με το άνοιγμα της διώρυγας του Σουέζ και αργότερα του Παναμά, μικραίνοντας κατά πολύ τις αποστάσεις, δίνεται η χαριστική βολή στα ιστιοφόρα εμπορικά. Η σκέψη όμως της 3

4 εξάντλησης των καυσίμων και η οικολογική συνείδηση, είναι ίσως οι αιτίες που επανέρχονται τα μεγάλα ιστιοφόρα στο προσκήνιο....και έτσι περνάνε τα χρόνια και τα ιστιοφόρα χρησιμοποιούνται για εκπαίδευση, αναψυχή και αγώνες ιστιοπλοΐας. ΕΙΣΑΓΩΓΗ Αεροδυναμική είναι ένας ιδιαίτερος κλάδος της Μηχανικής των Ρευστών, και ιδιαίτερα της Δυναμικής Ο επιστημονικός κλάδος αυτός έχει ως αντικείμενο έρευνας και μελέτης τους νόμους που διέπουν τη ροή του αέρα ή άλλων αερίων γύρω από διάφορα σώματα που έχουν ειδική μορφή με περιορισμένη τη μία από τις τρεις διαστάσεις τους κατά κατεύθυνση κίνησης, καθώς και την κίνηση αυτών μέσα στον αέρα. Σκοπός αυτής της μελέτης είναι η έρευνα των δυνάμεων που ασκούνται έτσι ώστε να είναι αφενός προβλέψιμη η κίνησή τους και αφετέρου η καλύτερη σχεδίαση κ βελτιστοποίηση των μεγεθών τους προς τον επιδιωκόμενο σκοπό. Η δε βελτιστοποίηση αυτή μπορεί να σχετίζεται είτε με την επίτευξη μείωσης της αντίστασης στην κίνηση του σώματος, είτε με την επίτευξη μέγιστης άντωσης με ελάχιστη οπισθέλκουσα δύναμη. ΓΕΝΙΚΑ Κατά την ιστιοπλοΐα η κίνηση του σκάφους οφείλεται από στα ακόλουθα : Στον άνεμο με κάποια σχετική ένταση (ταχύτητα) στην περιοχή μας. Το ή τα ιστία (πανιά) γεμίζουν με αέρα (άνεμο) οπότε και παίρνουν ένα προκαθορισμένο (από τον κατασκευαστή τους) σχήμα, και Το ή τα ιστία να τοποθετηθούν σε κάποια σωστή γωνία (θέση) ως προς την διεύθυνση του πνέοντος ανέμου. Σε αντίθετη περίπτωση, δηλαδή να μην φυσάει αέρας κάποιας έντασης, ή ακόμα και αν φυσάει, αν τα ιστία δεν είναι τοποθετημένα (τριμαρισμένα, όπως λέγεται στην ιστιοπλοΐα) σωστά (σωστή γωνία και θέση) ως προς την διεύθυνση του ανέμου, τότε το σκάφος δεν μπορεί να κινηθεί με την μέγιστη δυνατή ταχύτητα σε σχέση πάντα με τον άνεμο. Συνοψίζοντας λοιπόν, μπορούμε να πούμε πως για να μπορέσουμε να ταξιδέψουμε χρησιμοποιώντας την ιστιοφορία ενός σκάφους θα πρέπει να υπάρχει άνεμος κάποιας έντασης και τα πανιά μας να έχουν το σωστό τριμάρισμα σε σχέση με τον άνεμο αυτό. 4

5 ΑΕΡΟΔΥΝΑΜΙΚΗ Στα αρχαία χρόνια οι Έλληνες, για παράδειγμα, έκαναν θυσίες για να φυσήξουν ούριοι άνεμοι. Αυτό συνέβαινε γιατί τα σκάφη τους τότε είχαν τετράγωνα πανιά και με σχετικά μεγάλο φάρδος. Όταν φούσκωναν έκαναν μια καμπύλη (κούρβα) της οποίας η χορδή ήταν κάθετη ως προς τον αέρα. Έτσι λοιπόν η μόνες πλεύσεις με την οποίες μπορούσαν να ταξιδέψουν ήταν τα πρύμα και δευτερόπρυμα, δηλαδή ο αέρας φυσούσε από την πρύμη του σκάφους, άρα ο αέρας έσπρωχνε ουσιαστικά το πανί και κατ επέκταση το σκάφος. Αυτό το οποίο δεν γνώριζαν τότε ήταν η Υποπίεση και με τρόπο θα έπρεπε να είναι στημένο ένα πανί για να τη δημιουργήσει. Αντίθετα τα σημερινά σκάφη διαθέτουν πανιά που είναι με τέτοιο τρόπο τοποθετημένα πάνω στο σκάφος έτσι ώστε να δημιουργούν αεροδυναμικό σχήμα όταν τριμάρονται σωστά. Η δύναμη που αναπτύσσεται λόγω της Υποπίεσης που δημιουργείται στην υπήνεμη μεριά (πίσω πλευρά του πανιού, όχι αυτή την οποία χτυπάει πρώτη ο αέρας) ενός σύγχρονου πανιού είναι η κύρια αιτία που τα σημερινά ιστιοπλοϊκά σκάφη ταξιδεύουν σε μικρές γωνίες ως προς το άνεμο (Όρτσα). 5

6 Έτσι λοιπόν θα ήταν σκόπιμο να αναλυθούν κάποιες χρήσιμες έννοιες σχετικά με την Αεροδυναμική ώστε να μπορέσει να γίνει κατανοητός ο τρόπος λειτουργίας των πανιών και των αρχών ιστιοπλοΐας. Ρευστά ονομάζονται τα υγρά και τα αέρια τα οποία όταν κινούνται έχουν απόλυτα ίδιες ιδιότητες. Γίνεται επίσης δεκτό (για απλοποίηση) ότι ένα κινούμενο ρευστό είναι ασυμπίεστο και δεν έχει εσωτερική τριβή, δηλ. είναι ΙΔΑΝΙΚΟ ΡΕΥΣΤΟ. Πεδίο Ροής ονομάζεται ο χώρος μέσα στον οποίο κινείται ένα ρευστό. Ρευματική Γραμμή ονομάζεται η τροχιά που διαγράφει ένα μόριο ρευστού. Ο ΝΟΜΟΣ ΤΗΣ ΣΥΝΕΧΕΙΑΣ ΚΑΙ ΤΑ ΘΕΩΡΗΜΑΤΑ BERNOULLI ΚΑΙ VENTURI Ο νόμος της συνέχειας μας λέει ότι: Όταν μέσα σε έναν σωλήνα ρέει ιδανικό ρευστό, η παροχή του είναι σταθερή σε κάθε τομή του σωλήνα. ΠΑΡΟΧΗ=S A U A =S B U B =σταθερή, όπου S A, S B είναι το εμβαδόν της διατομής στα Α, Β αντίστοιχα και U A, U B είναι η ταχύτητα του ιδανικού ρευστού στα σημεία Α, Β αντίστοιχα. Για παράδειγμα, όταν κινείται ένα ρευστό, στην προκειμένη περίπτωση ο αέρας, σε έναν αγωγό και συναντήσει μικρότερη διατομή, τότε αναγκάζεται να τρέξει περισσότερο. Έτσι, παρατηρώντας το παραπάνω σχήμα, ενώ ο αέρας εισέρχεται αρχικά με μια ταχύτητα V, στην περιοχή από το Α έως το Β θα αναπτύξει μεγαλύτερες ταχύτητες (V1>V). Το φαινόμενο αυτό ονομάζεται Venturi. Πήρε το όνομα του επιστήμονα που το εξέτασε για πρώτη φορά. Ένας άλλος τώρα επιστήμονας, ο Bernoulli, απέδειξε ότι, όταν η ταχύτητα ενός ρευστού μεγαλώνει, η Πίεση μικραίνει. Νόμος του Bernoulli ο οποίος λέει ότι ένα ιδανικό ρευστό όταν ρέει μέσα σε ένα πεδίο ροής (σωλήνας) τότε η ταχύτητα του είναι αντιστρόφως ανάλογη της πιέσεως του. Σαν εφαρμογές του νόμου αυτού μπορούμε να αναφέρουμε την : 6

7 Άντωση της πτέρυγας του αεροσκάφους. Την σύγκλιση των σκαφών. Αποκόλληση ροής Άντωση της πτέρυγας του αεροσκάφους. Μια πτέρυγα αεροσκάφους έχει μεγαλύτερη καμπυλότητα στην επάνω μεριά της και αυτό έχει σαν αποτέλεσμα όταν το αεροσκάφος κινείται, στο πάνω μέρος της πτέρυγας να προκαλείται μεγαλύτερη πύκνωση των ρευματικών γραμμών του αέρα. Έτσι στο επάνω μέρος της πτέρυγας η ταχύτητα του αέρα αυξάνεται ενώ η πίεση ελαττώνεται σε σχέση με το κάτω μέρος. Η παραπάνω διαφορά πίεσης είναι αυτή που δημιουργεί τελικά τη δύναμη της Άντωσης, με τη βοήθεια της οποίας μπορεί το αεροσκάφος να απογειώνεται, να προσγειώνεται και να ίπταται στον αέρα. Σύγκλιση των σκαφών. Όταν δύο σκάφη Α, Β πλέουν παράλληλα σε μικρή σχετικά απόσταση μεταξύ τους, προκαλείται πύκνωση των ρευματικών γραμμών του νερού ανάμεσα στα σκάφη. Η ταχύτητα αυξάνεται και η πίεση ελαττώνεται στον ενδιάμεσο χώρο και αυτό έχει σαν αποτέλεσμα να τείνουν να συγκλίνουν μεταξύ τους. Έχοντας στο μυαλό μας τα παραπάνω, μπορούμε να συμπεράνουμε ότι στην περιοχή από το Α έως το Β η πίεση θα είναι μικρότερη από ό,τι είναι μπροστά από το σημείο Α 7

8 και μετά του σημείου Β. Έτσι, στην περιοχή του σχήματος ΑΒ θα δημιουργηθεί Υποπίεση. Λέγοντας Υποπίεση εννοούμε ότι ο αέρας περνώντας θα έλκει-ρουφάει το σχήμα αντί να το έλκει προς τα κάτω. Εάν τώρα τοποθετήσουμε το σχήμα ΑΒ μόνο του σε ελεύθερη ροή αέρα, θα παρατηρηθεί, το ίδιο φαινόμενο, δηλαδή ο άνεμος θα «ρουφάει» το σχήμα προς τα επάνω. Το σχήμα αυτό, έχοντας μορφή μιας καμπύλης, βοηθά στην ομαλή ροή του αέρα και μπορούμε να πούμε ότι είναι ένα αεροδυναμικό σχήμα. Αποκόλληση ροής. Όταν η κλίση μιας αεροτομής ως προς τη διεύθυνση ροής του αέρα είναι μεγάλη τότε ο αέρας δεν μπορεί να ακολουθήσει την καμπύλη της αεροτομής και έτσι εμφανίζεται αποκόλληση ροής και δημιουργούνται στρόβιλοι στο πάνω μέρος της αεροτομής. Σε πρώτο στάδιο εμφανίζεται αποκόλληση ροής του αέρα και δημιουργούνται δίνες κοντά στην έξοδο της αεροτομής. Όσο μεγαλώνει η κλίση της αεροτομής τόσο αυξάνει η αποκόλληση ροής και δημιουργούνται περισσότερες δίνες οι οποίες μετακινούνται προς τα εμπρός. Η αποκόλληση ροής (στολάρισμα) είναι ένα πολύ σημαντικό φαινόμενο γιατί μειώνει σημαντικά την Υποπίεση στο επάνω μέρος της αεροτομής και έτσι η αεροτομή δεν αποδίδει το αναμενόμενο. 8

9 Η ΑΕΡΟΔΥΝΑΜΙΚΗ ΔΥΝΑΜΗ ΠΟΥ ΑΝΑΠΤΥΣΣΕΙ ΤΟ ΠΑΝΙ Προηγουμένως παρατηρήσαμε ότι εάν σε ελεύθερη ροή τοποθετηθεί ένα αεροδυναμικό σχήμα, τότε η ταχύτητα του αέρα μεγαλώνει στην κυρτή μεριά (επάνω μεριά του σχήματος στο σκίτσο) ή αλλιώς σταβέντο-υπήνεμη πλευρά. Αυτό, σύμφωνα με το νόμο του Bernoulli, έχει σαν αποτέλεσμα να μειωθεί η Πίεση στη μεριά αυτή, να δημιουργηθεί δηλαδή Υποπίεση. Εάν τώρα το αεροδυναμικό σχήμα τοποθετηθεί με κάποια μικρή κλίση ως προς τη ροή του αέρα, θα έχουμε τα εξής φαινόμενα : Στο κάτω τμήμα (το σοφράνο) ο αέρας θα το σπρώχνει, θα εξασκεί δηλαδή Πίεση. Στο επάνω τμήμα (το σταβέντο) ο αέρας, λόγω της Υποπίεσης, θα το έλκει. Το αξιοσημείωτο είναι ότι στην ολική παραγόμενη Αεροδυναμική Δύναμη, κάθετη στη ροή του ανέμου, η Υποπίεση (Sunction) συνεισφέρει 60% και η πίεση (Pressure) 40%. 9

10 Το πανί είναι και αυτό ένα αεροδυναμικό σχήμα. Έτσι, όντας τριμαρισμένο σωστά, στην υπήνεμη μεριά του (σταβέντο) δημιουργείται Υποπίεση, ενώ στην προσήνεμη μεριά του (σοφράνο) Πίεση. Αυτό που αξίζει να πούμε είναι ότι η Υποπίεση δημιουργείται όταν ο αέρας γλύφει τη σταβέντο μεριά του πανιού, χωρίς να αποκολλάται από αυτή. Πειραματιζόμενοι με το τριμάρισμα του πανιού θα παρατηρήσουμε ότι εάν αρχίσουμε να μεγαλώνουμε την κλίση του ως προς την ροή του αέρα, τότε κάποια στιγμή (συνήθως όταν η κλίση υπερβεί τις 25 ο ) ο αέρας δεν θα μπορεί πλέον να ακολουθήσει την καμπύλη και θα αρχίσει να αποκολλάται στη σταβέντο μεριά, δημιουργώντας δίνες. Σε αυτή την περίπτωση βλέπουμε ότι τα πανί είναι μεν φουσκωμένο αλλά στολάρει (παίζει). Η Υποπίεση έχει αρχίσει να καταστρέφεται με συνέπεια το 60% της Αεροδυναμικής Δύναμης να καταστρέφεται εξίσου. Προσπαθώντας να καταλάβουμε το στολάρισμα παρατηρούμαι μια περίπτωση πλαγιοδρομίας με τη μαΐστρα μόνο. Όπου λέγοντας πλαγιοδρομία εννοούμε την πλεύση κατά την οποία ο αέρας χτυπάει το σκάφος στην πλαϊνή του πλευρά, ενώ λέγοντας μαΐστρα εννοούμε το κεντρικό πανί ενός σκάφους. 10

11 11

12 Το φαινόμενο της υποπίεσης μπορούμε να το κατανοήσουμε παρατηρώντας και κατανοώντας το παρακάτω παράδειγμα. Οι δύο αυτές στέγες έχουν ένα τελείως διαφορετικό σχήμα. Ποια από τις δύο θα ήταν πιθανότερο να παρασυρθεί από ένα δυνατό αέρα και γιατί; Η πρώτη στέγη έχοντας σχήμα αεροτομής δημιουργεί Υποπίεση άρα ο αέρας την ρουφάει προς τα επάνω. Την δεύτερη στέγη, από την άλλη πλευρά, ο άνεμος μόνο την σπρώχνει. Για τον λόγο της δημιουργίας Υποπίεσης η πρώτη στέγη είναι και αυτή που έχει μεγαλύτερες πιθανότητες να παρασυρθεί από τον άνεμο. Αντίστοιχη θέση του πανιού για να δημιουργηθεί υποπίεση Αντίστοιχη θέση του πανιού για να δημιουργηθεί πίεση (στολάρισμα) 12

13 ΔΥΝΑΜΕΙΣ ΠΟΥ ΕΝΕΡΓΟΥΝ ΣΕ ΕΝΑ ΙΣΤΙΟΠΛΟΪΚΟ ΣΚΑΦΟΣ Η δύναμη των πανιών Η άντωση που δημιουργείται στα πανιά μπορεί να αναλυθεί σε δύο δυνάμεις, από τις οποίες οι πλάγια είναι υπεύθυνη για την κλίση του σκάφους και η άλλη προς τα εμπρός, που το έλκει και είναι η μόνη ωφέλιμη. Είναι αυτή που αντιμάχεται τις τριβές της θάλασσας στις ύφαλες επιφάνειες, τις δίνες του νερού, το κύμα που δημιουργεί το ίδιο το σκάφος, την αντίσταση του αέρα επάνω στα έξαλα, τα κύματα της θάλασσας και τελικά αποδεικνύεται ισχυρότερη και προωθεί το σκάφος αντίθετα από όλα αυτά. Παρατηρώντας την ανάλυση στις διάφορες πλεύσεις βλέπουμε ότι όσο πιο ποδιστά (σε μεγαλύτερη γωνία με τον άνεμο) πλέει το σκάφος, τόσο μεγαλώνει η ωφέλιμη και μειώνεται η πλάγια, με αποτέλεσμα να έχουμε σε αυτές τις πλεύσεις μικρότερες κλίσεις και μεγαλύτερες ταχύτητες. Στα δευτερόπρυμα όμως, δεν μπορούμε να λασκάρουμε άλλο τα πανιά, η γωνία προσβολής είναι μεγάλη, και το στολάρισμα έχει αρχίσει και η ταχύτητα του σκάφους αρχίζει να μειώνεται. Γι αυτό το λόγο η πλαγιοδρομία είναι η γρηγορότερη πλεύση (θα το αναλύσουμε διεξοδικότερα και πιο κάτω). Το κάθε πανί έχει το κέντρο ιστιοφορίας του, που είναι το σημείο εφαρμογής της συνισταμένης των αεροδυναμικών δυνάμεων πάνω στο πανί. Κατά προσέγγιση αυτό το βρίσκουμε αν φέρουμε τις διαμέσους του τριγώνου, το σημείο τομής τους είναι και το κέντρο ιστιοφορίας. Για τις τζένοες δεν υπολογίζουμε το τμήμα που βρίσκεται από το άλμπουρο και πίσω. Για να βρούμε το κέντρο ιστιοφορίας του σκάφους (ΚΙ), ενώνουμε με μια ευθεία γραμμή το κέντρο του μπροστινού πανιού με το κέντρο της μαΐστρας και ανάλογα με την επιφάνεια που αναλογεί σε κάθε πανί βρίσκουμε το σημείο επάνω στην ευθεία. Δηλαδή εάν οι επιφάνειες και των δύο 13

14 πανιών είναι ίδιες το βάζουμε στη μέση. Αν πάλι η μαΐστρα είναι 60 τμ. και η γραμμή έχει μήκος στο σχέδιο μας 10 εκ., το κέντρο θα είναι 6 εκατοστά μετρώντας από το κέντρο του φλόκου. Η ΑΕΡΟΔΥΝΑΜΙΚΗ ΔΥΝΑΜΗ ΠΡΩΟΣΗΣ είναι εκείνη που κινεί το σκάφος προς τα εμπρός. Η ΠΛΑΓΙΑ ΑΕΡΟΔΥΝΑΜΙΚΗ ΔΥΝΑΜΗ τείνει να κινήσει το σκάφος πλαγίως (ΕΚΠΕΣΜΟΣ). Εκτός από τις δύο παραπάνω δυνάμεις που επενεργούν πάνω στο σκάφος, έχουμε και την πλευρική αντίσταση και την αντίσταση του σκάφους. Παρακολουθώντας με μεγαλύτερη λεπτομέρεια τις δυνάμεις που παράγουν η Πίεση και η Υποπίεση, παρατηρούμε τα ότι μικρές Δυνάμεις Πίεσης και Υποπίεσης, επενεργούν σε κάθε σημείο του πανιού και τοπικά κάθετες προς την επιφάνειά του. Παρατηρούμε όμως και κάτι εξίσου σημαντικό. Ο αέρας συναντώντας το πανί δημιουργεί στο 1/3 μπροστινό τμήμα του, δυνάμεις με τις μεγαλύτερες τιμές. Αυτό συμβαίνει λόγω του ότι προσκολλάται σε αυτό,με μεγαλύτερη επιτάχυνση στην αρχή και στη συνέχεια οι δυνάμεις προοδευτικά μικραίνουν μέχρι να μηδενιστούν καθώς αποκολλάται από αυτό. Η συνισταμένη F θα έχει κάποια κλίση προς τα εμπρός. 14

15 Εδώ αξίζει να κάνουμε και την εξής σπουδαία παρατήρηση: Όσο μεγαλύτερο ύψος μέχρι το πλωριό τμήμα του πανιού (Luff), τόσο μεγαλύτερη θα είναι η κλίση της Αεροδυναμικής Δύναμης, F, προς τα εμπρός στις κλειστές πλεύσεις (Όρτσα). 15

16 Πρακτικά λοιπόν σε μικρές γωνίες προσβολής (α= 12 ο 25 ο ), η Δύναμη F δεν θα είναι κάθετη προς τη χορδή της αεροτομής, αλλά θα έχει κάποια κλίση προς τα εμπρός. Το δε σημείο δράσης της θα είναι περίπου στο 1/3 του μήκους της χορδής από το μπροστινό τμήμα της αεροτομής (σημείο εισόδου του ανέμου). Όταν όμως αρχίζουμε να μεγαλώνουμε τη γωνία προσβολής α, η μεν δύναμη τείνει να γίνει κάθετη προς τη χορδή, το δε σημείο δράσης της μετατοπίζεται προς το μέσον της χορδής. Όταν δε η γωνία προσβολής γίνει 90 ο (όταν δηλαδή ταξιδεύουμε κατάπρυμα), τότε η παραγόμενη Αεροδυναμική Δύναμη γίνεται κάθετη προς τη χορδή και το σημείο δράσης της μετατοπίζεται ακριβώς στο μέσον της χορδής. ΓΙΑΤΙ ΤΟ ΙΣΤΙΟΠΛΟΙΚΟ ΣΚΑΦΟΣ ΤΑΞΙΔΕΥΕΙ ΟΡΤΣΑ Αναλύοντας την Ολική Αεροδυναμική Δύναμη σε δύο Συνιστώσες, Δύναμη Πρόωσης και Πλάγια Δύναμη, βλέπουμε ότι η δύναμη Πρόωσης ωθεί το σκάφος προς τα εμπρός, ενώ η Πλάγια δύναμη, που το ωθεί προς το πλάι και του δημιουργεί τον εκπεσμό, αντισταθμίζεται από την καρίνα. Έτσι το σκάφος κινείται προς τα εμπρός, ενώ ξεπέφτει πολύ λίγο προς τα πλάι. Η F είναι η δύναμη της άντωσης. Λόγω του εκπεσμού που έχουν τα σκάφη, στην κάτω μεριά του σκάφους τοποθετούμε την καρίνα, πτερύγιο με τεράστιο βάρος για να μπορεί να εξουδετερώνει την F2 και έτσι το σκάφος να μην έχει εκπεσμό και να γέρνει όσο λιγότερο γίνεται. Δημιουργεί δηλαδή αντίσταση, πλευρική, στον εκπεσμό. Σε αυτό βοηθάει και το τμήμα του σκάφους που βρίσκεται μέσα στο νερό (Ύφαλα). Το ίδιο επίσης συμβαίνει και με το τιμόνι του σκάφους αφού και αυτό 16

17 θεωρείται ένα μεγάλο πτερύγιο κάτω από το νερό πάνω στο οποίο αναπτύσσονται ίδιες δυνάμεις με αυτές τις καρίνας. Πολύ σημαντικό να θυμόμαστε είναι ότι στα όρτσα ο αέρας έλκει (ρουφάει) το σκάφος, ενώ στα πρύμα το σπρώχνει. Κάθε πανί αναπτύσσει τη δική του αεροδυναμική δύναμη στο πέρασμα του ανέμου. Η Ολική Αεροδυναμική Δύναμη είναι η Συνισταμένη όλων των Δυνάμεων που αναπτύσσουν τα πανιά. Η όλη τέχνη του τριμαρίσματος (της διευθέτησης) των πανιών είναι να μεγαλώσουμε όσον το δυνατόν περισσότερο τη Δύναμη Πρόωσης και να μειώσουμε την Πλάγια Δύναμη. Έτσι λοιπόν θα πρέπει να διατηρείται η καλύτερη δυνατή γωνία πρόπτωσης του φαινόμενου αέρα πάνω στα πανιά ώστε να μην στολάρουν, και να παίρνουν το καλύτερο σχήμα για να είναι βέλτιστη η δίοδος ανάμεσα στον φλόκο και την μαΐστρα. Με το σωστό τριμάρισμα οι καμπύλες των αετών φλόκου και μαΐστρας είναι ίδιες. Το τριμάρισμα των πανιών είναι το βασικότερο συστατικό στην πρόωση ενός σκάφους. Το άνοιγμα του αετού είναι αυτό που επηρεάζει την έξοδο του αέρα από το πανί. Όσο πιο κλειστή η πλεύση, τόσο περισσότερο θα πρέπει να εκμεταλλευόμαστε την υποπίεση που δημιουργείται. Ο πιο απλός κανόνας (αν μπορούμε να το πούμε έτσι) για να μπορέσουμε να βάλουμε το πανί στην πιο σωστή του θέση, είναι να το αρχίσουμε να το λασκάρουμε μέχρις ότου παίξει ελάχιστα στο μπροστινό του μέρος ( luff) και αμέσως να φερμάρουμε (πάρουμε) πανί μέχρι να σταματήσει να στολάρει. Κάπως έτσι λειτουργεί και η υποπίεση στα φτερά ενός αεροπλάνου και αυτός είναι και ο βασικός λόγος που το κάνει να πετά. Η Υποπίεση που αναπτύσσεται στα φτερά, στην επάνω μεριά, είναι κατ εξοχήν δύναμη που ανυψώνει το αεροπλάνο. 17

18 Η ΔΙΕΥΘΕΤΗΣΗ (ΤΡΙΜΑΡΙΣΜΑ) ΤΩΝ ΠΑΝΙΩΝ Αφού ρυθμίσουμε τα πανιά αεροδυναμικά, σύμφωνα με τις επικρατούσες συνθήκες, μπορούμε να τα τριμάρουμε. Η όλη προσπάθεια του τριμαρίσματος στρέφεται στο να τα διευθετήσουμε έτσι ώστε συγχρόνως να μας παράγουν την μέγιστη δύναμη Πρόωσης και όσον το δυνατόν μικρότερη Πλάγια. Για να επιτευχθεί αυτό θα πρέπει: Να έχουμε δώσει ήδη στα πανιά το απαιτούμενο αεροδυναμικό σχήμα (βάθος, θέση μέγιστου βάθους, Twist) Να πετύχουμε (μέχρι και την πλαγιοδρομία και ειδικά στα όρτσα) να κρατήσουμε το optimum, γωνία των πανιών στο μέγιστο άνεμο, ώστε να μας παράγουν τη μέγιστη δύναμη υποπίεσης (σε αυτό θα μας βοηθήσουν πολύ τα ανεμούρια, telltales. Το σκάφος να μην γέρνει παραπάνω από 25 ο -30 ο και πάντοτε να έχουμε ελαφρύ τιμόνι. Η αίσθηση του τιμονιού είναι το α και το ω στις καλές επιδόσεις ενός ιστιοπλοϊκού σκάφους. Η πλέον σύγχρονη αντίληψη για το τριμάρισμα είναι ότι τα πανιά δεν είναι καλά από το πώς τα βλέπουμε αλλά από το πώς τα αισθανόμαστε. Η όλη αίσθηση είναι στο τιμόνι. Μπορεί για παράδειγμα κάποια στιγμή να έχουμε αφήσει όλη την μαΐστρα να παίζει, για να μην μας «πατάει». Αυτό όμως ελαφραίνει το τιμόνι, με αποτέλεσμα το δρομόμετρο μας να δείχνει μεγαλύτερη ταχύτητα. Εάν το τιμόνι μας ζορίζει θα πρέπει πρώτα να ελέγξουμε εάν έχουμε τη σωστή τζένοα και εάν η μαΐστρα είναι στεγνή με το απαραίτητο twist. Εάν τα πανιά είναι αεροδυναμικώς σωστά και το τιμόνι έχει ακόμα ζόρι τότε αρχίζουμε να λασκάρουμε προς τα σταβέντο το track της μαΐστρας, λασκάροντας ακόμα και τη σκότα μέχρι να μας γλυκάνει το τιμόνι. Αυτό πολλές φορές κάνει την μαΐστρα να παίζει λίγο ή και πολύ. Είναι όμως επιθυμητό, διότι το τιμόνι παύει να έχει ζόρι, με αποτέλεσμα να μεγαλώνει η ταχύτητα του σκάφους. Όταν δεν είμαστε σίγουροι για το τριμάρισμα των πανιών, τότε τα λασκάρουμε έως ότου παίξουν και μετά παίρνουμε σιγά σιγά τις σκότες, έως ότου σταματήσουν να παίζουν. Αυτό φυσικά ισχύει μέχρι και την πλαγιοδρομία και όχι τα πρύμα. If you doubt let it all out όπως λένε και οι Άγγλοι. Το τριμάρισμα των πανιών καθ όλη τη διάρκεια του ταξιδιού πρέπει να είναι αδιάκοπο. Οποιαδήποτε αλλαγή στην ένταση του ανέμου, την πλεύση ή τον κυματισμό απαιτεί άμεσες ενέργειες διόρθωσης του τριμαρίσματος. Η χρήση των Telltales Τα telltales μας δείχνουν τη ροή του αέρα στα πανιά. Όταν η ροή είναι ομαλή κολλάνε επάνω στο πανί. Εάν δημιουργηθούν δίνες, αρχίζουν να παίζουν. Εμείς θα πρέπει να ρυθμίσουμε τα πανιά με τέτοιο τρόπο έτσι ώστε να έχουν ιδανική Πίεση-Υποπίεση (τα telltales λειτουργούν μέχρι και την πλαγιοδρομία). 18

19 Με σωστή γωνία προσβολής και τα δύο μαλάκια (telltales) δουλεύουν παράλληλα (1). Όταν το σοφράνο μαλάκι παίζει σημαίνει ότι έχουμε ορτσάρει περισσότερο από όσο θα έπρεπε (2). Σε αυτή την περίπτωση θα πρέπει ή να ποδίσουμε λίγο ή να πάρουμε λίγο μέσα σκότα. Όταν το σταβέντο μαλάκι παίζει τότε αυτό σημαίνει ότι ταξιδεύουμε πιο ποδιστά από όσο θα έπρεπε οπότε ή θα πρέπει να ορτσάρουμε ή να λασκάρουμε λίγο σκότα μέχρι να ξαναγίνουν τα μαλάκια παράλληλα (3). Τα μαλάκια μας είναι το καλύτερο μέσο για να ρυθμίσουμε τη σκότα και το track στις κλειστές πλεύσεις ή το boomvang στις ανοιχτές. Ο Αετός είναι σωστά φτιαγμένος εάν τα μαλάκια πετούν ελεύθερα και τα βλέπουμε πίσω από τον Αετό. Εάν κάποιο χαθεί θα πρέπει να ανοίξουμε τον Αετό ή να πάμε σταβέντο το track, έως ότου επανεμφανιστεί. 19

20 Γιατί τα μαλάκια του Αετού της μαΐστρας πρέπει να τα βλέπουμε να ανεμίζουν πίσω από τον Αετό και όχι να χάνονται; Το μαλάκι αναρροφάται σταβέντο. Αυτό σημαίνει ότι έχουμε κλείσει πολύ το Αετό. Έτσι η ροή του αέρα στην σταβέντο μεριά αποκολλάται στην έξοδο της αεροτομής με αποτέλεσμα να δημιουργούνται δίνες. Οι δίνες αυτές αναρροφούν το μαλάκι. Θα πρέπει λοιπόν να λασκάρουμε σκότα ή boomvang έως ότου ανοίξει ο αετός και δούμε ξανά το μαλάκι. Το μαλάκι ανεμίζει; Τότε ο Αετός βρίσκεται στη σωστή θέση. Η έξοδος της αεροτομής έχει την σωστή καμπύλη που επιτρέπει στον αέρα να βγει χωρίς δίνες και επομένως χωρίς απώλειες στις αεροδυναμικές επιδόσεις του πανιού. Η ΑΕΡΟΔΥΝΑΜΙΚΗ ΤΟΥ ΜΠΑΛΟΝΙΟΥ ΚΑΙ ΤΟ ΤΡΙΜΑΡΙΣΜΑ ΤΟΥ Το μπαλόνι είναι το μόνο πανί πάνω στο σκάφος το οποίο δεν χρησιμοποιείται σε κλειστές πλεύσεις (όρτσα) παρά μόνο σε ανοιχτές (πλαγιοδρομία και πρύμα), φτιαγμένο από ελαφριά υλικά και πολύ μεγάλο σε μέγεθος. Ο λόγος που χρησιμοποιείται μόνο σε ανοιχτές πλεύσεις, είναι γιατί η αρχή λειτουργίας του είναι η προσκολλημένη ροή του αέρα. Μόνο για την πλαγιοδρομία έχει 50% προσκολλημένη ροή. Πως όμως αυτό το πανί λειτουργεί; Μπορεί να λειτουργήσει με τη βοήθεια του σπινακόξυλου. Με απλά λόγια το σπινακόξυλο είναι ένα κοντάρι το οποίο τοποθετείται όσο γίνεται πιο κάθετα στον φαινόμενο άνεμο και τον ιστό. Η μία του πλευρά στερεώνεται στον ιστό και η άλλη του κρατάει τη σοφράνο σκότα του μπαλονιού. Το μπαλόνι θα πρέπει να έχει το απαιτούμενο βάθος με την ποδιά του να έχει όσο το δυνατόν περισσότερο το ίδιο ύψος. Λόγω του πολύ μεγάλου του μεγέθους και του ιδιαίτερα ελαφριού του υλικού, θα πρέπει να δίνεται μεγάλη προσοχή στον τρόπο με τον οποίο βιράρεται και μαϊνάρεται γιατί υπάρχει ο κίνδυνος μπλεξίματος του και επειδή οι δυνάμεις που ασκούνται επάνω του είναι πολύ μεγάλες μπορεί να κάνουν ζημιά τόσο στο σκάφος όσο και στο πλήρωμα. Οι κινήσεις που το συνοδεύουν πρέπει να είναι τυποποιημένες και αρκετά προσεκτικές ειδικά στην υποστροφή (πότζα). 20

21 Η αεροδυναμική του μπαλονιού στα πρίμα + ΥΠΟΠΙΕΣΗ - ΠΙΕΣΗ Η ροή του αέρα στο Μπαλόνι, Πρίμα-Δευτερόπρυμα. Καλό θα ήταν να παρατηρήσουμε ότι στις πλεύσεις όπως είναι τα πρίμα και τα δευτερόπρυμα, στα πολύ βαθιά Μπαλόνια μπορούν να αναπτυχθούν δυνάμεις Υποπίεσης στο άνω τμήμα τους και στο Γραντί, επειδή εκεί ο αέρας μπορεί να ακολουθήσει λίγο την καμπύλη πριν αποκολληθεί. 21

22 Η αεροδυναμική του μπαλονιού στην πλαγιοδρομία Στην πλαγιοδρομία ένα σωστά τριμαρισμένο Μπαλόνι μπορεί να αναπτύξει μεγάλες δυνάμεις Υποπίεσης, έστω και αν μόνο το 1/3 της σταβέντο μεριάς του μπαλονιού ακολουθείται από τη ροή του αέρα χωρίς να αποκολλάται (να στολάρει). Αυτός είναι και ο λόγος που το μπαλόνι πρέπει να δουλεύεται συνεχώς στο μεταίχμιο (το πλήρωμα να το λασκάρει συνέχεια έως ότου χαλάσει το γραντί και να το ξαναπαίρνει). 22

23 ΟΙ ΔΥΝΑΜΕΙΣ ΣΤΙΣ ΔΙΑΦΟΡΕΣ ΠΛΕΥΣΕΙΣ ΓΩΝΙΑ ΦΑΙΝ. ΑΝΕΜΟΥ (που μας δείχνουν τα όργανα) Ft = ολική αεροδυναμική δύναμη Fh = πλάγια αεροδυναμική δύναμη Fr = αεροδυναμική δυναμη πρόωσης a = γωνία προσβολής του ανέμου στο πανί ΓΩΝΙΑ ΦΑΙΝ. ΑΝΕΜΟΥ (που μας δείχνουν τα όργανα) ΓΩΝΙΑ ΦΑΙΝ. ΑΝΕΜΟΥ (που μας δείχνουν τα όργανα) 23

24 ΦΑΙΝΟΜΕΝΟΣ ΑΝΕΜΟΣ Τι είναι ο Φαινόμενος άνεμος; Ποιος είναι αυτός ο άνεμος που τον αισθανόμαστε όταν ταξιδεύουμε με ταχύτητα; Φαινόμενος άνεμος είναι η συνισταμένη δύναμη που δημιουργείται από τις συνιστώσες δυνάμεις : Α) της ταχύτητας του σκάφους Β) του πνέοντα ανέμου της περιοχής Όταν ένα σκάφος παραμένει ακίνητο δέχεται τον πνέοντα άνεμο της περιοχής στην οποία βρίσκεται. Όταν το ίδιο σκάφος αναπτύξει ταχύτητα δέχεται άνεμο λόγω της πορείας του. Η εξήγηση είναι ότι με την κίνηση του σκάφους δημιουργείται ένας νέος άνεμος που είναι αποτέλεσμα των δύο ήδη υπαρχόντων ανέμων, του πνέοντα και του μετωπικού. Ο νέος αυτός άνεμος είναι φαινομενικός και όχι μετωπικός (πραγματικός) ο οποίος φαίνεται να έχει διαφορετική διεύθυνση μοίρες από του αρχικού. Ταχύτητα φαινόμενου ανέμου Η ταχύτητα του αληθούς ανέμου διαφέρει κατά την κίνηση του σκάφους από την ταχύτητα του φαινόμενου. Δηλαδή η ταχύτητα του φαινόμενου είναι το άθροισμα της ταχύτητας του αληθούς ανέμου και της ταχύτητας του σκάφους εφ όσον το σκάφος ταξιδεύει όρτσα. Στην αντίθετη περίπτωση, όταν δηλαδή το σκάφος ταξιδεύει πρύμα, για να βρούμε τον αληθή άνεμο θα προσθέσουμε την ταχύτητα του σκάφους και την ταχύτητα του φαινόμενου και αυτό γιατί η ταχύτητα του φαινόμενου είναι μικρότερη σε σχέση με την ταχύτητα του σκάφους. Σημαντικό επίσης είναι να παρατηρήσουμε ότι όσο αυξάνεται η ταχύτητα του σκάφους τόσο έχουμε μεταφορά της διεύθυνσης του φαινόμενου προς την πλώρη του σκάφους ενώ όσο μειώνεται ο φαινόμενος αρχίζει να πλησιάζει τον αληθή με αποτέλεσμα όταν ακινητοποιηθεί το σκάφος ο φαινόμενος να έχει εξαλειφτεί και να υπάρχει μόνο ο αληθής. 24

25 Μηχανισμός Διεύθυνσης Ανέμου (ανάλυση δυνάμεων) Όταν το τρένο είναι ακίνητο και δεν φυσά άνεμος η στήλη του καπνού ανέρχεται κάθετα. (σχ. Α) Όταν το τρένο κινείται τρέχει και αυξάνει την ταχύτητά του συνεχώς. Άνεμος όμως δεν φυσάει. Κινούμενο όμως, δημιουργεί λόγω της ταχύτητάς του, μετωπικό άνεμο, του οποίου η ένταση είναι ανάλογη της ταχύτητάς του. (σχ. Β,Γ, Δ) Το τρένο είναι ακίνητο ενώ στην περιοχή του φυσά άνεμος κάποιας έντασης (σχ. 1). Το τρένο αρχίζει να κινείται και ο συνδυασμός πνέοντα και του ανέμου που δημιουργείται λόγω της ταχύτητάς του μας δίνουν τον φαινόμενο. Η διεύθυνση του βρίσκεται περίπου στο ενδιάμεσο του πραγματικού και του μετωπικού. (σχ.2) Το τρένο συνεχίζει την πορεία του και ο φαινόμενος μετατίθεται προς τα εμπρός (σχ. 3) σχηματίζοντας μια κατεύθυνση με την πορεία του τρένου. Όσο το τρένο αυξάνει την ταχύτητά του τόσο και η γωνία του φαινόμενου θα μετατίθεται προς τα εμπρός χωρίς όμως ποτέ να βρεθεί μπροστά από αυτό. 25

26 Τέλος καθώς το τρένο μειώνει την ταχύτητά του, έτσι και η διεύθυνση του φαινόμενου αρχίζει να πλησιάζει τη διεύθυνση του πραγματικού. (σχ. 4) Η ίδια ακριβώς αρχή εφαρμόζεται και στα πανιά των σκαφών όταν αυτά κινούνται με κάποια ταχύτητα. Κατά συνέπεια η ένταση και η διεύθυνση του ανέμου που μετράνε τα όργανα του σκάφους αναφέρεται στον φαινόμενο και όχι στον πραγματικό. Και όπως είπαμε και παραπάνω για να βρούμε την πραγματική ένταση του ανέμου αφαιρούμε την ταχύτητα του ανέμου για τα όρτσα και την προσθέτουμε για τα πρίμα. Ενώ για να βρούμε τη διεύθυνση αφαιρούμαι περίπου 17 ο από την διεύθυνση του φαινόμενου. Ο ΦΑΙΝΟΜΕΝΟΣ ΑΝΕΜΟΣ ΣΤΑ ΟΡΤΣΑ ΚΑΙ ΣΤΙΣ ΑΝΟΙΧΤΕΣ ΠΛΕΥΣΕΙΣ Στο σκίτσο βλέπουμε το μέγεθος και τη διεύθυνση που θα έχει ο Φαινόμενος Άνεμος, εάν το σκάφος δεχόταν τον Πραγματικό Άνεμο από την πρύμη, σε γωνία 45 ο ως προς την κεντρική γραμμή του (περίπτωση Ανοιχτής Πλεύσεις, Δευτερόπρυμα). Εδώ βλέπουμε ότι στις Ανοιχτές Πλεύσεις ο Φαινόμενος Άνεμος είναι μικρότερος του πραγματικού. ΣΤΑ ΟΡΤΣΑ Ο Φαινόμενος Άνεμος έχει μεγαλύτερη ένταση από τον Πραγματικό και το σκάφος τον δέχεται σε κλειστότερη (μικρότερη) γωνία από αυτήν του Πραγματικού. (ΣΗΜ: Τα όργανα π.χ. το Windex μας δείχνουν τον Φαινόμενο Άνεμο). ΣΤΙΣ ΑΝΟΙΧΤΕΣ ΠΛΕΥΣΕΙΣ (από την πλαγιοδρομία και μετά) Ο Φαινόμενος Άνεμος έχει τη μικρότερη ένταση από τον Πραγματικό και το σκάφος τον δέχεται σε κλειστότερη (μικρότερη) γωνία, ως προς την πλώρη, από αυτήν του Πραγματικού. 26

27 Για να αποκαταστήσουμε τις απώλειες, τόσο της μείωσης του Φαινόμενου Ανέμου, όσο και της Αεροδυναμικής Δύναμης, θα πρέπει να μεγαλώσουμε την επιφάνεια των πανιών. Ο πιο αποτελεσματικός τρόπος είναι να χρησιμοποιήσουμε το Μπαλόνι. ΔΙΑΤΑΞΗ ΦΑΙΝΟΜΕΝΟΥ ΑΝΕΜΟΥ ΚΑΘ ΥΨΟΣ ΣΤΑ ΟΡΤΣΑ Στα όρτσα ο Φαινόμενος Άνεμος είναι μεγαλύτερος του Πραγματικού και έχει αρκετά μεγάλη ένταση, ακόμη και στα κατώτερα τμήματα του πανιού. Επομένως, για να είναι πιο αποτελεσματικά τα πανιά (ειδικά η Genoa), θα πρέπει να φθάνουν όσο χαμηλά γίνεται, να ακουμπάνε δηλ. το κατάστρωμα. (Όπως θα δούμε και αργότερα, η ένταση του Πραγματικού Ανέμου στα κατώτερα στρώματα είναι μικρότερη, λόγω της τριβής που έχει ο άνεμος με την επιφάνεια της θάλασσας.) ΔΙΑΤΑΞΗ ΦΑΙΝΟΜΕΝΟΥ ΑΝΕΜΟΥ ΚΑΘ ΥΨΟΣ ΣΤΑ ΠΡΥΜΑ Στα πρίμα ο Φαινόμενος Άνεμος είναι πολύ ασθενής στα κατώτερα τμήματα των πανιών. Επομένως, για καλύτερα αποτελέσματα τα πανιά (ειδικά το Μπαλόνι) θα πρέπει να είναι όσο το δυνατόν πιο ψηλά. 27

28 ΠΟΙΑ ΕΙΝΑΙ Η ΤΑΧΥΤΕΡΗ ΠΛΕΥΣΗ ΜΕ ΤΑ ΠΑΝΙΑ Στην πλαγιοδρομία ο φαινόμενος άνεμος έχει μικρότερη ταχύτητα από ότι έχει στα όρτσα λόγω του ότι το πανί είναι τριμαρισμένο μακριά από τον διαμήκη άξονα του σκάφους και η δύναμη άντωσης έχει μεγαλύτερη κλίση προς τα εμπρός με αποτέλεσμα η αεροδυναμική δύναμη πρόωσης F1 που κινεί το σκάφος να είναι μεγαλύτερη. Συνεπώς η πιο γρήγορη πλεύση θα λέγαμε πως είναι η πλαγιοδρομία. Τα όρτσα είναι λιγότερα γρήγορα ενώ τα πρίμα είναι η πιο αργή πλεύση του σκάφους και αυτό γιατί ο φαινόμενος άνεμος έχει την μικρότερη ταχύτητα και η δύναμη πρόωσης που αναπτύσσεται στο πανί είναι μικρότερη σε σχέση με τις άλλες πλεύσεις. 28

29 Έχοντας υπ' όψιν μας τα παραπάνω μπορούμε και μέσω παραδείγματος να δούμε ποια είναι η ταχύτερη πλεύση. Υποθετικά μιλώντας λοιπόν, λέμε ότι η ταχύτητα του πραγματικού ανέμου είναι σταθερή, 12 κόμβοι. ΣΤΑ ΟΡΤΣΑ 1. Ο φαινόμενος άνεμος έχει την μεγαλύτερη τιμή του (17 κόμβους). 2. Η Συνισταμένη Αεροδυναμική Δύναμη F1 έχει μεν την μεγαλύτερη τιμή αλλά λόγω της θέσης του πανιού (τριμαρισμένο κοντά στην κεντρική γραμμή του σκάφους) δεν έχει μεγάλη κλίση προς τα εμπρός. Έτσι η Δύναμη Πρόωσης είναι μικρότερη από τη Δύναμη Εκπεσμού. 3. Το σκάφος θα έχει αρκετή ταχύτητα αλλά και Εκπεσμό (μικρό η μεγάλο ανάλογα με το σχήμα της γάστρας του). ΣΤΗΝ ΠΛΑΓΙΟΔΡΟΜΙΑ 1. Εάν το πανί είναι τριμαρισμένο σωστά, τότε θα αναπτύξει Υποπίεση σε όλη την υπήνεμο πλευρά του. 2. Η τιμή του Φαινόμενου Ανέμου μικραίνει (15 κόμβοι), επομένως η αεροδυναμική δύναμη F2 θα έχει μικρότερη τιμή από την F1. 3. Λόγω της θέσης του πανιού (τριμαρισμένο μακριά από την κεντρική γραμμή του σκάφους), η Δύναμη F2θα έχει μεγαλύτερη κλίση προς τα εμπρός. Έτσι θα έχουμε μεγάλη Δύναμη Πρόωσης και μικρό Εκπεσμό. Η πλαγιοδρομία είναι η ταχύτερη πλεύση. ΣΤΑ ΚΑΤΑΠΡΥΜΑ 1. Το πανί στολάρει 100%, επομένως χάνεται η δύναμη της Υποπίεσης. Ο αέρας δηλαδή τώρα μόνο σπρώχνει το πανί. 2. Ο Φαινόμενος άνεμος έχει την μικρότερη τιμή του (7 κόμβους). 3. Αποτέλεσμα των παραπάνω είναι η Αεροδυναμική Δύναμη F3 να έχει μικρότερη τιμή από τις F1 και F2. 4. Το σκάφος δεν θα έχει εκπεσμό λόγω του ότι η Δύναμη F3 είναι παράλληλη προς την κεντρική γραμμή. Η ταχύτητα του σκάφους στα κατάπρυμα είναι η μικρότερη. 29

30 Καλό θα ήταν να σημειωθεί ότι και στα κατάπρυμα (ο αέρας έρχεται ακριβώς από την πρύμη του σκάφους) ένα ιστιοφόρο σκάφος μπορεί να πιάσει μεγάλες ταχύτητες. Για παράδειγμα, ο πραγματικός άνεμος είναι 12 κόμβοι και η μεγαλύτερη ταχύτητα του σκάφους επιτυγχάνεται στην πλαγιοδρομία (που προσδιορίζεται από το μήκος της ισάλου του). Για να επιτευχθεί η ίδια ταχύτητα και στα κατάπρυμα, με τα ίδια πανιά, θα πρέπει ο πραγματικός άνεμος να είναι τουλάχιστον 29 κόμβοι ή ακόμα και περισσότερο. Επίσης αξιοσημείωτο είναι ότι και στα Κατάπρυμα ή και στα Δευτερόπρυμα (ο αέρας έρχεται λίγο πιο δεξιά ή πιο αριστερά από την πρύμη του σκάφους) με δυνατούς ανέμους μπορούν να επιτευχθούν ακόμη μεγαλύτερες ταχύτητες (από εκείνες που προσδιορίζονται από το μήκος της ισάλου) από ιστιοφόρα που έχουν τη δυνατότητα να πλανάρουν. ΤΟ TWIST ΤΩΝ ΠΑΝΙΩΝ ΣΤΑ ΟΡΤΣΑ ΚΑΙ ΣΤΙΣ ΑΝΟΙΧΤΟΤΕΡΕΣ ΠΛΕΥΣΕΙΣ (ΜΕΧΡΙ ΠΛΑΓΙΟΔΡΟΜΙΑ) Διαβάθμιση του αληθούς ανέμου και παρέκκλιση του φαινόμενου Η διαβάθμιση του αληθούς ανέμου είναι η αύξηση της ταχύτητάς του από την επιφάνεια της θάλασσας μέχρι την κορυφή του ιστού και οφείλεται στην προοδευτική μείωση της τριβής του σε σχέση με την επιφάνεια της θάλασσας. Επίσης πέρα από την αύξηση της ταχύτητας έχουμε και παρέκκλιση του φαινόμενου ως προς την διεύθυνση, πλησιάζοντας έτσι την διεύθυνση του αληθούς. 30

31 Επειδή είναι αναγκαίο να παραμείνει σταθερή η γωνία του φαινόμενου ανέμου πάνω στο πανί, από την ποδιά μέχρι την κορυφή του, θα πρέπει το άνοιγμα του αετού να αυξάνει από κάτω προς τα πάνω. Αυτό το άνοιγμα ονομάζεται TWIST και η σωστή ρύθμιση του είναι σημαντικότατη στην επίτευξη μέγιστης απόδοσης. ΓΙΑΤΙ ΤΑ ΠΑΝΙΑ ΠΡΕΠΕΙ ΝΑ ΕΧΟΥΝ TWIST ΣΤΟ ΛΙΓΟ ΑΝΕΜΟ Η ταχύτητα του ανέμου, όπως είπαμε παραπάνω, αυξάνει με το ύψος πάνω από την επιφάνεια της θάλασσας. Έτσι τα ανώτερα τμήματα των πανιών δέχονται άνεμο μεγαλύτερης έντασης από ότι τα κατώτερα. Το πανί δέχεται καθ ύψος διαφορετικές εντάσεις ανέμου. Το φαινόμενο αυτό είναι περισσότερο έντονο σε μικρές εντάσεις ανέμου. 31

32 Φαινόμενος Άνεμος καθ ύψος Γνωρίζουμε ότι : 1) Η ταχύτητα του Πραγματικού Ανέμου αυξάνει καθ ύψος. 2) Η ταχύτητα του σκάφους παραμένει σταθερή σε οποιοδήποτε του σκάφους (χαμηλά ή ψηλά). Α) Η ένταση του Φαινόμενου Ανέμου αυξάνει καθ ύψος. Β) Στα ανώτερα τμήματα του πανιού ο Φαινόμενος Άνεμος στρέφεται σε ανοικτότερη γωνία (σιγόντο). Για να εκμεταλλευτούμε το φαινόμενο αυτό, πρέπει να δώσουμε Twist στο πανί, ιδιαίτερα στο λίγο αέρα που το φαινόμενο αυτό είναι περισσότερο έντονο. 32

33 Λόγω του ότι ο Φαινόμενος Άνεμος στρέφεται σε ανοιχτότερη γωνία στα ανώτερα τμήματα του πανιού, θα πρέπει να διαμορφώσουμε ανάλογα τις αεροτομές. Στο παραπάνω σκίτσο ο Αετός είναι κλειστός στα ανώτερα τμήματα του πανιού, Η ΘΕΩΡΙΑ με αποτέλεσμα CIRCULATION ο αέρας να μη μπορεί να ακολουθήσει τη σταβέντο μεριά τω αεροτομών. Έτσι αποκολλάται, δημιουργώντας δίνες και χαλάει η Υποπίεση. Εάν ανοίξουμε όμως τον Αετό, ο άνεμος μπορεί να ακολουθήσει τη σταβέντο μεριά των αεροτομών στα ανώτερα τμήματα των πανιών. Έτσι, δεν καταστρέφεται η Υποπίεση και το πανί παράγει μεγαλύτερη δύναμη. 33

34 Όταν ένα αεροδυναμικό σχήμα τοποθετηθεί σε ελεύθερη ροή αέρα, τότε στην έξοδο του δημιουργείται ένας μικρός στρόβιλος, ο οποίος κατά κάποιο τρόπο περιστρέφει γύρω από την αεροτομή ένα μεγαλύτερο στρόβιλο, που στρέφεται με ταχύτητα V c (Circulation). Κοιτώντας το σκίτσο συμπεραίνουμε ότι: Α) Στη σταβέντο μεριά (επάνω όπως κοιτάμε το σκίτσο) η ταχύτητας της ροής εξαιτίας του παραπάνω φαινομένου αυξάνεται σε V c + V. Β) Στη σοφράνο μεριά (κάτω όπως κοιτάμε το σκίτσο) η ταχύτητα ροής μειώνεται σε V V c. Σύμφωνα με τον Bernoulli, όταν η ταχύτητα ενός ρευστού μεγαλώνει, η Πίεση μικραίνει. Επομένως, στη σταβέντο μεριά έχουμε μικρότερη Πίεση (έχουμε δηλαδή Υποπίεση) και στη σοφράνο μεγαλύτερη Πίεση. 34

35 Για να καταλάβουμε το Circulation μπορούμε να φανταστούμε ότι ο μικρός στρόβιλος μοιάζει με έναν μικρό τροχό που γυρίζει έναν μεγάλο. Η ροή γύρω από την αεροτομή παρομοιάζεται με την περιστροφή του μεγάλου τροχού και ονομάζεται Circulation. Στην περιοχή του Slot οι ταχύτητες του Circulation έχουν αντίθετη φορά. Λόγω του ότι οι ταχύτητες του Circulation έχουν αντίθετη φορά στην περιοχή του Slot, η ταχύτητα της ολικής ροής σε αυτή την περιοχή πρέπει να μειώνεται. Αντίθετα με ότι πιστεύαμε παλαιότερα, ότι δηλ. στην περιοχή του Slot υπήρχε μεγαλύτερη ταχύτητα ανέμου. 35

36 Λαμβάνοντας υπόψη τα παραπάνω και κοιτώντας το σκίτσο, μπορούμε να συμπεράνουμε ότι: Α) Η γωνία α1 μεταξύ των διευθύνσεων του Φαινόμενου Ανέμου στο κατώτερο και στο ανώτερο τμήμα του πανιού στα Όρτσα είναι μικρότερη από τη γωνία α2 που κάνει ο Φαινόμενος Άνεμος στην Πλαγιοδρομία. Β)Λόγω του παραπάνω φαινομένου, τα πανιά χρειάζονται περισσότερο Twist στην Πλαγιοδρομία από ό,τι στα Όρτσα. Στα όρτσα η γωνία είναι περίπου 5 ο, ενώ στην Πλαγιοδρομία περίπου 30 ο. 36

37 ΣΤΑ ΟΡΤΣΑ κάθε αλλαγή διεύθυνσης του Πραγματικού Ανέμου επιφέρει μικρότερη αλλαγή γωνίας στον αντίστοιχο Φαινόμενο Άνεμο (Η γωνία α είναι μικρότερη από τη γωνία β). ΣΤΑ ΠΡΥΜΑ / ΔΕΥΤΕΡΟΠΡΥΜΑ κάθε αλλαγή διεύθυνσης του Πραγματικού Ανέμου (ή αλλαγή πορείας του σκάφους) επιφέρει μεγαλύτερη αλλαγή γωνίας στον αντίστοιχο Φαινόμενο Άνεμο (Η γωνία α είναι μεγαλύτερη από τη γωνία β). 37

38 ΑΛΛΑΓΗ ΠΟΡΕΙΑΣ ΣΤΑ TACK Όταν ταξιδεύουμε Όρτσα, δεχόμαστε τον Πραγματικό Άνεμο στις 45 ο (τον δε Φαινόμενο στις 30 ο με 35 ο ). Άρα, κάθε φορά που κάνουμε tack, το σκάφος αλλάζει πορεία 90 ο. Αν υποθέσουμε τώρα ότι προχωρώντας αριστερήνεμοι για κάποιο λόγο (εμπόδιο, αλλαγή διεύθυνσης ανέμου) θέλουμε να γυρίσουμε δεξήνεμοι η ενέργεια που θα πραγματοποιήσουμε για να γίνει αυτό λέγεται tack (ή αλλιώς όρτσα λαμπάντα ή αναστροφή). Σε αυτή τη μανούβρα η πλώρη του σκάφους θα περάσει από κει που έρχεται ο άνεμος. 38

39 ΑΠΟΤΟΜΗ ΑΛΛΑΓΗ ΤΑΧΥΤΗΤΑΣ ΤΟΥ ΑΝΕΜΟΥ Ο ΑΝΕΜΟΣ ΠΕΦΤΕΙ ΑΠΟΤΟΜΑ (π.χ. από τους 8 κόμβους σε 4 κόμβους) Η ταχύτητα του σκάφους (6 κόμβοι) δεν θα μεταβληθεί αισθητά, λόγω της αδράνειας του, θέση Β). Θα πρέπει λοιπόν να ποδίσουμε. Ο ΑΝΕΜΟΣ ΔΥΝΑΜΩΝΕΙ ΑΠΟΤΟΜΑ (π.χ. από τους 4 κόμβους σε 8 κόμβους) Η ταχύτητα του σκάφους (6 κόμβοι) δεν θα μεταβληθεί αισθητά, λόγω της αδράνειας του. Έτσι λοιπόν, ο Φαινόμενος Άνεμος θα έρθει σε πιο ανοικτή γωνία (από τη θέση Β στη θέση Α). Μπορούμε λοιπόν να ορτσάρουμε. 39

40 Η ΑΕΡΟΔΥΝΑΜΙΚΗ GENOA-ΜΑΙΣΤΡΑΣ Η παρουσία ενός αεροδυναμικού σχήματος (στην περίπτωση μας ενός πανιού) στη ροή του ανέμου θα αναγκάσει ένα μέρος του αέρα να περάσει από την κυρτή πλευρά και ένα μέρος από την κοίλη. Όπως είδαμε προηγουμένως, στην κυρτή επιφάνεια θα δημιουργηθεί Υποπίεση, ενώ στην κοίλη Πίεση. Έτσι θα παρατηρηθεί το εξής φαινόμενο: Η μεν μεριά της Υποπίεσης θα έλκει τη ροή του αέρα, η δε μεριά της Πίεσης θα την απωθεί. Αυτό θα έχει σαν αποτέλεσμα να αλλάξει η διεύθυνση του αέρα, λίγο πριν συναντήσει το πανί. Τα τρία βασικά στάδια της αλλαγής αυτής μπορούμε να τα δούμε στα σκίτσα που ακολουθούν: Η ροή αρχίζει. Η ροή αρχίζει. Η ροή αναπτύσσεται. Η ροή αρχίζει. Η ροή αλλάζει διεύθυνση λίγο πριν συναντήσει την αεροτομή. Η ροή αρχίζει. Αυτή είναι η μορφή που παίρνουν οι «Στρώσεις» (Layers) του αέρα λίγο πριν συναντήσουν τα πανιά. 40

41 Η διαμόρφωση της ροής του αέρα πάνω στο πανί Από τη στιγμή που το πανί θα δημιουργήσει Υποπίεση στη σταβέντο του μεριά, αυτή θα αρχίσει να αναρροφά περισσότερο αέρα (πυκνές γραμμές), με αποτέλεσμα να έχουμε περισσότερη μάζα αέρα με μεγαλύτερη ταχύτητα στη σταβέντο μεριά από ότι στη σοφράνο (αραιές γραμμές). Η διαμόρφωση της ροής του αέρα όταν συναντά και τα δύο πανιά (Πριν Κατά τη Διάρκεια Και Μετά) 41

42 Από τα προηγούμενα γνωρίζουμε ότι: 1)Μέσα στο Slot ο αέρας δεν τρέχει περισσότερο, επομένως στην περιοχή αυτή δεν έχουμε εξαιρετικά μεγάλη ροή αέρα. 2)Στη σοφράνο μεριά του πανιού τόσο της Genoa, όσο και της Μαΐστρας δεν έχουμε μεγάλη μάζα ροής αέρα (αραιές γραμμές). Σύμφωνα λοιπόν με τα παραπάνω, η σταβέντο μεριά της Genoa «κλέβει» τη μεγαλύτερη ροή αέρα και σε αυτό συνεισφέρει κατά πολύ η Μαΐστρα. Η Μαΐστρα λοιπόν βοηθά την Genoa να αναπτύξει μεγαλύτερες Αεροδυναμικές Δυνάμεις και όχι η Genoa (όπως πιστεύαμε παλαιότερα) τη μαΐστρα μέσω του Slot. Upwash ονομάζεται η αλλαγή διεύθυνσης του ανέμου, λίγο πριν συναντήσει τα πανιά. Όπως είδαμε προηγουμένως, ο αέρας πριν συναντήσει ένα πανί αλλάζει διεύθυνση. Έτσι λοιπόν, πριν συναντήσει τη Μαΐστρα αλλάζει γωνία διεύθυνσης. Με άλλα λόγια, η παρουσία της Μαΐστρας αλλάζει τη διεύθυνση του αέρα και τον φέρνει σιγόντο στην Genoa. Αυτό επιτρέπει στην Genoa να είναι τριμαρισμένη στα Όρτσα σε μεγαλύτερη γωνία ως προς την κεντρική γραμμή του σκάφους από ότι Μαΐστρα. Έτσι η Αεροδυναμική Δύναμη που παράγει η Genoa έχει μεγαλύτερη κλίση προς τα εμπρός. Πέρα από αυτά η σταβέντο μεριά της Genoa κλέβει τη μεγαλύτερη ροή αέρα, άρα παράγει πολύ μεγαλύτερη Αεροδυναμική δύναμη. Αυτό έχει ως συνέπεια το ολικό αποτέλεσμα της Genoa υπό την παρουσία της Μαΐστρας να παράγει μία πολύ μεγαλύτερη δύναμη με αρκετά μεγαλύτερη κλίση προς τα εμπρός (μεγαλύτερη δηλ. Δύναμη Πρόωσης), παρά εάν ήταν μόνη της. Στη σελίδα που ακολουθεί μπορούμε να καταλάβουμε καλύτερα το φαινόμενο αυτό. 42

43 Φανταστείτε ένα πολύ μακρύ σκάφος, που το ένα πανί δεν επηρεάζει το άλλο. Τότε τα δύο πανιά παράγουν τις ίδιες δυνάμεις. Εάν όμως τα δύο πανιά αλληλοεπηρεάζονται, τότε η δύναμη που παράγει η Μαΐστρα μειώνεται, ενώ αντιθέτως, λόγω του Upwash, η δύναμη που παράγει η Genoa μεγαλώνει πολύ περισσότερο σε σχέση με τη μείωση της δύναμης της Μαΐστρας. Σαν αποτέλεσμα η Ολική Δύναμη έχει και μεγαλύτερο μέγεθος και είναι στραμμένη περισσότερο προς τα εμπρός, από ότι στην περίπτωση με το μακρύ σκάφος. Από αυτήν την αεροδυναμική επεξήγηση προκύπτουν οι σύγχρονες τεχνικές του τριμαρίσματος: Trim your Genoa for drive and your Main for balance. (τριμάρισε την Genoa για ταχύτητα και τη Μαΐστρα για μπαλάντζα). Trim the front of the Genoa and the back of the Main. (τριμάρισε το μπροστινό μέρος της Genoa και το πίσω της Μαΐστρας). Η Μαΐστρα λοιπόν βοηθά τη Genoa να αναπτύξει τις μεγαλύτερες Αεροδυναμικές Δυνάμεις και όχι η Genoa (όπως πιστεύαμε παλαιότερα) τη Μαΐστρα μέσω του Slot. 43

44 44

45 Το Slot Genoa Μαΐστρας Επειδή οι αεροτομές της Genoa έχουν μεγάλο μήκος, η ροή του αέρα αποκολλάται κοντά στην έξοδο και δημιουργούνται δίνες, με αποτέλεσμα να έχουμε κάποια απώλεια Υποπίεσης και αύξησης αντίστασης του πανιού στον αέρα. Εάν η απόσταση της Μαΐστρας από την Genoa είναι σωστή, έχουμε δηλ. το σωστό Slot, τότε η Υποπίεση στη σταβέντο μεριά της Μαΐστρας «ρουφάει» κατά κάποιο τρόπο τη ροή του αέρα στην έξοδο της Genoa και έτσι δεν αποκολλάται. 45

46 Το σωστό Slot Η αεροδυναμική αλληλεπίδραση Genoa-Μαΐστρας είναι εφαρμόσιμη σε πλεύσεις μέχρι και την πλαγιοδρομία. Το καλύτερο αεροδυναμικό αποτέλεσμα επιτυγχάνεται όταν η προβολή του αετού της Genoa πάνω στη Μαΐστρα κάνει μια καμπύλη, είναι παράλληλη στην καμπύλη του αετού της Genoa. Genoa και Μαΐστρα επιφέρουν τα καλύτερα αεροδυναμικά αποτελέσματα, όταν το αεροδυναμικό σχήμα του πανιού ανταποκρίνεται στο αεροδυναμικό σχήμα του άλλου. Εάν π.χ. η Genoa είναι βαθιά, θα πρέπει να είναι βαθιά και η Μαΐστρα. Εάν η Genoa έχει Twist, θα πρέπει να έχει Twist και η Μαΐστρα. 46

47 INDUCED DRAG Εκτός της αντίστασης που έχει στον αέρα ένα πανί λόγω της επιφάνειας του, υπάρχουν και άλλες μικρότερες αντιστάσεις (απώλειες). Στο κάτω τμήμα του πανιού μέρος του αέρα φεύγει από τη μεριά της Πίεσης (τη σοφράνο), διότι αναρροφάται από τη μεριά της Υποπίεσης (σταβέντο). Έτσι, δημιουργούνται στρόβιλοι (δίνες) και επομένως έχουμε απώλειες. Η αντίσταση αυτή ονομάζεται Induced Drag. Το φαινόμενο αυτό, ειδικά για τη Genoa 1, μπορεί να εκλείψει, εάν η Genoa ακουμπά το κατάστρωμα. Το ιδανικό σχήμα, που θα μπορούσαν να είχαν και τα δύο πανιά μαζί για να μειωθεί στο ελάχιστο το Induced Drag, θα ήταν ένα ελλειπτικό σχήμα. Οι σύγχρονες Full Batten Μαΐστρες, με τη μεγάλη κούρβα στον αετό (Roach) ανταποκρίνονται πολύ σε αυτό το σχήμα και, εκτός των άλλων, είναι ακόμα πιο αποτελεσματικές. 47

48 ΦΡΑΞΙΟΝΑΛ ΚΑΙ ΜΑΣΤΧΕΝΤ Μια από τις αντιστάσεις που εμφανίζονται κατά την πλεύση ενός ιστιοπλοϊκού σκάφους είναι οι στρόβιλοι που δημιουργούνται από την διαφορά πίεσης, που υπάρχει μεταξύ σοφράνο και σταβέντο πλευράς. Όταν ο αέρας διατρέξει την σοφράνο πλευρά του πανιού, που είναι η περιοχή υψηλών πιέσεων, φεύγοντας από τον αετό συναντάει τον αέρα που διέτρεξε την σταβέντο πλευρά που είναι η περιοχή χαμηλών πιέσεων. Εκεί δεν δημιουργείται πρόβλημα, γιατί ήδη πριν συναντηθούν, όταν βρεθούν στην περιοχή του αετού έχουν εξομοιωθεί οι ταχύτητές τους και κατά συνέπεια οι πιέσεις τους. Δεν συμβαίνει όμως το ίδιο στην περιοχή της ποδιάς και της κορυφής του πανιού. Εκεί ο αέρας διαφεύγει από την σοφράνο πλευρά προς τη σταβέντο και δημιουργείται στροβιλισμός, με αποτέλεσμα τη γέννηση μιας οπισθέλκουσας αντίστασης. Το παραπάνω φαινόμενο γίνεται ηπιότερο όταν οι κορυφές των καταρτιών είναι πιο καμπύλες. Για τους ίδιους λόγους και για να περιοριστεί το πρόβλημα που δημιουργείται στο κάτω μέρος της καρίνας, από την διαφυγή νερού από την σταβέντο πλευρά προς την σοφράνο, δημιουργώντας το ίδιο φαινόμενο, τοποθετούν σε ορισμένα σκάφη στο κάτω μέρος της καρίνας ένα οριζόντιο πτερύγιο, που περιορίζει τη διαφυγή. Αυτή την ιδέα μπορούμε να την δούμε και στις άκρες των πτερύγων αρκετών σύγχρονων αεροπλάνων. 48

49 ΜΕΓΙΣΤΟ ΒΑΘΟΣ ΘΕΣΗ ΜΕΓΙΣΤΟΥ ΒΑΘΟΥΣ ΜΕΓΙΣΤΟ ΒΑΘΟΣ ονομάζουμε το σημείο που το πανί έχει τη μεγαλύτερη (βαθύτητα) καμπυλότητα. ΘΕΣΗ ΜΕΓΙΣΤΟΥ ΒΑΘΟΥΣ ονομάζουμε την απόσταση που έχει το μέγιστο βάθος από το Γραντί. ΜΗΚΟΣ ΧΟΡΔΗΣ ονομάζουμε την απόσταση κάθε αεροτομής από το Γραντί μέχρι τον Αετό. Χαρακτηριστικό παράδειγμα πανιού με το Μέγιστο Βάθος προς τα εμπρός. 49

50 LIFT, DRAG, CAMBER, ASPECT RATIO ΤΩΝ ΠΑΝΙΩΝ LIFT: Αεροδυναμική Δύναμη προς τη ροή του ανέμου. LIFT=K1xSxV 2 DRAG: Αεροδυναμική Δύναμη παράλληλη προς τη ροή του ανέμου. DRAG=K2xSxV 2 Κ1, Κ2 Συντελεστές που εξαρτώνται από το σχήμα της αεροτομής και την πυκνότητα του ρευστού. S Επιφάνεια πανιού. V Ταχύτητα ανέμου. F t Συνισταμένη Αεροδυναμική Δύναμη. a Γωνία προβολής. Παρατηρώντας τους παραπάνω τύπους, όλες οι αεροδυναμικές δυνάμεις είναι ανάλογες με την ταχύτητα του ανέμου στο τετράγωνο. Εάν π.χ. η ένταση του ανέμου διπλασιαστεί, η παραγόμενη Αεροδυναμική Δύναμη τετραπλασιάζεται. CAMBER: Ορίζεται από το πηλίκο του μέγιστου βάθους και της χορδής μιας αεροτομής. (Το Camber είναι μια ένδειξη του κατά πόσο βαθύ ή στεγνό είναι το πανί.) ASPECT RATIO: Είναι μια ένδειξη του πως είναι κατανεμημένη η επιφάνεια ενός πανιού σε σχέση με το ύψος του. Το Aspect Ratio ενός τριγωνικού πανιού ορίζεται όπως περιγράφεται παρακάτω: 50