Drodzy żeglarze. Oto kolejny zakamarek Internetu, w którym znajdziecie praktyczne porady i wiedzę, jaką chcemy się z Wami dzielić. Wierzymy, że wiedzy tej nigdy za dużo, a jej pogłębianie czyni nas wszystkich doskonalszymi, a samo żeglarstwo piękniejszym. Poruszana tu tematyka, użyta forma i treści nie będą zapewne doskonałe i wyczerpujące, dołożymy jednak wszelkich starań, aby były ciekawe i przydatne. Liczymy też, że i Wy podzielicie się z nami swoimi opiniami, spostrzeżeniami i uwagami.
Pozdrawiam, zachęcam do lektury i aktywnej wymiany myśli, wiedzy i doświadczenia.
Kpt. Krzysztof Piwnicki
Szkoła żeglarstwa 4WINDS
Tajemnice refowania cz.1
Refowanie to jedna z najistotniejszych umiejętności każdego żeglarza. Jego celem jest oczywiście zmniejszenie powierzchni ożaglowania, najczęściej rozumiane jako zmniejszenie powierzchni żagla głównego, czyli grota. W naszych kilku kolejnych spotkaniach odpowiemy sobie na pytanie po co, kiedy i jak wykonać refowanie, aby było ono bezpieczne, skuteczne i celowe. Wyjaśnimy sobie też, jakie efekty daje refowanie. Mimo pozornej „trywialności” tematu zobaczycie, że sprawa wcale prosta nie jest, a umiejętne refowanie to naprawdę sztuka. Zacznijmy jednak od początku, a początki często są najtrudniejsze.
Po co refujemy?
Większość żeglarzy odpowie, że by zmniejszyć przechył jednostki, zapobiec jej przewróceniu i zwiększyć tym samym komfort i bezpieczeństwo żeglugi. Twierdzenia te są oczywiście słuszne, choć niepełne. Refowanie bowiem ma kilka dodatkowych celów i skutków, takich jak np. ochrona naszego jachtu (w szczególności masztu), zmiana prędkości jednostki, dostosowanie powierzchni żagli do kursu względem wiatru w celu uniknięcia tzw. „wywózek” czy skorygowanie stateczności kierunkowej jachtu. Właśnie o owej stateczności powiemy sobie dzisiaj. Czym jednak jest stateczność kierunkowa?
Stateczność kierunkowa
Stateczność kierunkowa to tendencja jachtu do samoistnego ostrzenia lub odpadania albo też zachowania narzuconego przez sternika kursu względem wiatru po ustawieniu płetwy sterowej na zero i puszczeniu koła sterowego lub rumpla. Każdy z nas miał zapewne do czynienia z sytuacją, gdy jacht sam ostrzył ciągnąc nas „na wiatr” lub odpadał. W wielu wpadkach była to prawdziwa męka zmuszająca do siłowania się ze sterem. Pamiętamy też statki, które po puszczeniu urządzenia sterowego płynęły dalej zadanym kursem bez naszego udziału. To właśnie stateczność kierunkowa (bo mamy też stateczność poprzeczną i wzdłużną, ale o tym może innym razem). Stateczność kierunkową warunkuje miedzy innymi wielkość żagla. Dlaczego? Ponieważ wielkość ta ma ogromny wpływ na umiejscowienie środka ożaglowania w stosunku do środka oporu bocznego jednostki (oprócz np. miejsca usadowienia masztu, pochylenia masztu, konstrukcji jachtu czy sposobu jego zaształowania). Aby zgłębić jednak to zagadnienie należy przypomnieć sobie co oznaczają te dwa kluczowe dla zagadnienia terminy.
Środek ożaglowania
Środek ożaglowania to miejsce, w którym powstająca na żaglu siła aerodynamiczna (ta która napędza jacht) jest najsilniejsza. Powstaje ona na skutek opływu żagla przez wiatr z różnymi prędkościami na jego stronie nawietrznej i zawietrznej. Strugi powietrza natrafiając na żagiel rozdzielają się, a prędkość ruchu cząsteczek powietrza (czyli wiatru) po stronie nawietrznej żagla maleje (bo ten „hamuje” wiejący na niego wiatr).
4382_W wyniku tego po stronie nawietrznej żagla powstaje obszar wyższego ciśnienia niż po stronie zawietrznej. W skutek tej różnicy ciśnień tworzy się siła aerodynamiczna, bo zgodnie z zasadą zachowania energii – cząsteczki powietrza z obszaru wysokiego ciśnienia chcą się przedostać do obszaru niższego ciśnienia. Tak więc ta różnica ciśnień powoduje „zassanie” żagla i jego „ciągnięcie”. W związku z tym, że żagiel przymocowany jest do masztu, a ten do pokładu, cały jacht zaczyna być „ciągnięty”, co powoduje jego ruch. Siła o której tu mowa występuje niemal na całej powierzchni żagla z tym, że w środku ożaglowania jest ona największa. Opisane powyżej zjawisko ilustrują załączone grafiki.
4382_
Wyznaczanie środka ożaglowania
Ustalenie środka ożaglowania jest dość proste. Wystarczy poprowadzić proste z każdego rogu do środka przeciwległego liku (z rogu halsowego do środka liku wolnego, z rogu fałowego do środka liku dolnego i z rogu szotowego do środka liku przedniego). W miejscu przecięcia tych prostych znajduje się właśnie środek ożaglowania. W rzeczywistości jest to środek ciężkości trójkąta, a jak wiemy nasze żagle nie są płaskie, lecz dla nas żeglarzy turystycznych metoda ta jest wystarczająco dokładna.
4382_Środek oporu bocznego
Teraz drugie istotne pojecie – środek oporu bocznego. To punkt najsilniejszego działania siły hydrodynamicznej. Powstaje ona w taki sam sposób jak siła aerodynamiczna, tyle że na skutek działania wody na zanurzoną część jachtu (a nie wiatru). Otóż cząsteczki wody napotykając „przeszkodę” w postaci kilu, miecza, dna czy płetwy sterowej rozdzielają się, tak jak to ma miejsce na żaglu, na dwie części. Prędkość cząsteczek wody po jednej stronie zanurzonej części jachtu wyraźnie maleje (ta strona stawia opór) w skutek czego tu ciśnienie wody jest większe, a po przeciwnej mniejsze. Ta różnica ciśnień powoduje powstanie siły hydrodynamicznej, która najsilniej działa właśnie w środku oporu bocznego.
Co ciekawe siła ta działa w dokładnie przeciwnym kierunku niż siła aerodynamiczna. Tak więc jeżeli jej wartość jest większa niż ta która powstaje na żaglach – jacht zwalnia, jak jest mniejsza – jacht przyspiesza. Jeżeli obie te siły są równe jacht płynie ze stałą prędkością.
4382_
Ustalanie środka oporu bocznego
Jak ustalić gdzie ów środek się znajduje? Wystarczy nanizać na długą linę bloczek. Potem jeden koniec liny przywiązać na dziobie, a drugi do rufy. Następnie przywiązać drugą linę do bloczka i za nią ciągnąć jacht bokiem (najlepiej robić to w bezwietrzny dzień na płaskiej wodzie). Napięta lina zamocowana do bloku – ta za którą ciągniemy – ustawi się w jednej linii ze środkiem oporu bocznego. Czynność tą ilustruje kolejny rysunek. Dla uproszczenia można też przyjąć, że środek oporu bocznego znajduje się w środku zanurzonej części jachtu.
4382_Położenie środka ożaglowania i środka oporu bocznego – skutki
Układ środka oporu bocznego do środka ożaglowania decyduje o tym, czy jednostka jest zawietrzna (czyli czy ma tendencję do odpadania), czy też jest nawietrzna (a więc niejako samoczynnie ostrzy). A może statek jest zrównoważony wiatrowo a więc w chwili ustawienia płetwy sterowej na zero i puszczeniu steru nie wykazuje tendencji do samoczynnej zmiany ustawienia wobec wiatru. Jeżeli środek ożaglowania jest cofnięty wobec środka oporu bocznego – jednostka staje się nawietrzna. Jeżeli środek ożaglowania jest wysunięty do przodu wobec środka oporu bocznego, jacht wykazuje zawietrzność. Jeśli zaś środki te znajdują się na jednej linii nasz jacht jest zrównoważony. Ilustrują to poniższe rysunki.
4382_Przesuwanie środków oporu bocznego i środka ożaglowania
Jak widać na powyższych ilustracjach, środek oporu bocznego ulega przesunięciu wobec środka ożaglowania. Lokalizacja środka oporu bocznego zależna jest zasadniczo od konstrukcji jachtu. Można jednak na nią wpływać poprzez odpowiednie rozlokowanie załogi i zaopatrzenia. Oczywiście możemy też przesuwać środek ożaglowania, choćby przez wspomniane już pochylenie masztu dzięki luzowaniu i wybieraniu sztagu i achtersztagu. Istotne znaczenie ma też umiejscowienie masztu, ale na to już raczej wpływu nie mamy. Pamiętajmy też, że chcąc uzyskać odpowiednie cechy stateczności kierunkowej, możemy operować obydwoma elementami jednocześnie, np. pochylić maszt do tyłu i wysłać załogę lub/i umiejscowić zaopatrzenie na dziobie. Ważne też może być miejsce lokalizacji zbiorników wody i to, czy są one napełnione czy puste. Takie manipulowanie środkami oporu i ożaglowania wykorzystują windsurferzy. Chcąc wyostrzyć i zrobić zwrot przez sztag pochylają maszt do tyłu i przesuwają się do przodu. Gdy zamierzają odpaść i/lub wykonać zwrot przez rufę cofają się na desce, a maszt pochylają do przodu.
Ale co to wszystko ma wspólnego z refowaniem?
Bardzo, bardzo wiele. Wielkość żagla jest bowiem jednym z czynników decydujących o lokalizacji środka ożaglowania, czyli warunkuje zawietrzność, nawietrzność lub zrównoważenie wiatrowe jachtu. Tak więc każdy z nas powinien „zbadać” jacht jaki wypadnie mu prowadzić pod względem jego stateczności kursowej, aby mieć świadomość co się stanie, gdy się zarefuje. Gdzie środek ożaglowania powędruje? Jakie cechy nasz statek zyska (i straci zarazem)? Zjawisko to ilustrują poniższe ilustracje.
4382_
Jak widzimy refowanie czyli zmniejszanie powierzchni żagla wpływa na lokalizacje środka ożaglowania wobec środka oporu i warunkuje cechy stateczności kierunkowej. Oczywiście nie zawsze efekt będzie tak wyraźny jak na ilustracjach powyżej. Niezmiennie jednak będzie wpływał na właściwości jachtu.
No dobrze, ale w większości wypadków pływamy na slupach bermudzkich. Jachtach, które mają dwa żagle. Jak wtedy refowanie, a więc wielkość dwóch żagli, wpływa na umiejscowienie środka ożaglowania i w ogóle jak go wyznaczyć? O tym następnym razem.
Kpt. Krzysztof Piwnicki
4WINDS SZKOŁA ŻEGLARSTWA
