Платно (ветроходство)

от Уикипедия, свободната енциклопедия
Направо към: навигация, търсене
Платната и мачтата на малък ветроход, гледани отдолу.
Ветроходен кораб с издути от вятъра платна

Платно (ветрило, остар. турцизъм: елкен) във ветроходството е повърхност, предназначена за създаване на тяга при излагането си на вятъра. Тягата се получава под напора на вятъра.[1] По същество това е отвесно разположено крило.

Аеродинамика на платното[редактиране | edit source]

Платната движат ветроходния съд (яхта, кораб) по два начина. Когато той се движи по посока на вятъра (за различните курсове спрямо вятъра виж курс (ветроходство)), платната просто служат за улавяне на въздуха, който тече край тях. Този метод на задвижване е толкова прост, че не се нуждае от допълнително обяснение, вятърът просто задвижва съда по посоката си и платната действат повече като парашут, отколкото като крило.

Другият начин, по който платната задвижват съда, е когато той се движи напречно на вятъра или срещу вятъра. В тази ситуация платната движат съда чрез пренасочване на вятъра, идващ отстрани, назад. В съответствие със закона за запазване на импулса, въздухът се пренасочва назад, карайки лодката да се движи напред. За обяснението на този феномен вектора на импулса може да се разложи на две съставящи: една по надлъжната ос на съда и друга по посока на вятъра. При ветроходните съдове кила или шверта имат ролята да преобразуват напречната сила на вятъра в движение на съда напред.

Закон за запазване на импулса във ветроходството[редактиране | edit source]

Система лодка-човек[редактиране | edit source]

Нека една лодка с човек на борда се намира в покой в спокойни води. Ако човекът се придвижи (затича) напред към носа на лодката, то съдът (лодката) в съответствие със закона за запазване на импулса ще се задвижи назад. Ако човекът се придвижи назад, то съдът ще се придвижи напред. И в двата случая имаме движение по една ос и промяната в импулса на единия елемент на системата (човека) води до такава промяна в импулса на другия елемент (лодката) по величина и знак, която компенсира първата промяна - т. е. общият импулс на системата трябва да се запази.

Система ветроходна яхта-вятър[редактиране | edit source]

Нека една ветроходна яхта се намира в покой със спуснато платно и вятърът духа перпендикулярно на надлъжната ос на съда (курс халфвинд). Ще разложим вектора на импулса в две направления: по посока на вятъра и по посока на надлъжната ос на съда. При това положение вятърът има импулс с определена големина и посока перпендикулярно на яхтата, а в дугото направление импулсът е нула: няма вятър в това направление и съда също няма импулс (не се движи). Нека сега вдигнем платното и го разположим на ъгъл 45° спрямо вятъра. Според закона за запазване на импулса импулсът на системата вятър и ветроходен съд трябва да се запази и по двете направления. Първият ефект от вдигането на платното ще бъде опита на вятъра да задвижи (измести) съда перпендикулярно на надлъжната му ос (да предизвика дрейф). Килът (или швертът) на съда ще се противопостави на това поради високото съпротивление на водата при движение в тази посока. Съпротивлението на водата спрямо съда, ерго съпротивлението на платното спрямо вятъра ще породи сила - реакция на опората, която ще отрази въздушната струя (според закона за ъгъла между падащия и отразения лъч при отражение) в посока назад по надлъжната ос на съда. Това ще създаде импулс у отклонената въздушна струя, какъвто вятърът без вдигнато платно не е имал: импулс по направление на надлъжната ос на съда. Според закона за запазване на импулса, другия елемент в системата - ветроходния съд - ще придобие импулс в обратна посока на отклонения от платното вятър, т.е в посока напред по надлъжната ос на съда. Големината на този импулс ще е пропорционална на скоростта на вятъра и ефективната площ на платното спрямо вятъра. Наличието на този компенсиращ импулс е причината, поради която съда ще се задвижи по посока на надлъжната си ос.

Често за обяснение на действието на платната и други обтекаеми профили се използва принципът на Бернули, но това обяснение често се основава на некоректното допускане, че двата потока въздух, които се разделят на челния ръб на крилото/ветрилото трябва да се срещнат отново на задния ръб.

Бележки[редактиране | edit source]

  1. Парусные корабли - Паруса (на руски)