Vitorlázás
Foiler vitorlázás – 1. rész – Az emelőszárnyak alapformái és működésük
Mitől halad előre a vitorlás hajó?
Elnagyoltan: A vitorlás hajó „szárnyain”, a vitorlázatán, a vitorlák két oldala mentén áramló levegő közötti sebességkülönbség felhajtóerőt hoz létre. Ezt az erőt közvetítí az árbóc és kötélzete a hajótestnek, amelyik aztán a formájának köszönhetően előrefelé halad.
A vitorlázaton ébredő erő alapvetően elsősorban csak oldalra döntené hajót, ám az ember eszközök garmadával akadályozza ezt a pocsékolást és igyekszik minél több erőt a meghajtásra, az előre haladásra fordítani.
Az oldalra döntő erő ellen többféle módon, holt és élő ellensúlyokkal valamint a vízbe merülő test formájával visszaállító nyomatékot produkál. Emellett most már a foiler vitorlásokon a vízbe merített uszonyok alakja emelő erőt is generál, ami arra szolgál, hogy a hajótest vízbe merülő részének felülete minél jobban csökkenjen. Általuk egyre kisebb a vízzel való súrlódás okozta ellenállás, a hajó gyorsul. Egészen addig, amíg be nem áll az egyensúly a hajtóerő és a súrlódás között.
A Flying Nikka 60 lábas offshore foiler
A vitorlás úszó helyzetből indul. Az úszóképességét a test formája adja. A szél által kidagasztott vitorlák szárnyforma ívén felhajtóerő keletkezik, ami megdöntené a hajót, ám az a test formájának és a fent említett ellenhatásoknak köszönhetően elindul előrefele. A víz fékezőereje a surlódás révén ekkor még nagy.
Ez a helyzet drasztikusan megváltozik, ahogy a hajó gyorsulni kezd. A foilok megfelelően ívelt formája elkezd emelőerőt generálni, amivel kiemelik a hajót vagy egy részét a vízből.
A vitorlán áramló levegő sebessége a hajó gyorsulásával drámain növekszik, hiszen az áramlás sebességét a hajó saját menetszele is növeli. Mindez csökkenti az oldalirányba ható erőket.
69F foiler a garda-tavi Centomiglia tókerülőn
A vitorlázó ebből annyit érez, hogy a foilon szárnyaló hajóján az erők lecsökkennek, és az egész rendszer rendkívül könnyeddé válik. A test kinn van a felszín fölött, már csak a foilokra hat a vízzel való súrlódás. A korábbi fékezőerő a töredékére, néhány százalékára csökken.
A hajó nagy sebességre gyorsul addig, amíg a vitorlákon ébredő hajtóerő és a vízzel való súrlódás ereje egyensúlyba kerül. Bármilyen változás ebben az egyensúlyban nagy változást okoz a hajó sebességében, a test helyzetében. Ha például egy elhibázott manőverrel a hajó kiesik a szárnyalásból, annak eredménye drasztikus sebességcsökkenés, esetleg borulás.
Mi a foil, az emelőuszony vagy szárny, és hogy működik?
A foil alapjában egy víz alatti szárnyprofil, amely elsősorban függőleges emelőerőt hoz létre, ahogy a víz áramlik a profil mentén. Amikor a hajó gyorsul, az emelő nyomaték növekszik. Ám ennek valahogy határt kell szabni.
Vezérsíkok
A foilok által előállított emelőerő szabályozása sokféle módon történhet. Például a fejjel lefelé T-alakú profilok hátsó élére szerelt mozgatható vízszintes vezérsíkokkal szabályozható az emelés mértéke.
A szárny mérete a víz alatt változatlan. Akkor is, amikor éppen a rajta keletkező erő éppen csak felemeli a hajót és akkor is, ha a sebesség nő. Egy ponton ez az emelő erő már akkora, hogy a foil a víz felszínére kerül. Ha ez megtörténik, a hajó irányíthatatlanná válik. Ennek elkerülésére kell a vezérsíkkal szabályozni az emelőerőt. Ez megfelelő állásba állítva megakadályozza, hogy a szárny túl magasra emelje a hajót.
Az America’s Cup 75-ösökön a vezérsíkokat a legénység egyik tagja állítja, amihez számos jeladó szolgáltatja az adatokat. Az AC40-eseken a vezérlést nem a legénység, hanem AI vezérlésű szoftver automatikusan végzi.
Au0tomata vezérsík vezérlés a vízbe lógó úszóval – Foto: AndreaTrawoeger
Olyan kisebb foilereken, mint a Moth vagy a WASZP a vezérsíkot pedig egy a hajó elejénél vízbe nyúló, a testnek a vízfelszíntől való távolságát folyamatosan mérő úszó mechanikusan vezérli.
Automata repülési magasság szabályzók
Másik módja az emelőerő szabályozásának a hajó alatt úszó ívelt V-alakú foilok használata. Ilyeneket használnak olyan vitorlásokon, amelyek amatőr vitorlázóknak nyújtanak szárnyalás élményt.
Egyszerű V-foil Peacoq vitorláson
Az ilyen emelőszárnyak lassú menetkor teljesen a víz alá merülnek, és a hajó a testén úszik. Ahogy elkezd gyorsulni, a foil a teljes felületével felhajtóerőt generál. A gyorsuló hajótest ettől kiemelkedik a vízből, ám ezzel együtt a foil testhez közeli része, illetve a külső vége is a felszín fölé kerül. Ezáltal az emelőszárny vízbe merülő felülete is lecsökken, és a foil emelő potenciálja is kisebb lesz, így automatikusan szabályozva a repülést. Az ilyen V-alakú foil az ívelt formájára „támaszkodva” szél felé is tolja a hajót.
Dali-bajusz
Az IMOCA 60-asokon fejlődött ki a hajón kívül támaszkodó ívelt szárny. A hajótípus szabályzata öt darab „kinyúló” szerkezeti elemet engedélyez. Egy az oldalra billenthető tőkesúly, kettő és három a hajó szélessége miatt szükséges két kormánylap. Két darab uszonyra marad lehetőség. Amikor a szabálymódosításával lehetőség nyílt DSS (Dynamic Stability System) beépítésére, akkor nem lehetett a függőleges uszonyokat egyszerűen lecserélni a hajó konstrukciójában ilyen vízszintes emelőszárnyakra, mert akkor oldalra billentett tőkesúly esetén nem maradt volna elegendő laterálfelület a hajó oldalt csúszását megakadályozandó.
Ezért olyan foilokra, emelőszárnyakra lett szükség, amelyek nem csak felfelé emelő erőt adnak, de ugyanakkor az oldalra csúszást is akadályozzák. Ezt a feladatot oldják meg a formájuk, ívük miatt Dali-bajusznak is becézett speciális, összetett feladatot ellátó foilok.
Ruji
Kapcsolódó cikkeink
Vitorlázás
A Fifty-Fifty elképesztő új KÉKSZALAG rekordot vitorlázott
5 óra 3 perc 56 másodperces rekordidővel az 55. Kékszalag Nagydíj győztese a Fifty-Fifty.
Vitorlázás
