Nebojte se řízení modelu plachetnice

14.4.2005

 


   Dohodl jsem se s Romanem Tyllem, že naváži na jeho článek "Nebojte se větru" volným pokračováním, jak začít s řízením rekreační RC plachetnice.

 

1.část


   Nejprve ale něco málo poznámek k Romanovu článku. Pokud použijete dřevěné části (stěžeň, ráhna apod.), věnujte pozornost jejich důkladné impregnaci! Vlhkost nás dokáže svým působením nepříjemně překvapit. Také vnitřní konstrukce musí odolávat vlhkosti, pokud např. stavíme klasicky, nezapomeneme trup zevnitř natřít pryskyřicí. Na své plachetnici mám palubu z lišt, to vypadá sice atraktivně, ale ani důkladné nalakování nezabraňuje „práci“ lišt, ostatně při jízdě v náklonu je nezanedbatelná část paluby ponořená.

 

   No a pokud jsme zmínili stěžeň a ráhna, potom nelze pominout kování a takeláž. Je třeba zabezpečit ráhno hlavní plachty otáčení okolo stěžně, obdobně u ráhna kosatky. Samozřejmě doplníme otěže, které určují výchylku ráhen, jejich vedení na palubě a také fixujeme stěžeň vůči přídi a zádi a současně do boků trupu pomocí stěhů. Není to nic složitého, dokážeme si vystačit s běžným vybavením jako pilka, vrtačka, pilník apod. Vzhledem k již zmíněné vlhkosti raději pracujeme s materiály, které budou odolávat prostředí, jako dural, mosaz apod.Asi nezačneme hned vlastním návrhem lodi, využijeme vyzkoušený plán, tam také nalezneme potřebné detaily.


   Instalace RC nemá záludnosti, preferuji použití pěti článků pro napájení palubního systému – serva jsou rychlejší, což oceníme zejména u navijáku. Výchylku kormidla se nemusíme bát nastavit „velkou“ - na každou stranu 45°.


   V klidu si (doma) vyzkoušíme první sestavení a nastavení plachetnice, funkci RC vybavení a základní nastavení plachet. Doporučuji předem si promyslet rozložení ovladačů na vysílači, tedy čím budeme řídit kormidlo a čím naviják. Možná je zbytečné to připomínat, ale zkontrolujeme, zda výchylka ovladače odpovídá výchylce kormidla. Také nastavení navijáku musí být takové, aby při přitažení mělo ráhno hlavní plachty výchylku od podélné osy lodi asi , kosatka cca 10° až 15°, hlavně nesmí „táhnout“ otěže. Při maximálním povolení dosahuje výchylka ráhna kosatky cca 90°. Význam nastavení krajních poloh navijáku oceníme ve chvíli, kdy se dostaneme do větší vzdálenosti, kde nebudeme moci vizuálně kontrolovat „na milimetr“ délku otěží. Zkontrolujeme kolmost kýlu vůči dnu lodi, nastavíme střední polohu kormidla. Pro začátek umístíme stěžeň do střední polohy (pokud je polohovatelný) a boční stěhy nastavíme tak, aby stěžeň stál kolmo. Obdobně seřídíme přední a zadní stěh. Tím máme fixován stěžeň a budeme se věnovat plachtám.


   Posouváním úchytů zadních rohů plachet po ráhnu nastavujeme hloubku profilu plachty, do silnějšího větru plošší, do mírného větší. Na začátek nastavíme hloubku profilu plachty cca 10°, tudíž vydutí plachty činí desetinu z délky spodního líku. Pokud použijeme "látkové" plachty z jednoho kusu, pak bude maximální hloubka profilu přibližně v polovině délky. Pokud dokážeme plachtu slepit z dílů folie, pak jsou pro nás tyto řádky zbytečné :-) a jsme schopni stvořit podstatně účinnější plachtu s vrcholem profilu okolo 35%. Dále seřizujeme napětí v předním lemu a zadním líku. Cílem je dosáhnout kýženého profilu plachty, bez vrásek a záhybů (tedy těch, které nedokáže vyhladit vítr). Teorie plachet a trimování by byla na podstatně delší článek a od povolanějšího autora :).
A nyní již ke slibovaným prvním krokům v řízení plachetnice. Máme k dispozici loď s kosatkou a hlavní plachtou, ovládáme minimálně kormidlo. Pokud máme instalovaný naviják a zatím nemáme zkušenosti s řízením, doporučuji zatím plachty neovládat a nastavit je do „univerzální“ polohy s výchylkou ráhna hlavní plachty cca 30 až 40 stupňů., kosatka má výchylku o cca 5° větší.
Zatím budeme řídit jenom kormidlo a univerzální nastavení plachet nám dovolí jak jízdu ostřeji proti větru, tak i na zadoboční vítr.

   Před vyplutím si ujasníme jeden základní bod – pokud vane přiměřený vítr, dokážeme s plachetnicí dojet do libovolného místa, jen ve směru proti větru nemůžeme jet přímo, ale musíme tzv. křižovat, tedy jet co nejvíce šikmo proti větru a střídat směr, až touto „cik cak“ jízdou stoupáme proti větru. Jakmile „chytíme“ vítr do plachet a loď se rozjede, můžeme ji řídit;
při stání na místě kormidlo není účinné a pohybování s ním vede pouze k vybíjení zdrojů!


   Obvyklý návod uvádí, že zajíždíme za mírného a stálého větru, což se ovšem vždy nedaří. Síla větru by měla být taková, aby loď jednoznačně jela a čitelně reagovala na vítr. Stálost větru umožní sledovat reakce modelu v daném nastavení bez „excesů“ vyvolaných prudkými poryvy větru. Raději se pro začátek nepouštíme do silného větru (asi nad 6m/s). Jízdní plocha by měla být bez vodního rostlinstva, samozřejmě dostatečné hloubky a nejlépe ve volném terénu, aby se vítr mohl "rozběhnout" – překážky jako stromy, velké keře nebo strmé břehy vyvolávají víry a nežádoucí turbulentní proudění. Doporučuji ještě před ježděním pozorovat vodní hladinu a „číst“ vítr, ostatně sledovat vítr je potřebné i za jízdy, později nám to umožní v předstihu reagovat na měnící se podmínky a využít je v náš prospěch.


   Dokázali jste dočíst až sem? Tak za odměnu jdeme na vodu! Zapojíme palubní RC vybavení, překontrolujeme funkci kormidla a dáme model na vodu. Za výhodu považuji, pokud vítr vane směrem k nám – v případě potíží nám bude pomáhat dorazit s lodí ke břehu. Loď po položení na vodu nasměrujeme proti větru pod úhlem cca 45° a mírně odstrčíme za záď v požadovaném směru jízdy. Loď nabere vítr do plachet a podle síly větru se vykloní a zrychlí. Zkusíme pomocí mírného vychýlení kormidla změnit směr jízdy kursem kolmo na vítr.
Reakce na kormidlo je závislá na rychlosti jízdy, se snižováním rychlosti vede až k nule – jak je uvedeno výše. Model opět vrátíme kormidlem do původního směru proti větru a posléze ostřejším obloukem otočíme loď tak, že „vyostřuje“ proti větru, až se setrvačností dostane do pozice proti větru (plachty nejsou ofukovány a flatrují), a loď dále setrvačností pokračuje v oblouku, plachty začnou být ofukovány z opačné stany než v předchozím směru jízdy. Ráhna se větrem přehodí, plachty naberou vítr a loď se rozjede na druhou stranu, než jsme vypouštěli. Takto zkoušíme jízdu, a děláme obraty pouze proti větru. Nejezdíme příliš daleko od sebe – zatím potřebujeme dobrou vizuální kontrolu modelu. Jestliže se stane cokoli "mimo naši vůli" zachováme klid! Může se nám například stát, že se nepovede obrat a loď se zastaví přídí proti větru, nereaguje na kormidlo. V tomto okamžiku stačí počkat a vítr nám loď na nějako stranu stočí, plachetnice se dostane bokem na vítr a sama se rozjíždí. Od tohoto okamžiku již můžeme opět korigovat trasu modelu.


   Pokud se nám daří ovládat směr jízdy modelu alespoň přibližně podle našich představ, zkusíme nácvik jednoduché trasy. S modelem jezdíme kolmo na vítr, snažíme se model držet v přímé trase a ve zvolených místech provádíme obrat proti větru. Po obratu model srovnáme do správného směru a upravujeme trasu jemnými pohyby kormidla. Naše trasa je tedy nekonečný sled osmiček, které se snažíme jezdit ve stále stejné vzdálenosti od sebe. Pokud nemáme zkušenosti z jiných modelů (auta, letadla apod.) tak se i pocvičíme v rozdílech řízení směru za případů, kdy model jede od nás a k nám. Jakmile tuto trasu zvládáme (nebo těsně před vybitím palubních zdrojů :)), vrátíme se jízdou po větru ke břehu. Tím máme úspěšně zvládnutou první jízdu!


   Užili jsme si trochu praxe a tak se na další ježdění vybavíme i nutným minimem teoretických znalostí. Základními kurzy, kterými budeme plout jsou:

  • ostře na vítr

  • kolmo na vítr

  • na zadní vítr

   Jestliže směr odkud vane vítr si označíme jako , pak při jízdě ostře na vítr dokážeme jet ve směru odchýleném o cca 35-40°. Jízda kolmo na vítr znamená odchylku směru jízdy vůči větru o 90° a při zadním větru je tento úhel 180°. Potřebné nastavení plachet ukazuje obrázek.

 

Nastavení plachet

 

Zjednodušeně se dá říci, že úhel ráhna hlavní plachty musí být poloviční, než požadovaný úhel směru jízdy. Toto pravidlo nám napoví, jak později nastavit pomocí navijáku plachty na požadovaný směr plavby. Zdá se Vám to jednoduché? Je to jednoduché a současně není. – komplikací je skutečnost, že vlivem jízdy lodi, její rychlosti, na ni ve skutečnosti působí zdánlivý vítr. Pro naše potřeby se spokojíme s jeho sledováním pomocí vějičky na vrcholu stěžně (ukazatel směru větru), poslouží i vhodně upevněná stužka. Na břehu nám k obdobnému účelu poslouží stejná stužka upevněná a konci antény vysílače. Tím částečně eliminujeme nevýhodu pozorování modelu ze vzdáleného místa, kdy nemáme na rozdíl od skutečného jachtaře možnost bezprostředně vnímat vítr přímo v místě plavby. Řízení modelu pro nás bude jednodušší, pokud máme nějaké zkušenosti ze skutečné plachetnice, windsurfingu apod. …


   Nyní jsme teoreticky připraveni k řízení plachetnice všemi možnými směry a toužíme si vše vyzkoušet v praxi. Takže opět zprovozníme model, dáme jej na vodu a budeme se věnovat nácviku jízdy v jednotlivých směrech plavby. I v této fázi si můžeme vystačit s univerzálním nastavením plachet, nepodaří se nám plout proti větru pod maximálně ostrým úhlem, ani plavba na zadní vítr nebude přesně podle návodu. Vyzkoušíme si s modelem plavbu v různých směrech, vhodně kombinujeme trasu tak, abychom stále měli model ve vzdálenosti, která nám umožní dobře sledovat plavbu modelu. Sledujeme hladinu, na které vidíme případné poryvy větru, pásy s různou intenzitou větru apod. Není umění odjet s modelem daleko, uměním může být vrátit se zpět :-).


   Samozřejmě pozorujeme plachty modelu, ty mají být "naplněné" větrem, bez vrásek a zvlnění, např. třepetání zadního líku plachet nám signalizuje nějakou chybu v obtékání plachet - např. nevhodný úhel náběhu. S univerzálním nastavením plachet se tohoto jevu nevyvarujeme, později jej budeme eliminovat ovládáním otěží. Cílem tohoto nácviku je zažití řízení kormidlem tak, abychom nemuseli přemýšlet, zda potřebujeme doleva či doprava, a zautomatizování řízení včetně "přehození" směru při jízdě modelu směrem k nám: Také poslouží k prvotnímu poznání reakcí modelu a zvládnutí obrátek proti větru.
No a příště už bychom mohli použít naviják...

 

2.část


   Pokračujeme v našem malém seriálu o začátku řízení rekreační RC plachetnice s hlavní plachtou a jednou kosatkou. Nejprve jsme za použití univerzálního nastavení plachet zvládli plavbu na základních kurzech, tedy co nejvíce proti větru, kolmo na vítr a na zadoboční kurs. S tím bychom si jistě dokázali vystačit, ale pokud použijeme naviják, budeme moci za jízdy měnit délku otěží a tím úhel nastavení plachet vůči podélné ose lodi. Ovládání bude tedy za pomoci kormidla (jako dosud) a navijáku. Správným ovládáním docílíme optimálního výkonu lodi při všech plavebních kursech. Pochopitelně je nutné také věnovat pozornost „stálému“ nastavení, které provedeme na břehu, tedy natrimování. K tomuto tématu se ale ještě vrátíme.


   Připravíme si loď a kromě již rutinní kontroly opakovaně prověříme, zda při plně přitažených otěžích naviják „netáhne“ a nehrozí poškození vybavení lodi. Uspořádání ovládání plachet by mělo minimalizovat nebezpečí zachycení otěží, jejich „zacuchání“ apod., vhodné je využít vyzkoušených systémů – většinou dle plánu, pokud systém výrazněji modifikujeme, pak jej nejprve vyzkoušíme na břehu se simulovaným zatížením.
Spolehlivá funkce ovládání plachet by měla být základem před zahájením další etapy ovládání modelu.


   Vyjedeme s plachetnicí známým způsobem, a při plavbě kolmo na vítr postupně přitáhneme plachty až blízko k nastavené minimální hranici výchylky ráhen. Výsledkem bude větší náklon lodi a taky ostrý úhel stoupání proti větru, který jsme zatím nedocílili. Zkusíme udělat obrat proti větru vyostřením (bez manipulace s navijákem), a nabereme vítr z opačné strany, loď se opět rozjíždí ostře na vítr - křižujeme.

 

   Pokud naše loď jede alespoň trochu svižně, je celý obrat velice rychlý a neměli bychom jej „přetočit“. Nabrali jsme tedy opět vítr, rozjeli jsme se v ostrém úhlu proti větru a z tohoto kurzu povolíme otěže, nejprve na úhel ráhna hlavní plachty cca 45° po kterém upravíme odpadnutím kurs do směru kolmo na vítr.

 

   Jakmile najedeme požadovaný kurs, zkusíme další odpadnutí po větru pokud možno se současným odvinutím otěží plachet do polohy maximálně povoleno. Model držíme ve směru po větru, může se stát, že při případných větších úpravách směru jízdy dojde k přehození plachet z jedné strany na druhou – to vůbec nevadí. Dokonce se takto při jízdě na zadní vítr dociluje „rozhození“ kosatky a hlavní plachty tak, aby byly na opačných stranách – tím docílíme efektního „motýla“ využitím nestejného okamžiku přehození kosatky a hlavní plachty. Cvičení efektů ale zatím klidně odložíme .

 

   Naše plachetnice pluje po větru s naplno povolenými plachtami, její rychlost je pozorovatelně menší, než v bočním kurzu. Začneme opět navijákem přitahovat plachty a loď by měla sama začít měnit kurs, případně ji pomůžeme kormidlem, loď zrychlí plavbu.
 

Nastavení plachet


   Tím jsme si vyzkoušeli obrat po větru a plavbu v kurzu, který s univerzálním nastavením plachet zřejmě nedosáhneme. Pokud vše proběhlo podle našeho plánu, zkoušíme dále obraty proti i po větru a všechny kurzy plavby. Jestliže se ale vyskytl nějaký problém, doporučuji opakovaně vyzkoušet manévr při kterém nastaly potíže a pokud i při opakování identifikujeme nějakou odchylku od předpokládaného stavu, musíme najít příčinu a pokusit se o nápravu. To se může týkat např. nalezení správné polohy stěžně, pokud je třeba korigovat návětrnost/závětrnost lodi.

 
   Samozřejmě je dobré si vše opakovaně procvičit a je opět jenom na nás, jaké trasy zvolíme, snažíme se k požadovanému kurzu nastavit vhodný úhel plachet dle již dříve probraných zásad. Jezdíme za různých povětrnostních podmínek a seznamujeme se s vlastnostmi modelu za všech režimů plavby. Pokoušíme se co nejlépe koordinovat práci s oběma ovládanými prvky a pokud nám to použitý naviják dovolí (jde zejména o sílu a rychlost), tak i v obratech průběžně korigujeme polohu ráhen. Za vhodné považuji v tomto "tréninku" dodržovat zásadu nácviku jízdy ve zvoleném kurzu tak, že po obratu následuje přiměřeně dlouhý úsek plavby, jako bychom simulovali jízdu na vytýčené trati, různé "kličkování" s modelem nedává dost času na optimalizaci nastavení. Kombinovat můžeme např. křižování proti větru, obrat po větru a jízdu na zadní vítr. Další možností je tvar trojúhelníku, čtverce apod. - inspiraci můžeme hledat v tvaru soutěžní trati.


   Pokud při stálých podmínkách na daném kursu zkusíme experimentovat s nastaveném plachet, poznáme na rychlosti modelu nebo na reakcích plachet, jak může vypadat optimalizace nastavení lodi. Je třeba říci, že kursy na zadní vítr jsou obtížnější a za silného větru mohou nastat problémy. Při poryvovém větru se mi stalo, že loď zanořila příď pod vodu, výrazně zpomalila a omezeně reagovala na kormidlo. To je ale spíše výjimka a my nemusíme mít z nácviku obavy.
Pokud se dostaneme do nějaké problematické situace, opět platí zásada zachovat klid. Počkat na postavení modelu do polohy, kdy můžeme nabrat vítr a rozjet se s využitím již nabytých dovedností. Univerzální návod pochopitelně neexistuje, variabilita možných situací je příliš velká.


Výhodou je, máme-li možnost porovnat naši pilotáž s jiným modelem – ideálně se stejným typem v blízkosti a na stejném kurzu. Zde počítejme s možnými odlišnými větrnými podmínkami i na malém prostoru a také se projeví další vlivy, např. při bočním kursu mohou jet lodi v zákrytu a závětrná loď je ve větrném „stínu“. Doporučuji při plavbě v bezprostřední blízkosti komunikovat o zamýšlených manévrech – ne každý má reflexy „mutanta“ a loď nám dala dost práce na to, abychom s ní mlátili, nehledě na možné poškození cizího modelu. Samozřejmě na vodě také
platí pravidla pro plavbu, obdobně jako v silničním provozu, proto se snažme je dodržovat


   Další možností (spíše nutností), jak optimalizovat výkony plachetnice, je správné natrimování "na suchu", tedy optimální nastavení oplachtění pomocí ovládacích prvků (hloubka profilu, napětí ve švu a líku…), jak jsme se to pokoušeli již v začátcích plachtění. Správné nastavení je dlouhodobý proces a pravděpodobně se mu budeme věnovat opakovaně.


   Trénujeme plavbu podle naší chuti i možností a snažíme se o co nejlepší výsledky, jízda více lodí je zábavnější, také pokud máme bójku(y), můžeme trénovat obraty v přesně stanoveném místě – to vede opět ke zlepšení našich pilotních dovedností a může se nám hodit, pokud zatoužíme soutěžit…


Máme dostatek "látky" k nácviku a příště si ještě něco povíme k trimování spolu s nezbytnou teorií.

 

3.část

 

   Dostáváme se k závěrečné části našeho malého seriálu, jehož cílem bylo ukázat, že začít jezdit s rekreačním modelem plachetnice není složité. Skoro by se chtělo říci, že už není co dalšího sdělit - bez problémů jedeme námi zvoleným kursem, bravurně kormidlujeme a k tomu nastavujeme plachty. Většina z nás, ale bude přemýšlet o tom, jak zlepšit výkony naší plachetnice. Obzvlášť tehdy, jestliže máme možnost porovnat jízdu s druhým modelem a nastane situace, že ten "druhý" je nevysvětlitelně rychlejší . Potom budeme trimovat a snažit se docílit ty nejlepší výkony. No a k tomu nám jistě pomůže pochopení několika základních zákonitostí. Pro zjednodušení si většinu pojmů vysvětlíme na příkladu jedné plachty.

 

Co pohání plachetnici?

   No jistě - vítr. Ale jak tato samozřejmost vlastně funguje? Pohonná síla vzniká prouděním vzduchu okolo plachet. Jak tato síla vzniká si můžeme představit na příkladu profilované desky, kterou můžeme natáčet okolo čepu (například hlavní plachta u stěžně). Pro proudící vzduch deska představuje překážku, kterou musí "obtékat". Tak proud vzduchu působí sílou ve směru svého pohybu, tu označujeme jako odpor R Velikost odporu závisí na úhlu náběhu "alfa" o který je osa desky odkloněna od směru proudu vzduchu. Současně vzniká na straně desky, kde musí proud urazit delší dráhu podtlak a na opačné straně přetlak. Hodnota podtlakové síly je rozhodující -je 3 až 5x větší jak tlaková. Výslednice podtlaku a přetlaku působí na desku silou, kterou nazýváme vztlak V. Velikost vztlaku závisí (při daném tvaru profilu a stálé rychlosti vzduchu před profilem) na úhlu náběhu alfa. Síly působí v aerodynamickém těžišti plachty Tp.

Závislost vztlaku na úhlu náběhu

   Typický průběh závislosti vztlaku a odporu na úhlu náběhu ukazuje následující obrázek:

 

 Při nulovém úhlu náběhu (bod a) je nulový vztlak a minimální odpor. Se zvětšováním úhlu náběhu roste vztlak až do maxima (bod b), kde hovoříme o optimálním úhlu náběhu. Při dalším zvětšování úhlu náběhu dochází k narušení plynulého proudění a začne vznikat víření. Následkem toho klesá vztlak a roste odpor. Analogickým způsobem vzniká odpor a vztlak také na desce, kolem které proudí kapalina. Rozdíl je především v tom, že celková velikost vztlaku a odporu je (pro desku stejných rozměrů) v kapalině podstatně větší vzhledem k mnohokrát větší hustotě kapaliny. Vzájemné souvislosti úhlu náběhu, vztlaku, odporu a tvaru profilu je třeba pochopit, protože budou základem pro další výklad.

 

Obtékání plachty

   Pro naši potřebu se zaměříme na základní charakteristiky profilu plachty, tedy na ty, které jsme schopni ovlivnit jejím střihem a seřízením. Opět platí analogie s profily letadel, kde je problematika obsáhle popsána, naše pasáž bude opravdu stručná . Tvar profilu můžeme definovat dvěma základními pojmy, a to hloubkou (bohatostí) profilu a polohou vrcholu (místo s největší hloubkou, "břicho"). Bohatost je poměr mezi hloubkou profilu h a délkou profilu d.

 

Tvary profilu plachty

   Největší vztlak vykazuje profil s břichem v polovině délky profilu. Posunutím břicha dopředu klesá vztlak a také odpor, takže výsledná síla je menší, ale má směr více dopředu. Posouvání břicha dozadu má za následek především nárůst odporu, takže celková síla se zmenší a skloní dozadu. Proto se snažíme docílit břicha profilu v 33% až 50% délky profilu. Pokud se podaří docílit nezvířeného obtékání plachty, pak bohatý profil vytváří větší sílu než plochý profil. Výslednou aerodynamickou sílu F, která působí v těžišti plachty Tp , můžeme rozložit do dvou složek. Složky dopředné Fd působící v ose lodi a složky stranové Fs (kolmé k ose lodi).

 

 

   Dopředná složka Fd je hnací silou plachetnice. Stranová složka je "nežádoucí" vedlejší produkt účinku větru na plachtu. Způsobuje boční (stranové) splouvání a náklon lodě do závětří (se zmenšením účinné plochy plachty), protože působí poměrně vysoko nad vodou na rameni r.

 

 

   Zařízení, které zmenšuje stranové splouvání je kýl plachetnice. Jedná se o profilovanou desku umístěnou v ose lodi svisle do vody, na jejím konci je umístěna zátěž. Proudění okolo kýlu lodi ukazuje obrázek:

 

 

   Jak jsme si již vysvětlili, síla vznikající na plachtě způsobí pohyb plachetnice. Ta se ale začne pohybovat ve směru síly F, takže směr pohybu svírá s osou lodi úhel beta. Při tomto pohybu (šikmo proti vodě) proudí voda kolem zanořené části trupu plachetnice včetně kýlu v opačném směru, než je pohyb lodi. Úhel náběhu kýlu je roven úhlu splouvání. Na počátku pohybu proudí voda kolem kýlu pod úhlem beta. Vlivem podtlaku na jedné straně kýlu působí na kýl síla Fl a to opačným směrem, než stranová síla na plachtě Fs. Tím se stranové splouvání zmenší. Současně se tím zmenší i úhel náběhu beta a tedy i síla Fl. Stranové splouvání se ustálí na takovém úhlu náběhu beta, kdy se přibližně rovná síla Fl síle Fs. Je žádoucí, aby kýl vytvářel potřebnou velikost síly Fl při co nejmenším úhlu náběhu beta. Na vytváření síly Fl se podílí celá zanořená část trupu lodi. Specifickým případem je jízda v skluzu (někdy se uvádí pojem kluz), kde nastávají odlišné poměry . My si ale vystačíme s výtlačným režimem plavby .

 

Funkce kormidla

   Kormidlo je opět profilovaná deska, takže vysvětlení jeho funkce bude triviální záležitostí. Je-li kormidlo v ose lodi, úhel náběhu je nulový a kormidlo vykazuje pouze odpor. Po vychýlení kormidla kolem něho proudí voda pod úhlem alfa a na kormidle vzniká vztlaková síla F. Vůči těžišti laterálu působí tato síla na rameni r a uvede loď do otáčení.

 

Zdánlivý vítr

  Při plavbě se plachetnice pohybuje vůči vzduchu, čímž na modelu vzniká tzv. vítr způsobený pohybem. Ten má opačný směr, než je směr plavby a má rychlost shodnou s rychlostí plavby. Výsledný vítr Vz působící na plachetnici je vektorovým součtem skutečného větru Vs a větru Vp způsobeného dopředným pohybem modelu. Tento výsledný vítr nazýváme zdánlivý a působí z pohledu plachetnice více zpředu a je rozhodující pro správné nastavení plachet.

 

Přetočení plachty - "twist"

   S rostoucí výškou nad hladinou roste rychlost skutečného větru. Protože spodní i horní část plachty mají shodnou dopřednou rychlost Vp, bude mít zdánlivý vítr v horní části plachty Vz2 jiný směr a sílu než zdánlivý vítr v dolní části plachty Vz1. Pokud chceme docílit na celé plachtě stejný úhel náběhu alfa, pak se musí s rostoucí výškou zvětšovat odklon profilu plachty.

 

Obtékání kosatky a hlavní plachty

   Doposud jsme pro jednoduchost demonstrovali probíhající děje na modelu s jednou plachtou. Naše rekreační plachetnice má ale plachty dvě - kosatku a hlavní plachtu. Nabízí se tedy otázka, zda každá z plachet působí samostatně, nebo jestli se nějak ovlivňují. Opět si pomůžeme obrázkem:

V námi použitém oplachtění má kosatka velice důležitou roli - přestože má obvykle menší plochu než hlavní plachta, má velký vliv na celkový výkon plachet, zesiluje účinnost hlavní plachty tím, že na ni usměrňuje proud vzduchu (obdoba slotu na letadle). Pokud nastavíme kosatku a hlavní plachtu správně (na obrázku případ a), vytvoří se mezi kosatkou a hlavní plachtou štěrbina, která zvyšuje rychlost proudění vzduchu a tím i účinek sání na závětrné straně hlavní plachty. Pokud kosatkovou otěž povolíme příliš, snižuje se účinek působení štěrbiny a zesilující účinek se ztrácí (případ b). Pokud je kosatka příliš přitažena, nebo pokud má vrchol profilu za polovinou své délky, způsobuje vlnu na hlavní plachtě narušující plynulost obtékání (případ c).

 

Návětrná a závětrná loď

jsou pojmy, které charakterizují chování lodi snadno pozorovatelné například při náhlém poryvu větru. Pokud model v takové situaci pokračuje bez změny směru je neutrální - to je kýžený stav. Pravděpodobně ale zareaguje vyostřením, nebo odpadnutím od větru. Co je příčinou? Vezměme si stranový průmět zanořené části trupu (včetně kýlu a kormidla), tato plocha má své těžiště a jím prochází svislá osa, kolem které se loď otáčí. Pokud výslednice sil na plachtě působí za svislou osou, způsobuje samovolné stáčení lodi proti větru - plachetnice je návětrná. Pokud výslednice sil na plachtě působí před osou otáčení, loď otáčí po větru - je závětrná. V případě, že výslednice sil na plachtě působí ve svislé ose, nevykazuje žádný kroutící moment a loď je neutrální. Na modelu můžeme závětrnost, resp. návětrnost lodi korigovat posouváním oplachtění, naklápěním stěžně v předozadním směru, případně změnou velikosti kosatky a hlavní plachty. Posun kýlu většinou není možný bez zásahu do konstrukce.

 

Rychlost větru a síla zajímá Vás, jaké síly mohou na model ve větru působit?

V době, kdy jsem se věnoval windsurfingu uváděla literatura pro podmínky na moři následující hodnoty, které můžeme přibližně použít pro orientační představu:   

 

rychlost větru síla na 1m2 plachty
Bf m/s
1 0,3-1,5 0,6
2 1,6-3,3 1
3 3,4-5,4
4 5,5-7,9 6
5 8,0-10,7 10

 

FAQ

 

Je lepší vybavit model plachetnice pomocným motorem ?

Jsem přesvědčen, že to není vhodné řešení. Obvykle vychází dotaz z obavy, jestli půjde loď pouze s plachtami dostatečně řídit a pomocný pohon nám má dodat jistotu. Uvedené řešení má řadu nevýhod. Stavba je složitější, dražší, vyžaduje použít více prvků pro řízení. Zhorší se nautické vlastnosti i při použití sklopného lodního šroubu. Argument možného bezvětří také neobstojí, ještě jsem se nesetkal se situací, kdy by náhle přestalo foukat a neobjevil se alespoň závan, který by dovolil dojet dle potřeby ke břehu.

 

Je lepší začít s malou lodí (cca 50cm) ?

Kladem je sice snadnější transport, ale lépe se nám bude jezdit s větší lodí, doporučoval bych alespoň 70cm. Pro začátek je velice vhodná loď třídy F5E, kde má trup délku 1metr.

 

Jsou nějaké zvláštnosti instalace RC vybavení?

Nejsou . Já k napájení používám pětičlánek o kapacitě 1700mAh a jezdím "celý den". Jednotlivé komponenty RC vybavení je třeba chránit před vodou. Anténu přijímače je třeba vyvést na palubu a vhodně umístit tak, aby byl zajištěn potřebný dosah - připevnit ke stěhu, vyvést na záď a propojit na "prut" apod.

 

Jaké je doporučené rozmístění ovladačů na vysílači?

Zde záleží na typu soupravy a především zvyklostech pilota. Pokud máme naviják na ovladači s neutralizací, je poněkud nepohodlné jej stále držet v požadované poloze. Já jej mám na tahovém potenciometru, lze využít kanál "plynu". U kormidla si vybereme vysloveně variantu, která nám nejvíce vyhovuje.

 

Z jakého materiálu udělat plachty?

Po materiálu požadujeme minimální, nebo nulovou propustnost větru. Vyhoví jak tkané materiály, tak folie. Pokud plachtu šijeme, použijeme steh "entl"(. . . . . . . . . ) jinak bychom stehem v linii vytvářeli zeslabené místo pro roztržení. Folie se lepí oboustrannou lepící páskou na šabloně. Plachty z folie je nutné skladovat a transportovat v rozvinutém tvaru.

 

A co vícetrupé plachetnice, třeba katamaran?

Jednotrupá plachetnice je vyvážená tak, že ji zátěž na kýlu vrací vždy do svislé polohy - to si můžeme vyzkoušet tak, že oplachtění rukou skloníme tak, že jej položíme na vodu - ani "přilepení" plachet k vodní hladině by nemělo zabránit lodi návratu do normální polohy. Katamaran je velice rychlá loď, ale vyžaduje zkušenosti s řízením, jízda po jednom plováku je efektní, ale jakmile se loď převrhne, sama se do normální polohy nevrátí... U trimaranu je situace obdobná. Takže pro začátek doporučuji klasickou jednotrupou loď.

 

Velice děkuji svému synovi za vytvoření obrázků!!!

 

Související články:

Plachetnice a plachty

Plachetnice Léda ?

Nebojte se větru
 

Ivo Michal