Plachetnice a plachty

11.6.2002 

   Snad každý viděl krásnou plachetnici, jak brázdí mořskou hladinu nebo alespoň přehradní nádrž s napnutými plachtami lehce nakloněným stěžněm, posádkou vykloněnou přes okraj aby vyvážila náklon. A spousta lodních modelářů by chtěla mít plachetnici i jako model. Má to svoje výhody. Stavba není až tak náročná jako u jiných modelů. Odpadají prakticky nástavby. Nepotřebujete takové složitosti jako motor, lodní hřídel a šroub. Když přijde na věc, může se plachetnice řídit sama, takže nepotřebujete RC soupravu. Jinak stačí obyčejná dvoukanálová a dvě serva. Jen vítr občas nefouká vůbec nebo tak jak chceme. Tomu se poručit nedá. Některé modeláře odrazuje právě řízení plachetnice, které je na první pohled složité, ale opravdu jen na první pohled.

 

   V tomto článku se nebude zabývat historickými plachetnicemi. Jsou to překrásné lodě, ale jejich stavba je kapitola sama pro sebe. Bude řeč o plachetnicích s jedním stěžněm a dvěma plachtami. Jak ukazuje obrázek.

 

Jak funguje plachta

   Obecně platí, že čím silnější je vítr (přesněji rychleji vane), tím může být větší rychlost plachetnice. Hnací síla větru při jeho rychlosti 10 uzlů (18,5 km.h-1) , hmotnosti plachetnice přibližně 11 kg a ploše plachet 74 dm2, odpovídá tomu, jako by plachetnice byla poháněna motorem o objemu 0,8ccm. Tento nepříliš velký výkon je potřeba náležitě využít.

   Plachetnice může plout jakýmkoliv směrem bez ohledu na směr větru mimo směru přímo proti větru. Pokud nastane taková situace, že je potřeba plout proti větru, používá se tzv. křižování (viz. obr. vpravo). Budeme-li předpokládat, že vítr má ustálený směr a rychlost, pak se rychlost plachetnice bude měnit v závislosti na směru plavby. Tuto závislost představuje tzv. polární graf a doplňuje jej tabulka.

 

1 - ostře proti větru - 86%

2 - ostře proti větru - 90%

3 - s bočním větrem - 100%

4 - se zadním bočním větrem - 92%

5 - se zadním větrem - 80%

 

Graf je sestaven pro plachetnici s běžným oplachtěním, tedy jednou vratiplachtou a jednou kosatkou. Tomuto způsobu oplachtění se říká "vysoká tekeláž" a je také  nejvýkonnější.

   Plachta funguje na podobném principu jako křídlo letadla. Správný tvar plachty připomíná prohnutou desku, kolem které proudí vzduch (vítr). Když proudí vhodným směrem, vzniká na jedné straně plachty podtlak a na druhé přetlak. Stejně jako je tomu u křídla letadla. Názorně to ukazuje obrázek. Podtlak a přetlak jsou síly, které působí na plachtu a ta se pak přenáší na loď, která pluje. Další lilou je odpor, který při prodění vzniká. Vektorovým složením těchto sil vychází výslednice. Aby se zlepšilo prodění vzduchu  kolem hlavní plachy, umisťuje se před ní ještě jedna menší tzv. kosatka. Jak kosatka funguje je vidět na dalším obrázku. Takto zlepšené proudění se projevuje větší vztlakovou silou a tím i vyšším výkonem plachty. Jak jsme již uvedli, plachetnice může plout libovolným směrem bez ohledu na to, jakým směrem fouká vítr. Tento fakt je dán skutečností, že plachetnice se pohybuje na rozhraní dvou odlišných prostředí. Voda a  vzduch. Trup plachetnice by měl mít takový tvar aby klad dopřednému pohybu co nejmenší odpor, ale pohybu do stran bránil co nejvíce. Bokorysný tvar trupu - tzv. "laterál" musí být navrhován s tímto ohledem. Současně, ale nesmí příliš snižovat manévrovatelnost modelu, pokud má být řízen RC soupravou. Těžký oříšek :-)

   Vítr určitého směru a rychlosti vyvolává v určitém bodě plachty vztlak (Fv) a odpor (Fx), čímž vzniká výsledná síla určitého směru (tmavá šipka). Když tuto sílu promítneme na osu plavání, dostaneme výslednou dopřednou sílu (červená šipka), která určuje jakou rychlostí se plachetnice bude pohybovat. Jenže tento pohyb vyvolává další sílu, které se říká "protivítr". Když vektorově složíme směr plavby neboli protivětru a skutečného větru, získáme tzv. "zdánlivý vítr" a podle něj by měly být nastaveny plachty. Velikost zdánilého větru se mění podle toho jak se mění směr plavby a nebo směr vanoucího větru. Může se to zdá složité, ale nejlépe je to vidět opět na obrázku. Písmena Sv značí směr skutečného větru, Pv je protivítr, nebo také opačný směr plavby a Zv je zdánlivý vítr. Možná Vás napadne, zda je snadnější řídit skutečnou plachetnici a nebo model. Možná se Vám to nebude zdát, ale řízení skutečné plachetnice v porovnání s modelem je skutečně snadnější. Když plujete na plachetnici cítíte jak vane zdánlivý vítr. Když ale modelář stojí na břehu, ofukuje jej skutečný vítr a navíc tam kde pluje model může vítr foukat jinak. Nastavení plachet se pak stává náročnějším.