איך סירה מפליגה? מאת ערן סלע

דף הבית >> מאמרים >> מהירות >> איך סירה מפליגה? מאת ערן סלע
מפרשנות:  כיצד הסירה מפליגה?
 
סירת מפרש מנצלת את תנועת האוויר (רוח) על-מנת להתקדם במים. ניצול זה מתקיים בעזרת שימוש נכון בעקרונות פיזיקאליים, הנקראים אווירודינמיקה (מכניקת הזורמים).
הבנה בסיסית של מדע האווירודינמיקה, הקשורה לשייט המפרשיות, יכול לעזור לנו לכוון את מפרשי הסירה שלנו ביעילות רבה יותר, ובכך להשיג יותר כוח מקדם, ולהפליג מהר יותר.

כאמור, הסירה מנצלת את הרוח על-מנת להתקדם, אך מהי בעצם רוח.
רוח: היא תנועה (זרימה) של חלקיקי האוויר רבים בכיוון מסוים. הרוח נוצרת בעקבות הפרשי טמפרטורות בין משטחים שונים (יבשה,ים), או בין גושי אוויר בטמפרטורות שונות (הפרשי לחצים), לאחר היווצרות הרוח, היא מושפעת שוב מאותם גורמים אשר יצרו אותה אך אלו לעיתים מגבירים ולעיתים מחלישים את מהירותה. 
האטה של זרימת האוויר כתוצאה מגוף כלשהו נקראת חיכוך. חיכוך יכול להיווצר עם: אויר בלחץ שונה, משטח כדור הארץ (ים ויבשה) או גופים שונים (סירות ,בניינים,בני-אדם).

בכל רוח, קיים חיכוך עם משטח כדור הארץ. החיכוך גורם להאטה של זרימת האוויר בשכבה הנמוכה (הקרובה לפני כדור הארץ).
     
  
     
מפרש: מפרש של סירה הוא מעין כנף רכה,והוא פועל באופן דומה לכנפי ציפורים, וכנף מטוס.
המפרש מייצר כוח (עילוי) כתוצאה מזרימת האוויר עליו. כלומר, מפיק כוח מזרימת הרוח מבלי להשקיע כוח.  
בציור הזה ניתן לראות הדמייה של ניסוי אווירודינמי אשר מסביר את הפקת הכוח של המפרש מבלי להשקיע אנרגיה.



הכנף הונחה במצב אנכי ובזווית אל כיוון זרימת האוויר. עם התחלת הניסוי, רוסס האוויר בצבעים שונים בכל 20 מאיות השנייה. אפשר לראות שכמו הצבע האדום, כל הצבעים שקדמו לו הגיעו אל הכנף באופן אחיד.
ברגע פגיעת האוויר בכנף, זרימתו משתנה מפני שעליו להקיף את הכנף משני צידיה (הצבע הכתום). בעקבות כך, נוצר לחצץ של חלקיקי האוויר בצד העליון של הכנף (שהוא הצד שנמצא מתחת לרוח במפרש הסירה). לאחר "השתחררות" הלחץ, נוצר מצב של תת-לחץ בצידה העליון של הכנף, והאוויר בצד זה מגביר את מהירותו אף מעבר למהירות הצד התחתון (שהוא מעל הרוח במפרש הסירה). הפרשי זרימה אלו נראים בצבעים הירוק והכחול.
בגלל הפרשי מהירות הזרימה בשני צידי הכנף/מפרש, נוצר מצב שבו בצידו העליון של המפרש יש לחץ גבוה מאשר בצידו התחתון. ובעזרת הכוח הזה מתקדמת הסירה. 


בציור זה, מתאר כל חץ (שחור) את העוצמה וכיוון הכוח שמפיק המפרש בחלק זה. סך כל הזוויות והכוחות שמפיק המפרש נמצא ב-90 מעלות לשיא הבטן של המפרש (מסומן בחץ הירוק), ונקרא כוח העילוי.
בגלל השיבוש בזרימת הרוח שיוצר המפרש, והחיכוך עימה, נוצר כוח המנוגד לכיוון ההתקדמות של הסירה, כוח זה נקרא גרר.
 
< מדוע כשהמפרש מתוח מעבר לגבול הנפנוף הסירה מפליגה לאט יותר?
< לאן עובר שיא הבטן של המפרש כאשר מותחים את הקנינגהם? ומה קורה ברוח חזקה כשלא מותחים אותו?
 
רוח אמיתית: הרוח שמרגישים על סירה עוגנת. או בחוף, כלומר רק במקום שמחובר לקרקע ללא תזוזה, אפשר להרגיש את הרוח האמיתית.
רוח פנים: הרוח שנוצרת מהתנועה של מי שמרגיש את הרוח. (ביום שאין רוח, נוסעים בסירת מנוע ומרגישים רוח מכיוון החרטום). הכיוון של הרוח פנים הוא הפוך לכיוון ההתקדמות שלנו.
רוח מדומה: שילוב של רוח אמיתית והפנים. מה שקורה בזמן שמפליגים.
 
טוויסט: בגלל שילוב של רוח הפנים והחיכוך של האוויר במים.
החלק העליון של המפרש צריך להיות מכוון לכיוון רוח שונה מהחלק התחתון. בגלל שהרוח חזקה יותר בחלק העליון של המפרש, נכוון אותו מעט יותר משוחרר מהחלק התחתון.
 

 
מערכות לכיוון המפרשים:
-       שפה תחתונה: מערכת השפה התחתונה מאפשרת לקבוע את עומק הבטן במפרש, בעיקר בחלק התחתון שלו.  המטרה היא להתאימה את עומק הבטן לתנאי הים. ברוח חלשה וחזקה מאוד, נרצה להשטיח את המפרש. ברוח בחלשה על-מנת להקל על זרימת הרוח על המפרש וברוח חזקה כדי להקטין את כוח הגרר, מפני שהמפרש מיצר יותר כוח משאנחנו יכולים לאזן.
-       בומ'גק- מערכת הבומג'ק משמשת להשטחת הפרש כאשר אנחנו משחררים את מיתר המפרש, ברוח חלשה מאוד בדגם לייזר וברוחות חזקות בסירות מדגם 420/470.
-       קנינגהם- מתיחת הקנינגהם ברוחות בינוניות וחזקות, מעבירה את בטן המפרש לחלקו הקדמי, מאחר וברוחות בינוניות וחזקות בטן המפרש גדלה בעקבות שחרור מיתר המפרש.
 
בסירות בעלות חלוץ וספינקר:
-       מפרש החלוץ מכוון בעזרת מיתרי החלוץ, ומערכת הקנינגהם אשר פועלת באופן זהה למפרש הראשי.
-       מפרש הספינקר מכוון בעזרת מיתרי הספינקר, וגובה המוט. כאשר מוט הספינקר גבוהה, הספינקר יהיה שטוח יותר וכאשר המוט נמוך, הספינקר מבוטן יותר...
 
 
 
 
 
                                                                                                              ערן סלע
 
לייבסיטי - בניית אתרים