Seiling - Sailing

Seilbåter og riggene deres
Slooper kappløp med seil foran og bak
Tremastet bark med firkantede seil
Klasse 3 konkurranse land yacht

Seiling benytter vind virker på seil , wingsails eller drager -til fremdrift av et fartøy på overflaten av vann ( seilskip , seilbåt , seilbrett , eller kite ), på is ( iceboat ) eller på land ( land båten ) over en utvalgt kurs , som ofte er en del av en større navigasjonsplan .

Fram til midten av 1800 -tallet var seilskip de viktigste midlene for marin leting, handel og projeksjon av militær makt; denne perioden er kjent som Age of Sail . På 2000 -tallet representerer mest seiling en form for rekreasjon eller sport . Fritidsseiling eller -yachting kan deles inn i racing og cruising . Cruising kan omfatte utvidede offshore- og havoverfartsturer, kystseiling innenfor landets synsfelt og dagsseiling.

Seiling er avhengig av seilens fysikk da de henter kraft fra vinden, og genererer både løft og dra. På en gitt kurs settes seilene i en vinkel som optimaliserer utviklingen av vindkraft, bestemt av den tilsynelatende vinden , som er vinden som kjennes fra et fartøy i bevegelse. Kreftene som overføres via seilene motstås av styrker fra skroget , kjølen og roret på et seilbåt, av styrker fra skøyteløpere på en isbåt, eller av styrker fra hjul på et landseilbåt for å tillate styring av banen. Denne kombinasjonen av krefter betyr at det er mulig å seile både opp- og motvind. Kursen med hensyn til den sanne vindretningen (som det vil bli indikert med et stasjonært flagg) kalles et seilpunkt . Konvensjonelle seilbåter kan ikke hente vindkraft på en bane med et seilpunkt som er for nært i vinden.

Historie

Gjennom historien har seiling vært en sentral fremdriftsform som tillot større mobilitet enn å reise over land, enten for leting, handel, transport eller krigføring, og som økte fiskekapasiteten, sammenlignet med den fra land.

Tidlige firkantede rigger kunne generelt ikke seile mye nærmere enn 80 ° til vinden, mens tidlige rigger for og bak kunne seile så nær som 60–75 ° av vinden. Senere var også firkantede fartøyer i stand til å seile til windward, og ble standarden for europeiske skip gjennom Age of Discovery da fartøyer begav seg rundt Afrika til India, til Amerika og rundt om i verden. Seilskip ble lengre og raskere over tid, med skipriggede fartøyer som bar høyere master med flere firkantede seil. Den seilskutetida (1570-1870) nådde sitt høydepunkt i det 18. og 19. århundre med kjøpmann seilskuter som var i stand til å reise med hastigheter som overskred de av den nylig introduserte dampskipene .

Leting og forskning

Kopi av Christopher Columbus ' brakke , Santa María under seil

Austronesisk folk seilte fra det som nå er Sør-Kina og Taiwan med av Katamaraner eller fartøy utriggere og krabbe claw seil, som gjorde det austronesisk Expansion på rundt 3000-1500 f.Kr. i øyene Maritime Sørøst-Asia , og derfra til Mikronesia , Island Melanesia , Polynesia og Madagaskar . De reiste store avstander med åpent hav i utriggerkanoer ved å bruke navigasjonsmetoder som pinnekart .

oppdagelsestiden-som begynte på 1400-tallet-var firkantede flermastede fartøyer normen og ble styrt av navigasjonsteknikker som inkluderte det magnetiske kompasset og observasjoner av solen og stjernene som tillot transoceaniske reiser.

Under oppdagelsestiden fant seilskip i europeiske reiser rundt Afrika til Kina og Japan; og over Atlanterhavet til Nord- og Sør -Amerika. Senere våget seilskip seg inn i Arktis for å utforske nordlige sjøruter og vurdere naturressurser. På 1700- og 1800 -tallet foretok seilfartøyer hydrografiske undersøkelser for å utvikle kart for navigasjon og førte til tider forskere ombord som med James Cooks reiser og den andre reisen til HMS Beagle med naturforskeren Charles Darwin .

Handel

En sen 19. århundre amerikanske clipper skip
En fransk skvadron som dannet en kamplinje rundt 1840.

På begynnelsen av 1800-tallet utviklet raske skonker og brigantiner- Baltimore Clippers- seg til å bli tremastede, typisk skipsriggede seilfartøyer med fine linjer som økte hastigheten, men reduserte kapasiteten for god last, som te fra Kina. Mastene var så høye som 30 fot og kunne oppnå hastigheter på 19 knop (35 km/t), noe som tillot passasjer på opptil 465 nautiske mil (861 km) per 24 timer. Clippers ga etter for større, tregere fartøyer, som ble økonomisk konkurransedyktige på midten av 1800 -tallet. Seilplaner med bare for-og-akter-seil ( skonnerter ), eller en blanding av de to ( brigantiner , barques og barquentines ) dukket opp. Kysttoppseilskuter med et mannskap så lite som to som håndterte seilhåndteringen ble en effektiv måte å frakte bulklast på, siden bare forseilene trengte å stelle mens takking og dampdrevne maskiner ofte var tilgjengelig for heving av seil og anker .

Jernskallede seilskip representerte den endelige utviklingen av seilskip på slutten av Age of Sail. De ble bygget for å transportere last på lange avstander i det nittende og begynnelsen av det tjuende århundre. De var det største av handelsseilskip, med tre til fem master og firkantede seil, i tillegg til andre seilplaner . De fraktet bulklaster mellom kontinenter. Jernskrogsseilskuter ble hovedsakelig bygget fra 1870 til 1900, da dampskip begynte å overgå dem økonomisk på grunn av deres evne til å holde en tidsplan uavhengig av vinden. Stålskrog erstattet også jernskrog på omtrent samme tid. Selv inn i det tjuende århundre kunne seilskuter holde seg på transoceaniske reiser som Australia til Europa, siden de ikke krevde bunkring for kull eller ferskvann til damp, og de var raskere enn de tidlige dampskipene, som vanligvis knapt kunne gjøre 8 knop (15 km/t). Til syvende og sist gjorde dampskipenes uavhengighet av vinden og deres evne til å ta kortere ruter, som passerte Suez- og Panamakanalene , at seilskip ble uøkonomiske.

Sjøkraft

Inntil den generelle adopsjonen av carvel -bygde skip som stolte på en indre skjelettstruktur for å bære skipets vekt og for at kanonhavner skulle kuttes i siden, var seilskip bare kjøretøyer for å levere jagerfly til fienden for engasjement. Ved 1500, Gun porter tillates seilfartøy til å seile sammen langs en fiende kar og avfyre en bredside av flere kanoner. Denne utviklingen tillot marineflåter å sette seg inn i en kamplinje , hvorved krigsskip ville beholde sin plass i linjen for å engasjere fienden i en parallell eller vinkelrett linje.

Moderne applikasjoner

Cruise seilbåt for anker i Duck Harbor på Isle au Haut, Maine
Comanche forlot Newport, Rhode Island for Plymouth , England i Rolex Transatlantic Race 2015

Mens bruk av seilfartøyer for handel eller sjøkraft har blitt erstattet av motordrevne fartøyer, er det fortsatt kommersielle operasjoner som tar passasjerer på seilcruise. Moderne mariner bruker også seilfartøyer til å trene kadetter i sjømannskap . Rekreasjon eller sport står for hoveddelen av seiling i moderne båter.

Rekreasjon

Fritidsseiling kan deles inn i to kategorier, dag-seiling, hvor man går av båten for natten, og cruising, hvor man blir ombord.

Dag-seiling gir først og fremst gleden av å seile en båt. Ingen destinasjon er nødvendig. Det er en mulighet til å dele opplevelsen med andre. En rekke båter uten overnatting, i størrelse fra 10 fot (3,0 m) til over 30 fot (9,1 m), kan betraktes som dagseilere.

Cruise på en seilbåt kan enten være nær kysten eller passasjerer utenfor syne av land og innebærer bruk av seilbåter som støtter vedvarende bruk over natten. Kystcruiseområder inkluderer områder i Middelhavet og Svartehavet, Nord -Europa, Vest -Europa og øyene i Nord -Atlanteren, Vest -Afrika og øyene i Sør -Atlanteren, Karibia og regioner i Nord- og Mellom -Amerika. Gjennomføring under seil skjer på ruter gjennom hav over hele verden. Sirkulære ruter eksisterer mellom Amerika og Europa, og mellom Sør -Afrika og Sør -Amerika. Det er mange ruter fra Amerika, Australia, New Zealand og Asia til øydestinasjoner i Sør -Stillehavet. Noen kryssere reiser rundt kloden.

Sport

Seiling som sport er organisert på et hierarkisk grunnlag, som starter på yachtklubbenivå og når opp til nasjonale og internasjonale forbund; det kan innebære racingyachter , seilbåter eller andre små, åpne seilbåter, inkludert isbåter og landyachter. Sailboat racing styres av World Sailing med de fleste racingformater som bruker Racing Rules of Sailing . Det innebærer en rekke forskjellige disipliner, inkludert:

  • Oceanic racing, holdt over lange avstander og i åpent vann, ofte siste flere dager og inkluderer verden jordomseiling , som for eksempel Vendée Globe og The Ocean Race .
  • Fleet racing, med flere båter i en regatta som består av flere løp eller heat.
  • Matchracing består av to båter som konkurrerer mot hverandre, slik det gjøres med America's Cup , som først kjemper om å krysse en målgang.
  • Lagracing mellom to lag med tre båter hver i et format som er analogt med matchracing.
  • Hastighetsseiling for å sette nye rekorder for forskjellige kategorier av fartøyer med tilsyn av World Sailing Speed ​​Record Council .
  • Seilboarding har en rekke disipliner spesielt for den sporten.

Navigasjon

Seilpunkter (og dominerende seilstyrkekomponent for en fortrengningsseilbåt).
A. Luffing ( ingen fremdriftskraft )-0-30 °
B. Nærtraktet ( løft )-30–50 °
C. Beam rekkevidde ( løft )-90 °
D. Bred rekkevidde ( løft – dra )-~ 135 °
E Løp ( dra ) - 180 °
Ekte vind ( V T ) er den samme overalt i diagrammet, mens båthastighet ( V B ) og tilsynelatende vind ( V A ) varierer med seilpunktet.

Seilpunkt

En seilbåts evne til å hente kraft fra vinden avhenger av seilpunktet den er på - kjøreretningen under seil i forhold til den sanne vindretningen over overflaten. De viktigste seilpunktene tilsvarer omtrent 45 ° segmenter av en sirkel, som starter med 0 ° direkte i vinden. For mange seilbåter er buen som strekker seg 45 ° på hver side av vinden en "no-go" sone, hvor et seil ikke klarer å mobilisere kraft fra vinden. Å seile på en bane så nær vinden som mulig-omtrent 45 °-kalles "nærgående". 90 ° fra vinden er et fartøy på en "stråle rekkevidde". 135 ° fra vinden er et fartøy på "bred rekkevidde". 180 ° fra vinden (seiler i samme retning som vinden), "løper et fartøy med vinden".

I seilpunkter som spenner fra nærgående til bred rekkevidde, fungerer seil i hovedsak som en vinge, med løft som hovedsakelig driver fartøyet. I seilpunkter fra en bred rekkevidde til nedovervind fungerer seil i hovedsak som en fallskjerm, med drag hovedsakelig som driver fartøyet. For båter med litt fremover motstand is båter og på land yachter , oppstår denne overgang ytterligere av vinden enn for seilbåter og seilskip .

Vindretning for seilpunkter refererer alltid til den sanne vinden - vinden som kjennes av en stasjonær observatør. Den tilsynelatende vinden - vinden som en observatør kjenner på et seilbåt i bevegelse - bestemmer drivkraften for seilbåter.

En seilbåt på tre seilpunkter

Bølgene gir en indikasjon på den sanne vindretningen . Flagget gir en indikasjon på tilsynelatende vindretning .

Virkning på tilsynelatende vind

Ekte vindhastighet ( V T ) kombineres med seilbåtens hastighet ( V B ) for å være den tilsynelatende vindhastigheten ( V A ), lufthastigheten som instrumentering eller mannskap opplever på et seilbåt i bevegelse. Tilsynelatende vindhastighet gir seilens drivkraft på et gitt seilpunkt. Det varierer fra å være den sanne vindhastigheten til et stoppet fartøy i jern i no-go-sonen til å være raskere enn den sanne vindhastigheten ettersom seilbåtens hastighet legger til den sanne vindhastigheten på rekkevidde, til å avta mot null, som seiling håndverket seiler dødt i vinden.

Effekt av tilsynelatende vind på seilbåter på tre seilpunkter

Seilbåt A er nært trukket. Seilbåten B er på en bjelkevidde. Seilbåten C er på et bredt område.
Båthastighet (i svart) genererer en lik og motsatt tilsynelatende vindkomponent (ikke vist), noe som øker den sanne vinden til å bli tilsynelatende vind.

Hastigheten på seilbåter gjennom vannet er begrenset av motstanden som følge av skrogdrag i vannet. Isbåter har vanligvis minst motstand mot bevegelse fremover av alle seilbåter. Følgelig opplever en seilbåt et bredere spekter av tilsynelatende vindvinkler enn en isbåt, hvis hastighet vanligvis er stor nok til at den tilsynelatende vinden kommer fra noen få grader til den ene siden av kurset, noe som krever seiling med seilet lagt inn for de fleste seilpunkter. På konvensjonelle seilbåter er seilene satt til å skape løft for de seilpunktene der det er mulig å justere forkant av seilet med den tilsynelatende vinden.

For en seilbåt påvirker seilpunktet sidekraften betydelig. Jo høyere båten peker mot vinden under seil, desto sterkere er sidekraften, som krever motstand fra en kjøl eller andre undervannsfolier, inkludert dolk, midtbord, skeg og ror. Sidekraft induserer også krengning i en seilbåt, noe som krever motstand i vekt av ballast fra mannskapet eller selve båten og av båtens form, spesielt med en katamaran. Når båten peker av vinden, blir sidekraften og kreftene som kreves for å motstå den mindre viktig. På isbåter motvirkes sidekrefter av sidebestandigheten til bladene på is og deres avstand fra hverandre, noe som vanligvis forhindrer krengning.

Kurs under seil

Atmosfærisk sirkulasjon , som viser vindretning på forskjellige breddegrader
Vindsirkulasjon rundt en tilstoppet front på den nordlige halvkule

Vind og strøm er viktige faktorer å planlegge for både offshore og kystseiling. Å forutsi tilgjengeligheten, styrken og retningen på vinden er nøkkelen til å bruke kraften langs ønsket kurs. Havstrømmer, tidevann og elvstrømmer kan avlede et seilfartøy fra ønsket kurs.

Hvis ønsket kurs er innenfor no-go-sonen, må seilbåten følge en sikksakk-rute inn i vinden for å nå veipunktet eller destinasjonen. I motvind kan visse seilbåter med høy ytelse nå destinasjonen raskere ved å følge en sikksakk-rute på en rekke brede rekkevidder.

Forhandlinger om hindringer eller en kanal kan også kreve endring av retning i forhold til vinden, noe som krever endring av tak med vinden på motsatt side av fartøyet, fra før.

Endring av klebe kalles slag når vinden krysser over fartøyets baug som det svinger og jibing (eller gybing ) hvis vinden passerer over hekken.

Motvind

Et seilbåt kan seile på en bane hvor som helst utenfor sitt forbudte område. Hvis neste veipunkt eller destinasjon er innenfor buen som er definert av forbudssonen fra fartøyets nåværende posisjon, må den utføre en rekke slagmanøvrer for å komme dit på en hundebeint rute, kalt beating to windward . Fremdriften langs den ruten kalles kurset gjort bra ; hastigheten mellom start- og sluttpunktene på ruten kalles hastigheten gjort bra og beregnes med avstanden mellom de to punktene, delt på reisetiden. Grenselinjen til veipunktet som gjør at seilfartøyet kan forlate det til leeward kalles layline . Mens noen Bermuda-riggede seilbåter kan seile så nær som 30 ° mot vinden, er de fleste firkantede riggere fra det 20. århundre begrenset til 60 ° fra vinden. Rigger for og bak er designet for å fungere med vinden på hver side, mens firkantede rigger og drager er designet for at vinden bare skal komme fra den ene siden av seilet.

Fordi de laterale vindkreftene er høyest på et seilfartøy, nærgående og slått mot vind, er de motstandende vannkreftene rundt fartøyets kjøl, senterbord, ror og andre folier også høyest for å dempe spillerom- fartøyet som glir til kursen av kursen . Isbåter og landyachter minimerer sidebevegelsen med sidemotstand fra bladene eller hjulene.

Endre tak ved å slå
To seilbåter på motsatte tak

Å slå eller komme på er en manøver der et seilbåt snur buen inn i og gjennom vinden (kalt "vindens øye") slik at den tilsynelatende vinden endrer seg fra den ene siden til den andre, slik at fremdriften kan gå på motsatt tak. Type seilrigg dikterer prosedyrer og begrensninger for å oppnå en slagmanøver. Rigger for og bak lar seilene henge slapt mens de tar tak; firkantede rigger må vise hele seilets frontareal til vinden ved endring fra side til side; og brettseilere har fleksibelt svingbare og fullt roterende master som blir snudd fra side til side.

Motvind

18ft Skiff , som flyr en spritmontert asymmetrisk spinnaker på et bredt område

Et seilbåt kan reise direkte med vinden bare med en hastighet som er mindre enn vindhastigheten. Imidlertid kan en rekke seilbåter oppnå en høyere medvindshastighet som ble gjort god ved å reise på en rekke brede rekkevidder, skillet med jibber i mellom. Dette gjelder isbåter og sandyachter. På vannet ble det utforsket av seilfartøyer, fra 1975, og strekker seg nå til høytytende skiffs, katamaraner og folierende seilbåter.

Å navigere i en kanal eller et motvindskurs blant hindringer kan nødvendiggjøre retningsendringer som krever endring av takten, utført med en jibe.

Endre tak ved å jibbe

Jibing eller gybing er en seilingsmanøver hvor et seilbåt svinger akter forbi vindøyet slik at den tilsynelatende vinden endrer seg fra den ene siden til den andre, slik at det går fremover på motsatt tak. Denne manøvren kan gjøres på mindre båter ved å trekke roret mot deg selv (motsatt side av seilet). Som med tacking, dikterer typen seilingsrigger prosedyrer og begrensninger for jibing. Seil for og bak med lenser, gaffs eller sprits er ustabile når den frie enden peker inn i vindøyet og må kontrolleres for å unngå en voldsom endring til den andre siden; firkantede rigger når de presenterer hele seilområdet til vinden fra baksiden, opplever liten driftsendring fra den ene takten til den andre; og brettseilere har igjen fleksibelt svingbare og fullt roterende master som blir snudd fra side til side.

Vind og strøm

Vind og havstrømmer er begge et resultat av at solen driver sine respektive flytende medier. Vind driver seilfartøyet og havet bærer fartøyet på kurs, ettersom strømmer kan endre kursen til et seilfartøy på havet eller en elv.

  • Vind -I global skala må fartøyer som tar lange reiser ta hensyn til atmosfærisk sirkulasjon , noe som forårsaker soner i vestlig , østlig vind , passatvind og høytrykkssoner med lett vind, noen ganger kalt hestebreddegrader , i mellom. Seilere forutsier vindretning og styrke med kunnskap om områder med høyt og lavt trykk , og værfronter som følger dem. Langs kystområdene sliter sjømenn med daglige endringer i vindretningen - som renner fra kysten om natten og ut på kysten i løpet av dagen. Lokale midlertidige vindskift kalles heiser når de forbedrer seilfartøyets evne til å reise langs linjen i retning mot neste veipunkt. Ugunstige vindskifter kalles headers .
  • Strømmer - På global skala må fartøyer som foretar lange reiser ta høyde for stor havstrømssirkulasjon . Store havstrømmer, som Golfstrømmen i Atlanterhavet og Kuroshio -strømmen i Stillehavet, krever planlegging for effekten de vil ha på et transittfartøy. På samme måte påvirker tidevannet fartøyets spor, spesielt i områder med store tidevannsområder, som Bay of Fundy eller langs Sørøst -Alaska , eller der tidevannet renner gjennom sundet , som Deception Pass i Puget Sound . Marinere bruker tidevann og nåværende tabeller for å informere om navigasjonen. Før ankomsten av motorer var det fordelaktig for seilskip å komme inn eller ut av havn eller å passere gjennom et sund med tidevannet.

Beskjæring

En Contender -jolle trimmet for å nå med seilet på linje med den tilsynelatende vinden og mannskapet som gir bevegelig ballast for å fremme høvling

Trimming refererer til justering av linjene som styrer seil, inkludert arkene som styrer seilens vinkel i forhold til vinden, halene som hever og strammer seilet, og til å justere skrogets motstand mot krengning, gjeving eller fremdrift gjennom vannet.

Seil

Spinnakers er tilpasset for seiling av vinden.

Firkantseil styres av to av hver: ark, seler, sleivlinjer og revtaklinger , pluss fire buntlinjer , som hver kan kontrolleres av et besetningsmedlem når seilet justeres. Mot slutten av Age of Sail reduserte dampdrevne maskiner antall mannskaper som trengs for å trimme seil.

Justering av vinkelen på et for-og-akterseil i forhold til den tilsynelatende vinden styres med en linje, kalt et "ark". På seilpunkter mellom nærgående og bred rekkevidde er målet vanligvis å skape flyt langs seilet for å maksimere kraften gjennom heis. Streamers plassert på seilets overflate, kalt tell-tales , indikerer om strømmen er jevn eller turbulent. Jevn flyt på begge sider indikerer riktig trim. En jib og storseil er vanligvis konfigurert til å justeres for å skape en jevn laminær flyt , som fører fra den ene til den andre i det som kalles "slot -effekten".

På seilspunkter i seil oppnås kraft først og fremst med vinden som skyver på seilet, som indikert av hengende tellere. Spinnakere er lette, store, høyt buede seil som er tilpasset å seile av vinden.

I tillegg til å bruke arkene til å justere vinkelen i forhold til den tilsynelatende vinden, styrer andre linjer formen på seilet, spesielt uthal , halyard , bom vang og backstay . Disse styrer krumningen som er passende for vindhastigheten, jo høyere vind, desto flatere er seilet. Når vindstyrken er større enn disse justeringene kan imøtekomme for å forhindre overveldende seilbåter, for deretter å redusere seilområdet gjennom reving , erstatte et mindre seil eller på andre måter.

Redusere seil

Å redusere seil på firkantede skip kan oppnås ved å avsløre mindre av hvert seil, ved å binde det høyere opp med revepunkter. I tillegg, etter hvert som vinden blir sterkere, kan seil bli felt eller fjernet fra spartene, helt til fartøyet overlever orkanstyrkevind under "bare poler".

På riggede fartøyer for og bak kan reduksjonsseil felle jibben og ved å rev eller delvis senke storseilet, det vil si å redusere området til et seil uten å faktisk endre det for et mindre seil. Dette resulterer både i et redusert seilområde, men også i et lavere innsatspunkt fra seilene, noe som reduserer krengemomentet og holder båten mer oppreist.

Det er tre vanlige metoder for reving av storseilet:

  • Reefing av plater, som innebærer å senke seilet med omtrent en fjerdedel til en tredjedel av sin fulle lengde og stramme nedre del av seilet ved hjelp av en uthaling eller en forhåndsbelastet revlinje gjennom en krympe ved den nye nålen , og kroke gjennom et kryp på den nye takten .
  • In-boom roller-reefing, med en horisontal folie inne i bommen . Denne metoden gir mulighet for horisontale lekter i standard eller full lengde.
  • In-mast (eller on-mast) roller-rev. Denne metoden ruller seilet opp rundt en vertikal folie enten inne i et spor i masten, eller festet på utsiden av masten. Det krever et storseil med enten ingen lekter eller nyutviklede vertikale lekter.

Skrog

Skrogtrim har tre aspekter, hver knyttet til en rotasjonsakse, de kontrollerer:

  • Krenging (rull rundt lengdeaksen)
  • Hjelmkraft (rotasjon rundt den vertikale aksen)
  • Skrogmotstand (rotasjon rundt de horisontale aksene midtskips)

Hver er en reaksjon på krefter på seil og oppnås enten ved vektfordeling eller ved styring av kraftsenteret for undervannsfoliene (kjøl, dolk, etc.), sammenlignet med kraftens sentrum på seilene.

Krenging

Båter krenging foran Britannia Bridge i et runde i Anglesey 1998

Et seilskips formstabilitet (motstanden i skrogformen mot rulling) er utgangspunktet for å motstå krengning. Katamaraner og isbåter har en bred holdning som gjør dem motstandsdyktige mot krengning. Ytterligere tiltak for trimming av et seilbåt for å kontrollere krenging inkluderer:

  • Ballast i kjølen, som motvirker krengning når båten ruller.
  • Vektskifte, som kan være mannskap på trapes eller bevegelig ballast over båten.
  • Redusere seil
  • Justere dybden på undervannsfolier for å kontrollere sidemotstandskraften og motstandssenteret

Rorstyrke

Justeringen av seilens kraftsentrum med motstanden til skroget og dets vedlegg styrer om fartøyet vil spore rett med liten styreinngang, eller om det må gjøres korreksjon for å holde det unna å snu seg i vinden (et vær ror) eller vender seg bort fra vinden (en ror). Et kraftsentrum bak sentrum av motstand forårsaker en værro. Kraftsenteret foran motstandssenteret forårsaker et le -ror. Når de to er tett på linje, er roret nøytralt og krever lite innspill for å opprettholde kursen.

Skrogdrag

Vektfordelingen for og bak endrer tverrsnittet av et fartøy i vannet. Små seilbåter er følsomme for plassering av mannskap. De er vanligvis designet for å ha mannskapet stasjonert midtskips for å minimere skroggmotstand i vannet.

Andre aspekter ved sjømannskap

1 - storseil Edit this on Wikidata 2 - stavseil Edit this on Wikidata 3 - spinnaker  4 - skrog 5 - kjøl 6 - ror 7 - skeg 8 - mast 9 - Spreder 10 - skjerm 11 - ark 12 - bom 13 - mast 14 - spinnakerpinne 15 - ryggstang 16 - forestay 17 - boom vangEdit this on Wikidata
 Edit this on Wikidata Edit this on Wikidata Edit this on Wikidata Edit this on Wikidata
 Edit this on Wikidata Edit this on Wikidata Edit this on Wikidata
 Edit this on Wikidata Edit this on Wikidata Edit this on Wikidata
 Edit this on Wikidata Edit this on Wikidata
 Edit this on Wikidata Edit this on Wikidata

Sjømannskap omfatter alle aspekter ved å ta et seilfartøy inn og ut av havn, navigere det til destinasjonen og sikre det for anker eller ved en brygge. Viktige aspekter ved sjømannskap inkluderer å bruke et felles språk ombord på et seilbåt og håndtering av linjer som styrer seil og rigging.

Nautiske termer

Nautiske termer for elementer i et fartøy: styrbord (høyre side), babord eller larboard (venstre side), forover eller forover (forover), akter eller bakover (bakover), baug (fremre del av skroget), akter (bakre del av skroget), bjelke (den bredeste delen). Sparer, støttende seil, inkluderer master, lenser, verft, gaffer og stolper. Bevegelige linjer som styrer seil eller annet utstyr er samlet kjent som fartøyets løpende rigg . Linjer som hever seil kalles halyards mens de som slår dem kalles downhauls . Linjer som justerer (trim) seilene kalles ark . Disse blir ofte referert til ved å bruke navnet på seilet de kontrollerer (for eksempel hovedark eller jibark ). Gutter brukes til å kontrollere endene på andre spars, for eksempel spinnakerpoler . Linjer som brukes til å binde en båt når de kalles dokkinglinjer , dokkingskabler eller fortøyningsvikler . En rode er det som fester en forankret båt til ankeret .

Håndtering av linjer

Følgende knop regnes som en integrert del av håndtering av tau og linjer under seiling:

  • Bowline - danner en sløyfe på enden av et tau eller en linje
  • Cleat hitch - fester en linje til en cleat
  • Feddfeste - to halve trekk rundt en stolpe eller et annet objekt
  • Figur åtte -en stoppeknute
  • Halv hitch - en grunnleggende overhåndsknute rundt en linje eller et objekt
  • Revknute - (eller firkantet knute) kobler sammen to tauender med samme diameter
  • Rullefeste - en friksjonsfeste for å feste en linje på seg selv eller et annet objekt
  • Arkbøyning - slutter seg til tauender med ulik diameter

Linjer og haler er vanligvis spolet pent for oppbevaring og gjenbruk.

Seilfysikk

Aerodynamiske kraftkomponenter for to seilpunkter.
Venstre båt : Nedovervind med frittliggende luftstrøm som en fallskjerm -dominerende dragkomponent driver båten med lite krengemoment.
Høyre båt : Opp vind (bidevind) med vedlagt luftstrøm som en vinge -predominant heis komponent begge driver båten og bidrar til hæl.

Seilens fysikk oppstår fra en balanse mellom krefter mellom vinden som driver seilbåten når den passerer over seilene og motstanden fra seilbåten mot å bli blåst av kurs, som er gitt i vannet av kjøl , ror , undervannsfolier og andre elementer i understellet av en seilbåt, på is etter meiene en iceboat , eller på land ved hjulene på en seildrevne landkjøretøy .

Krefter på seil er avhengig av vindhastighet og retning og fartens hastighet og retning. Fartøyets hastighet på et gitt seilpunkt bidrar til den " tilsynelatende vinden " - vindhastigheten og retningen målt på fartøyet i bevegelse. Den tilsynelatende vinden på seilet skaper en total aerodynamisk kraft, som kan løses opp i drag - kraftkomponenten i retningen til den tilsynelatende vinden - og løfte - kraftkomponenten normal (90 °) til den tilsynelatende vinden. Avhengig av seilets justering med den tilsynelatende vinden ( angrepsvinkel ), kan løft eller dra være den dominerende fremdriftskomponenten. Avhengig av angrepsvinkelen til et sett seil med hensyn til den tilsynelatende vinden, gir hvert seil seilfartøyet drivkraft enten fra løft-dominerende festet strømning eller drag-dominant separert strøm. I tillegg kan seil samhandle med hverandre for å skape krefter som er forskjellige fra summen av de individuelle bidragene til hvert seil, når de brukes alene.

Tilsynelatende vindhastighet

Begrepet " hastighet " refererer både til hastighet og retning. Når det gjelder vind, er tilsynelatende vindhastighet ( V A ) lufthastigheten som virker på forkanten av det mest fremoverseilende eller som instrumentasjon eller mannskap opplever på et seilbåt i bevegelse. I nautisk terminologi uttrykkes vindhastigheter normalt i knop og vindvinkler i grader . Alle seilbåter når en konstant hastighet forover ( V B ) for en gitt ekte vindhastighet ( V T ) og seilpunkt . Fartøyets seilpunkt påvirker hastigheten for en gitt ekte vindhastighet. Konvensjonelle seilbåter kan ikke hente kraft fra vinden i en "no-go" sone som er omtrent 40 ° til 50 ° unna den sanne vinden, avhengig av fartøyet. På samme måte er hastigheten på direkte motvind for alle konvensjonelle seilbåter begrenset til den sanne vindhastigheten. Når en seilbåt seiler lenger fra vinden, blir den tilsynelatende vinden mindre og den laterale komponenten blir mindre; båthastigheten er høyest på strålens rekkevidde. For å fungere som en flygel, er seilet på en seilbåt lagt lenger ut ettersom banen er lenger unna vinden. Ettersom en isbåt seiler lenger fra vinden, øker den tilsynelatende vinden litt og båthastigheten er høyest på bred rekkevidde. For å fungere som en flygel, er seilet på en isbåt lagt inn for alle tre seilpunktene.

Løft og dra på seil

Seil angrepsvinkler (α) og resulterende (idealiserte) strømningsmønstre for festet strømning, maksimal løft og stoppet for et hypotetisk seil. Stagnasjonen strømlinjeformer (rød) avgrensning av luft som passerer til leeward -siden (øverst) fra den som passerer til seilens vindside (bunn).

Løft på et seil, som fungerer som en flygel , skjer i en retning vinkelrett på den innfallende luftstrømmen (den tilsynelatende vindhastigheten for forseglet) og er et resultat av trykkforskjeller mellom vindoverflaten og leeward -overflatene og avhenger av angrepsvinkelen, seil form, lufttetthet og hastighet på den tilsynelatende vinden. Løftekraften skyldes at gjennomsnittstrykket på seilets vindoverflate er høyere enn gjennomsnittstrykket på leeward -siden. Disse trykkforskjellene oppstår i forbindelse med den buede luftstrømmen. Når luft følger en buet bane langs vindsiden av et seil, er det en trykkgradient vinkelrett på strømningsretningen med høyere trykk på utsiden av kurven og lavere trykk på innsiden. For å generere løft, må et seil presentere en " angrepsvinkel " mellom korden av seilet og relativ vindhastigheten. Angrepsvinkelen er en funksjon av både fartøyets seilpunkt og hvordan seilet justeres i forhold til den tilsynelatende vinden.

Etter hvert som heisen som genereres av et seil øker, øker også løftindusert drag , som sammen med parasittmotstand utgjør total drag , som virker i en retning parallelt med den innfallende luftstrømmen. Dette skjer når angrepsvinkelen øker med seiltrim eller kursendring og får løftekoeffisienten til å øke til punktet for aerodynamisk stall sammen med løfteindusert dragkoeffisient . Ved starten av stall reduseres heisen brått, det samme er løftindusert drag. Seil med den tilsynelatende vinden bak (spesielt i motvind) opererer i en stoppet tilstand.

Løft og dra er komponenter i den totale aerodynamiske kraften på seil, som motstås av krefter i vannet (for en båt) eller på den tilbakelagte overflaten (for en isbåt eller landseilbåt). Seil fungerer i to grunnleggende moduser; under heis-dominerende modus oppfører seilet seg på en måte som er analog med en vinge med luftstrøm festet til begge overflater; under den drag-dominerende modusen fungerer seilet på en måte som er analog med en fallskjerm med luftstrøm i frittliggende strømning, og roterer rundt seilet.

Heis overvekt (vingemodus)

Seil tillater fremdriften til et seilbåt å svinge, takket være deres evne til å generere løft (og fartøyets evne til å motstå sidekreftene som resulterer). Hver seilkonfigurasjon har en karakteristisk løftekoeffisient og tilhørende dragkoeffisient, som kan bestemmes eksperimentelt og beregnes teoretisk. Seilbåtene orienterer seilene med en gunstig angrepsvinkel mellom seilets inngangspunkt og den tilsynelatende vinden, selv om kursen endres. Evnen til å generere løft er begrenset ved å seile for nær vinden når det ikke er noen effektiv angrepsvinkel tilgjengelig for å generere løft (forårsaker luffing) og seile tilstrekkelig fra vinden til at seilet ikke kan orienteres i en gunstig angrepsvinkel for å forhindre at seile fra stalling med strømningsseparasjon .

Overvekt av dra (fallskjermmodus)

Når seilbåtene er på en kurs der vinkelen mellom seilet og den tilsynelatende vinden (angrepsvinkelen) overstiger punktet for maksimal løft, oppstår strømningsseparasjon. Draget øker og løftet avtar med økende angrepsvinkel etter hvert som separasjonen blir gradvis uttalt til seilet er vinkelrett på den tilsynelatende vinden, når løftet blir ubetydelig og motstanden dominerer. I tillegg til seilene som brukes oppover, gir spinnakere areal og krumning som er passende for seiling med atskilt strømning på seilpunkter i seil, analogt med fallskjerm, som gir både løft og dra.

Medvind seilende med en spinnaker

Vindvariasjon med høyde og tid

Vindhastigheten øker med høyden over overflaten; samtidig kan vindhastigheten variere over korte perioder som vindkast.

Vindskjær påvirker seilbåt i bevegelse ved å presentere en annen vindhastighet og retning i forskjellige høyder langs masten . Vindskjær oppstår på grunn av friksjon over en vannoverflate som reduserer luftstrømmen. Forholdet mellom vind på overflaten og vind i en høyde over overflaten varierer etter en kraftlov med en eksponent på 0,11-0,13 over havet. Dette betyr at en vind på 5 m/s (9,7 kn) på 3 m over vannet vil være omtrent 6 m/s (12 kn) på 15 m (50 fot) over vannet. I orkan-kraftvind med 40 m/s (78 kn) ved overflaten vil hastigheten på 15 m (50 fot) være 49 m/s (95 kn) Dette antyder at seil som når høyere over overflaten kan utsettes for sterkere vindkrefter som beveger innsatspunktet på dem høyere over overflaten og øker krengemomentet. I tillegg beveger tilsynelatende vindretning seg akterut med høyde over vann, noe som kan nødvendiggjøre en tilsvarende vridning i form av seilet for å oppnå festet strømning med høyde.

Vindkast kan forutsies av den samme verdien som fungerer som eksponent for vindskjær, som fungerer som en vindkastfaktor. Så man kan forvente vindkast til å være omtrent 1,5 ganger sterkere enn den rådende vindhastigheten (en vind på 10 knop kan gi opptil 15 knop). Dette, kombinert med endringer i vindretning antyder i hvilken grad et seilbåt må justere seilvinkelen til vindkast på en gitt kurs.

Skrogfysikk

Vannbårne seilbåter er avhengige av utformingen av skroget og kjølen for å gi minimal fremdriftsmotstand i motsetning til seilens fremdriftskraft og maksimal motstand mot seilens sidekrefter. I moderne seilbåter minimeres motstanden ved kontroll av skrogets form (sløv eller fin), vedheng og glidning. Kjølen eller andre undervannsfolier gir sidemotstand mot krefter på seilene. Krengning øker både drag og evnen til båten å spore langs ønsket kurs. Bølgegenerering for et slagvolum er en annen viktig begrensning på båtens fart.

Dra

Dra på grunn av formen er beskrevet av en prismatisk koeffisient , C p = forskjøvet volum av fartøyet delt med vannlinjelengde ganger maksimalt forskjøvet seksjonareal - maksimal verdi av C p = 1,0 er for et konstant forskyvnings tverrsnittsareal, som ville være funnet på en lekter. For moderne seilbåter er verdier på 0,53 ≤ C p ≤ 0,6 sannsynligvis på grunn av den koniske formen på det nedsenket skroget mot begge ender. Ved å redusere volumet på innsiden kan du lage et finere skrog med mindre motstand. Fordi en kjøl eller annen undervannsfolie produserer løft, produserer den også drag, noe som øker etter hvert som båten krangler. Fuktet område av skroget påvirker total mengde friksjon mellom vannet og skrogets overflate, noe som skaper en annen komponent av motstand.

Lateral motstand

Seilbåter bruker en slags undervannsfolie for å generere løft som opprettholder retningen for båten under seil. Mens seil opererer i angrepsvinkler mellom 10 ° og 90 ° som angriper vinden, opererer undervannsfolier i angrepsvinkler mellom 0 ° og 10 ° mot vannet som passerer. Verken angrepsvinkelen eller overflaten er justerbar (bortsett fra bevegelige folier), og de stoppes aldri med vilje. Å heile fartøyet vekk fra vinkelrett ned i vannet forringer båtens evne til å peke i vinden betydelig.

Bølge generasjon

For forskyvning har skrog begrenset hastighet på et nivå definert av kvadratroten på båtens vannlinje, båtens skroghastighet . Tilførsel av mer kraft fra seil eller annen kilde tillater ikke at fartøyet går raskere, det genererer bare et våkne med høyere bølger. Høvling og foliering av seilbåter overskrider denne begrensningen, hvorved hastigheten blir en lineær funksjon av kraft. Seilbåter på isløpere eller hjul støter på motstand fremover som er avhengig av friksjon med sine respektive lagerflater.

Se også

Merknader

Bibliografi

  • "Transport og kart" i Virtual Vault , en online utstilling av kanadisk historisk kunst på Library and Archives Canada
  • Rousmaniere, John, The Annapolis Book of Seamanship , Simon & Schuster, 1999
  • Chapman Book of Piloting (forskjellige bidragsytere), Hearst Corporation, 1999
  • Herreshoff, Halsey (konsulentredaktør), The Sailor's Handbook , Little Brown and Company, 1983
  • Seidman, David, The Complete Sailor , International Marine, 1995
  • Jobson, Gary (2008). Sailing Fundamentals (revidert red.). Simon og Schuster. s. 224. ISBN 9781439136782.

Videre lesning