Sari la conținut

Navigație cu vele

De la Wikipedia, enciclopedia liberă
Ambarcațiuni cu vele și greementele lor
Cursă de sloopuri cu o velă aurică și una latină
Barcuri cu trei catarge, cu vele pătrate, latine și una aurică
Catamaran cu aripi portante cu vele latine
Sanie cu velă clasa DN
Triciclu de competiție cu velă, clasa 3

Navigația cu vele folosește vântul – care acționează asupra velelor, sau zmeelor – pentru a propulsa o ambarcațiune la suprafața apei (veliere, plute cu pânze, windsurfing sau kitesurfing), pe gheață (sănii cu pânze⁠(d)) sau pe țărm (tricicluri cu pânze) pe un drum⁠(d) ales, care face adesea parte dintr-un plan mai amplu de navigație.

Din preistorie până în a doua jumătate a secolului al XIX-lea, ambarcațiunile cu vele au fost principalul mijloc de comerț și transport maritim; explorarea mărilor și oceanelor se baza pe pânze în toate cazurile, cu excepția distanțelor foarte scurte. Propulsia navală din această perioadă a folosit pânzele în diferite feluri, în funcție de tehnologia din epocă, culminând cu navele de război cu pânze, înarmate cu tunuri, din epoca navigației cu pânze⁠(d). În ultima parte a secolului al XIX-lea velele au fost înlocuite treptat de abur ca metodă de propulsie a navelor – observându-se o îmbunătățire treptată a tehnologiei aburului printr-o serie de etape de dezvoltare.[a] Aburul a permis curse regulate care circulau cu viteze medii mai mari decât navele cu pânze. Îmbunătățirile majore privind consumul de combustibil au permis aburului să depășească în cele din urmă concurența pânzelor în toate situațiile comerciale, oferind investitorilor proprietari de nave un randament mai bun al capitalului.[2]:9, 16

În secolul al XXI-lea navigația cu vele reprezintă în mare parte o formă de recreere sau sport. Navigația recreațională (iahtingul) poate fi împărțită în curse⁠(d) și croaziere⁠(d). Croazierele pot fi excursii îndelungate în larg și traversarea oceanelor, navigație de coastă (în raza vizuală a uscatului) și navigație de zi.

Navigația se bazează pe forțele care acționează asupra velelor, deoarece acestea își extrag puterea din vânt, generând atât portanță, cât și rezistență la înaintare.[b] Pe un anumit drum, velele sunt poziționate la un unghi care optimizează captarea energiei eoliene, determinată de vântul aparent⁠(d), care este vântul observat de pe o navă în mișcare. Forțele transmise prin intermediul velelor sunt echilibrate de forțele provenite de la carena, chila și cârma unei ambarcațiuni cu pânze, de forțele provenite de la patinele unei sănii pe gheață sau de forțele provenite de la roțile unui vehicul terestru cu vele, forțe care determină drumul. Această combinație de forțe fac să fie posibilă navigația atât în direcția în care suflă vântul, cât și în direcția din care suflă vântul. Drumul în raport cu direcția vântului real (așa cum ar fi indicată de un steag staționar) se numește alură. Ambarcațiunile cu pânze convenționale nu pot obține energie eoliană la o alură prea aproape de direcția inversă vântului real.

Istoric

[modificare | modificare sursă]

De-a lungul istoriei, velele au fost o formă cheie de propulsie, care a permis o mobilitate mai mare decât călătoriile pe uscat. Această mobilitate sporită a crescut capacitatea de explorare, comerț, transport, război și pescuit, în special în comparație cu posibilitățile terestre.[3]

Până la îmbunătățirile semnificative ale transportului terestru care au avut loc în secolul al XIX-lea, transportul pe apă era o posibilitate; era mai rapid, mai ieftin și mai sigur decât efectuarea aceleiași călătorii pe uscat. Acest lucru se aplica în egală măsură călătoriilor maritime, a celor de coastă și utilizării râurilor și lacurilor. Exemple de consecințe ale acestui fapt includ comerțul abundent cu cereale din Marea Mediterană în timpul perioadei clasice. Orașe precum Roma se bazau total pe livrarea prin intermediul navelor cu pânze a cantităților mari de cereale necesare. S-a estimat că pentru o navă cu pânze din Imperiul Roman era mai puțin costisitor să transporte cereale de-a lungul Mediteranei decât să deplaseze aceeași cantitate pe drumuri, pe o distanță de 24 de kilometri. Roma a consumat aproximativ 150 000 de tone de cereale egiptene în fiecare an în primele trei secole d.Hr.[4]:297[3](ch. 2)[5]:147[c]

Un comerț similar, dar mai recent, cu cărbune, se desfășura din minele situate în apropierea râului Tyne către Londra – care se desfășura deja în secolul al XIV-lea și a crescut pe măsură ce orașul creștea în dimensiune. În 1795 au fost livrate la Londra 4395 de încărcături de cărbune. Acest lucru ar fi necesitat o flotă de aproximativ 500 de carboniere cu pânze (care ar fi făcut 8 sau 9 călătorii pe an). Această cantitate se dublase până în 1839. (Primul carbonier cu abur nu a fost lansat la apă decât în 1852, iar carbonierele cu pânze au continuat să funcționeze până în secolul al XX-lea.)[7][d]

Explorări și cercetări

[modificare | modificare sursă]
Replica caracei cu pânze Santa María⁠(d) a lui Cristofor Columb

Cea mai veche imagine care sugerează utilizarea pânzei la o barcă ar putea fi pe o piesă de ceramică din Mesopotamia, datată în mileniul al VI-lea î.Hr. Se crede că imaginea prezintă un catarg bipod montat pe coca unei bărci din stuf, dar nu este reprezentată nicio pânză.[8] Cea mai veche reprezentare a unei vele, din Egipt, este datată în jurul anului 3100 î.Hr.[4]:figure 6 Nilul este considerat un loc în care s-au utilizat în antichitate pânzele pentru propulsie. Acest lucru se datorează faptului că fluviul curge de la sud la nord, în timp ce direcția predominantă a vântului este de la nord la sud. Prin urmare, o barcă din acea vreme putea folosi curentul pentru a merge spre nord – o călătorie de 1200 de km – și putea naviga cu vela în călătoria de întoarcere.[4] Dovezi despre primii marinari au fost găsite și în alte locuri, cum ar fi Kuweit, Turcia, Siria, porturile minoice, Bahrain, India și altele.[9]

Austronezienii⁠(d) au folosit velele de câtva timp înainte de 2000 î.Hr.[10]:144 Expansiunea lor din ceea ce este acum sudul Chinei și Taiwan a început în anul 3000 î.Hr. Tehnologia lor a ajuns să cuprindă bărci cu stabilizatoare, catamarane,[11] și vele pătrate,[12] ceea ce a permis expansiunea în jurul anilor 3000–1500 î.Hr. în insulele din sud-estul Asiei și de acolo în Micronezia, Melanezia, Polinezia și Madagascar. Întrucât nu există nicio asemănare între tehnologia navală a Chinei și a austronezienilor, aceste caracteristici distinctive trebuie să fi fost obținute la începutul expansiunii sau la un moment nu mult după acesta.[13] Au călătorit pe distanțe vaste în largul oceanului în canoe cu stabilizator, folosind metode de navigație precum hărțile din bețe⁠(d).[14][15] Capacitatea de navigare în direcția vântului a ambarcațiunilor austroneziene permitea o strategie de navigare în direcția vântului într-o călătorie de explorare, cu o întoarcere în direcția inversă fie pentru a raporta o descoperire, fie dacă nu se găsea uscat. Acest lucru era favorizat de vânturile predominante, pe măsură ce insulele Pacificului erau colonizate.[13]

În perioada marilor descoperiri – începând cu secolul al XV-lea – navele cu mai multe catarge și pânze pătrate erau obișnuite și erau ghidate prin tehnici de navigație care cuprindeau busola și observarea Soarelui și a stelelor, ceea ce permitea călătoriile transoceanice.[16]

În perioada marilor descoperiri, în călătoriile europene prin Africa către China, Japonia și peste Oceanul Atlantic către America de Nord și de Sud au fost folosite nave cu pânze. Mai târziu, navele cu pânze s-au aventurat în Arctica pentru a explora rutele maritime nordice și a descoperi resurse naturale. În secolele al XVIII-lea și al XIX-lea, navele cu pânze au realizat relevee hidrografice⁠(d) pentru a întocmi hărți de navigație și, uneori, au transportat oameni de știință la bord, așa cum s-a întâmplat în călătoriile lui James Cook și în a doua călătorie a vasului Beagle cu naturalistul Charles Darwin.

Comerț

[modificare | modificare sursă]
Un cliper⁠(d) american din secolul al XIX-lea
Un escadron francez formând o linie de bătaie⁠(d), circa 1840

La începutul anilor 1800 goeletele și brigantinele rapide care forțau blocada – de exemplu Baltimore Clipper – au evoluat în veliere cu trei catarge, de obicei cu linii fine, care sporeau viteza, dar diminuau capacitatea de a transporta mărfuri de mare valoare, cum ar fi ceaiul din China.[17] Cliperele aveau catarge înalte, de până la 30 m, și puteau atinge viteze de 19 noduri (35 km/h), permițând traversade de până la 850 km în 24 de ore. Cliperele au cedat în favoarea navelor mai voluminoase și mai lente, care au devenit competitive din punct de vedere economic la mijlocul secolului al XIX-lea.[18] Au apărut veliere cu velaturi formate doar din vele latine și aurice (goelete) sau o combinație a acestora cu vele pătrate (brigantine, barcuri și bachetine⁠(d)).[16] Goeletele de coastă cu vele latine, cu un echipaj de doar două persoane care efectuau manevrarea velelor, au devenit o modalitate eficientă de a transporta mărfuri în vrac, deoarece doar la velele de la prova murele se schimbau manual în timpul voltelor⁠(d), iar pentru ridicarea velelor și a ancorei erau disponibile sisteme acționate cu abur.[19]

Velierele cu cocă de fier⁠(d) au reprezentat evoluția finală a navelor cu pânze la sfârșitul epocii navigației cu pânze. Acestea au fost construite pentru a transporta mărfuri în vrac pe distanțe lungi în secolul al XIX-lea și la începutul secolului al XX-lea.[20] Erau cele mai mari veliere comerciale, cu trei până la cinci catarge și vele pătrate, precum și cu alte velaturi. Transportau mărfuri în vrac între continente. Velierele cu cocă de fier au fost construite în principal între anii 1870 și 1900, când vapoarele au început să le depășească din punct de vedere economic datorită capacității lor de a respecta un program indiferent de vânt. Coca de oțel a înlocuit cocile de fier cam în aceeași perioadă. Chiar și în secolul al XX-lea navele cu pânze se puteau descurca în călătorii transoceanice, cum ar fi din Australia spre Europa, deoarece nu necesitau buncăre de cărbune, nici apă dulce pentru abur, și erau mai rapide decât primele vapoare, care de obicei abia puteau atinge viteze de 8 noduri (15 km/h).[21] În cele din urmă, independența vapoarelor față de vânt și capacitatea lor de a parcurge rute mai scurte, trecând prin canalele Suez și Panama, au făcut ca navele cu pânze să devină neeconomice.[22]

Forțe navale

[modificare | modificare sursă]

Până la adoptarea generală a navelor cu bordajul format din file îmbinate pe cant, care se bazau pe o structură internă de tip schelet pentru a susține greutatea navei și cu saborduri⁠(d) pentru tunuri, decupate în lateral, navele cu pânze erau doar vehicule pentru transportul trupelor de abordaj a navelor inamice.[23] Galerele feniciene, grecești și romane se izbeau între ele, apoi trupele se revărsau pe punțile navelor adverse și continuau lupta manual, ceea ce înseamnă că aceste galere necesitau viteză și manevrabilitate.[24] Această nevoie de viteză s-a tradus prin nave mai lungi, cu mai multe rânduri de vâsle pe laturi, cunoscute sub numele de bireme și trireme.[25] De obicei, navele cu pânze din această perioadă erau nave comerciale.[26]

Din 1500 sabordurile permiteau navelor cu pânze să navigheze alături de o navă inamică și să tragă cu mai multe tunuri.[27] Această construcție a permis flotelor să folosească în luptă tactica liniei de bătaie, prin care navele de război își mențineau locul în linie pentru a ataca inamicul dintr-o linie paralelă sau perpendiculară.[28]

Aplicații moderne

[modificare | modificare sursă]

Deși utilizarea navelor cu pânze pentru comerț în forțele navale a fost înlocuită cu nave cu propulsie mecanică, continuă să existe operațiuni comerciale care transportă pasageri în croaziere cu veliere.[29][30] Marinele moderne folosesc și nave școală⁠(d) cu pânze pentru a antrena cadeții în marinărie.[31] Recreerea și sportul acoperă cea mai mare parte a navigației cu ambarcațiuni moderne.

Iaht de croazieră ancorat în Duck Harbor din Isle au Haut, Maine

Recreere

[modificare | modificare sursă]

Navigația de agrement poate fi împărțită în două categorii: navigație de zi, în care se coboară de pe barcă pentru noapte, și croazieră, în care se rămâne la bord.

Navigația de zi oferă în primul rând plăcerea de a naviga cu o barcă cu pânze. Nu este necesară nicio destinație. Este o ocazie de a face o excursie împreună cu alții.[32] Se folosesc diferite ambarcațiuni fără posibilități de cazare peste noapte, cu dimensiuni cuprinse între 3 m și peste 10 m.[33]

O croazieră cu pânze poate fi fie aproape de țărm, fie în larg, departe de uscat, și se face cu ambarcațiuni cu pânze care au posibilități de rămânere la bord peste noapte.[34] Zonele de croazieră de coastă cuprind zone din Marea Mediterană și Marea Neagră, Europa de Nord, Europa de Vest și insulele din Atlanticul de Nord, Africa de Vest și insulele din Atlanticul de Sud, Caraibe și regiuni din America de Nord și America Centrală.[35] Traversadele cu pânze au loc pe rute prin oceane din întreaga lume. Există rute dus-întors între Americi și Europa și între Africa de Sud și America de Sud. Există numeroase rute din Americi, Australia, Noua Zeelandă și Asia către destinații insulare din Pacificul de Sud. Unele croaziere fac înconjurul globului pământesc.[36]

Comanche plecând din Newport, Rhode Island spre Plymouth în cursa transatlantică Rolex din 2015
Echipa de navigație a liceului Cranbrook Kingswood concurând în regata SugarBowl din 2022, în 20 noiembrie 2022

Sport

[modificare | modificare sursă]

Yahtingul (sportul cu vele) este organizat ierarhic, începând de la nivelul clubului de iahting și ajungând în federații naționale și internaționale; poate cuprinde iahturi de regată, dinghy sau alte ambarcațiuni mici, deschise, inclusiv sănii pentru gheață și vehicule cu vele terestre. Cursele de iahturi sunt reglementate de World Sailing, majoritatea formatelor de curse utilizând regulile de curse ale navigației⁠(d).[37] Cuprinde mai multe discipline diferite, inclusiv:

  • Curse oceanice, desfășurate pe distanțe lungi și în ape deschise, durează adesea mai multe zile și cuprind și circumnavigația mondială, cum ar fi Vendée Globe și The Ocean Race.[38]
  • Curse de flotă, la care participă mai multe ambarcațiuni într-o regată care cuprinde mai multe curse sau sesiuni de calificare.[39]
  • Curse între două ambarcațiuni care concurează una împotriva celeilalte, așa cum se întâmplă și în Cupa America, concurând pentru a trece prima linia de sosire.[40]
  • Cursă pe echipe între două echipe de câte trei ambarcațiuni fiecare, într-un format analog cursei de două ambarcațiuni care concurează una împotriva celeilalte.[41]
  • Curse rapide pentru stabilirea de noi recorduri de navigație cu vele pentru diferite categorii de ambarcațiuni, sub supravegherea World Sailing Speed Record Council.[37][42]
  • Sportul cu vele are o varietate de discipline specifice acestui sport.[43]
[modificare | modificare sursă]
Alura (și „componenta predominantă a forței velice” pentru o barcă cu pânze cu deplasament).
A. Vânt din față (fluturare): 0–30°
B. Vânt de bulină (portanță): 30–50°
C. Vânt de travers (portanță): 90°
D. Vânt larg (portanță–împingere): ~135°
E. Vânt din pupa (împingere): 180°
Vântul real, VT, este același în toate situațiile din diagramă, oricare ar fi viteza bărcii, VB Vântul aparent, VA, depinde de alură.

Alură

[modificare | modificare sursă]

Capacitatea unui velier de a obține putere din vânt depinde de alura în care se află – direcția de deplasare cu vele în raport cu direcția reală a vântului la suprafața apei. Alurile principale ale velei corespund aproximativ unor arce de cerc de 45°, începând cu 0° care este direcția din care bate vântul. Pentru multe ambarcațiuni cu pânze, arcul care se întinde pe 45° de o parte și de alta a direcției din care bate vântul este o zonă „interzisă”,[44] unde o velă „flutură”, nu este capabilă să extragă putere din vânt.[45] Navigarea pe un curs cât mai aproape de direcția din care bate vântul – posibil aproximativ 45° – se numește cu „vânt de bulină”. La 90° față de vânt, o ambarcațiune se află cu „vânt de travers”. La 135° față de vânt, o ambarcațiune se află cu „vânt larg”. La 180° față de vânt (navigând în aceeași direcție ca vântul), o ambarcațiune merge cu „vânt din pupa”. (În epoca velierelor roza vânturilor nu era divizată în grade, ci în carturi, prin care se exprimau alurile. Existau și alte expresii pentru a descrie mai exact direcția vântului aparent, v. alură.)

La alurile între vântul de bulină și vântul larg velele acționează practic ca o aripă, forța predominantă care propulsează ambarcațiunea fiind portanța. la alurile dintre vântul larg și vântul din pupa, velele acționează practic ca o parașută, ambarcațiunea fiind propulsată predominant prin împingere. Pentru ambarcațiunile cu rezistență la înaintare a cocii mică, cum ar fi săniile pentru gheață și vehiculele cu vele terestre, această tranziție are loc mai departe de direcția vântului decât în cazul bărcilor cu pânze și al velierelor.[45]

Direcția vântului pentru aluri se referă întotdeauna la vântul real – vântul resimțit de un observator staționar. Vântul aparent – vântul resimțit de un observator de pe o ambarcațiune cu pânze în mișcare – determină forțele asupra pânzelor, respectiv puterea de propulsie a ambarcațiunii.

"'Trei aluri ale unor bărci cu vele
Valurile indică direcția vântului real. Steagul indică direcția vântului aparent.

Efectele vântului aparent

[modificare | modificare sursă]

Viteza ambarcațiunii cu pânze, VB, se compune vectorial cu (de fapt se scade vectorial din) viteza vântului real, VT, pentru a da viteza vântului aparent, VA, viteza aerului resimțită de instrumente sau de echipaj pe o ambarcațiune cu pânze în mișcare. Viteza aparentă a vântului furnizează puterea motrice a velelor în orice punct dat al velei. Aceasta variază de la a fi viteza reală a vântului în cazul ambarcațiunii oprite în direcția în care nu poate înainta (cu vânt din față), la a fi mai mare decât viteza reală a vântului pe măsură ce viteza ambarcațiunii cu pânze se adaugă la viteza reală a vântului.[46]

Efectul vântului aparent asupra ambarcațiunilor cu pânze pentru trei aluri

Barca A este cu vânt strâns. Barca B este cu vânt de travers. Barca C este cu vânt larg.
Viteza bărcii (săgeata neagră) se compune cu vântul real (săgeata albastră continuă)
pentru a deveni vântul aparent (săgeata albastră punctată).

Viteza velierelor este limitată de rezistența la înaintare prin apă a cocii. Săniile pentru gheață au de obicei cea mai mică rezistență la înaintare dintre toate vehiculele cu pânze.[45] Prin urmare, o barcă cu pânze se confruntă cu o gamă mai largă de unghiuri aparente ale vântului decât o sanie pentru gheață, a cărei viteză este de obicei suficient de mare pentru ca vântul aparent să vină de la câteva grade pe o parte a cursului său, permițând navigarea cu vela fixă pentru majoritatea alurilor. La velele convenționale, velele sunt poziționate pentru a crea portanță pentru acele aluri în care este posibil să se alinieze cu vântul aparent marginea de învergare a velelor latine, respectiv cea de cădere prova a velelor aurice.[46]

Pentru o barcă cu pânze, alura afectează semnificativ forța laterală. Cu cât barca este mai îndreptată spre vânt, cu atât componenta laterală a forței din vele este mai mare, ceea ce necesită o rezistență la înaintare de-a latul mare, prin chilă sau derivoare subacvatice, inclusiv cârma. Forța laterală produce, de asemenea, bandarea (înclinarea laterală) unei ambarcațiuni cu pânze, ceea ce necesită rezistență prin greutatea balastului format din echipaj sau a ambarcațiunii în sine și prin forma ambarcațiunii, în special în cazul unui catamaran. Pe măsură ce ambarcațiunea este îndreptată într-o direcție tot mai diferită de cea a vântului, forța laterală și forțele necesare pentru a-i rezista devin mai puțin importante.[47] La săniile pentru gheață forțele laterale sunt contracarate de rezistența laterală a patinelor și de distanța lor una de cealaltă (ecartament), ceea ce, în general, previne înclinarea.[48]

Rute în navigația cu vele

[modificare | modificare sursă]
Circulația atmosferică, cu direcțiile vânturilor la diverse latitudini
Circulația vântului într-un front oclus din emisfera nordică

Vântul și curenții sunt factori importanți de luat în considerare atât pentru navigația în larg, cât și pentru cea de coastă. Prezicerea disponibilității, intensității și direcției vântului este esențială pentru utilizarea puterii sale de-a lungul cursului dorit. Curenții oceanici, mareele și curenții fluviali pot devia o navă cu pânze de la cursul dorit.[49]

Dacă cursul dorit este cu vântul în față, atunci ambarcațiunea cu pânze trebuie să urmeze un traseu în zig-zag împotriva vântului pentru a ajunge la punctul de referință sau la destinație.[50] În direcția vântului, anumite ambarcațiuni cu pânze de înaltă performanță pot ajunge la destinație mai rapid, urmând un traseu într-un zig-zag mai strâns.

Evitarea obstacolelor sau deplasarea într-un canal poate necesita, de asemenea, schimbări de direcție față de vânt, necesitând schimbarea direcției pentru a primi vântul din partea opusă a ambarcațiunii, față de cea dinainte.

Schimbarea cursului cu trecerea vântului dintr-un bord în altul prin prova navei se face cu manevra volta în vânt, iar cu trecerea vântului prin pupa navei, cu manevra volta sub vânt.[51]

Cu vânt din față

[modificare | modificare sursă]

Dacă următorul punct de referință sau destinație se află în arcul „cu vântul din față” față de poziția curentă a ambarcațiunii, atunci aceasta trebuie să navigheze în volte pentru a ajunge acolo pe un traseu în zig-zag.[52][53] Porțiunea dreaptă între volte se numește bordee.[52] Viteza dintre punctele de început și de sfârșit ale bordeei este raportul dintre lungimea bordeei și timpul de marș.[54] Există o dreaptă limită până la care velierul poate avansa înainte de a lua volta.[55] Unele iahturi cu velatură bermudiană⁠(d) pot naviga până la 30° față de vânt,[56] deoarece velele aurice și latine⁠(d) sunt concepute să funcționeze primind vântul pe oricare dintre fețe, însă nu și navele cu vele pătrate⁠(d), care sunt concepute să funcționeze primind vântul pe o singură față.

Deoarece forțele laterale date de vânt sunt cele mai mari atunci când se navighează cu vânt de bulină, forțele de rezistență ale apei din jurul chilei, derivorului, aripioarelor, cârmei și a altor componente ale navei trebuie să fie cât mai mari, pentru a limita deriva⁠(d) (mișcarea laterală). Săniile pentru gheață și vehiculele de uscat minimizează mișcarea laterală prin rezistența patinelor, respectiv a roților lor.[57]

Schimbarea cursului prin volta în vânt
[modificare | modificare sursă]
Două veliere cu aluri opuse

Volta în vânt este o manevră prin care o ambarcațiune cu pânze schimbă murele, adică își întoarce prova astfel încât vântul aparent să treacă dintr-un bord în celălalt în timp ce prova trece prin alura „cu vântul în față”.[51][58][59] Tipul de velatură dictează procedurile și constrângerile privind realizarea unei volte. Velierele cu velaturi amplasate longitudinal permit ca velele lor să fluture (să fie inerte) în timpul virajului. Cele cu vele pătrate, când iau volta în vânt trebuie să prezinte întreaga suprafață frontală a velei în vânt. Plăcile de windsurfing au catarge care pivotează flexibil și se rotesc complet, putând fi trecute dintr-o parte în alta.

Cu vânt din pupa

[modificare | modificare sursă]
Schif de 18 picioare, cu un spinacher⁠(d) asimetric ridicat pe un baston, umflat de un vânt mare larg

O ambarcațiune cu pânze se poate deplasa exact în direcția spre care bate vântul doar cu o viteză mai mică decât viteza vântului. Totuși, unele vehicule cu pânze, cum ar fi săniile pentru gheață, vehiculele terestre cu vele și unele veliere de înaltă performanță pot atinge o viteză mai mare în direcția spre care bate vântul combinând bordee în aluri cu vânt larg cu volte sub vânt. Această metodă a fost explorată de navele cu pânze începând cu 1975 și se extinde acum la schifuri de înaltă performanță, catamarane și nave cu aripi portante.[60]

Navigarea pe un canal sau pe un curs în direcția vântului printre obstacole poate necesita schimbări de direcție care necesită volte sub vânt.

Volta sub vânt
[modificare | modificare sursă]

Volta sub vânt este o manevră prin care o ambarcațiune cu pânze își întoarce pupa astfel încât vântul aparent să treacă dintr-un bord în celălalt în timp ce pupa trece prin alura „cu vânt din pupa”.[51] La ambarcațiuni mai mici această manevră se poate face trăgând echea în partea opusă velei.[59] Ca și în cazul voltei în vânt, tipul velaturii dictează procedurile pentru volta sub vânt. Velierele cu ghiuri, picuri și bastoane sunt instabile atunci când marginea de cădere pupa a velei este îndreptată în direcția din care bate vântul și trebuie stăpânite, pentru a evita o trecere violentă în celălalt bord. Velele pătrate, deoarece prezintă întreaga suprafață a velei la vântul din pupa, nu prezintă mari diferențe în funcționare de la o voltă la alta; iar windsurfingurile au catarge pivotante flexibile și complet rotative, care pot trece dintr-un bord în celălalt.

Vânturi și curenți

[modificare | modificare sursă]
Curenții oceanici

Vânturile și curenții oceanici sunt ambele rezultatul faptului că Soarele alimentează mediile lor fluide respective. Vântul propulsează ambarcațiunea cu pânze, iar oceanul o poartă pe cursul său, deoarece curenții pot modifica cursul unei nave cu pânze pe ocean sau pe un râu.

Reglare

[modificare | modificare sursă]
Alinierea velei cu vântul aparent la un Contender⁠(d) și echilibrarea folosind drept balast greutatea navigatorului, pentru a facilita planarea

Reglarea se referă la acționarea manevrelor curente (mobile) care poziționează velele, cum ar fi școtele, care stabilesc unghiul velelor în funcție de vânt, a fungilor⁠(d), care ridică velele și la ajustarea poziției cocii cu privire la asietă și bandare, cu scopul de a facilita girația sau de a micșora rezistența la înaintare prin apă.

Velele

[modificare | modificare sursă]
Spinachere⁠(d) desfășurate pentru vânt mare larg din babord

În versiunea lor cea mai dezvoltată, velele pătrate sunt reglate de câte două dintre următoarele: școte, brațe⁠(d), buline și contrabuline⁠(d), plus patru cargafunguri⁠(d), fiecare dintre acestea putând fi acționată de un membru al echipajului în timpul reglării velei.[67] Spre sfârșitul epocii velierelor, mașinile cu abur au redus numărul echipajului necesar pentru reglarea velelor.[68]

Reglarea unghiului unei vele de tip prova-pupa față de vântul aparent este realizată cu școta. La alurile între vânt de bulină și vânt larg, scopul este de obicei de a crea o curgere de-a lungul velei pentru a maximiza puterea realizată prin portanță. Indicatorii plasați pe suprafața velei, numiți fumuri⁠(d), indică dacă curgerea este laminară sau turbulentă. Curgerea laminară pe ambele părți indică o asietă corectă. Un foc și o velă principală sunt de obicei configurate pentru se obține o curgere laminară la ambele.[69]

În alura cu vânt din pupa, puterea se obține în principal prin împingerea vântului asupra velei, așa cum este indicat de fumuri. Spinacherele (vele balon) sunt vele ușoare, cu suprafață mare, foarte curbate, adaptate navigării cu vânt din pupa.[69]

Pe lângă utilizarea școtelor pentru a regla unghiul în funcție de vântul aparent, alte manevre controlează forma velei, în special murele⁠(d), fungile⁠(d), școta randei⁠(d) și straiul pupa⁠(d). Acestea controlează curbura corespunzătoare vitezei vântului; cu cât vântul este mai puternic, cu atât vela trebuie să fie mai plată. Când puterea vântului este mai mare, aceste ajustări pot fi făcute pentru a preveni suprasolicitarea ambarcațiunii, reducând apoi suprafața velei prin reducerea velaturii⁠(d), înlocuind cu o velă mai mică sau prin alte mijloace.[70][71]

Reducerea velelor

[modificare | modificare sursă]

Reducerea velelor la navele cu greement pătrat se putea realiza prin expunerea a mai puțin din fiecare velă, prin legarea acesteia mai sus cu sacheții de terțarolă.[68] În plus, pe măsură ce vânturile devin mai puternice, pânzele pot fi coborâte sau îndepărtate complet de pe vergi, până când nava supraviețuiește vânturilor cu forță de uragan.[72]:137

La navele cu greement auric și latin, reducerea velei se face prin coborârea focului și prin strângerea sau coborârea parțială a velei principale, adică reducerea suprafeței unei vele fără a o schimba efectiv cu o velă mai mică. Acest lucru are ca rezultat atât o suprafață redusă a velei, cât și un centru de presiune mai jos al velelor, reducând momentul de bandare și menținând barca mai dreaptă. Există trei metode obișnuite de a reduce vela principală:[70][71]

  • Reducerea prin pliere, care constă din coborârea velei cu tot cu pic cu aproximativ un sfert până la o treime din lungimea sa totală și strângerea părții inferioare a velei folosind un strângător și legarea de ghiu⁠(d) a părții strânse, cu sacheți. Este necesară folosirea unui ochi de cioară⁠(d), de obicei întărit cu un ochet⁠(d) lângă marginea de cădere prova pentru a realiza un nou colț de mură, ochi prin care trece mura.
  • Prin înfășurare pe o cămașă rotitoare orizontală de pe ghiu.
  • Prin înfășurare pe o cămașă rotitoare verticală de pe catarg. Necesită o velă principală fie fără balene, fie cu balene verticale.[73]

Coca

[modificare | modificare sursă]

Reglarea cocii are trei aspecte, legate de micșorarea rezistenței sale la înaintare, fiecare referindu-se la una din axele de rotație:[72]:131–5

  • bandarea (înclinarea în jurul axei longitudinale – spre babord sau tribord);
  • forța asupra cârmei (ajustare prin rotirea în jurul axei verticale);
  • asieta (ajustarea prin rotire în jurul axei transversale).

Fiecare este o reacție la forțele asupra velelor și se realizează fie prin distribuția greutății, fie prin gestionarea centrului de presiune al componentelor subacvatice (chilă, derivor etc.), în relație cu centrul de presiune al velelor.

Bandare

[modificare | modificare sursă]
Bărci care se bandează în fața podului Britannia într-o cursă în runda Anglesey din 1998

Un velier se bandează ca reacție la forțele vântului asupra velelor.

Stabilitatea formei unei ambarcațiuni cu pânze (obținută din forma corpului și poziția centrului de greutate) este punctul de plecare pentru rezistența la bandare. Catamaranele și săniile pentru gheață au un ecartament mare care le face rezistente la bandare. Măsurile suplimentare pentru reglarea unei ambarcațiuni cu pânze pentru a controla bandarea sunt:

  • balastul din chilă, care acționează pe măsură ce barca se bandează;
  • deplasarea greutăților, cum ar fi greutatea echipajului sau a unui balast mobil din barcă;
  • reducerea velelor;
  • ajustarea poziției elementelor submerse, cum ar fi derivorii, care reduc deriva (deplasarea) laterală, ajustare care modifică poziția centrului de presiune submers.

Forța pe cârmă

[modificare | modificare sursă]

Alinierea centrului de presiune al velelor cu centrul de rezistență la înaintare al cocii și al anexelor sale asigură că ambarcațiunea se va deplasa drept fără a interveni consistent cu cârma. Cârma ar trebui să fie folosită doar la mici corecții, sau la manevre cum ar fi volta în vânt sau volta sub vânt. Un centru de presiune în spatele centrului de rezistență provoacă venirea ambarcațiunii în vânt (cu vântul în față), iar centrul de presiune în fața centrului de rezistență provoacă venirea ambarcațiunii sub vânt (cu vântul în spate). Când cele două sunt bine aliniate, cârma este neutră și necesită puțină acționare pentru a menține cursul. O cârmă care trebuie să stea rotită într-o parte pentru a se obține un drum drept mărește rezistența la înaintare.[72]:131–5

Rezistența la înaintare a cocii

[modificare | modificare sursă]

Distribuția greutății în față și în spate modifică asieta și secțiunea transversală a unei nave în apă. Ambarcațiunile mici cu pânze sunt sensibile la plasarea echipajului. De obicei, acestea sunt proiectate astfel încât echipajul să fie poziționat la mijlocul navei pentru a minimiza rezistența la înaintare a cocii în apă.[72]:131–5

Alte aspecte ale marinăriei

[modificare | modificare sursă]
1 – velă principală⁠(d) 2 – foc 3 – spinacher⁠(d) 4 – carenă 5 – derivor⁠(d) 6 – cârmă 7 – aripioară⁠(d) 8 – arboret 9 – antenă⁠(d) 10 – sart⁠(d) 11 – școta ghiului 12 – ghiu⁠(d) 13 – arbore 14 – tangonul spinacherului⁠(d) 15 – strai pupa⁠(d) 16 – strai prova⁠(d) 17 – palancul ghiului⁠(d)

Marinăria cuprinde toate aspectele legate de aducerea și scoaterea unui velier din port, navigarea cu acesta către destinație și asigurarea acestuia la ancoră sau la doc. Aspecte importante ale navigației cuprind utilizarea unui limbaj comun la bordul unei ambarcațiuni cu pânze și gestionarea parâmelor cu care se manevrează velele și greementul.[74]

Terminologie navală

[modificare | modificare sursă]

Termeni navali pentru elementele unei nave: tribord (bordul din dreapta), babord (bordul din stânga), prova (direcția în față / partea din față a corpului), pupa (direcția în spate / partea din spate a corpului), lățime la cuplul maestru (partea cea mai lată). arborada, care susțin velele, cuprinde catarge, vergi, ghiuri, picuri și tangoane. Parâmele și saulele mobile cu care se manevrează velele sau alte echipamente sunt cunoscute colectiv sub numele de manevre curente ale unei nave. Parâmele care ridică velele se numesc fungi, în timp ce cele care le coboară se numesc contrafungi. Saulele care reglează colțurile velelor se numesc școte. Acestea sunt adesea denumite folosind numele velei pe care o manevrează (cum ar fi școta randei sau școta focului).[75] În relația lor cu vântul, bordurile ambarcațiunii sunt definite prin în vânt și sub vânt. Bordul în vânt este cel înspre direcția din care bate vântul, iar cel sub vânt este cel înspre direcția spre care bate vântul.

Matelotaj

[modificare | modificare sursă]

Următoarele noduri sunt utilizate în mod obișnuit pentru manipularea parâmelor și saulelor de la veliere:[75][76][77]

  • nod de scaun⁠(d) – formează la capătul unei parâme sau al unei saule o buclă care nu filează, fiind util pentru prinderea unui pilon sau pentru un om care trebuie ridicat în arboradă sau acționează în afara bordului;
  • volta la tachet⁠(d) – mod de legare a unei parâme sau a unei saule la un tachet⁠(d);
  • nod foarfecă⁠(d) – două jumătăți de nod, folosit la legarea unei saule de o parâmă sau de un școndru;
  • nod în opt⁠(d) – nod care oprește trecerea unei manevre curente printr-un rai;
  • nod de școtă⁠(d) – nod care îmbină două capete de frânghie, atunci când se improvizează o frânghie mai lungă;
  • nod plat⁠(d) – nod care îmbină două capete de saulă, folosit la legarea velelor împachetate (în magazie).

Parâmele și saulele sunt de obicei înfășurate cu grijă pentru depozitare și reutilizare.[78]

Fizica velelor

[modificare | modificare sursă]
Componente aerodinamice ale forțelor la două aluri.
Barca din față din stânga: Vânt din spate cu curgere desprinsă, ca o parașută – componenta predominantă este de împingere, care propulsează barca cu o bandare mică.
Barca din față din dreapta: Vânt de bulină cu curgerea aerului atașată, ca o aripă – componenta predominantă este portanța, care propulsează barca și o bandează.

Fizica navigației constă dintr-un echilibru de forțe între vântul care propulsează ambarcațiunea cu pânze suflând în velele sale și rezistența ambarcațiunii cu pânze la abaterea de la curs, rezistență asigurată în apă de chilă, cârmă, derivor și alte elemente ale cocii unei ambarcațiuni cu pânze, pe gheață de patinele unei sănii pentru gheață sau pe uscat de roțile unui vehicul terestru cu pânze.

Forțele asupra velelor depind de viteza și direcția vântului și de viteza și direcția ambarcațiunii. Viteza ambarcațiunii într-un anumit punct al velei contribuie la „vântul aparent” – viteza și direcția vântului observate pe ambarcațiunea în mișcare. Vântul aparent asupra velei creează o forță aerodinamică totală, care poate fi descompusă în rezistența la înaintare – componenta forței în direcția vântului aparent – și portanța – componenta forței normală (la 90°) față de vântul aparent. În funcție de alinierea velei cu vântul aparent (unghiul de atac), portanța sau rezistența la înaintare poate fi componenta propulsivă predominantă. În funcție de unghiul de atac al velelor față de vântul aparent, fiecare velă furnizează forță motrice ambarcațiunii fie realizată de o curgere atașată dominantă, prin portanță, fie dintr-o curgere detașată dominantă, prin rezistența la înaintare. În plus, velele pot interacționa între ele („se umbresc”) creând o rezultantă diferită de suma contribuțiilor individuale ale fiecărei vele dacă ar fi utilizate separat.

Viteza vântului aparent

[modificare | modificare sursă]

Aici termenul „viteză” se referă vectorial, atât la mărimea vitezei, cât și la direcția sa. Aplicată vântului, „viteza aparentă a vântului”, VA, este viteza aerului care acționează asupra marginii anterioare a velei celei mai din prova, sau așa cum este observată de instrumente sau de echipajul unei ambarcațiuni cu pânze în mișcare. În terminologia nautică, vitezele vântului sunt exprimate în mod normal în noduri, iar unghiurile vântului în grade. Toate ambarcațiunile cu pânze ating o „viteză înainte” constantă, VB, pentru o „viteză reală a vântului”, VT, și o alură dată. Alura ambarcațiunii îi afectează viteza pentru o viteză reală a vântului dată. În funcție de ambarcațiune, ambarcațiunile cu pânze convenționale nu pot obține putere din vântul din față, o zonă la aproximativ 40° până la 50° față de direcția din care bate vântul real. Similar, viteza cu vânt din pupa a tuturor ambarcațiunilor cu pânze convenționale este limitată la viteza reală a vântului. Pe măsură ce o barcă cu pânze navighează mai departe din direcția vântului, vântul aparent devine mai mic, iar componenta laterală devine mai mică; viteza ambarcațiunii este cea mai mare pentru vântul de travers. Pentru a acționa ca un profil aerodinamic, vela unei bărci cu pânze este orientată mai mult în exterior, pe măsură ce cursul este mai departe de direcția vântului.[46] La o sanie pentru gheață, pe măsură ce navighează mai departe de direcția vântului, vântul aparent crește ușor, iar viteza saniei este cea mai mare pentru vântul larg. Pentru a acționa ca un profil aerodinamic, vela unei sănii pentru este fixată în toate cele trei colțuri ale velei.[45]

Portanța și rezistența la înaintare la vele

[modificare | modificare sursă]
Unghiurile de atac ale velei, α, și modelele de curgere rezultate (idealizate) pentru curgerea atașată, portanța maximă și în limită de viteză pentru o velă ipotetică. Liniile de curent de stagnare (cu roșu) delimitează aerul care trece pe partea sub vânt (sus) de cel care trece pe partea în vânt (jos) a velei.

Portanța unei vele, acționând ca la un profil aerodinamic, este orientată perpendicular față de curentul de aer incident (față de viteza aparentă a vântului pentru vela din prova) și este rezultatul diferențelor de presiune dintre suprafețele din vânt și cele de sub vânt și depinde de unghiul de atac, forma velei, densitatea aerului și viteza vântului aparent. Portanță rezultă din faptul că presiunea medie pe suprafața în vânt a velei este mai mare decât presiunea medie pe partea sub vânt.[79] Aceste diferențe de presiune se datorează curbării curgerii aerului. Pe măsură ce aerul urmează o traiectorie curbată de-a lungul laturii în vânt a unei vele, există un gradient de presiune perpendicular pe direcția curgerii, cu o presiune mai mare pe interiorul curbei și o presiune mai mică pe exterior. Pentru a genera portanță, o velă trebuie să fie poziționată la un „unghi de atac” format de linia coardei velei și viteza aparentă a vântului. Unghiul de atac este în funcție atât de centrul de presiune al velaturii ambarcațiunii, cât și a modului în care velele sunt poziționate față de vântul aparent.[80]

Pe măsură ce portanța generată de o velă crește, crește și rezistența indusă⁠(d), care, împreună cu rezistența parazită⁠(d), constituie rezistența la înaintare totală, care acționează într-o direcție paralelă cu curentul de aer incident. Aceasta se întâmplă pe măsură ce unghiul de atac crește odată cu poziționarea velei sau cu schimbarea cursului și determină creșterea coeficientului de portanță până la punctul de angajare aerodinamică („limită de viteză”), împreună cu coeficientul de rezistență la înaintare indus. La începutul angajării portanța scade brusc, la fel și rezistența indusă de portanță. Velele cu vântul aparent în spate operează într-o stare de angajare.[81]

Portanța și rezistența la înaintare a velei sunt componente ale forței aerodinamice totale asupra velei, cărora li se opun forțele din apă (pentru o barcă) sau de pe suprafața de deplasare (pentru o sanie pentru gheață sau un vehicul cu vele de uscat). Velele propulsează în două moduri de bază; în modul predominant de portanță, vela se comportă într-un mod analog unei aripi cu curgerea aerului atașată pe ambele suprafețe; în modul predominant de rezistență, vela acționează într-un mod analog unei parașute cu flux de aer desprins, cu o curgere turbulentă în jurul velei.

Predominanța portanței (modul aripă)

[modificare | modificare sursă]

Velele permit înaintarea unei ambarcațiuni cu pânze spre vânt, datorită capacității lor de a genera portanță (și capacității ambarcațiunii de a rezista forțelor laterale rezultate). Fiecare configurație a velei are un coeficient de portanță caracteristic și un coeficient de rezistență la înaintare aferent, care pot fi determinate experimental și calculate teoretic. Ambarcațiunile cu pânze își orientează velele cu un unghi de atac favorabil între marginea din prova a velei și vântul aparent, chiar și atunci când cursul lor se schimbă. Capacitatea de a genera portanță este limitată între navigarea prea aproape de direcția din care suflă vântul – când nu este disponibil un unghi de atac efectiv pentru a genera portanță (cauzând fluturarea) – și de navigarea într-o direcție suficient de departe de direcția din care suflă vântul încât vela nu poate fi orientată la un unghi de atac favorabil pentru a preveni desprinderea curgerii.

Predominanța rezistenței la înaintare (modul parașută)

[modificare | modificare sursă]

Când ambarcațiunile cu pânze se află pe un curs în care unghiul dintre velă și vântul aparent (unghiul de atac) depășește punctul de portanță maximă, are loc desprinderea curgerii.[82] Rezistența la înaintare crește, iar portanța scade odată cu creșterea unghiului de atac, pe măsură ce separarea devine progresiv mai pronunțată, până când vela este perpendiculară pe vântul aparent, când portanța devine neglijabilă și predomină rezistența la înaintare. Pe lângă velele utilizate la deplasarea în direcția spre care suflă vântul, spinacherele oferă o suprafață și o curbură adecvate pentru navigarea cu curgere desprinsă la marginile velei, analog parașutelor care oferă atât portanță, cât și rezistență la înaintare.[83]

;Navigație cu vânt din pupa cu un spinacher

Variația vântului în funcție de altitudine și timp

[modificare | modificare sursă]

Viteza vântului crește odată cu înălțimea deasupra suprafeței; în același timp, viteza vântului poate varia pe perioade scurte de timp sub formă de rafale.

Vântul de forfecare⁠(d) afectează ambarcațiunile cu pânze în mișcare prin faptul că poate avea viteze și direcții diferite la diferite înălțimi de-a lungul catargului. Vântul de forfecare apare din cauza frecării de suprafața apei, care încetinește curgerea aerului.[84] Raportul dintre vântul la suprafață și vântul la o înălțime deasupra suprafeței variază conform unei legi a puterii⁠(d) cu un exponent de 0,11-0,13 deasupra oceanului. Aceasta înseamnă că un vânt de 5 m/s (c. 10 noduri) la 3 m deasupra apei ar fi de aproximativ 6 m/s (c. 12 noduri) la înălțimea de 15 m deasupra apei. La vânturi cu forță de uragan, cu 40 m/s (c. 80 de noduri) la suprafață, viteza la 15 m ar fi de c. 50 m/s (c. 95 de noduri).[85] Acest lucru sugerează că velele care se ridică mai sus deasupra suprafeței pot fi supuse unor forțe ale vântului mai mari, care deplasează centrul de presiune al velaturii mai sus deasupra suprafeței și cresc bandarea. În plus, direcția aparentă a vântului se deplasează spre spate odată cu înălțimea deasupra apei, ceea ce poate necesita o răsucire corespunzătoare a velei pentru a obține o curgere atașată pe toată înălțimea.[86]

Rafalele pot fi prezise de aceeași valoare care servește drept exponent pentru forfecarea vântului, servind drept factor de rafală. Așadar, este posibil ca rafalele să fie de aproximativ 1,5 ori mai puternice decât viteza predominantă a vântului (un vânt de 10 noduri ar putea avea rafale de până la 15 noduri). Acest lucru, combinat cu schimbările de direcție a vântului, sugerează gradul în care la o ambarcațiune cu pânze trebuie ajustat unghiul velelor la rafalele de vânt pe un anumit curs.[87]

Fizica cocii

[modificare | modificare sursă]

Ambarcațiunile cu pânze se bazează pe forma corpului și al chilei pentru a avea o rezistență minimă la înaintare, care se opune puterii de propulsie a velelor, și o rezistență maximă la înaintare în lateral determinată de forțele laterale ale velelor. În cazul ambarcațiunilor cu pânze moderne, rezistența la înaintare este redusă la minimum prin controlul formei corpului (bombată sau ascuțită) și prin diferite anexe. Chila sau alte suprafețe subacvatice asigură combaterea forțelor laterale exercitate asupra velelor. Bandarea crește atât rezistența la înaintare, cât și capacitatea ambarcațiunii de a se deplasa de-a lungul cursului dorit. Generarea de valuri pentru o cocă cu deplasament este o altă limitare importantă a vitezei ambarcațiunii.[88]

Rezistența la înaintare

[modificare | modificare sursă]

Rezistența la înaintare, determinată de forma sa, este descrisă de un coeficient de rezistență la înaintare, Cx = raportul dintre volumul apei deplasate de coca navei și produsul dintre lungimea liniei de plutire și aria maximă a secțiunii deplasate. Valoarea maximă a lui Cx = 1,0 se obține pentru o arie constantă a secțiunii transversale a deplasării, așa cum este cazul la o barjă. La velierele moderne valorile probabile sunt de 0,53 ≤ Cx ≤ 0,6 , probabil datorită formei conice a cocii spre ambele capete. Reducerea volumului interior permite crearea unei coci mai fine, cu o rezistență la înaintare mai mică. Deoarece o chilă sau altă suprafață subacvatică poate produce portanță, acestea produc și rezistență la înaintare, care crește pe măsură ce barca se bandează. Zona udată a carenei (coca) afectează mărimea frecării dintre apă și suprafața cocii, creând o altă componentă a rezistenței la înaintare.[88]

Rezistența la deplasare laterală

[modificare | modificare sursă]

Velierele folosesc suprafețe subacvatice care generează portanță, care menține direcția spre înainte a ambarcațiunii. În timp ce velele funcționează la unghiuri de atac între 10° și 90° față de vântul aparent, suprafețele subacvatice funcționează la unghiuri de atac între 0° și 10° față de apa care trece. Nici unghiul lor de atac, nici suprafața nu sunt reglabile (cu excepția celor mobile, cum sunt cârma și chilele mobile) și nu ajung niciodată intenționat în limită de viteză în timp ce se deplasează prin apă. Bandarea ambarcațiunii față de orizontală degradează semnificativ capacitatea ambarcațiunii de a se îndrepta spre vânt.[88]

Viteza cocii și peste aceasta

[modificare | modificare sursă]

Viteza cocii⁠(d) este viteza la care lungimea de undă a valului de prova⁠(d) a unei nave este egală cu lungimea navei la linia de plutire⁠(d) și este proporțională cu rădăcina pătrată a lungimii navei la linia de plutire. Aplicarea unei puteri sporite nu crește semnificativ viteza unei nave cu deplasament dincolo de viteza cocii. Acest lucru se datorează faptului că nava urcă pe valul de prova, din ce în ce mai abrupt odată cu sporirea puterii, fără ca valul să se propage înainte mai repede.[88]

Navele cu aripi portante nu sunt limitate de viteza cocii, deoarece acestea se ridică din apă fără a forma un val de prova. Carenele lungi și înguste, cum ar fi cele ale catamaranelor, depășesc viteza cocii prin străpungerea valului de prova. Viteza cocii nu se aplică săniilor cu vele pentru gheață sau vehiculelor cu vele cu roți, deoarece acestea nu deplasează apa.[89]

Note explicative

[modificare | modificare sursă]
  1. ↑ Propulsia cu abur a necesitat rezolvarea unei serii de probleme inginerești pentru a atinge nivelul de eficiență obținut, să zicem, la începutul secolului al XX-lea.
    Pentru a alege câteva: propulsia cu elice (care înlocuia roțile cu zbaturi) necesita o garnitură de etanșare eficientă la pupa și un rulment axial;
    SS Agamemnon (1865): motoare cu abur compound, mai eficiente, care funcționau la presiuni mai mari ale cazanelor, necesitau soluționarea atât a problemelor inginerești, cât și a celor de reglementare;
    SS Aberdeen (1881): motoare cu destindere triplă, și mai eficiente din punct de vedere al consumului de combustibil, se bazau pe presiuni din cazane imposibil de obținut anterior (având nevoie de oțel de calitate mai bună pentru cazane și de un design eficient al cazanelor);
    toate acestea trebuiau plasate în carene suficient de ușoare, dar rigide – aceasta a implicat construcții din mai multe materiale, iar mai târziu carene de oțel;
    ultimele două aveau nevoie de vopsele antivegetative⁠(d) eficiente, deoarece carenele de fier nu puteau fi acoperite cu foi de cupru, cum era la carenele de lemn, din cauza coroziunii galvanice⁠(d).[1]:passim
  2. ↑ A nu se confunda forța produsă de o velă prin rezistența la înaintare, care este o forță propulsivă a velierului, generată intuitiv de „umflarea” velelor de către vânt, cu rezistența la înaintare a cocii în apă, care este o forță de frânare a velierului. În majoritatea articolului expresia se referă la vele, nu la cocă, având primul sens.
  3. ↑ Distanța pe mare de la Alexandria (principalul port egiptean pentru cereale în timpul Imperiului Roman) la Civitavecchia (portul modern al Romei) este de 1126 Mm (2085 km).[6]
  4. ↑ Distanța pe mare de la Tyne la Londra este de 315 Mm (583 km).[6]

Note

[modificare | modificare sursă]
  1. ↑ en Jarvis, Adrian (). Gardiner, Robert; Greenhill, Dr. Basil, ed. The Advent of Steam - The Merchant Steamship before 1900. Conway Maritime Press Ltd. pp. 158–159. ISBN 0-85177-563-2.
  2. ↑ en Gardiner, Robert J; Greenhill, Basil (). Sail's Last Century : the Merchant Sailing Ship 1830-1930. London: Conway Maritime Press. ISBN 0-85177-565-9.
  3. 1 2 en Adams, Jonathan (). A maritime archaeology of ships : innovation and social change in medieval and early modern Europe (ed. First). Oxford, UK. ISBN 9781842172971.
  4. 1 2 3 en Casson, Lionel (). Ships and seamanship in the ancient world. Baltimore: Johns Hopkins University Press. ISBN 0-8018-5130-0.
  5. ↑ en Jett, Stephen C. (). Ancient ocean crossings : reconsidering the case for contacts with the pre-Columbian Americas. Tuscaloosa: The University of Alabama Press. ISBN 978-0-8173-1939-7.
  6. 1 2 en „SEA-DISTANCES.ORG - Distances”. sea-distances.org. Arhivat din original la . Accesat în .
  7. ↑ en Turner, Raymond (octombrie 1921). „English Coal Industry in the Seventeenth and Eighteenth Centuries” (PDF). The American Historical Review. 27 (1): 1–23. doi:10.2307/1836917. JSTOR 1836917. Accesat în .
  8. ↑ en Carter, Robert (). „The Neolithic origins of seafaring in the Arabian Gulf”. Archaeology International. 6. doi:10.5334/ai.0613 Accesibil gratuit. ISSN 2048-4194.
  9. ↑ en Kimball, John (). Physics of Sailing. doi:10.1201/9781420073775. ISBN 9781420073775.
  10. ↑ en Horridge, Adrian (). Bellwood, Peter, ed. The Austronesians : historical and comparative perspectives. Canberra, ACT. ISBN 978-0731521326.
  11. ↑ en Doran, Edwin Jr. (). „Outrigger Ages”. The Journal of the Polynesian Society. 83 (2): 130–140. Arhivat din original la . Accesat în .
  12. ↑ en Mahdi, Waruno (). „The Dispersal of Austronesian boat forms in the Indian Ocean”. În Blench, Roger; Spriggs, Matthew. Archaeology and Language III: Artefacts languages, and texts. One World Archaeology. 34. Routledge. pp. 144–179. ISBN 978-0415100540.
  13. 1 2 en Horridge, Adrian (). „The Austronesian Conquest of the Sea ? Upwind”. The Austronesian Conquest of the Sea — Upwind (PDF). www.jstor.org. ANU Press. pp. 143–160. ISBN 0731521323. JSTOR j.ctt2jbjx1.10. Accesat în .
  14. ↑ en O'Connor, Tom (). „Polynesians in the Southern Ocean: Occupation of the Auckland Islands in Prehistory”. New Zealand Geographic. 69 (6–8).
  15. ↑ en Doran, Edwin Jr. (). Wangka: Austronesian canoe origins. Texas A&M University Press. ISBN 9781585440863.
  16. 1 2 en Anderson, Romola; Anderson, R. C. (). A Short History of the Sailing Ship. Courier Corporation. ISBN 9780486429885.
  17. ↑ Villiers, Alan (). Men, ships, and the sea. National Geographic Society (U.S.) (ed. New). Washington: National Geographic Society. ISBN 0870440187. OCLC 533537.
  18. ↑ en Baker, Kevin (). America the Ingenious: How a Nation of Dreamers, Immigrants, and Tinkerers Changed the World. Artisan Books. pp. 13–5. ISBN 9781579657291.
  19. ↑ en Chatterton, Edward Keble (). Sailing Ships and Their Story :the Story of Their Development from the Earliest Times to the Present Day. Lippincott. pp. 298.
  20. ↑ en Schäuffelen, Otmar (). Chapman Great Sailing Ships of the World. Hearst Books. ISBN 9781588163844.
  21. ↑ en Randier, Jean (). Men and Ships Around Cape Horn, 1616–1939. Barker. p. 338. ISBN 9780213764760.
  22. ↑ en Pacific American Steamship Association; Shipowners Association of the Pacific Coast (). „Safe Passage (Poem and photo of four masted John Ena in Canal)”. Pacific Marine Review. San Francisco: J.S. Hines. 17 (October 1920). Accesat în .
  23. ↑ en Marsden, Peter (). Sealed by time : the loss and recovery of the Mary Rose. 1. Collins, K. J. Portsmouth: Mary Rose Trust. pp. 137–142. ISBN 0-9544029-0-1. OCLC 52143546.
  24. ↑ en Denny, Mark (). Float Your Boat!: The Evolution and Science of Sailing. JHU Press. ISBN 978-0-8018-9568-5.
  25. ↑ en Anderson, Romola; Anderson, R. C. (). A Short History of the Sailing Ship. Courier Corporation. ISBN 978-0-486-42988-5.
  26. ↑ en Chatterton, Edward Keble (). The History of Sailing Ships. BoD – Books on Demand. ISBN 978-3-86195-308-1.
  27. ↑ en Rodger, N. A. M. (). The safeguard of the sea : a naval history of Britain, 660–1649 (ed. 1). New York: W.W. Norton. pp. 312, 316. ISBN 0-393-04579-X. OCLC 38199493.
  28. ↑ en Glete, Jan (). Navies and nations : warships, navies, and state building in Europe and America, 1500–1860. Stockholm: Almqvist & Wiksell International. pp. 176. ISBN 91-22-01565-5. OCLC 28542975.
  29. ↑ en Hannafin, Matt. „Luxury Cruises & Romantic Sailing Ships”. www.frommers.com. Arhivat din original la . Accesat în .
  30. ↑ en Consoli, Jeanine (). „7 Things To Know Before Taking A Windjammer Cruise”. TravelAwaits-US. Accesat în .
  31. ↑ en Rowe, Nigel (). Tall Ships Today: Their remarkable story. A&C Black. ISBN 978-1-4729-0348-8.
  32. ↑ en Jobson, Gary (). „The Joy of a Day Sail”. Cruising World. Accesat în .
  33. ↑ en Pillsbury, Mark (). „18 Small Sailboats for the Weekender”. Cruising World. Accesat în .
  34. ↑ en Staff (). Coastal Cruising Made Easy: The Official Manual For The ASA Basic Coastal Cruising Course (ASA 103). American Sailing Association. ISBN 978-0-9821025-1-0.
  35. ↑ en Cornell, Jimmy (). World Cruising Destinations: An Inspirational Guide to All Sailing Destinations. A&C Black. ISBN 978-1-4081-1401-8.
  36. ↑ en Cornell, Jimmy (). World Voyage Planner: Planning a Voyage from Anywhere in the World to Anywhere in the World. A&C Black. ISBN 978-1-4081-5631-5.
  37. 1 2 en Elvstrom, Paul (). Paul Elvstrom Explains the Racing Rules of Sailing: 2009–2012 Rules. A&C Black. ISBN 978-1-4081-0949-6.
  38. ↑ en Jeffery, Timothy (). Sail: A tribute to the world's greatest races, sailors and their boats. Aurum Press. ISBN 978-1-78131-658-0.
  39. ↑ en Cort, Adam; Stearns, Richard (). Getting Started in Sailboat Racing, 2nd Edition. McGraw Hill Professional. ISBN 978-0-07-180827-9.
  40. ↑ en Simpson, Richard V. (). The Quest for the America's Cup: Sailing to Victory. Arcadia Publishing. ISBN 978-1-61423-446-3.
  41. ↑ en Tylecote, Steve (). Team Racing for Sailboats. Wiley. ISBN 978-1-898660-85-9.
  42. ↑ en Bethwaite, Frank (). Higher Performance Sailing: Faster Handling Techniques. A&C Black. ISBN 978-1-4729-0131-6.
  43. ↑ en Hart, Peter (). Windsurfing. Crowood. ISBN 978-1-84797-963-6.
  44. ↑ en Cunliffe, Tom (). The Complete Day Skipper: Skippering with Confidence Right From the Start (ed. 5). Bloomsbury Publishing. p. 46. ISBN 978-1-4729-2418-6.
  45. 1 2 3 4 5 en Kimball, John (). Physics of Sailing. CRC Press. p. 296. ISBN 978-1466502666.
  46. 1 2 3 en Jobson, Gary (). Championship Tactics: How Anyone Can Sail Faster, Smarter, and Win Races. New York: St. Martin's Press. pp. 323. ISBN 978-0-312-04278-3.
  47. ↑ en Marchaj, C. A. (), Sail Performance: Techniques to Maximize Sail Power (ed. 2), International Marine/Ragged Mountain Press, p. 416, ISBN 978-0071413107
  48. ↑ en Bethwaite, Frank (). High Performance Sailing. Adlard Coles Nautical. ISBN 978-0-7136-6704-2.
  49. 1 2 en Howard, Jim; Doane, Charles J. (). Handbook of Offshore Cruising: The Dream and Reality of Modern Ocean Cruising. Sheridan House. p. 214. ISBN 9781574090932.
  50. ↑ en Cunliffe, Tom (). The Complete Day Skipper: Skippering with Confidence Right From the Start (ed. 5). Bloomsbury Publishing. p. 46. ISBN 978-1-4729-2418-6.
  51. 1 2 3 Bujeniță, 1951,pp. 315–317
  52. 1 2 Bujeniță, 1951, pp. 324–325
  53. 1 2 en Cunliffe, Tom (ianuarie 1988). „The shortest route to windward”. Cruising World. 14 (1): 58–64. ISSN 0098-3519.
  54. ↑ en Jobson, Gary (). Sailing Fundamentals (ed. Revised). Simon and Schuster. p. 224. ISBN 978-1-4391-3678-2.
  55. ↑ en Walker, Stuart H.; Price, Thomas C. (). Positioning: The Logic of Sailboat Racing. W. W. Norton & Company. p. 192. ISBN 978-0-393-03339-7.
  56. 1 2 en Findlay, Gordon D. (). My Hand on the Tiller. AuthorHouse. p. 138. ISBN 9781456793500.
  57. ↑ en Fossati, Fabio (). Aero-hydrodynamics and the Performance of Sailing Yachts: The Science Behind Sailing Yachts and Their Design. Adlard Coles Nautical. p. 352. ISBN 978-1408113387.
  58. ↑ en Ell, Sarah (). Dinghy Sailing. Stackpole Books. p. 49. ISBN 978-0-8117-2474-6.
  59. 1 2 en Keegan, John (). The Price of Admiralty. New York: Viking. p. 281. ISBN 978-0-670-81416-9.
  60. ↑ en Bethwaite, Frank (). High Performance Sailing. Adlard Coles Nautical. ISBN 978-0-7136-6704-2.
  61. ↑ Runcanu, Toma; Bacisnchi, Dumitru; Pescaru, Victor Ion; Makkai, Grigore; Tänczer, Tibor (). Societatea Meteorologică Română, ed. Dicționar meteorologic (ed. a II-a). București. pp. 48, 575, 1129. ISBN 978-973-0-17096-2.
  62. ↑ en Yochanan Kushnir (). „The Climate System: General Circulation and Climate Zones”. Arhivat din original la . Accesat în .
  63. ↑ en Ahrens, C. Donald; Henson, Robert (). Meteorology Today (ed. 11). Cengage Learning. p. 656. ISBN 9781305480629.
  64. ↑ Teodoru, Radu; Asimit, Teodor (). Croaziera cu vele. București: Albatros. p. 197.
  65. ↑ en National Ocean Service (). „Surface Ocean Currents”. noaa.gov. National Oceanic and Atmospheric Administration.
  66. ↑ en „2.5 Tides and Currents” (PDF). North Central Puget Sound Geographic Response Plan. Washington Department of Ecology. decembrie 2012. pp. 2–4. Accesat în .
  67. ↑ en Queeny, Tim (). „Square sail handling”. Ocean Navigator-US. Arhivat din original la . Accesat în .
  68. 1 2 en deNoble, Paul (). „Square-Rigged Sailing Ship Innovations – by Paul deNoble”. EcoClipper-GB. Accesat în .
  69. 1 2 en Schweer, Peter (). How to Trim Sails. Sheridan House, Inc. ISBN 978-1-57409-220-2.
  70. 1 2 en Holmes, Rupert (). „How-to: Mainsail Trim 101”. Sail Magazine-us. Accesat în .
  71. 1 2 en Mason, Charles (iulie 2007). The Best of Sail Trim. Sheridan House, Inc. ISBN 978-1-57409-119-9.
  72. 1 2 3 4 en Royce, Patrick M. (). Royce's Sailing Illustrated. 2 (ed. 11). ProStar Publications. ISBN 978-0-911284-07-2.
  73. ↑ en Snook, Graham. „How to: A Trouble-free Furling Main”. Sail Magazine-us. Accesat în .
  74. ↑ en Rousmaniere, John (). The Annapolis Book of Seamanship: Fourth Edition. Simon and Schuster. ISBN 978-1-4516-5024-2.
  75. 1 2 Anton, Bujeniță, 1979
  76. ↑ en Snyder, Paul. (). Nautical knots illustrated. Snyder, Arthur. (ed. Rev.). Camden, Me.: International Marine. ISBN 978-0-07-170890-6. OCLC 1124534665.
  77. ↑ en Moreau, Patrick; Heron, Jean-Benoit (). Marine Knots : How to Tie 40 Essential Knots. New York: Harper Design. ISBN 978-0-06-279776-6. OCLC 1030579528.
  78. ↑ en Competent Crew: Practical Course Notes. Eastleigh, Hampshire: Royal Yachting Association. . pp. 32–43. ISBN 978-0-901501-35-6.
  79. ↑ en Batchelor, G.K. (), An Introduction to Fluid Dynamics, Cambridge University Press, pp. 14–15, ISBN 978-0-521-66396-0
  80. ↑ en Klaus Weltner A comparison of explanations of the aerodynamic lifting force Am. J. Phys. 55(1), January 1987 pg 52
  81. ↑ en Clancy, L.J. (), Aerodynamics, London: Pitman Publishing Limited, p. 638, ISBN 978-0-273-01120-0
  82. ↑ en Collie, S. J.; Jackson, P. S.; Jackson, M.; Gerritsen; Fallow, J.B. (), „Two-dimensional CFD-based parametric analysis of down-wind sail designs” (PDF), The University of Auckland, arhivat din original (PDF) la , accesat în
  83. ↑ en Textor, Ken (). The New Book of Sail Trim. Sheridan House, Inc. p. 50. ISBN 978-0-924486-81-4.
  84. ↑ en Deacon, E. L.; Sheppard, P. A.; Webb, E. K. (decembrie 1956), „Wind Profiles over the Sea and the Drag at the Sea Surface”, Australian Journal of Physics, 9 (4): 511, Bibcode:1956AuJPh...9..511D, doi:10.1071/PH560511 Accesibil gratuit
  85. ↑ en Hsu, S. A. (ianuarie 2006). „Measurements of Overwater Gust Factor From NDBC Buoys During Hurricanes” (PDF). Louisiana State University. Arhivat din original (PDF) la . Accesat în .
  86. ↑ en Zasso, A.; Fossati, F.; Viola, I. (), Twisted flow wind tunnel design for yacht aerodynamic studies (PDF), 4th European and African Conference on Wind Engineering, Prague, pp. 350–351
  87. ↑ en Hsu, S. A. (aprilie 2008). „An Overwater Relationship Between the Gust Factor and the Exponent of Power-Law Wind Profile”. Mariners Weather Log. National Oceanic and Atmospheric Administration. Accesat în .
  88. 1 2 3 4 en Garrett, Ross (). The Symmetry of Sailing: The Physics of Sailing for Yachtsmen. Sheridan House, Inc. ISBN 978-1-57409-000-0.
  89. ↑ en Bethwaite, Frank (). Higher Performance Sailing: Faster Handling Techniques. A&C Black. ISBN 978-1-4729-0130-9.

Bibliografie

[modificare | modificare sursă]
  • Mihai Bujeniță, Manual de marinărie, vol. I, 1951
  • Anton Bejan, Mihai Bujeniță, Dicționar de marină, București, Ed. Militară, 1979
  • en "Transportation and Maps" in Virtual Vault Arhivat în , la Wayback Machine., an online exhibition of Canadian historical art at Library and Archives Canada
  • en Rousmaniere, John, The Annapolis Book of Seamanship, Simon & Schuster, 1999
  • en Chapman Book of Piloting (various contributors), Hearst Corporation, 1999
  • en Herreshoff, Halsey (consulting editor), The Sailor's Handbook, Little Brown and Company, 1983
  • en Seidman, David, The Complete Sailor, International Marine, 1995
  • en Jobson, Gary (). Sailing Fundamentals (ed. Revised). Simon and Schuster. p. 224. ISBN 9781439136782. 

Lectură suplimentară

[modificare | modificare sursă]

Vezi și

[modificare | modificare sursă]
Adus de la https://ro.wikipedia.org/w/index.php?title=Navigație_cu_vele&oldid=17947271