نحوه استفاده قایق ها از نیروی باد

آیا تا به حال به این موضوع فکر کرده اید که قایق ها چگونه از نیروی باد استفاده می کنند؟  قایق ها اصولاً به دو روش از نیروی باد استفاده می کنند.  اولین روش به این صورت است که قایق می خواهد در جهت باد حرکت نماید. در این حالت باد از عقب به قایق برخورد می نماید و یک نیروی فشاری به بادبان های قایق وارد می آورد و باعث می شود تا قایق در جهت باد به حرکت درآید. در این روش قایق تنها می تواند در جهت باد حرکت نماید. ولی اگر بادبان ها به نحوی تنظیم شود که باد با زاویه یه آن ها برخورد نماید، در این حالت قایق می تواند تقریباً به تمام جهات حرکت نماید. در این حالت هوا در دو طرف بادبان جریان می یابد برخلاف حالت اول که تنها بر جهت عمود بر آن وزیده می شد. در این حالت تقسیم جریان هوا در طرفین بادبان باعث می شود تا قایق به سمت جلو به حرکت درآید در این حالت نیروی مکش ایجاد شده در یک سمت بادبان کمک شایانی به حرکت نمودن قایق می نماید.

هنگامی که باد از کناره ها به قایق برخورد کند، اصطلاحاً حرکت ریچینگ پدید می آید. با برخورد باد به پشت بادبان، حرکت رانینگ نام خواهد داشت. یک قایق بادبانی هرگز نمی تواند دقیقاً در خلاف جهت باد حرکت نماید. اصطلاحاً زاویه ای که قایق بادبانی نمی تواند در آن حرکت کند، ناحیه No-go نامیده می شود.

در شکل زیر جهت باد با فلش قرمز رنگ نشان داده شده است.

به جهاتی که قایق می تواند حرکت کند دقت نمایید. به زاویه بادبان نیز توجه کنید. اصطلاح مربوط به هر نوع حرکت در کنار آن نوشته شده است. ناحیه غیر قابل حرکت نیز با رنگ آبی نشان داده شده است.

از دیگر عواملی که می تواند به حرکت قایق های بادبانی کمک نماید، استفاده از اثر شیار می باشد. در صورتی که دو بادبان به نحوی تنظیم شوند که در محل هم پوشانی آن ها شیاری ایجاد شود، با عبور هوا از داخل این شیار، سرعت هوا بالا می رود و با بالا رفتن سرعت هوا هم مکش ایجاد شده بر روی بادبان زیاد می شود و در نتیجه قایق می تواند با سرعت بیش تری حرکت نماید.

در شکل فوق نقطه 1 بادبان اصلی را نشان می دهد. نقطه 2 نیز جهت عبور باد از میان دو بادبان را نشان می دهد.

حال می خواهیم دلیل ایجاد مکش در طرفین بادبان را بیش تر توضیح دهیم.

به شکل زیر دقت کنید:

همان گونه که می دانیم باد از حرکت نمودن هوا ایجاد می شود و هوا هم برطبق قانون برنولی هر چه سریع تر حرکت نماید، فشارش کم تر می شود. هنگامی که هوا از اطراف بادبان ایرفویل شکل حرکت می کند، سرعت حرکت آن بر روی طرفی که محدب است بیش تر بوده و لذا فشارش نسبت به طرف دیگر پایین تر خواهد بود و به عبارتی در سرعت های زیادتر نوعی مکش ایجاد می کند و این نیروی مکش باعث به حرکت درآمدن قایق در جهت دلخواه می شود. این نیروی مکش در نقطه 1 شکل نشان داده شده است.

لازم به ذکر است که نیروی وارد شده به بادبان دارای دو مؤلفه به سمت جلو و جانبی باشد که مؤلفه به سمت جلو قایق را به حرکت درمی آورد و مؤلفه جانبی نیز به دلیل وجود صفحات تعادل (keel) در زیرگشتی و درون آب، خنثی می شود و گشتی را حرکت نخواهد داد.

به جهت نشان داده شده باد در نقطه 2 دقت کنید. باد با برخورد با بادبان باعث می شود تا بادبان کمی شکم دهد و به شکل ایرفویل درآید.

برای اطلاعات بیش تر درباره ایرفویل و نحوه وارد آمدن نیروها به آن می توانید به مبحث بال هواپیما در سایت تبیان مراجعه کنید.

مرکز یادگیری سایت تبیان - تهیه: پوریا میرعشقی

تنظیم: نسرین صادقی