Miecz (żeglarstwo)
Z Wikipedii
Miecz - ruchomy płat nośny, dzięki swoim własnościom hydrodynamicznym umożliwiający płynięcie kursami pod kątem do wiatru i na wiatr niektórych jachtów żaglowych, zwłaszcza płaskodennych. Zadaniem miecza jest ograniczanie znoszenia bocznego (dryfu) jednostki względem kursu przy wietrze innym niż prosto z rufy. Rola miecza zwiększa się wraz ze zmianą kierunku wiatru w kierunku od dziobu lub rufy jednostki do półwiatru, a szczególnie ważną rolę odgrywa miecz podczas halsowania.
Miecze są sztywnymi, płaskimi płetwami, o dużej powierzchni i profilowanych krawędziach natarcia i zejścia, wystającymi pionowo w dół (lub lekko do tyłu) z dna jednostki. Wytwarza się je ze stali, aluminium, laminatów, drewna i innych materiałów, często dociążając je elementami ołowianymi lub żeliwnymi. Miecze są elementami ruchomymi, tzn. można je w razie potrzeby chować do wnętrza jednostki do skrzyni mieczowej, zmniejszając zanurzenie bądź opór czołowy przy kursach z wiatrem, stąd ich popularność na wodach śródlądowych.
Na jachtach pływających na akwenach o większych głębokościach (morza, oceany, największe jeziora) zamiast miecza stosuje się płetwy przymocowane na stałe do dna jednostki i powiązane z balastem, stanowiące przedłużenie części stępki. Są to: bulbkil, falszkil oraz finkil. Spełniają one rolę płata nośnego, ale także - w przeciwieństwie do lekkiego miecza - zwiększają moment prostujący jachtu poprzez przesunięcie w dół środka ciężkości kadłuba.
Jachty posiadające miecz nazywamy jachtami mieczowymi (w przeciwieństwie do jachtów balastowych, błędnie zwanych "kilowymi"). Obciążony miecz może spełniać również rolę balastu, a wtedy oprócz sterowności jednostki poprawia również jej stateczność (oczywiście jeśli jest opuszczony). Poza ciężkim mieczem jacht może posiadać również dodatkowy balast zawarty wewnątrz kadłuba, lub w płytkiej płetwie balastowej (tzw. skegu), przez którą przechodzi miecz. Takie jachty nazywamy jachtami balastowo-mieczowymi; są one szczególnie popularne na wodach śródlądowych, zamkniętych i przybrzeżnych ze względu na zwiększoną stateczność i możliwość regulacji zanurzenia. Jachty balastowo-mieczowe są powszechnie uważane za zbyt mało stateczne i dzielne, aby nadawały się do żeglugi pełnomorskiej; liczne dalekie rejsy, także oceaniczne, dokonywane na jachtach balastowo-mieczowych wydają się temu zaprzeczać.
Spis treści |
[edytuj] Historia
Miecz pierwotnie był stosowany w niewielkich łodziach przybrzeżnych w Holandii, prawdopodobnie od XVI wieku; żegluga na płytkich zalewowych wodach holenderskich używanymi wówczas jednostkami o dużym ciężarze i zanurzeniu była niemożliwa. Aby zapewnić minimalny dryf przy niewielkim zanurzeniu łodzi, do jej burt mocowano obrotowo drewniane deski lub tarcze, z których nawietrzna samoczynnie podnosiła się do góry po nabraniu szybkości, a zawietrzna, opuszczona i dociskana przez opływ wody do burty, zwiększała opór boczny w stopniu umożliwiającym halsowanie. Współcześnie używana forma miecza (pojedynczy miecz "centralny" umieszczony w płaszczyźnie symetrii kadłuba, ang. centerboard) powstała prawdopodobnie na początku XIX w. w Ameryce Północnej; pierwotnie stosowana była w przybrzeżnych i pełnomorskich jachtach balastowo-mieczowych (i wyparta później przez "tradycyjne" płetwy balastowe), a następnie rozpowszechniła się na śródlądziu.
[edytuj] Typy i mechanizmy mieczy
- obrotowy (uchylny) - podniesienie następuje poprzez obrócenie miecza zawieszonego na osi, najczęściej za pomocą zamocowanego w odpowiednim miejscu fału; w wypadku ciężkiego miecza konieczne jest zastosowanie talii o wielokrotnym przełożeniu, kabestanu różnicowego lub windy fałowej; spotykane są także mechanizmy oparte na przekładniach zębatych lub śrubowych.
- szybrowy - podniesienie następuje poprzez wyciągnięcie miecza w górę. Ze względu na ciężar miecza szybrowego (który z reguły spełnia rolę balastu), konieczne jest zastosowanie talii, najczęściej w formie rzędu bloczków umieszczonych wzdłuż górnej krawędzi miecza, ze względu na charakterystyczny wygląd nazywanej "lirą" lub "harfą". Na większych lub bardziej luksusowych jachtach stosuje się mechanizmy zębatkowe, napędzane elektrycznie. Ważnym elementem mechanizmu miecza szybrowego jest blokada -ponieważ nie jest oparty na osi, konieczne jest zabezpieczenie przed wypadnięciem miecza ze skrzyni w wypadku awarii mechanizmu podnoszącego lub zerwania fału.
Miecz obrotowy jest bardzo użyteczny przy żegludze na bardzo płytkich wodach: w razie natrafienia na mieliznę lub przeszkodę, samoczynnie może się unosić ("uchylać"), co zapobiega uszkodzeniom kadłuba. Jego dodatkową, choć rzadko wykorzystywaną zaletą jest możliwość regulacji położenia środka bocznego oporu łodzi, poprzez zmianę kąta obrotu, co może polepszać sterowność i zrównoważenie żaglowe. Miecze szybrowe są trudniejsze w obsłudze, i bardziej podatne na uszkodzenia, za to dużo bardziej sprawne hydrodynamicznie; stosuje się je raczej na jachtach regatowych i regatowo-turystycznych.
Jednym z powodów przewagi miecza miecza szybrowego nad obrotowym jest -w wypadku miecza obrotowego- długi otwór skrzyni mieczowej w dnie, konieczny, aby umożliwić schowanie obracającego się miecza (miecz szybrowy jest ściśle dopasowany do światła skrzyni). Otwór ten przy opuszczonym mieczu powoduje bardzo duże opory hydrodynamiczne, i w jachtach regatowych bywa zasłaniany elastycznymi przesłonami, które jednak podlegają szybkiemu zużyciu. Od dawna, także przez polskich konstruktorów, podejmowane są próby skonstruowania miecza hybrydowego, który łączyłby sprawność miecza szybrowego z odpornością na kolizje miecza obrotowego, jednak proponowane mechanizmy nigdy nie zyskały szerszej popularności.
[edytuj] Miecze podwójne i pomocnicze
Miecze są stosowane nie tylko na jachtach żaglowych, ale także na innych jednostkach. Wtedy najczęściej są stosowane w wersji zewnętrznej, jako miecze przytwierdzane do burt. Takie rozwiązania są stosowane np. w kajakach lub wiosłowych pontonach posiadających jako dodatkowy napęd żagle.
W niektórych turystycznych jachtach, głównie śródlądowych, stosuje się dwa miecze w skrzynkach mieczowych położonych w pobliżu burt; w czasie pływania opuszczony jest tylko miecz zawietrzny. Miecze te nie muszą być równoległe do płaszczyzny symetrii łodzi, dzięki czemu możliwe jest zwiększenie kąta natarcia i powierzchni czynnej miecza pracującego, co zmniejsza dryf. Dodatkową zaletą takiego rozwiązania jest zwiększenie powierzchni mieszkalnej wewnątrz kadłuba (skrzynki mieczowe mogą być ukryte np. pod kojami). W praktyce jachty dwumieczowe są rzadko spotykane, głównie ze względu na skomplikowaną obsługę przy zwrotach, a także podwyższenie kosztów budowy kadłuba.
Na balastowych jachtach morskich, zwłaszcza regatowych, spotyka się czasem miecze pomocnicze, służące do regulacji położenia środka bocznego oporu, co ma duże znaczenie dla minimalizacji oporów ruchu (a zatem zwiększenia szybkości) jachtu, może też znacznie wpłynąć na jego zachowanie np. na fali. Najczęściej jest to miecz rufowy, z reguły szybrowy, którego wysunięcie zmniejsza nawietrzność jachtu. Dużo rzadziej spotykane są miecze dziobowe, działające odwrotnie (zmniejszające ew. zawietrzność). W największych "maszynach regatowych" miecze, z reguły przesuwne i/lub wychylne są najważniejszym elementem przeciwdziałającym dryfowi, ponieważ balast zawieszony jest na wąskich wysięgnikach spełniających czysto konstrukcyjną rolę; takie rozdzielenie funkcji jest spowodowane dążeniem do umożliwienia najlepszego dopasowania jachtu do zmieniających się warunków żeglugi.
[edytuj] Bezpieczeństwo
W ciężkich (sztormowych) warunkach słabymi stronami jachtów balastowo-mieczowych są: skrzynia mieczowa (jednak w nowoczesnych konstrukcjach jest ona integralną częścią kadłuba i raczej go wzmacnia niż osłabia) i sposób mocowania miecza. W większości wypadków zwłaszcza miecz obrotowy jest zamocowany dość luźno, aby ułatwić jego podnoszenie i opuszczanie; prowadzi to do nadmiernej pracy miecza podczas kołysania na fali. Odgłosy z tym związane znacznie obniżają komfort żeglugi, a zużycie osi i innych elementów mechanizmu miecza może prowadzić do bardzo niebezpiecznych awarii. Można temu zapobiegać przez stosowanie różnorakich blokad, stoperów etc. które jednak nie zawsze spełniają swoje zadanie. W warunkach morskich bezpieczniejsze jest na ogół używanie miecza szybrowego.
Abstrahując od technicznych problemów związanych z mieczem podczas ciężkiej pogody, możliwość zmniejszenia zanurzenia może znacznie wpływać na bezpieczeństwo żeglugi. Jak wiadomo, moment przechylający spowodowany naporem wiatru na żagle i siły działające na kadłub są wprost proporcjonalne do zanurzenia jachtu. Podniesienie (całkowite lub częściowe) miecza zmniejsza przechył, oczywiście za cenę uniemożliwienia efektywnej żeglugi na wiatr. Nawet jeśli miecz spełnia rolę balastu, jego podniesienie i związane z tym zmniejszenie momentu bezwładności może znacznie uspokoić ruchy jachtu na fali. W warunkach ekstremalnych (załamujące się bardzo wysokie fale) tradycyjne jachty balastowe o długich, płytko zanurzonych płetwach balastowych ze względu na duży ciężar i bezwładność stawiają znaczny opór falom, co może prowadzić do uszkodzeń takielunku i samego kadłuba. Nowoczesne, lekkie jachty z wąskimi płetwami ze względu na duże zanurzenie w większym stopniu podlegają prądom orbitalnym i siłom przechylającym, co zwiększa pracę kadłuba na fali i sprzyja wywrotkom. Jachty balastowo-mieczowe z podniesionym mieczem ze względu na małe zanurzenie i obniżony moment bezwładności mogą mieć większe szanse na przetrwanie, oczywiście pod warunkiem odpowiednio wytrzymałej konstrukcji.
Na każdym akwenie (także na śródlądziu) dobrą praktyką żeglarską jest podnoszenie miecza (niezależnie od refowania czy zrzucenia żagli) w wypadku szkwału czy burzy. Może to zapobiec wywrotce łodzi nawet w bardzo silnym szkwale. Dobrą praktyką jest także podnoszenie (częściowe) miecza zawsze przy kursach wolnych (wiatr z tyłu trawersu); poza zmniejszeniem zbędnych oporów znacznie zwiększa to bezpieczeństwo żeglugi w wypadku zmiennych i porywistych wiatrów. Nie dotyczy to jednak "czystego" fordewindu w silnym wietrze, kiedy to opuszczony miecz może stłumić gwałtowny przechył przy ew. niekontrolowanym przerzuceniu bomu.
[edytuj] Skrzynka mieczowa
Skrzynka mieczowa to obudowa miecza wystająca z dna kadłuba do wnętrza jachtu na wysokość powyżej poziomu wody za burtą. Umieszczona jest w osi symetrii jednostki, za masztem. Stabilizuje opuszczony miecz oraz zapobiega przedostaniu się wody do wnętrza jachtu. Umożliwia również wyciągnięcie miecza z wody i schowanie go - np. na czas przepływania nad płytkim dnem lub zanurzonymi w wodzie przeszkodami, pływania z pełnym wiatrem (fordewind) oraz w czasie transportu jachtu na lądzie. Ze skrzynką mieczową powiązane są także pewne elementy humoru żeglarskiego.
Zobacz też: przegląd zagadnień z zakresu żeglarstwa.
