Tak jakoś mi się ten news Witolda Kurskiego kojarzy z wierszykiem z Aleksandra Fredry: Paweł i Gaweł w jednym
stali domu, Paweł na górze, a Gaweł na dole; Paweł, spokojny,nie wadził nikomu, Gaweł najdziksze wymyślał swawole.
Po prostu – ocena wiatru zależy od tego, czy się go doświadcza wysoko, czy nad poziomem morza.
Konfrontacja widzenia zależna od punktu siedzenia.
Pouczająca lektura.
Polecam.
Zyjcie wiecznie !
Don Jorge
============================
Drogi Don Jorge !
Każdy pilot w czasie startu i lądowania szybowca lub samolotu ma styczność z znanymi efektami „warstwy przyściennej” powietrza w pobliżu ziemi, której grubość uczeni ustalili na 300 metrów. Przy wzroście wysokości jest to zmiana kierunku wiejącego wiatru nawet o około 30 stopni oraz przyrost prędkości wiatru o kilkadziesiąt procent. Te doświadczenia lotnicze dodane do mojego doświadczenia żeglarskiego spowodowały, że teraz wnikliwiej przyglądam się wszelkim zjawiskom aerodynamicznym, a moje przemyślenia w zakresie prostego zjawiska aerodynamicznego dla dużych żaglowców też opisałem i przesyłam w załączeniu. Może kogoś te rozważania zainteresują i będą impulsem do własnych poszukiwań. A może te sprawy zostały już dawno opisane, ale moim zdaniem raczej - nie, bo pytani o to naukowcy z Politechniki Gdańskiej oraz kapitanowie dużych żaglowców nie znali opracowań na temat opisywanego zjawiska. Również w podręczniku Bogusława Sadkowskiego o obsłudze ożaglowania na „Darze Młodzieży” o takim zjawisku nie wspomniano.
Żyj wiecznie
Witold czyli już całkiem Gdański Danziger
------------------------------
Meteorologia i aerodynamika
Już w pierwszych lotach szkolnych na szybowcach przed ponad 70 laty, gdy startowaliśmy pod wiatr za pomocą liny ciągnionej przez wyciągarkę, zostaliśmy uprzedzeni przez instruktorów, że na dużej wysokości wiatr może mieć dużą odchyłkę boczną i wtedy należy przeciwdziałać bocznemu znoszeniu szybowca i że jest to zjawisko naturalne. Nauczono nas, wówczas szesnastoletnich chłopców (lataliśmy samodzielnie bez instruktorów), jakimi ruchami sterów szybowca należy dokonać poprawki, nie tłumacząc nam istoty problemu bo i tak niczego byśmy nie zrozumieli.
Podobnie w szkoleniu samolotowym uczono nas jak skutecznie wprowadzać poprawki w pilotażu na zmiany kierunku i prędkości wiatru w pobliżu ziemi. To był ważny element szkolenia zwłaszcza przy nauczaniu lądowania samolotów dlatego że technika lądowania samolotu w warunkach wiatru jest zupełnie odmienna od techniki lądowania szybowca.
Wiele katastrof samolotów wydarzyło się z powodu dopuszczenia przez pilota do zbyt dużej szybkości opadania samolotu w warunkach silnego wiatru. Prawa fizyki są takie że nawet najmocniejszy silnik nie uratuje w takiej sytuacji samolotu i załogi.
Zakłócenia kierunków i prędkości wiatrów w pobliżu podłoża występują zarówno nad lądem jak i nad wodą , ale nad wodą są mniejsze niż nad lądem, bo mniejsze są opory tarcia ale występują zawsze w warstwie tarcia rozciągającej się od podłoża aż do wysokości trzystu metrów nad podłożem. Tych zjawisk meteorologicznych nauczani są nawet początkujący żeglarze w stopniu wystarczającym do ich rozumienia.
Te zakłócenia prędkości i kierunku wiatru zaczynają się od wysokości 300 metrów nad podłożem i nasilają się im bliżej ziemi jesteśmy. Prędkość wiatru zmniejsza się przy podłożu o kilkadziesiąt procent a kierunek wiatru średnio o trzydzieści stopni w stosunku do wiatrów górnych. Tego wszystkiego uczeni są piloci, bo w jednym locie zarówno przy starcie jak i lądowaniu przecinają warstwę tarcia, a najsilniejsze zmiany w kierunku i prędkości powietrza są poniżej 50 metrów wysokości na podłożem. Żeglarzom zwracam uwagę, że są to wysokości nad podłożem na których obsługiwane są żagle zawłaszcza na pełnorejowcu.
Meteorolodzy wynaleźli sposób na przedstawianie tych zakłóceń w postaci graficznej sprowadzając początki wektorów prędkości powietrza z punktów na różnej wysokości na wybranej pionowej prostej do jednego punktu i łącząc następnie końce wektorów prędkości linią ciągłą. Tak powstaje spirala Ekmana dla powietrza.
Że taka spirala powstaje to można sprawdzić doświadczalnie wypuszczając kilka latawców na różne wysokości na przykład 100 m, 200 m oraz 300 metrów, a na ziemi można wyznaczyć przy pomocy flagi kierunek wiatru przyziemnego. Powinniśmy zauważyć że latawiec wypuszczony na wysokość 100 m odchyli się w prawo o około 15 stopni od kierunku wiatru przyziemnego a ten wypuszczony na wysokość 300 m odchyli się w prawo o około 30 stopni od kierunku wiatru przyziemnego. To jest część danych do wykreślenia spirali Ekmana tak zwanej od nazwiska uczonego. Brakujące nam dane to są prędkości wiatru na różnych wysokościach. Naukowcy dokładnie zbadali tę spiralę Ekmana (1905 r). bo problem występuje również w wodzie i dla niej został zbadany jako pierwszy. Do analizy zmian prędkości i kierunku wiatru do wysokości 50 metrów nad podłoże, czyli interesujących żeglarzy z powodu największych sił tarcia, potrzebne są jedynie wycinki tej spirali, które to wycinki potrzebne do rozumienia problemu zamieszczono na zamieszczonym poniżej rysunku. Pod względem naukowym te problemy prędkości kwalifikuje się jako przepływy poprzeczne w warstwie przyściennej. A grubość warstwy przyściennej w powietrzu na kuli ziemskiej określono na 300 metrów czego uczą wszystkich żeglarzy. Ale te zjawiska przepływów poprzecznych są znacznie silniejsze w powietrzu niż w wodzie, bo tak zwana lepkość kinematyczna dla powietrza jest ponad dziesięć razy większa niż lepkość kinematyczna dla wody. Ale to są już sprawy naukowe.
Cztery przypadki skutków skrętu wiatru rzeczywistego w żegludze pełnorejowców
.
Jeśli wywody Ekmana są prawidłowe, to szerokość geograficzna powinna mieć pewien wpływ na efektywność pracy górnych żagli rejowych. Wpływu tego nie zauważymy dla statku żeglującego na równiku, bowiem najważniejsza składowa przyspieszenia Coriolisa jest równa zeru, ale dla średnich szerokości geograficznych wpływ ten może być zauważalny i sprawność żagli górnych nieco wzrasta albo nieco maleje, zależnie od halsu na którym żegluje statek na określonej szerokości geograficznej.
Ten efekt spirali Ekmana nie jest zależny od kierunku wiatru ani od kursu statku, który jest aktualnie wyznaczony przez cel podróży i kierunek wiatru.
A więc na fig.1 przyjęto, że wszystkie cztery przypadki dotyczą żeglugi półwiatrami wiatru rzeczywistego w działaniu na najniższy żagiel rejowy.
Największe zmiany w kierunku i prędkości wiatru na morzu zachodzą w warstwie powietrza najbliższej wody a więc poniżej 50 metrów wysokości. Nie interesuje nas problem lądowania samolotów na lotniskowcach, bo to jest sprawa marynarki Stanów Zjednoczonych. Ale ten problem interesuje nas żeglarzy, bowiem jest to zakres wysokości gdzie na pełnorejowcach są stawiane żagle rejowe. Górne żagle rejowe są poddane działaniu wiatru rzeczywistego o zmienionej prędkości i kierunku w stosunku do najniższych żagli rejowych, a opisuje ten efekt właśnie ,,spirala Ekmana”.
Ale siły aerodynamiczne zależą jeszcze od kierunku i prędkości wiatru pozornego, bo na płynący żaglowiec działa jeszcze wiatr własny. Sprawa więc mocno się komplikuje. Zachęcam zainteresowanych żeglarzy do zapoznania się z podręcznikiem pana Bogusława Sadkowskiego. Jest tam omówiona sprawa ustawiania żagli rejowych w tak zwany wachlarzyk a to celem zwiększenia efektywności ożaglowania, bowiem zależnie od wysokości położenia żagla nad powierzchnią wody, wiatr pozorny dla każdego żagla wieje z odmiennego kierunku.
Z przedstawionych powyżej wywodów wynikałoby, że dla pełnorejowca żeglującego na półkuli północnej osiągi na prawym halsie (dwa plusy) powinny być lepsze niż podczas żeglugi na lewym halsie (plus i minus). Tyle teoria.
Ten efekt powinien być silniejszy im maszty są wyższe. Ciekawe mogą być opinie praktyków, czy ten efekt Ekmana jest zauważalny w żegludze, i czy nie pozostanie tylko problemem teoretycznym dla żeglugi pod żaglami.
Przypomnienie do celów dydaktycznych dla młodego Czytelnika SSI:
1. Na półkuli północnej wiatry wokół niżów kręcą się przeciwnie do kierunku obrotów wskazówek zegara.
2. Na półkuli południowej wiatry wokół niżów kręcą się zgodnie z kierunkiem obrotów wskazówek zegara.
3. Takie zachowanie się mas powietrza na obracającej się ziemi jest skutkiem działania sił Coriolisa.
4. Wiatry przy podłożu skutkiem sił tarcia są odchylane ku centrum niżów od kierunku wiatrów górnych o 30 stopni a często znacznie więcej.
Zachęcam młodego Czytelnika SSI do zapoznania się z poradnikiem obsługi ożaglowania autorstwa pana Bogusława Sadkowskiego*). Młody Czytelnik (i Skrytoczytacz) znajdzie tam opis wszystkich stanowisk do obsługi olinowania (dla każdej ruchomej liny) na pokładzie „Daru Młodzieży” i wiele innych ciekawych spraw. Poradnik został napisany przez fachowca praktyka. Poniżej zamieszczam skomprymowany tekst ze strony tytułowej tego poradnika.
Witold
*) BOGUSŁAW SADKOWSKI
„DAR MŁODZIEŻY”
Poradnik obsługi ożaglowania
Gdynia 2005