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