Szörf elmélet – technika – tanulás > A szörf működése,fizikája

A szörfözés elmélete

Azt már az első pillanatban láthatjuk, hogy a szörf irányítása merőben különbözik a vitorlás hajókétól. Bármilyen hihetetlennek is tűnik, a szörfnek nincs kormánya. Ennek ellenére még a nagy sebességgel haladó szörf is könnyen tud irányt változtatni. Ebben a fejezetben a legszükségesebb elméleti ismereteket adjuk közre, és megpróbálunk felelni olyan alapvető kérdésekre, mint:

  • Honnan fúj a szél?
  • Mitől halad a szörf?
  • Melyek azok a tényezők, amelyek sebességünket befolyásolják?

Vegyük sorjában!
A SZÉL — SZÉLIRÁNY
Szörfünk „motorja” a vitorla, „üzemanyaga” a szél. Ahhoz, hogy a szél irányá-tól függetlenül tetszőleges irányba tudjunk haladni, ismernünk kell nemcsak a „motort”, hanem az „üzemanyagot”, a szelet is. Kezdők szájából a leggyakoribb kérdés:  Honnan fúj a szél?  Szerencsére a természetben igen sok olyan jel van, ami a szél irányát, sőt nagyságát is jól mutatja. Gondoljunk csak a lobogó zászlókra, a felszálló füstre vagy éppen a horgonyon álló hajókra, vitorlásokra. Ha mindez nem segít, a régi bevált „ujj”-megoldást alkalmazhatjuk. Biztos, hogy ezt már mindenki próbálta: megnedvesített ujjunkkal jól „érzékelhetjük” a szelet. A szélirány ismerete különösen a kezdők számára fontos, hiszen nem mindegy, hogy az első próbálkozásoknál merre sodródik el szörfjével. Már az első sikeres próbálkozásoknál megfigyelhetjük, hogy vitorlázás közben a szél nem abból az irányból és nem olyan erővel fúj, mint ahogy azt a parton meg-figyeltük. A haladás közben érzett szél az úgynevezett látszólagos szél. Ennek iránya és nagysága a valóságos széltől és a szembeszéltől függ. A valóságos szél az, amit a parton is érzünk, ami a természetben az egyes helyek között kialakult légnyomáskülönbségek hatására keletkezik. Ez lobogtatja a zászlót és állítja szélbe a lehorgonyzott hajót. Irányát jelenlegi vizsgálódásunknál ál-landónak tekinthetjük, ereje a vízfelszínhez közeledve csökken.
9. ÁBRA
A szembeszél (erre mondják a tréfás kedvű vitorlázók: ez az a szél, ami vitor-lázás közben mindig fúj), amit a szörf haladása következtében érzünk. Ugyanezt a szelet érezzük, ha motoron vagy kerékpáron robogunk. (Ezt tehát még teljes szélcsendben is érzékeljük.) A szembeszél tehát mozgásunk következtében ébred, nagysága sebességünktől függ. Ennek iránya mindig haladási irányunkkal ellentétes. A látszólagos szél a valóságos szél és a szembeszél összege (eredője) (9. ábra). Fontos, hogy tudjuk, a látszólagos szél csak vitorlázás közben jelentkezik. Amikor a vitorlánkat a vízből kiemeljük, a vitorlát a valóságos szél lobogtatja, a vitorla lobogási iránya a valóságos szél iránya, A látszólagos szél számunkra azért fontos, mert hatására keletkezik vitorlánkon a szörföt mozgató erő. A lehető legnagyobb sebesség eléréséhez a vitorlának minden egyes látszólagos szél iránynál egy bizonyos  optimális szöget kell bezárnia. Ezt a továbbiakban állásszögnek nevezzük. A vitorlán keletkező erő az állásszögtől és a látszólagos szél sebességétől függ, mégpedig oly mádon, hogy a keletkező erő a látszólagos szél sebesség-változásával négyzetesen nő. Tehát, ha a látszólagos szélsebesség a kétszeresére nő akkor a keletkező erő már négyszeres lesz.

Ebből is látható, hogy a szörf tulajdonképpen egy alaposan „túlvitorlázott” vitorlásnak felel meg. Mérésekkel kimutatták, hogy a legnagyobb erő akkor keletkezik, ha a látszólagos szél körülbelül 15 fokos szög alatt éri a vitorlát. Fő szabályként megjegyezhetjük, hogy félszélig megfelel, ha a látszólagos szélirány szögfelező a valóságos szélhez képest, azaz 45 fokos szögnél 22 fokos szögben, 90 foknál 45 fokos szögben éri a vitorlát. A 10. ábrán bemutatjuk az egyes szélirányokhoz tartozó vitorlaállásszögeket.
10. ABRA

4 180° hátszél Vitorlázás közben a helyes állásszöget akkor érhetjük el, ha a vitorlát annyira behúzzuk, hogy az a belépőélnél éppen csak
58
balcs0P6s
szél y
fordulás
imicsapás
11. AH1SA
jobbcsapás \ci fordulás
hogy nem lobog, majd egy kicsit még beljebb húzzuk. Az állásszög ugyanis nemcsak a szél irányától, hanem erősségégit függ: erős szélben mindig jobban behúzott helyzetben, gyenge szélben egy kicsit kiengedve vitorlázunk. A 10. ábrán megfigyelhetjük, hogy a 0– 45 fokos szélirányok közötti területhez nem találunk vitorlaállásszöget. Ez azt jelenti, hogy ebben a szögtartományban haladni sem tudunk. Természetesen célunkat az ilyen irányból fújó széllel szemben is érhetjük. Ilyenkor pontosan 45 fokos szög alatt szörfözünk először az egyik, majd váltva a másik irányba, cikcakkban haladunk szél ellen (11, ábra). Ezt cirkálásnak, „kreutzolásnak” nevezzük.
Jellemzője tehát, hogy váltott csapással, szél ellen, azaz szorosan a szél felé vitorlázunk (13. fénykép). Negyedszélben vitorlánk állásszöge a
10. ábra szerint, szorosan behúzott. Félszélben kijjebb engedjük a szörf vitorlát, a valóságos szél a szörf tengelyére merőlegesen fúj. Ilyenkor a hullámokkal párhuzamosan haladunk. Kezdő szörfözők számára ez a leg-kellemesebb szélirány, mivel a szörföt könnyű vezetni. Háromnegyedszélben a vitorlát még kijjebb engedjük, a szél vállunk irányából fúj. A vitorla állásszöge megnövekszik. Hátszélben a vitorlát teljesen kiengedjük, állásszöge most a szél irányára közel merőleges_ A szörf haladási iránya azonos lesz a szél irányával. és a hullámokkal egy irányban haladunk. A vitorlázatot ilyenkor magunk előtt tartjuk. Ekkor jut igazán szerephez a vitorlán levő ablak, mivel csak ezen keresztül tudunk a menetirányra  igy figyelni(ez nem így van de mindegy). A szakemberek szerint az alapvetően zseniális gondolat a szörfnél a kormányzás módjában van. Már a laikusnak is feltűnik. hogy a szörfnél nem találunk olyan hagyományos szerkezetet, mint a vitorlás hajók kormánya. Ennek ellenére egy ‘gyakorlott szörföző szinte ugyanolyan könnyedséggel., söt a technikai trükkök ismeretében szinte fantasztikus módon tudja a szörf irányát változtatni. Kézbe tartva  a szelet nemcsak az irányt, hanem a sebességet is nagy mértékben megválaszthatja. Valójában a szörf kormányzása igen egyszerű elméleten alapszik. Azt már tudjuk, hogy az elő-rehaladás a vitorlán keletkező erőknek köszönhető, amely erők a szél és a vitorla-profil hatására jönnek létre.A könnyebb megértés kedvéért, helyettesítsük ezeket az erőket egy olyan erővel, ami egy adott pontban keletkezik (lásd a 12_ ábrát). Ezt a pontot nevezzük a vitorla súlypontjának. Belátható, hogy a víz alatt levő szörfrésze-ken (interálfehileten): a testen, a sverten. és a skegen ugyancsak erők ébrednek: A laterálfelületen keletkező erőket egy
60
eredőerővel helyettesítve ezen erő táma-dási pontját a latenilfelillet súlypontjának nevezzük. Amikor a vitorlán és a laterál-felület súlypontjában keletkező két erő egyazon, a vízvonalra merőleges, függőle-ges vonalba esik, szörfünk egyenes irányba halad. Döntsük előre a vitorlánkat! A vi-torla súlypontja természetesen ilyenkor a laterálfelület súlypontja elé kerül, az előbbi egyensúlyi helyzet megszűnik. Mi-vel a vitorla súlypontja előbbre került, egy, a vásznon keletkező erő a szörf orrát le-felé, a szél irányába tolja, és a szörf orra is lassan lefelé fordul, amit leesésnek ne-vezünk. Amikor a vitorlánkat hátrafelé fogjuk dönteni, ennek ellenkezője történik
Forditkpontok
12. ÁBRA

I F.’etel4dfeicite,u -2 Sa-^ loterálfelület súly sbvitorlára ébredő pontja és a vitor-sc_ erak la súlypontja kö-‘2 zötti t6volsPg

Irány

a fordulás helye

41\ a perdülés helye

(12. ábra). Ugyanis, ha a vitorla súlypontja hátrább kerül, a szörf orra szél felé kezd fordulni. Ezt felmenetelnek vagy fuvolás-nak nevezzük. Ezzel már el is jutottunk az irányváltoztatás két módjához. Felmenetel-kor a vitorlát hátra-, leeséskor előredönt-jük. Szinte magától adódik az a következ-tetésünk is, hogy egyenes irányba haladni minden széliránynál csak egy adott vitorla-állással (vitorlaállásszöggel) lehet. Fontos a vitorlaállásszög és a vitorlaál-lás megkülönböztetése — ez utóbbi az irányváltoztatásnál használt fogalom. Az alapvető két manőver, a fordulás és a perdülés az irányváltoztatás két speciális formája. A fordulást mindig széllel szemben vé-
13. ABRA
\relnY ex-e-
15.iirtiny
gezzük és felmenetellel kezdjük. A felme-netelt szélbe állásig hajtjuk végre. Ami-kor vitorlánk szélbe állt, a vászon lobog, átlépünk a szörf másik oldalára, és sze-let fogva, a szörföt „leejtve” vesszük fel az új, immár ellentétes haladási irányt. A perdülést mindig a szél irányába vé-gezzük és leeséssel, a vitorla előredöntésé-vel kezdjük. Amikor a szörf annyira elfor-dult alattunk, hogy a szél hátulról fúj, ek-kor változtatjuk meg a vitorla állását —csapást váltunk —, és luvolással folytatva vesszük fel az új menetirányt (13. ábra). Ezzel a két alapvető fontosságú manő-verrel kapcsolatban kell megismernünk még egy fogalmat: a csapást. Jobbcsapáson vitorlázunk akkor, ha ha-ladási irányunkat véve alapul a szél a szörf jobb oldaláról fúj, balcsapás esetén a szél bal oldalról érkezik. És itt szükséges meg-jegyeznünk azt is, hogy a jobbcsapáson ha-ladó szörfnek mindenkor útjoga van (lásd: 11. ábra).
EGY KIS AERODINAMIKA
Teljesen természetes, ha szörfünk hát-szélben a széllel együtt halad. Szorosan széllel szemben — cirkáláskor — haladva azonban már korántsem természetes, hogy szörfünk a széllel szemben is tud mozogni. Vizsgáljuk meg egy kicsit részletesebben a vitorla és a szél egymásra hatását és a haj tóerő keletkezését. A szél tulajdonképpen a levegő mozgása, és a levegőnek, mint tudjuk, tömege van, egy áramló tömegnek pedig mozgási ener-giája. A leeoldalon (szél alatti oldal), ahol az áramlás felgyorsul, szívóerő keletkezik, míg a luvoldalon (szélfelőli oldal) nyomó-erő keletkezik a levegő áramlási sebességé-nek csökkenése mellett.

Bármilyen furcsa, a szívóerő nagysága körülbelül 60-70 százalékkal nagyobb, mint a nyomóerőé. A keletkező erők elosz-lásáról a 14. ábra tájékoztat.
62
A vitorlán keletkező erők eredőjét (R) két összetevőre bonthatjuk: a látszólagos szél irányára merőleges felhajtóerőre és az az-zal párhuzamos ellenállásra. A felhajtóerő a szörf mozgását segíti, az ellenállás az előrehaladást akadályozza, fé-kezi (15. ábra).

látszólagos szél
valóságos szél
,F,2 szál .-.6.nyát. mutató er6.0. ien61,6 e, az eldatore reges eró■ 1,- Idrehajtóen3 Et tékezderd Dt dOnt&erd E2 eldrehajtóeró 0.2 chantóert E. Ej E,..k5ehq-tó eredd erd D. D.R.ciontd r rb eredNe
P • E és D efect6s
15. ARRA
Mind a felhajtóerő, mind az ellenállás több tényező függvénye. Ezek közül szá-munkra különösen jelentős — a szél erőssége, — a vitorla alakja, — a vitorla állásszöge, — a vitorla anyaga. A szél erőssége fokozza a felhajtóerőt, de fokozza az ellenállások nagyságát is. Mint azt már korábban említettük, a szél-sebesség fokozódásával a vitorlán keletkező aerodinamikai erő nagysága négyzetesen nő, és így az egyes komponensek nagysága

Vélemény, hozzászólás?

Az email címet nem tesszük közzé.

Optionally add an image (JPEG only)