Ilustrație de John Tomac
Sunt pe cale să pierd surf-ul, așa că mă aplec înăuntru, îndreptându-mă spre o rază de acțiune momentană. Apoi, la momentul potrivit, rostogolesc barca spre vânt, coborând pentru a prinde valul următor. Făcând surf, urmez jgheabul, navigând bine pe sub vânt. Din păcate, nu pot călător pe acest val pentru totdeauna, așa că încă o dată mă aplec pentru a susține capul. Sculptul în S-turn în josul cursului este un hoot. Pe piciorul vântului, mă aplec pentru a ridica capul și încep virajul. Apoi, când mă apropii de vânt, îmi plesc umerii înapoi, rostogolind catargul cu putere peste mine. Asta mă pregătește pentru o aplatizare agresivă, accelerându-mi barca până să ajungă la noua viraje. Un rulaj satisfăcător este o pauză binevenită de la apariția fantomă în aer ușor.
Întotdeauna m-am gândit că motivul pentru care o cinetică ca aceasta este atât de eficientă este că, pe măsură ce ne rostogolim barca și, astfel, tăvăm prin aer, creăm vânt suplimentar peste pânză. Deși parțial adevărat, se pare că o teză de doctorat recentă de la Cornell arată că este mult mai interesant decât atât. Când rulăm, vela noastră induce un tub de aer care se rotește invizibil numit vortex. Acest vârtej este mecanismul de optimizare a cineticii.
Caracteristica fundamentală a unui vârtej care îl face util nouă, marinarilor, este că este o zonă de joasă presiune. Teza arată că crearea și gestionarea plasării acestor vârtejuri de joasă presiune îmbunătățește portanța generală a unei pânze. Portabilitatea este principala forță motrice care face ca pânza noastră să funcționeze. Fluxul de aer din jurul pânzei noastre are ca rezultat o regiune cu presiune mai mare spre vânt și o regiune cu presiune mai mică spre subt în spatele pânzei. Această diferență de presiune este cea care produce o forță netă înainte pe pânză și, prin urmare, pânzele care propulsează barca noastră.
Vortexul pe care suntem interesați să îl creăm și să îl gestionăm se află în spatele pânzei. Presiunea scăzută a vortexului scade și mai mult presiunea scăzută deja acolo. Această presiune combinată mai scăzută face o diferență mai mare între față și spate. Odată cu aceasta vine o portanță generală mai mare și, prin urmare, forța și, în cele din urmă, viteza ambarcațiunii.
Studiul referinței mele a fost conceput de profesorul Charley Williamson, șeful Laboratoarelor de Cercetare pentru Dinamica Fluidelor de la Universitatea Cornell. Williamson este binecunoscut și în vârful domeniului său. Dar la suflet este și un marinar cu bărci mici. Crescut în Anglia în Laser, el cunoaște cinetica la fel de bine ca oricine.
Specialitatea lui Williamson în domeniul dinamicii fluidelor se întâmplă să fie vârtejurile. Deși o mare parte din munca lui are de-a face cu aeronave și alte aplicații principale, el are întotdeauna ochii pe navigație. „Mi-am dat seama că aceste vârtejuri sunt probabil un factor important la cinetica care face o barcă cu pânze să meargă mai repede”, spune el, „așa că am conceput un studiu de teză de doctorat pentru a investiga în continuare. Aveam nevoie de un doctorand care să aibă experiența și cunoștințele necesare pentru a se potrivi din punct de vedere tehnic, dar și o experiență puternică în navigație.”
Williamson s-a conectat cu Riley Schutt, care a studiat ingineria aerospațială la MIT pentru diploma sa de licență, apoi a făcut parte din echipa de proiectare pentru programele Volvo Ocean Race și America’s Cup. Acum lucrează pentru New York YC’s Magia americană și este șeful tehnologiei pentru programul olimpic al US Sailing. Teza lui Schutt modelează mecanismul care stau la baza a ceea ce face ca aceste cinetici să funcționeze. „Scopul nostru este să explicăm fizica acestor tehnici cinetice și să arătăm mecanismele fluidodinamice care au ca rezultat o forță motrice suplimentară”, spune el.
Recent, i-am cerut să-mi explice câteva elemente fundamentale ale vârtejului care sunt relevante pentru cinetică și iată ce am învățat: un vârtej este o regiune de joasă presiune, deoarece aerul în rotație împinge spre exterior datorită forței centrifuge, scăzând presiunea în centru. Creăm un vârtej, sau îmbunătățim unul existent, mișcându-ne pânza prin aer atunci când rulăm barca. Cu cât o rostogolire este mai tare, cu atât vortexul este mai puternic și aria de influență este mai mare, iar un vârtej continuă să se învârtească pentru o perioadă destul de lungă.
„Se va învârti în continuare și își va crea presiunea scăzută mult timp după ce vom pierde legătura cu el”, spune Schutt.
Un vortex este prin natura sa staționar; are nevoie de influențe externe pentru a se mișca. Williamson adaugă: „Un vortex se va mișca cu masa de aer mai mare care îl înconjoară, care, desigur, merge mereu în aval. Aceasta înseamnă că trece rapid atunci când navighează în sensul vântului, ca mașinile care merg în direcția opusă pe o autostradă. Dar când navighează în aval, ca o mașină care o depășește încet pe alta în aceeași direcție, vortexul rămâne aproape mult mai mult timp.”
„Dacă putem controla unde putem plasa vârtejurile, controlăm unde este presiunea scăzută, sporind acest efect”, adaugă Schutt. „Utilitatea oricărui vârtej pe care îl creăm se bazează pe cât timp îl putem ține aproape.” Ceea ce înseamnă că fiecare tehnică cinetică profită de proprietățile unui vortex într-un mod diferit. Să ne aruncăm în detalii.
S-turnul
În josul vântului, când ne îndepărtăm rostogolindu-ne la vreme, creăm un vârtej cu flutura pânzei. Cu cât călcâiul este mai mare și mai rapid, cu atât vortexul este mai mare și mai bun. Acest vortex de întoarcere în S merge odată cu vântul și noi la fel, așa că poate rămâne în spatele principalului și poate fi eficient pentru o perioadă. Mașinile merg în aceeași direcție. Pentru a fi util, trebuie să-l poziționăm în spatele principalului și apoi să-l ținem acolo cât de mult putem. Pentru că nu putem vedea de fapt, acest lucru nu este atât de ușor. Când a fost întrebat dacă putem muta vârtejul sau doar îl urmărim, Williamson spune: „Amândoi. Pentru că creăm vortexul, de fapt îl controlăm și îl mișcăm. Dar după formare, va călători cu vântul și va face ce vrea, așa că nu mai avem controlul.”
În cele din urmă, ne pierdem atât valul, cât și vârtejul și, chiar înainte să se întâmple acest lucru, ne rostogolim spre subt pentru a veni în sus. Această rostogolire induce o lipitoare, un vârtej care se mișcă pentru scurt timp în spatele pânzei, apoi este rapid măturat o dată la atingere.
Este acest vârtej mai eficient în deplasarea sau îndreptarea în sus? „De cele mai multe ori, vârtejul mai mare, cu un efect de durată mai lungă, este de la călcâiare până la intemperii pe măsură ce pornim”, spune Schutt.
Experiența mea personală cu S-turns conferă. Simt o accelerație puternică și o viteză susținută atunci când pornesc și cobor. Dar când mă îndrept în sus, sentimentul este trecător, așa că încerc să mă ridic din greu și repede. Pentru că mă îndepărtez de marcajul pe această rază, sunt nerăbdător să mă rostogolesc din nou la vreme și să pornesc pe următorul val.
Roll Jibes
Deși nu face parte din studiu, este de la sine înțeles că un roll jibe are asemănări cu deplasarea în sens a unei viraj în S. Inițiam șoba cu o rostogolire spre vânt pentru a întoarce în jos. Această acțiune creează un vârtej la fluier pe care îl putem ține în spatele pânzei pentru scurt timp, apoi strângem principala. Cu vela acum pe cealaltă șoba și barca înclinată, suntem pregătiți pentru o aplatizare greu. Aplatizarea noastră creează un al doilea vârtej și mai semnificativ și, dacă pornim în ritmul potrivit, așa cum facem într-o întoarcere în S, putem menține vârtejul în spatele pânzei pentru o vreme. Două rostogoliri și abilitatea de a urmări vârtejul în aval de vânt fac ca un bun rostogolire să fie extrem de eficient.
Flicking Sails
„Flicking” este o serie de impulsuri scurte pe care le aplicăm platformei în timp ce navigăm în sensul vântului. Marinarii de la Olympic 470 sunt deosebit de buni la asta. În timpul drumețiilor, ne putem propulsa în mod repetat umerii în afară. În timp ce prindem capcane, putem smuci de firul capcanei. Vârtejul pe care îl folosim este creat la luff, din pomparea catargului. Barca navighează în sensul vântului în timp ce vortexul este bătut în aval de vânt în spatele principalului, astfel încât durata sa de viață este scurtă. Mașinile trec rapid în direcții opuse. În cel mai bun caz, sunt câteva secunde în aer ușor și doar o fracțiune de secundă în aer greu.
Deoarece vârtejurile create sunt mici, dorim impulsuri agresive, deoarece acestea le vor face să se învârtească rapid și, astfel, să fie o presiune mai mică. Deoarece fiecare vârtej este trecător, trebuie să creăm unul nou la fel de repede cu cât vechiul este dus. Orice puls nu face mare lucru; este efectul cumulativ care creează o creștere generală mai mare. Toate platformele sunt diferite, dar simt ca și cum există o frecvență naturală a oscilației catargului în intervalul de o lovitură pe secundă care funcționează cel mai bine. „Înclinarea velei poate fi utilă în situațiile în care trebuie să mențineți forța motrice, dar doriți să îndreptați puțin mai sus”, spune Schutt. „Este ca și cum ai atinge marcajul meteo sau ai ieși de pe linia de start într-o flotă aglomerată.”
Rol Multumesc
La fel ca flick-ul, folosim vârtejul de rulare creat la catarg, iar acel vârtej trece rapid de la luff la lipitor în spatele pânzei. Partea aplatizată a unui ruliu creează un vârtej mare în loc de seria de mici a flick-ului. Pentru că este mare, poate fi totuși destul de eficient, chiar dacă este doar unul.
O aderență de rulare este cea mai eficientă în aer ușor. Deoarece liftul la starea constantă generat de navigație este atât de mic, orice îmbunătățire este binevenită. „Efectul durează mai mult în cazul vântului mai slab, deoarece, deși mașinile trec în direcții opuse, ambele merg mult mai încet și petrec mai mult timp suprapuse”, spune Williamson. „Dar este un moment important, deoarece este un vârtej semnificativ și suntem cu viteză redusă de la întoarcerea prin viraje, deoarece folosim acest vârtej mare pentru a accelera înapoi la viteză.”
Propriile mele rulouri sunt cele mai eficiente în aer ușor și moderat eficiente în mediu. Odată ce bate vântul, barca este ușor de revenit la viteză maximă după o viraj. nu mă rostogolesc deloc; Eu „fășuresc”. Rotirea doar călcâie barca, iar aceasta elimină puterea de la vela în timp ce barca alunecă lateral.
Despre regula 42
Aș fi neglijent dacă nu aș discuta despre regulile care limitează cinetica și nu există nicio îndoială că toate tehnicile despre care discutăm sunt cinetice. RRS 42.1 prevede ca parte a premisei sale: „O barcă trebuie să concureze folosind doar vântul și apa pentru a crește, menține sau reduce viteza.” Citind aceasta, s-ar crede că toată cinetica este interzisă, dar nu așa. În schimb, regula 42 definește și stabilește circumstanțele și limitele la nivelul cineticii permise. În plus, există un Call Book pe care arbitrii îl folosesc pentru îndrumare. În general, iată cum se aplică Regula 42 pentru fiecare dintre tehnicile noastre.
Este permisă virarea sau șobarea dacă barca nu iese din manevră mai repede decât a intrat. Acțiunile repetate sunt interzise. O rostogolire, cum ar fi înclinarea în timp ce vă îndreptați în sus, chiar înainte de semnalul de pornire, apoi aplatizarea la „go” este acceptată ca practică standard, la fel ca cadența de viraj în S în aval de vânt. În ambele cazuri, dacă călcâiul este coroborat cu o schimbare a cursului, totul este bine. Dar un arbitru va semnaliza aruncări repetate sau o aruncare fără schimbare a cursului.
Flicking nu este în general permis, dar unele clase încurajează atletismul cineticii ca parte a jocului. Când comitetul de cursă permite acest lucru, vedem 470 de echipaje care își aruncă platformele în mod agresiv de pe sârmă, windsurferii își pompează vela ca și cum ar fi o aripă și marinari finlandezi legănându-se înainte și înapoi atât de fizic cât le permite ritmul cardiac.
După cum spune Williamson, „Un vortex impune o regiune de presiune scăzută, iar acest lucru poate fi un lucru bun dacă este poziționat corect”.
Gândul final al lui Schutt: „Speranța este ca navigatorii să poată folosi aceste cunoștințe pentru a-și îmbunătăți navigația și, în cele din urmă, să fie mai rapizi în jurul hipodromului.” Teza proiectată de Williamson și realizată de Schutt dezvăluie vârtejul ca mecanism din spatele cineticii, dar depinde de marinar să facă următorul pas.
Acum că știu că în spatele pânzei mele se află un vârtej, încerc să-l creez și să-l gestionez mai bine. Ori de câte ori fac o întoarcere în S, mă întreb: M-am rostogolit spre vânt suficient de tare pentru a crea un vârtej semnificativ? Si unde este? Sunt în spatele pânzei mele sau am coborât prea repede și am tras pe lângă ea? Știind de ce mă ajută să-mi concentrez experimentele. Scopul meu este să vizualizez unde pândește acel vârtej invizibil și să profit din plin de el.
