CALCULUL VELIERELOR

STABILIREA statică a centrului de rezistență laterală și a centrului velic la un velier de competiție este un subiect destul de discutabil la nivelul sportivilor nostri, cărora, în afară de modeliștii bine documentați și veliști prin vocație care își construiesc și își fac singuri proiectele velierelor lor, nu le este dată importanța cuvenită de către majoritatea amatorilor noștri de așa-zisă „velă redusă".

Este de la sine înțeles că stabilirea exactă a poziționării acestor două centre este aceea care dă velierului nostru calitatea de a ține „alura" dată în raport cu direcția vântului. Diversele poziții ale centrului velic în raport cu centrul de rezistență laterală conferă velierului nostru o alură moale sau ardentă sau, cu alte cuvinte, poziționarea corectă a acestor două puncte geometrice față de verticală este responsabilă de tendințele velierului de a veni tot timpul în vânt sau de a fugi de acesta, în esență de a ține sau nu o alură stabilă în timpul cursei. Însă, înainte de toate, trebuie lămurite toate aceste noțiuni. Prin centru de rezistență laterală este desemnat centrul porțiunii imerse longitudinale zero, adică centrul geometric al suprafeței longitudinale de sub linia de plutire. Prin centru velic este desemnat centrul teoretic al suprafețelor totale ale velelor sau, mai bine zis, centrul de presiune al vântului pe suprafața velaturii totale.

Este de la sine înțeles că dacă cele două centre vor avea un decalaj mare pe poziție între ele, se va naște un cuplu care va avea ca efect fie lofarea, fie abaterea modelului în raport cu direcția vântului. Este important deci ca aceste două centre să fie bine echilibrate între ele. Poziționarea ideală a acestora este stabilizată la un decalaj de 0,07-0,13 L (L fiind lungimea între perpendiculare a velierului) al centrului de presiune al vântului asupra velaturii către prova centrului de rezistență laterală. Această poziționare asigură o bună stabilitate de drum și chiar de manevră, în special la alurile care au tendința să modifice echilibrul velierului nostru în timpul cursei, mărind bandarea acestuia și implicit modificând apreciabil asieta vasului. Din pricina acestei bandări, centrul de rezistență laterală se deplasează spre înainte față de centrul velic, suficient de mult pentru a-i modifica alura. Dar nu este cazul să intrăm în aceste teoretizări, care pot face obiectul altui articol.

După această sumară prezentare a acestor două noțiuni, să trecem la discutarea practică a determinării acestor două centre printr-o metodă simplă și rapidă, ca și la poziționarea lor corectă pe velierul nostru.

1. Pentru aflarea rapidă a amplasării centrului de rezistență laterală a carenei velierului, se procedează după cum urmează: se decupează dintr-o bucată de carton suficient de rigidă și plată conturul carenei, derivorului și suprafeței sofranului cârmel, desenate fie la mărime naturală, fie la o scară oarecare, în funcție de cartonul avut la dispoziție. Apoi, cu ajutorul unui cuțit de bucătărie, se execută un echilibraj al acestei suprafețe în două poziții decalate la 90° una față de cealaltă. Punctul de intersectare a celor două linii de echilibru reprezintă centrul nostru căutat. În lipsa unui cuțit se poate proceda la o suspendare a suprafeței cu o ață, alternativ în două puncte opuse până ce se obține echilibrarea acesteia în cele două situații date. Prelungirile acestor fire dau același rezultat la intersectarea lor. Astfel determinat, acest centru este desenat pe proiecția longitudinală a velierului (fig.3).

2. Determinarea centrului velic are loc în două etape. În prima etapă se stabilește geometric centrul velic al fiecărei vele în parte și se procedează la calcularea acestei suprafețe. Pentru o velă triunghiulară centrul velic se găsește în punctul de intersecție a două drepte ce pleacă din vârful a două unghiuri pe jumătatea părților opuse (fig. 3). Pentru calculul suprafeței acestora, fiecare velă trebuie împărțită în figuri geometrice simple: triunghiuri-dreptunghiuri-trapeze etc. Atragem atenția să nu se folosească formulele prevăzute pentru velierele de tip M sau 10 (Marblehead și Tenraters), ci să se procedeze la un calcul exact al suprafeței velice, pentru a nu avea în final momente eronate implicit un centru de presiune greșit. În cazul figurii 2, desenată la scara de 1:10 și care pentru exemplificare nu reprezintă velatura folosită în calculul pe velierul în cauză avem, după cum urmează focul împărțit în trei figuri, în care:

a = 37mm, b = 64, c = 38, d = 123

Deci: S₁ = axb/2, S₂ = axc/2, S₃ = dxx2/2 S₁ = 37x64/2, S₂ = 37x38/2

Totodată, prin diagonalele plecate din punctele de întinsătură și de cădere avem stabilite centrele C.V.R. și C.V.F. (geometric în fig. 3)

Urmează a doua etapă, care constă în trasarea unei perpendiculare pe linia de apă (coordonată), fie la prova sau la pupă, ca și la prelungirea celor două centre C.V.R. și C.V.F. prin drepte paralele la coordonata în cauză. Se procedează apoi la măsurarea distanțelor ce despart acele proiecții față de perpendiculara de referință. În cazul nostru, C.V.F. = 56 mm și C.V.R. = 92 mm. Aceste distanțe poartă denumirea de brațe ale momentelor. Aceste cifre se înmulțesc cu suprafața velică corespunzătoare, obținându-se în felul acesta momentul acestor suprafețe față de perpendiculara trasată. Suma acestor momente este împărțită la totalul suprafeței velice, obținându-se distanța în milimetri a centrului velic căutat în raport cu coordonata aleasă. Deci:

123x56 + 1184 + 703 + 246 = 2133 mm

Vela mare (randa) împărțită tot în trei figuri, în care: A = 53 mm B = 114 mm C = 7 D = 113, E = 6

[THIS IS TABLE: Suprafața în cm² | Brațul momentului | Momentul suprafeței S | A | M FOCUL: 213,30 | 56 | 11.944,8 RANDA: 669,75 | 92 | 61.451,4 TOTAL: 881,25 | 83,29 | 73.396,2]

A = 73.396,2/881,25 = 83,29

Distanța A obținută se trece pe diagrama 3 și se proiectează printr-o paralelă la perpendiculara O până ce intersectează dreapta ce unește C.V.R. cu C.V.F. Punctul de intersecție este amplasamentul centrului velic căutat.

În situația în care acesta nu se află amplasat în limitele de 0,07-0,13 L în fața centrului de rezistență laterală, procedăm la amplasarea lui corespunzătoare decalajului teoretic. Pentru a obține acest lucru în mod facil, facem o copie pe hârtie de calc a agrementului respectiv, cu poziția calculată a centrului velic, și o suprapunem planului nostru. Deplasând în ambele sensuri desenul, până ce ne încadrăm în decalajul de mai sus, obținem proporționarea corectă a celor două centre fără nici o dificultate. Metoda nu este deloc laborioasă, iar rezultatele sale, verificate în practică, sunt suficient de exacte, nemai fiind necesare alte experimentări dacă centrul de rezistență laterală nu are devieri mai mari de 5% la bandări de 20-25° față de verticală.

MIRCEA POPESCU maestru al sportului

O stație de telecomandă

LISTA COMPONENTELOR:

R₁ = 100 kΩ, 1/4W R₂ = 270 kΩ, 1/4 W R₃ = 1 MΩ, 1/4 W R₄ = 470 Ω, 1/4 W R₅ = 39 kΩ, 1/4 W R₆ = 2,7 kΩ, 1/4 W R₇ = 8,2 kΩ, 1/4 W R₈ = 1 kΩ, 1/4 W R₉ = 100 kΩ, 1/4 W R₁₀ = 56 kΩ, 1/4 W

P₁ = 220 Ω, potențiometru semireglabil P₂ = 4,7 kΩ potențiometru semireglabil

C₁ = BA 741 C₂ = 47 μF C₃ = 2,2 μF C₄ = 4,7 μF/12 V C₅ = 15 pF ceramic C₆ = 10 μF C₇ = 22 nF C₈ = 0,1μF

D = 1N4148 (sau 1N914) CI = BA 741 (BA 741 N) sau BA 741 H T₁ = BC 238 T₂ = AF 125 sau EFT 317 T₃ = BC 251 OA 95 (sau EFD 108)

RM = releu miniatură cod RS 73335 CA Tr = transformator driver de joasă frecvență

L₁ = 19 spire din CuEm de 1 mm, bobinate una lângă alta cu diametrul interior 8 mm L₂ = 50 spire din CuEM de 0,15 mm, bobinate pe o rezistență cu valoare de peste 1 MΩ

+4,5V -4,5V 0V

Fig. 14-15 Filtru activ (un canal)