Cârma vântului
Cârma de vânt este un instrument mecanic utilizat la bărci cu pânze pentru a regla ritmul prestabilit (adică menține unghiul în raport cu vântul aparent constant) al bărcii în cazul în care poate suferi variații involuntare, fără ajutorul unui timonier , ci doar cu ajutorul vântului.
Prin urmare, acționează ca un pilot automat, dar păstrează prova bărcii în raport cu vântul aparent și nu cu un curs precis, cu avantajul, totuși, de a nu irosi electricitate. Cârma vanei este situată la pupa bărcii.
„Pentru marinarul care iubește croazierele lungi și liniștite cu familia sau pentru cel care visează la traversări aventuroase la limita posibilului, direcția vanei este un tovarăș inseparabil, care conduce barca singură, fără a obosi, ore și ore. sau pentru zile și zile, în timp ce echipajul se odihnește sau este dedicat altor manevre. " |
| ( Guido Pfeiffer , Secretele cârmei de vânt [1] ) |
Istorie
La începutul istoriei nautice, autogestionarea bărcii era de neconceput și, prin urmare, un om din echipaj a fost angajat, tot timpul navigării, să conducă același lucru. [2]
Odată cu începerea utilizării bărcilor pentru războaie și rute comerciale lungi, echipajele au început să construiască mecanisme care să permită să nu se conducă barca pe toată durata navigării. Aceste mecanisme erau inițial vâsle lungi. Au fost legați de vela principală cu frânghii, au ajutat la menținerea cursului [2] . Cu toate acestea, primele utilizări ale cârmei de vânt au avut loc cu marile traversări oceanice ale marinarilor singuri, cum ar fi Joshua Slocum, în 1898 [3] .
Acest lucru se datorează faptului că cârma de vânt le-a permis să nu rămână aproape de cârmă tot timpul pentru a conduce în mod corespunzător barca și, prin urmare, pentru a-și face fezabila întreprinderea.
Barca numită Spray di Slocum susținea de fapt un mecanism care conecta pânza și cârma prin foi , permițând bărcii să își mențină cursul în mod autonom [4] .
Cârma de vânt a fost introdusă în masă în 1919 datorită unui articol tehnic al lui Hambley Tregoning din revista Yachting Monthly [5] care explica modul în care o mică vela ar putea fi folosită pentru a ajuta la conducerea bărcii.
După prezentarea cârmei de vânt în 1919, primul exemplu a fost instalat mulți ani mai târziu, în 1936 [5] , într-o barcă cu motor numită Arielle , de către proprietarul său Marin Marie pentru a ajuta barca în trecerea New York-Le Havre . .
De aici încolo, mulți marinari au întreprins traversări solo cu ajutorul cârmelor de vânt fabricate manual, la fel cum au făcut marinarii britanici Ian Major și Michael Henderson în 1955 [5] .
În ciuda acestor etape importante din istoria cârmei de vânt, adevăratul început al erei sale este la 11 iunie 1960 [5] cu prima ediție a OSTAR ( O bserver S inglehanded T ransatlantic R ace) o cursă de bărci care a plecat de la Plymouth și a ajuns în Newport , unde niciunul dintre participanți nu ar fi putut termina cursa dacă nu ar fi avut un cârmă de vânt. [5]
Tipuri de cârme de vânt
Cei care au navigat cu cârme de vânt au creat cârme de vânt noi și personalizate în funcție de nevoile lor de navigație. Tocmai din acest motiv, pot fi găsite diferite tipuri de cârme de vânt, diferite în combinațiile de organe care le compun.
Doar cu paleta
Acest tip de cârmă de vânt este compus doar din vânt .
Impulsul de corecție a direcției generat de vânt pe paletă este transmis direct cârmei principale a ambarcațiunii.
Deci, nu există nici un cârmă, nici un sistem de transmisie [6] , ci doar o paletă de vânt și o contragreutate.
Acest tip de cârmă de vânt a fost inițial conceput și creat pentru modelul de bărci cu vele [6] .
Primul dispozitiv de acest tip a fost instalat într-o adevărată navă cu vele de Francis Chichester [6] pe barca sa Miranda . A constat doar dintr-o paletă de pânză de 4m2 [6] , liniile care o legau de cârma principală și o contragreutate de 12 kg [6] .
Cu toate acestea, acest sistem generează o forță foarte mică de autodirecție a cârmei, astfel încât nu poate corecta cursul bărcii în diferite situații [6] .
Acest lucru implică, de asemenea, faptul că acest sistem poate fi util numai dacă este montat pe bărci foarte mici și ușoare [6] care nu depășesc 6 metri.
Datorită acestor probleme și limitări, producția acestui sistem de cârmă de vânt s-a încheiat [6] .
Cu filă decupată
Tabulatul de tăiere este o extensie foarte mică, care este instalată prin intermediul unor știfturi în coada cârmei principale sau a cârmei auxiliare [7] .
În acest sistem, impulsul dat de paletă este transmis nu către cârmă sau cârmă, ci către clapeta de tăiere [8] . Acest lucru atunci când face mișcarea generată de corecția paletelor, creează o forță în apă care va determina mișcarea cârmei auxiliare [8] (sau a cârmei principale, în funcție de locul în care este montată tabla de tăiere).
Urechile de tăiere au o suprafață foarte mică, aproximativ 800 cm2 [7] . Fila de tăiere vă permite să instalați o paletă de dimensiuni mai mici [8] decât paleta standard în sistemele fără filă de tăiere. Acest lucru este posibil, deoarece tabla de tăiere amplifică forța generată inițial [8] de paletă.
Prima filă de tăiere utilizată ca extensie la o cârmă principală a fost instalată de Bernard Moitessier [8] în barca sa Joshua .
Când tabla de tăiere este instalată ca o extensie a cârmei principale, aceasta amplifică prea mult mișcarea generată de paletă [8] și, prin urmare, face foarte dificilă conducerea bărcii, mai ales dacă este mică sau dacă nu este bine echilibrată.
Cu cârmă auxiliară și paletă verticală
Acest sistem este potrivit în special pentru bărcile cu o lungime maximă de 11 metri [9] .
În acest sistem, forța paletei acționează asupra cârmei datorită unei transmisii formate de o roată dințată [9] .
Cu cârmă auxiliară și paletă orizontală
Acest sistem ar avea inițial mult mai puțină amortizare a forței curentului de apă decât sistemul analog cu o paletă verticală [9] .
Pentru a remedia această problemă, acest sistem este echipat cu roți dințate [9] care vă permit să decideți gradul de rotație [9] al cârmei. Acest lucru permite instalarea acestui tip de cârmă de vânt chiar și pe bărci mai lungi de 11 metri [9] .
Cu cârma dublă
Acest tip de cârmă de vânt folosește atât cârma pendulului, cât și cârma auxiliară [10] . Atunci când se utilizează acest tip de sistem, cârma principală a ambarcațiunii este blocată [10] , deci nu va fi folosită pentru corecțiile cursului.
Cârma de vânt cu cârmă dublă este instalată în principal pe bărci mari [11] tocmai pentru că forța generată doar de cârma auxiliară nu este suficientă pentru a face schimbări de curs [11] și pentru că utilizarea unei cârme de pendul în sine ar necesita o lungime excesivă de linii de transmisie pentru a-l conecta la cârma principală [11] .
Acest sistem este, de asemenea, folosit pentru a avea un cârmă de urgență [11] în barcă pe distanțe mari, mai ales dacă cârma principală nu are protecție [11] .
Componente
Cârma vanei are o structură foarte simplă și este compusă în principal din:
- o paletă
- un sistem de transmisie
- un cârmă
- o contrapondere
Paletă
Paleta (sau ventilatorul ) este partea ventilei care percepe variațiile în direcția de origine a vântului [4] și care, în raport cu aceasta, generează corecțiile cursului. De aceea, mișcarea paletei este dată de vântul însuși ' [12] .
Paletă verticală
Paleta verticală își face mișcarea în jurul unei axe verticale [4] .
Este întotdeauna așezat împotriva vântului; pentru aceasta zona supusă acțiunii vântului este redusă, provocând o eficiență redusă în cazul în care variațiile de direcție ale vântului sunt minime [12] . De fapt, în teorie, dimensiunea sa ar trebui extinsă pentru a percepe în mod optim variațiile vântului [4] .
Mișcarea generată de o paletă verticală are o forță foarte limitată [13] , deoarece axa verticală nu permite paletei în sine o răsucire mare [12] .
Pentru a compensa aceste limitări datorate mecanicii de funcționare, paleta verticală este construită cu dimensiuni mari (până la 1 m²) [14] , crescând astfel suprafața lovită de vânt și forța mișcării paletei.
Acest tip de paletă poate fi reglat, pentru o mai bună funcționare, în funcție de tipul de intensitate și direcția vântului.
Când vântul are o intensitate mai mică, paleta tinde să se îndepărteze de pupa bărcii, prelungindu-i axa, pentru a obține o amplificare a forței vântului percepută de paletă [12] .
Dimpotrivă, când vântul are o intensitate foarte mare, paleta trebuie adusă cât mai aproape de barcă pentru a încerca să minimizeze vibrațiile paletei cauzate de vânt [12] .
Paletă orizontală
Paleta orizontală își realizează mișcarea de rotație în jurul unei axe orizontale [15] . Are dimensiuni reduse comparativ cu paleta verticală și o formă plană, fără caneluri [16] .
A fost adoptat pentru prima dată de marinarul Gianoli în barca sa Tabarly [4] .
Este considerat mai valabil decât paleta verticală [4] , deoarece mecanica sa îi permite să aibă o suprafață substanțial mai mare supusă vântului.
Acest lucru se datorează faptului că atunci când vântul îl lovește din față, acesta rămâne drept, iar când vântul îl lovește lateral se răstoarnă [16] , provocând astfel vântul să lovească întreaga suprafață și nu doar profilul său, așa cum se întâmplă în paleta verticală.
În funcție de intensitatea vântului, înclinația paletei orizontale este reglată. Când vântul are o intensitate redusă, paleta orizontală este lăsată dreaptă, adică perpendiculară pe mare, pentru a fi mai sensibilă la modificările direcției vântului [16] .
Pe de altă parte, când vântul își mărește intensitatea, paleta poate fi pliată în afara pupa pentru a-și reduce vibrațiile cauzate de vânt [16] .
Reglarea vânturilor
Paleta de vânt, pe lângă faptul că este reglată în funcție de ruta pe care trebuie să o urmeze barca, trebuie să fie reglată și în funcție de schimbările de vânt care pot apărea în timpul navigației [17] .
Reglarea paletei orizontale
Reglarea paletei orizontale se poate face în moduri diferite și cu instrumente diferite.
Se poate face manual [17] , prin deschiderea dispozitivului de blocare a suportului paletei, poziționarea suportului paletei în poziția dorită și închiderea dispozitivului de blocare.
Paleta orizontală poate fi reglată și cu ajutorul roților dințate [17] . Un prim tip de angrenaj constă dintr-o roată dințată și un lanț [17] , prin care poziția paletei poate fi schimbată în orice moment.
Un al doilea tip de angrenaj constă dintr-o roată dințată și un știft cu arc [17] . Poziția paletei este reglată prin roata dințată care, atunci când se află în poziția corectă, este blocată cu știftul arcului. Acest mecanism de reglare vă permite să modificați poziția de instalare a paletei mișcând doar știftul arcului [17] .
Un al treilea tip de angrenaj constă exclusiv dintr-un șurub melcat [17] , care menține sprijinul paletei și face posibilă adăugarea unei scale care să indice unghiul de poziționare a paletei orizontale față de vânt [17] .
Reglare verticală a paletei
Reglarea paletei verticale se poate face fie manual, fie prin intermediul reductorului melcat [17] . Pe lângă reglarea poziției paletei față de vânt, paleta verticală poate fi reglată și în înălțime, în funcție de intensitatea forței vântului [17] .
Transmisie
Mișcarea paletei trebuie transmisă cârmei pentru a efectua corectarea cursului și acest lucru se întâmplă datorită unui mecanism de transmisie .
Cârma și paleta pot fi conectate prin diferite tipuri de transmisie, fiecare dintre care utilizează mijloace diferite pentru a transmite mișcarea [18] .
Alte tipuri de transmisie utilizează pârghii, tiranți și angrenaje conice sau conice în loc de corzi [18] .
Timoncino
Cârma este partea cârmei de vânt cufundată în apă care este mișcată de mișcarea paletei [19] .
Cârma este de obicei mai mică decât cârma principală, deoarece nu are funcția de direcție principală a unei bărci [20] și pentru că este astfel capabilă să se deplaseze chiar și cu forța vânturilor slabe [21] .
Pe lângă mișcarea paletei, folosește și forța dată de apa curgătoare pentru a efectua corecțiile primului curs și pentru a le transmite cârmei principale.
Cârmele pot fi de două tipuri, auxiliare sau pendulare.
Aceste două tipuri de cârmă diferă nu numai prin mecanica lor, ci și prin tipul de transmisie pe care îl au cu paleta.
Roată auxiliară
Cu cârma auxiliară, corecția dată de paletă cârmei are loc direct, adică fără un sistem de transmisie a mișcării [20] .
În practică, o cârmă de vânt care folosește o cârmă auxiliară nu va transmite propria corecție de direcție către cârma principală a bărcii [20] , ci va efectua toate lucrările în mod autonom, fără a implica cârma.
Va avea o suprafață foarte mică în comparație cu suprafața cârmei principale, (în mod normal, raportul este de 3: 1) [20] .
Acest lucru se datorează faptului că cârma principală are funcția de a dirija barca chiar dacă are o viteză generată de un motor [20] , în timp ce „cârma” trebuie să corecteze cursul bărcii în funcție de variațiile date de vânt. [21] . În plus, paleta are o rază de viraj foarte limitată și, prin urmare, generează puțină energie pentru a mișca cârma.
Beneficii
Cârma auxiliară este un al doilea cârm real care, în cazuri de urgență, cum ar fi ruperea cârmei principale, poate fi utilă pentru înlocuirea cârmei principale [15] .
Acest avantaj este dat de faptul că cârma și cârma nu sunt conectate de nicio rețea de transmisie și, prin urmare, sunt două părți complet separate ale bărcii [6] .
Mai mult, cârma auxiliară are o rezistență foarte mare la uzură în comparație cu alte componente prezente în barcă [9] .
Dezavantaje
Sistemele Windvane care folosesc cârma auxiliară au dezavantajul de a fi foarte grele (între 35 și 40 kg) [22] . și, prin urmare, de a nu putea fi instalat pe bărci mici.
Un alt dezavantaj este că, atunci când cârma auxiliară nu este utilizată, aceasta rămâne fixă în poziția sa și acest lucru determină o manevrabilitate redusă a bărcii atunci când cârma de vânt nu este utilizată [22] .
Roata pendulului
Cu cârma pendulului , corecția cursului trece de la vânt la cârmă și apoi la rândul său către cârma principală într-un mod indirect, adică printr-o rețea de transmisie mecanică a mișcării [20] .
Cârma este echipată cu un mecanism care îi permite să se balanseze la fel ca un pendul în apă. De fapt, după ce cârma își schimbă direcția datorită unei schimbări de curs, forța apei care împinge pe lamă va determina oscilația cârmei [23] .
Această oscilație va transmite (prin liniile care leagă cârma pendulului cu cârma), mișcarea la cârma principală care va corecta cursul predeterminat al ambarcațiunii [20] .
Intensitatea forței generate de mișcarea cârmei pendulului depinde de lungimea brațului său de acțiune, care se întinde de la punctul său de sprijin până la capătul inferior al lamei cârmei [20] . De obicei brațul de acțiune, numit pârghie de forță, are o lungime cuprinsă între 150 cm și 200 cm [20] .
Pentru a micșora forța necesară pentru mișcarea cârmei, este necesar să se pre-echilibreze cârma [7] .
Aceasta implică înclinarea timonului pe care se rotește cârma principală, cu câteva grade spre pupă [7] , astfel încât să existe o presiune mai mică asupra acestuia și cârma să poată fi manevrată cu mai puțină forță.
Acest lucru se întâmplă deoarece cârma nu va pune presiune pe pivoturile sale [7] , ci va fi mai degrabă suspendată de acestea.
Pre-echilibrarea are ca rezultat o mai bună direcție a cârmei principale de către cârma vântului cu vânt slab [7] .
În cazul în care există o pre-echilibrare excesivă, totuși, cârma principală se va deplasa într-o manieră necontrolată [7] , la rândul său deplasând vântul și cârma.
Acest tip de cârmă are o suprafață de 10 cm2 [20] , mai mică decât cea a cârmei principale, dar și mai mică decât lățimea lamelor auxiliare ale cârmei.
Amortizarea glafului
Termenul de amortizare a ghemului indică necesitatea de a frâna sau de a limita într-un fel mișcarea laterală a cârmei pendulului [24] .
Acest lucru este esențial, deoarece dacă mișcarea generată de paletă nu ar fi frânată în niciun fel, mișcarea laterală caracteristică a cârmei pendulului ar fi prea largă [24] și acest lucru ar provoca (precum și o utilizare excesivă a liniilor pentru a o conecta la cârma principală) transmiterea unei mișcări foarte ascuțite și excesive la cârma principală.
În plus, amortizarea ghemului împiedică cârma pendulului să încline barca în lateral dincolo de pragul maxim, care este în general de aproximativ 30 ° [24] .
Această amortizare poate fi realizată prin instalarea angrenajelor conice în transmisia dintre palete și arborele cârmei pendulului [24] .
Contragreutate
Contragreutatea este o greutate care servește la echilibrarea paletei, asigurându-se astfel că atunci când barca se mișcă paleta însăși nu se mișcă prin inerție [25] .
Instalarea corectă a contragreutății este esențială pentru buna funcționare a cârmei de vânt, deoarece, dacă nu este bine poziționată, există riscul de a face vântul să se deplaseze necontrolat, determinând barca să schimbe cursul continuu [25] .
Operațiune
Cârma vanei este setată pentru cursul pe care trebuie să îl mențină barca. Setarea se face prin orientarea și fixarea paletei în raport cu direcția și vânturile care pot fi întâlnite pe traseul prestabilit [26] .
Când barca urmează cursul prestabilit, paleta rămâne în poziție verticală; pe de altă parte, atunci când efectuează o barca de aderență a manevra înclinările cu palete [26] , ca presiunea vântului pune pe o parte a acesteia.
Mișcarea paletei cauzată de vânt este transferată la cârma situată în apă [26] . Aceasta nu are o poziție fixă, ci este montată pe un știft care îi permite nu numai să se întoarcă la dreapta sau la stânga, ci și să se rotească în funcție de forța pe care o provoacă apa [26] .
Această mișcare de rotație este transferată la cârma bărcii [23] printr-un sistem de transmisie format în principal din frânghii.
În acest moment, cârma corectează în mod automat cursul datorită cârmei de vânt [23] .
Materiale
Primele cârme de vânt au fost construite din lemn [27] și ulterior acoperite cu acoperiri mai rezistente la apa de mare.
Companiile care construiesc cârme de vânt folosesc de obicei aluminiu [27] , lucrat cu tehnica turnării sub presiune și turnării în matrițe. Acest lucru permite crearea de componente care sunt întotdeauna precise și identice între ele. Acest lucru permite, de asemenea, proiectanților să varieze mai mult estetica [27] acestor mecanisme prin îmbunătățirea aspectului lor.
De obicei, aluminiul utilizat de companii pentru construcția cârmelor de vânt este compus din aliajul AlMg 3 [27] . În unele cazuri se folosește un aliaj mult mai rezistent la apa sărată de mare chiar și fără acoperiri, aliajul AlMg 5 [27] .
În construcția bricolajă a cârmelor de vânt, oțelul inoxidabil [27] este utilizat în general ca material. Cu toate acestea, în acest caz, adesea apar îndoiri în cârma vântului [27] în timpul traversărilor, în general din cauza unei erori de sudare.
Dezavantaje ale cârmei de vânt
Cârma de vânt nu este, desigur, în măsură să ofere nicio corecție cursului bărcii în caz de calm [28] , dar este nevoie doar de vântul necesar pentru a muta barca pentru ao face să funcționeze.
Cârmele de vânătoare ale cârmei pendulare au nevoie de o viteză a apei de cel puțin 2 noduri [28] pentru ca apa însăși să asigure forța de mișcare a cârmei principale.
Mai mult, cârma de vânt cu cârma de pendul este practic inutilizabilă în caz de mare foarte agitată, deoarece va oscila chiar și fără impulsul paletei [28] .
Sistemul de autodirecție oferit de cârma vântului este foarte util, deoarece vă permite să efectuați alte sarcini pe barcă, dar este totuși periculos, deoarece nu știe unde se îndreaptă barca. Pentru aceasta, echipajul bărcii trebuie să verifice dacă nu există obstacole fizice pe traseul lor pentru a evita accidentele [28] .
Notă
- ^ Secretele cârmei de vânt , Guido Pfeiffer, p. 2
- ^ a b Secretele cârmei de vânt , Guido Pfeiffer
- ^ Autoguvernare sub navă Peter Christian Förthmann, p.8
- ^ a b c d e f Secretele cârmei de vânt , Guido Pfeiffer, p. 4
- ^ a b c d e Autoguvernarea sub pânză , Peter Christian Förthmann, p.8. [1]
- ^ a b c d e f g h i Autoguvernarea sub pânză , Peter Christian Förthmann, p.45
- ^ a b c d e f g Autoguvernarea sub pânză , Peter Christian Förthmann, p.39
- ^ a b c d e f Autoguvernarea sub pânză , Peter Christian Förthmann, p.55
- ^ a b c d e f g Autoguvernarea sub pânză , Peter Christian Förthmann, p.48
- ^ a b Autoguvernare sub pânză , Peter Christian Förthmann, p.80
- ^ a b c d e Autoguvernarea sub pânză , Peter Christian Förthmann, p.81
- ^ a b c d e Autoguvernarea sub navă Peter Christian Förthmann, p.33
- ^ Cârme de vânt , International Adriatic Academy of Sailing, p.7
- ^ Autoguvernare sub pânză , Peter Christian Förthmann, p.34
- ^ a b Cârme de vânt , International Adriatic Academy of Sailing, p.8
- ^ a b c d Autoguvernarea sub pânză , Peter Christian Förthmann, p.35
- ^ a b c d e f g h i j Autoguvernarea sub pânză , Peter Christian Förthmann, p.72
- ^ a b Autoguvernare sub pânză , Peter Christian Förthmann, p.37
- ^ Secretele cârmei de vânt , Guido Pfeiffer, p.4
- ^ a b c d e f g h i j Autoguvernarea sub pânză , Peter Christian Förthmann, p.38
- ^ a b Cârme de vânt , International Adriatic Academy of Sailing, p.10. [2]
- ^ a b Autoguvernare sub pânză , Peter Christian Förthmann, p.49
- ^ a b c Cârme de vânt , Academia Internațională de Navigație Adriatică, p.11. [3]
- ^ a b c d Autoguvernare sub pânză , Peter Christian Förthmann, pp. 39-40
- ^ a b Secretele cârmei de vânt , Guido Pfeiffer, p. 3
- ^ a b c d informații din videoclipul postat pe BlogDellaVela
- ^ a b c d e f g Autoguvernarea sub pânză , Peter Christian Förthmann, p.89
- ^ a b c d Autoguvernarea sub pânză , Peter Christian Förthmann, p.86
Elemente conexe
linkuri externe
- Manual de autoguvernare de Peter Christian Förthmann ( PDF ), pe windpilot.com .
- Secretele cârmei de vânt , pe mucchioselvaggio.org .
- Introducere în cârma de vânt ( PDF ), pe accademiavelica.it .