Αεροδυναμικό και υδροδυναμικό κέντρο: Τα κέντρα πρόσπτωσης και πλευρικής αντίστασης του ιστιοφόρου

Τα κέντρα πρόσπτωσης και πλευρικής αντίστασης του ιστιοφόρου

Του Ιάσονα Θαλασσινού

Είναι κανόνας, που μόνον όταν υπάρχει σφάλμα στη σχεδίαση δημιουργείται η εξαίρεση. Αν ταξιδεύουμε με πανιά στα όρτσα και αφήσουμε το τιμόνι, το ιστιοφόρο πρέπει να ορτσάρει. Η συμπεριφορά αυτή του σκάφους οφείλεται στα δύο βασικά κέντρα του, το κέντρο πρόσπτωσης και το κέντρο πλευρικής αντίστασης.



Το κέντρο πρόσπτωσης είναι το θεωρητικό κέντρο πάνω στο οποίο εξασκείται η συνισταμένη όλων των δυνάμεων του αέρα, στην ιστιοφορία. Αντίστοιχα, το κέντρο πλευρικής αντίστασης είναι το θεωρητικό εκείνο σημείο, πάνω στο οποίο εξασκείται η συνισταμένη όλων των δυνάμεων του νερού, στα ύφαλα.

Όταν αφήνουμε το τιμόνι, «αναστατώνουμε» κατά κάποιο τρόπο την ισορροπία των δύο δυνάμεων, των οποίων ο συνδυασμός κάνει το σκάφος να κινείται πάνω στο νερό. Ποιες, όμως, είναι αυτές οι δύο δυνάμεις, ποιά είναι η ισορροπία τους και πώς επιτυγχάνεται;

Για να ταξιδέψει ένα ιστιοφόρο σε μια ευθεία πορεία, πρέπει να έρθουν σε ισορροπία δύο αντίθετες δυνάμεις, εκ των οποίων η μια ενεργεί πάνω στο πανί και η άλλη στη γάστρα του σκάφους. Η πρώτη είναι η ολική αεροδυναμική δύναμη, δηλαδή η συνισταμένη όλων των δυνάμεων, που
επενεργούν στο πανί. Το σημείο, όπου εξασκείται αυτή η δύναμη, λέγεται
κέντρο πρόσπτωσης (center of effort ή CE).



Η πίεση του νερού στα ύφαλα του σκάφους εξασκείται από μια αντίστοιχη δύναμη, δηλαδή μια συνισταμένη όλων των δυνάμεων αντίστασης στη γάστρα, την καρίνα και το πηδάλιο. Η δύναμη αυτή εξασκείται πάνω σΆ ένα
σημείο, που λέγεται κέντρο πλευρικής αντίστασης (center of lateral resistance ή CLR).

Για να καταλάβουμε καλύτερα πώς αυτές οι δυο δυνάμει ς εξισορροπούν η μια την άλλη, ας φανταστούμε ότι, το κέντρο πλευρικής αντίστασης CLR «κάθεται» πάνω στο κέντρο μιας ζυγαριάς. Αν τώρα το κέντρο πρόσπτωσης CE βρίσκεται στην ίδια ευθεία, τότε το σκάφος ισορροπεί και ταξιδεύει σε μια ευθεία, ακόμα και αν αφήσουμε το τιμόνι. Αν, όμως, το κέντρο πρόσπτωσης CE μετατοπισθεί λίγο και φύγει από την ευθεία του κέντρου πλευρική ς αντίστασης CLR, όπως φαίνεται στο σχήμα μας, τότε δημιουργείται μια ροπή. Το ζεύγος των δυνάμεων αναγκάζει το σκάφος να ορτσάρει, να γυρίσει δηλαδή πάνω στον καιρό (περίπτωση Α) ή να ποδίσει (περίπτωση Β).

Η ιδανική περίπτωση είναι η Γ όπου το κέντρο πρόσπτωσης CE είναι πολύ κοντά και λίγο πιο πρύμα από το κέντρο πλευρικής αντίστασης CLR, κάνοντας το σκάφος να ορτσάρει πολύ απαλά, κάτι που διορθώνουμε με το τιμόνι.