Sjećate li se one čudne životinje Gurnime-Povuciga iz Dr. Dolittlea? Pa što radi vjetar s jedrom? Gura ga ili ga vuče? Možda jedno i drugo? Pitanje nije jednostavno. Zato ćemo uz pomoć ljudi koji su cijeli život proučavali jedra i donekle im srodna krila aviona, potražiti valjana objašnjenja nastojeći jezik stručnjaka pretvoriti u nešto čime ćemo se lakše služiti na moru.
Kao što mehaničari ne kažu da automobil ima loše težište, već da auto “ne leži” ili ima “mekane amortizere”, mi ćemo umjesto fluid reći vjetar i tako iz ambijenta probnih tunela i kompjutera izaći na morsku površinu s laganim povjetarcem. Prema tome, nemojte se prepasti, nemamo vam namjeru davati lekcije iz mehanike ili fizike, ni sami u tome nismo bili najbolji; naprotiv, pokušat ćemo mornarskim pristupom objasniti kako i zašto se jedrilica kreće naprijed.
Prije jedrenja, još nešto o - dimnjaku. Vjerojatno ste se već uvjerili da dimnjak mnogo bolje vuče dim kad puše vjetar nego kad je bonaca. U čemu je stvar? Jedan član poznate matematičarske obitelji Bernoulli objasnio je to ovako: budući da je ukupna energija mase fluida stalna, ukoliko je brzina fluida veća, utoliko mora biti niži tlak. Zato se - zbog vjetra, odnosno nižeg tlaka zraka izvan kuće, i većeg tlaka u kući, gdje je zrak mnogo mirniji - u dimnjaku stvara uzgon. Zapamtite to jer se kod jedara zbog razlike u brzini vjetra s privjetrinske i zavjetrinske strane stvara efekt sličan uzgonu. Prihvatite li, a to su drugi već bezbroj puta izmjerili, da je strujanje zraka brže na zavjetrinskoj strani jedra nego na privjetrinskoj, doći ćete lako do zaključka da se zbog toga ispred i iza jedra javlja razlika u tlaku koja jedro “usisava” u zavjetrinu.
⇑ Jedro možemo nazvati tankom zakrivljenom površinom koja oblikom omogućava znatno ravnomjerniji i povoljniji položaj stagnacijskih točaka, odnosno početnog vrtloga
Sada, kad smo ovako na brzinu shvatili kako jedro zapravo djeluje, ostaje objasniti zašto se sve to događa. Zašto jedro, grubo rečeno, biva “usisano” u smjeru zavjetrine? Teorija je bilo više, a najpoznatija je ona koju su i nama tumačili treneri dok smo bili djeca u školi jedrenja: “Zar ne vidiš, sinko, da je jedro zakrivljeno kao zavoj i da zrak s jedne strane mora biti brži nego s druge da bi u isto vrijeme došao do zadnjeg poruba jedra!”
Naravno, većina nas osim zakrivljenosti jedra ostalo ne bi “vidjela”, ali ako učitelj nešto kaže, onda je to tako. Na kraju, bitno je što prije isploviti na more! No dobro, možda ima tu nešto istine, ali krenimo pokazati da je zemlja stvarno okrugla i što se to zapravo događa s našim jedrom?
Strujanje oko asimetričnog profila
Ako zamislimo jedro kao asimetričan profil, npr. kao krilo aviona koje je s donje strane ravno, a s gornje nešto izbočeno i postavimo ga u tok fluida - pardon, vjetra - vidjet ćemo da vjetar koji prolazi donjom stranom krila zaista ima kraći put do zadnjeg ruba, nego vjetar koji prolazi gornjom stranom krila.
Zbog toga prvi nalet vjetra s donje, ravne strane krila zakreće oko ruba i putuje do tzv. druge stagnacijske točke gdje se sudara s vjetrom koji nešto kasnije pristiže preko dulje, zakrivljene strane krila. Zbog njihova sudara javlja se vrtlog koji svojim smjerom vrtnje kao mali početni kotačić stroja pokreće veći kotačić ili tzv. smjer cirkulacije zraka oko krila.
Ova cirkulacija svojom se vrtnjom poklapa sa smjerom vjetra na duljoj, zakrivljenoj strani krila i ubrzava ga, potiskujući početni vrtlog više unazad i stvarajući ujedno, zbog veće brzine, niži tlak na, nazovimo je, “gornjoj” strani krila. Istovremeno se cirkulacija na donjoj, ravnoj strani krila kreće suprotno od smjera vjetra, usporavajući ga i stvarajući područje većeg tlaka zraka. Razlika u tlaku krilo vuče gore.
Strujanje oko asimetričnog profila
Toliko o krilu aviona, ali jedro ipak nije pravi asimetrični profil, pogotovo ne ako ga postavimo u vjetar, kada dopušta jednak protok vjetra s obje strane pa nema posebne razlike u tlakovima.
Što sad, kako uspostaviti razlike u tlaku i efekt “usisa” ili “uzgona” krila ili asimetričnog profila? Rješenje se, poput Kolumbovog jajeta, nameće samo od sebe.
Simetričan profil, kakav ima tanka jedrenina, potrebno je nakriviti pod nekim kutem (alfa) na vjetar, pa se efekt ovog sada već nejednakog profila koji možemo nazvati i asimetričnim, u potpunosti ponavlja po već ispričanoj pojednostavljenoj priči o avionskom krilu.
Početni vrtlog koji se javlja na zadnjem dijelu “donje” strane, biva zbog povećanja brzine strujanja potisnut iza ruba profila, razlike u brzini strujanja vjetra na različitim stranama profila dovode do razlika u tlaku i naše jedro biva usisano u smjeru zavjetrine.
Ovaj efekt nazivamo još Kutta-Žukovski efektom, po njemačkom znanstveniku Martinu Wilhelmu Kutti (1867-1944) i ruskom znanstveniku Nikolaju Jegoroviču Žukovskom (1847-1921; spominje se i kao Zhukovskii, Zhukovsky ili Joukowski), koji su razvili teorem i postupak kako se taj efekt izračunava. Za one koji se žele (više) teoretski pozabaviti ovim problemom, formula koju su ovi sjajni znastvenici postavili glasi:
L = p vo z b
gdje je L - uzgon, p - gustoća fluida, vo - brzina paralelnog jednolikog strujanja fluida, z - cirkulacija fluida, b - duljina samog profila.
Kad bismo išli dalje tim tragom, morali bismo objasniti kako se računa sama cirkulacija fluida, ali vratimo se mi na more, a ovo područje ostavimo stručnjacima poput Toma Sackhenberga, čuvenog maga iz Novog Zelanda čiji brodovi na osnovi ovakvih i drugih proračuna pobjeđuju na America’s Cupu.
Ukratko, naše jedro možemo nazvati tankom zakrivljenom površinom koja oblikom omogućava znatno ravnomjernije strujanje od prije spomenutih profila te povoljniji položaj stagnacijskih točaka, odnosno početnog vrtloga. Sve to napominjemo da ukažemo na princip rada jedra i naglasimo važnost finog trimanja njegova oblika, što možda za početnike još nije jako važno, ali će postati čim ova naša škola jedrenja završi, pa i prije.
Vrste jedara
KRIŽNO JEDRO - pojavljuje se sa samim začecima jedrenja. Stari Egipćani koriste ga za plovidbu Nilom. Ova vrsta jedra usavršava se do čajnih klipera, posljednjih trgovačkih brodova na jedra. Pojedina križna jedra na jedrenjacima nazivaju se s obzirom na to prema kojem i na kojem dijelu jarbola se razapinju, pa tako na jarbolu sa 6 križnih jedara imamo odozdo nagore: debljaču, donju i gornju košnjaču, donju i gornju sljemenjaču i vrhovnjaču, a prema položaju jarbola od prove ka krmi nazivu se dodaje pramčana, prednja, glavna, stražnja, krmena i sl.
OGLAVNO JEDRO - razvija se iz križnog jedra. Kod njega se dobiva nešto bolji kut između položaja jedra i vjetra, ali se gubi na površini, a otežano je i kraćenje.
LATINSKO JEDRO - koriste ga Rimljani, a kasnije i drugi pomorci po Mediteranu jer im dozvoljava jedrenje bliže smjeru vjetra. Radi lakšeg kraćenja, jedro je podijeljeno u trećine odakle nam u brodskom žargonu za krat naziv tercarol.
SOŠNO JEDRO - ili sošnjača razvija se kao modernije jedro kad je tehnologija omogućila izradu viših jarbola. Ovo jedro još je više smanjilo kut jedrenja u vjetar. Postoji nekoliko vrsta sošnog jedra, a najčešće se sretala sošnjača s vrškom ili vršnjačom, trokutastim jedrom iznad sošnjače.
PORTUGALSKO JEDRO - dobilo je ime po portugalskim ribarima, koji su ga koristili za smirivanje broda prilikom ribarenja po teškom moru. Iz njega se razvilo prilično jednostavno bermudsko jedro, danas najčešće u upotrebi.
UPRTA JEDRA - koristila su se prvenstveno na velikim jedrenjacima između standardnih jedara da popune prazninu i povećaju ukupnu površinu jedrilja. Iz njih su se razvila letna jedra - prečke ili flokovi.
BERMUDSKO JEDRO - najnovije jedro, koje se koristi na modernim jedrilicama. Bermudskim jedrom se jednostavno rukuje, lako se krati, a od svih spomenutih jedara postiže najmanji kut u vjetar.
Teorija koštice
Kad smo objasnili zašto i kako djeluje jedro, ponovo se nalazimo pred problemom. Što će se dogoditi kad jedro nategnemo uz trup broda jer nam vjetar puše više s boka ili pramca? Hoćemo li zaploviti bočno ili se možda prevrnuti? Nećemo, jer jedrilica posjeduje kobilicu (peraju) koja će se površinom i težinom suprotstaviti zanošenju i prevrtanju, a naša će jedrilica zajedriti naprijed. Možda ćete se pitati zašto naprijed, a ne unazad?
Ponajprije, kada silu kojom vjetar djeluje na jedro rastavimo na porivnu silu, paralelnu sa središnjicom broda, i bočnu silu koja djeluje na kobilicu, preostat će nam da jedrilica ipak ide naprijed.
Drugo, zahvaljujući spoznajama koje koristimo u brodogradnji, a u koje ulazi i “teorija koštice”, jedrilica jedri brže od onoga “ipak naprijed” zahvaljujući i obliku podvodnog dijela trupa. Prema “teoriji koštice”, ako košticu lubenice ili buče uzmemo između dva prsta i dobro je stisnemo, ona će u jednom trenutku izletjeti van. Slično se ponaša kobilica pritisnuta s jedne strane silom bočnog zanosa, a s druge silom reakcije, iste jakosti, ali suprotnog smjera, jedino što pritisak na nju traje sve dok vjetar puše u jedra, a i u trup jedrilice.
Sada već vjerojatno na mnogo mornarskiji način shvaćate zašto se jedrilica kreće naprijed, a da bi uloga koju ima oblik podvodnog dijela trupa bila još jasnija, napomenimo i ovo: zar se kod jedrilice pod nagibom inače simetričan oblik kobilice ne pretvara u asimetričan, to jest u njeno drugo jedro?!
Sve to i još mnogo drugog moraju uzeti u obzir projektanti prilikom crtanja svojih miljenica koje se nadmeću na regatama pa zato jedrenje i nazivamo sportom druge dimenzije. Ali ne komplicirajmo, već uz pomoć efekta Kutte i Žukovskog namjestimo jedra u idealan položaj te pustimo podvodni dio trupa da odradi svoje, a to nam je za početak jedrenja i više nego dovoljno da krenemo naprijed.
Osim po obliku, jedra se nazivaju i po funkciji, odnosno položaju i načinu korištenja. Moderna jedrilica tipa slup može imati više jedara različitih imena i namjena - glavno jedro, flok, genovu 1, 2 ili 3, drifter, spinaker, genaker i druga.
Kao kuriozitet, spomenimo posrtno jedro, omanje križno jedro koje se razapinjalo ispod kosnika jedrenjaka. Po sličnosti sa zobnicom, vrećom iz koje jedu konji, nazivalo se i civadera ili cibadera.
Zadaća mu je bila da olakša upravljanje brodom te da smiri posrtanje na valovima. Zbog loših svojstava, ukinuto je polovicom devetnaestog stoljeća.
⇑ Nategnemo li jedro toliko da se potpuno napuše, približavamo ga osnovici broda. Jedrilica se veoma kratko vrijeme zanosi i naginje, a zatim kreće prema naprijed. Kretanje prema naprijed izazvano je efektom sile jedra. Efekt sile jedra (na slici sila E) rastavljamo u odnosu na uzdužnicu broda u bočnu silu (Z - zanosa) naginjanja i (P) porivnu silu. Zahvaljujući obliku trupa, kobilici i “teoriji koštice” bočna sila se anulira reakcijom podvodnog dijela trupa kroz more i jedrilica se usred raščlanjenog uzdužnog dijela, komponente (P), pokreće prema naprijed. Što napuhano jedro više popuštamo i udaljujemo od središnjice broda, povećava se komponenta poriva (P), a smanjuje komponenta naginjanja i zanosa (Z), te jedrilica prije i lakše postiže kretanje prema naprijed.
iz knjige "Jedrenje - mornarske vještine" Emila Tomaševića
Knjige nema u slobodnoj prodaji, ali je dostupna svim polaznicima Ultra škole jedrenja
