„Vant din pupa” în yachting

Expresia „Vant din pupa” este mostenita din timpuri stravechi, de pe vremea corabiilor si corsarilor lui Stefan cel Mare. In acele vremuri velele ce formau greementul navelor erau confectionate din panza groasa si grea si de forma patrata. Acele corabii erau fortate constructiv sa inainteze folosind doar vantul dinapoia traversului, din sectorul pupa. Bineinteles, ca cel mai bun vant pentru astfel de nave era chiar cel din pupa , denumit din aceasta cauza si „Purtator” si de aici expresia placuta urechilor oricarui capitan DIN ACEA VREME „Vant din pupa!”.

Timpul a trecut si tehnologia a evoluat. Au aparut navele cu aburi, apoi cele cu motor cu combustie interna si chiar cele atomice. Odata cu aparitia propulsiei mecanice, navele si-au castigat independenta fata de directia din care bate vantul, vantul din sectorul pupa nemaifiind o conditie sine qua non pentru deplasarea intr-o directie dorita.  Si oricum, o nava care se deplaseaza cu propulsie mecanica cu o viteza mai mare de 15 noduri va avea in majoritatea timpului vantul aparent din prova, indiferent de directia vantului real.

Notiuni teoretice

Rezistența aerului la înaintarea navei este direct proporțională cu viteza de deplasare a navei și se compune din:

a) rezistența opusă de opera moartă (emersă) a navei,

b) rezistența opusă de suprastructurile navei,

c) rezistența opusă de arborada și greementul navei.

Ca și în cazul apei, rezistența aerului se compune din:

a) rezistența de frecare,

b) rezistența turbionară unde:

C a – coeficient adimensional (1,2 – 1,4 pentru nave);

P aer – densitatea aerului (1,206 kg/m3)

F – proiecția pe planul transversal a părții navei situate deasupra apei;

V – viteza navei;

V vânt – viteza vântului (m/s) – pozitivă pentru vânt din prova și negativă pentru vânt din pupa, vântul din prova scade viteza navei, cel din pupa crește viteza navei;

Expresia generală a rezistenței totale la înaintarea navei este:

R = Rf + Rt + RV + Rap + Rval + Ra

unde:

R val – rezistența valurilor create de “vânt“.

Așadar „vântul din pupa crește viteza navei“.

Cunoașterea factorilor care influențează calitățile nautice și manevriere ale navei este esențială în pregătirea marinărească. Comportarea navei față de vânt este calitatea navei de a se orienta față de direcția vântului. Orientarea este condiționată de:

a) forma operei vii și operei moarte a navei;

b) forma și dimensiunile suprastructurilor;

c) viteza navei;

d) starea mării;

e) direcția din care primește vântul etc.

Navele care au tendința de a veni cu prova în vânt se numesc «nave ardente», iar navele care au tendința să vină cu pupa în vânt se numesc «nave moi».

Rezultatul presiunii totale a vântului asupra suprafeței velice a navei poate lua valori importante, influențând în mod hotărâtor manevra, guvernarea și chiar siguranța navei ca stabilitate. Asupra navei în mișcare acționează «vântul aparent», care este rezultanta vântului navei și a vântului real, și care deplasează vântul aparent spre prova navei.

Ca urmare a acțiunii vântului, nava vine sub vânt și se reduce viteza și îi apare deriva. Abaterea provei navei sub vânt este anulată de acțiunea sistemului de guvernare și al cârmei, dar nu se poate anula deriva și, deci, nava se va deplasa paralel cu ea însăși, în drumul adevărat, dar pe traiectul indicat de direcția drumului deasupra fundului. În condițiile mersului în derivă a navei rezultă că rezistența apei la înaintare nu se mai exercită simetric în ambele borduri, ci crește în bordul derivei ca urmare a presiunii exercitate pe suprafața imersă a navei.

Pozițiile de echilibru ale navei față de vânt și valuri sunt variabile, în raport cu tipul constructiv, cu viteza de marș, forța vântului și starea mării. Se numește «poziție de echilibru relativ» la navă orice situație în care acțiunile derivatoare ale vântului, rezistenței de carenă, elicilor și cârmei se echilibrează în ansamblu, permițând astfel navei să urmeze un drum drept în mers sau să rămână la un anumit cap stabil când este stopată.

Concluzie

Pe vânt dinaintea traversului și din travers nava tinde să vină în vânt. Pe vânt tare și viteză redusă cu vânt de travers se mărește deriva și din cauza valurilor crește ruliul. Pe vânt din prova stabilitatea este bună, iar efectul valurilor este relativ redus. Cu vânt din pupa stabilitatea este bună, în plus elicea și cârma sunt suficient afundate, obținându-se efecte bune de guvernare și viteză“.

In formula de calcul a rezistentei aerului la inaintarea navei, observam ca la punctul c) al formulei este mentionata „rezistenta opusa de arborada si greementul navei”. Deci este vorba despre nave cu vele si nu despre cele cu motor carora nu li se aplica expresia  „Vant din pupa”. Foarte fericit, autorul G.R. concluzioneaza  ca „vantul din pupa creste viteza navei”.

Insa navele cu vele au evoluat si ele, un pic, de la panzarul moldovenesc. Materialele din care se confectioneaza acum velele sunt materiale speciale, foarte dense si in acelasi timp usoare. Forma velei este croita conform unui model atent proiectat astfel incat sa aiba forma unei aripi de avion si sa utilizeze atat vantul dinapoia traversului cat si vantul dinaintea traversului. Formulele de calcul pentru eficienta deplasarii in vant si sub vant sunt:

In urma calculului si specificatiilor constructive ale navei vom obtine o diagrama polara cu performantele ambarcțiunii in functie de intensitatea si unghiul vantului:

Se observa ca incepand cu un unghi de 40 de grade fata de vant, nava are o viteza mai mare decat cea pe care o poate avea cu vantul de pupa.

Acest lucru este explicabil prin chiar termenii folositi de autorul articolului in partea a 2-a a demonstratiei  – „vantul aparent” si „vantul real”.

Vantul aparent este cel care se simte la bordul navei, iar vantul real este cel care bate in realitate. Vantul aparent este egal cu vantul real atunci cand nava este stationata. In momentul cand nava incepe deplasarea, cele doua valori se modifica astfel: atunci cand nava se deplaseaza in vant, viteza vantului aparent este mai mare intrucat viteza barcii se aduna la viteza vantului real, iar cand nava se deplaseaza sub vant, viteza vantului aparent este mai mica decat viteza vantului real intrucat viteza barcii se scade din viteza vantului real.

Ori o nava care se deplaseaza cu vant din pupa, nu se poate deplasa mai repede decat viteza vantului real, pentru ca la un moment dat, cand viteza barcii tinde sa fie egala cu viteza vantului real, viteza vantului aparent tinde spre zero si nu mai exista curent de aer care sa impinga nava mai repede.

Dincolo de formule si calcule, aspectele practice nu sunt deloc de neglijat.

Pe orice alura in afara de vant din pupa, velele sunt presate de vant pe unul din borduri si atunci efectul valurilor este diminuat si ruliul nu se simte foarte tare. In momentul in care vantul bate din pupa, velele sunt impinse inspre prova, iar nava nu mai are stabilitate laterala. Impreuna cu valurile care vin de obicei dinspre directia din care bate vantul, se creaza o miscare permanenta laterala, ruliul, care produce in majoritatea cazurilor rau de mare. De aceea se spune ca alurea de vant din pupa este foarte gretoasa.

Și, in ultimul rand, pozitia de navigare cu vant din pupa este foarte periculoasa, deoarece velele pot trece foarte usor dintr-un bord in celalalt, iar matura cu o viteza foarte mare toata suprafata puntii. Aceasta miscare a ghiului, de la vant din pupa, este responsabila de cele mai multe raniri sau decese in yachting.