Plachtenie na vode v sebe skrýva romantiku starých čias, ale aj fyziku, ktorá sa v mnohom podobá na fyziku lietania. Jachting je síce oveľa mladší než samotná plavba s plachtami, nie je však nijakou horúcou novinkou. Aj jeho história sa už ráta na storočia.
Keď bola v Anglicku po občianskej vojne v roku 1660 obnovená monarchia, panovník Karol II. oslavoval svoj návrat na trón v Holandsku, kde predtým strávil niekoľko rokov v exile. Holandská Východoindická spoločnosť mu pri tej príležitosti venovala loď Mary, ktorá sa stala prvou jachtou kráľovského námorníctva. Táto drobnička pod čiarou dejín stála pri zrode jednej z mimoriadne populárnych rekreačných a športových aktivít.
Lovci na vode
Boli to Holanďania, ktorí začali v 14. storočí stavať malé a rýchle plachtové lode na prenasledovanie pirátov a pašerákov v pobrežných vodách. Slovo jachta pochádza z holandského jacht/jagen, čo znamená lov/loviť. A boli to Angličania, ktorí pozdvihli jachting na zábavu a šport. Prvým impulzom sa stala práve plavba Karola II. z Amsterdamu do Londýna na 15-metrovej Mary s veľkými plachtami, malým ponorom a trupom potiahnutým meďou, aby sa naň neprichytávali lastúrniky a nezvyšovali odpor lode vo vode. Kráľ so svojím bratom Jamesom, vojvodom z Yorku, si malé plavidlá zamilovali. V priebehu niekoľkých rokov vlastnil kráľ flotilu 27 jácht a už v roku 1662 usporiadali obaja súrodenci prvé športové preteky na rieke Temža, pričom v hre bola stávka o 100 libier.
Jachting sa rýchlo stal obľúbenou zábavou medzi bohatými ľuďmi vo Veľkej Británii a rozšíril sa aj do britských kolónií. Už v roku 1720 bol v írskom Corku založený prvý verejný jachtársky klub (Water Club), ktorý organizoval súťaže v štýle naháňačky: malé plachtové lode súťažili v chytaní neexistujúceho nepriateľa, čím si symbolicky pripomínali pôvod jácht. V amerických britských kolóniách sa objavili škunery – rýchle plachetnice s vysokými stožiarmi a dlhým, štíhlym trupom. Dosahovali rýchlosť až 20 uzlov (37 km/h), na rozdiel od 5 až 6 uzlov, ktoré dosahovali iné plavidlá. Úlohou škunerov bolo sprevádzať nákladné lode do bezpečného prístavu.
Od škunerov k GPS
Až 30 metrov dlhý pretekársky škuner America v júni 1851 preplával Atlantický oceán do Európy, kde sa mu podarilo zvíťaziť nad 14 jachtami z britskej Kráľovskej jachtárskej eskadry v pretekoch okolo ostrova Wight. Po návrate posádka odovzdala svoju trofej klubu New York Yacht Club, kde sa jej začalo hovoriť Americký pohár a pod týmto názvom sa začali organizovať najstaršie a najprestížnejšie medzinárodné preteky plachetníc.
Od polovice 19. storočia začali v komerčnom loďstve prevládať parné, neskôr motorové plavidlá. Z plachetníc sa stali najpopulárnejšie rekreačné a športové plavidlá, pre ktoré sa každoročne organizujú stovky pretekov na celom svete. Od roku 1900 sú preteky plachetníc súčasťou olympijských hier. Olympijskí jachtári súťažia v deviatich kategóriách, od lodí s dĺžkou 3,7 m až po 8,2 m.
Hoci sa naďalej stavajú aj jachty s dreveným trupom, väčšina moderných lodí je z oveľa ľahších materiálov, najmä sklolaminátu. Častými sú konštrukcie s viacerými trupmi – katamarány, prípadne trimarány. Plachtové navijaky bývajú riadené počítačmi, niektoré jachty majú generátory poháňané vetrom, vodou a slnkom, riadenie joystickom, vo výbave je satelitná komunikácia, GPS či radar. Aj napriek moderným vymoženostiam a luxusnému vybaveniu však podstatou plachtenia zostávajú súboj a spolužitie so živlom, ktorý sa v prípade plachtových lodí pridáva k vode – s vetrom.
Tlak a vztlak
Plachtenie sa začína silou vetra na plachty, uviedol v časopise Physic Today Bryon Anderson, jadrový fyzik zo Štátnej univerzity v Kente v americkom štáte Ohio. Podľa B. Andersona, ktorý sa sám venuje jachtingu a prednáša o jeho prepojení s fyzikou, analýza pôsobenia vetra na loď prináša pre bežných ľudí nečakané výsledky. Ukázalo sa napríklad, že smer po vetre nie je najrýchlejším smerom plavby. A sú tu aj aerodynamické problémy. Plachty a kýly fungujú tak, že poskytujú vztlak od kvapaliny, ktorá okolo nich prúdi. Takže optimalizácia tvarov kýlov a plachiet zahŕňa teóriu krídel, uviedol B. Anderson.
Pohybujúci sa vzduch má energiu, ktorá sa pomocou plachiet využíva na pohon lode. Podobne ako krídla lietadla, aj plachty lodí využívajú Bernoulliho princíp. Švajčiarsky fyzik Daniel Bernoulli v 18. storočí odvodil rovnicu, z ktorej vyplýva, že čím je rýchlosť prúdenia kvapaliny vyššia, tým je tlak v nej nižší. Krídlo lietadla je navrhnuté tak, aby sa vzduch nad jeho hornou časťou pohyboval rýchlejšie ako vzduch pozdĺž jeho spodnej plochy. Výsledkom je nižší tlak nad krídlom ako pod ním. Tento rozdiel vytvára vztlak, ktorý umožňuje lietanie.
V prípade plachetníc je plachta takmer vždy zakrivená a vystavená vetru pod uhlom nábehu. Vietor, ktorý sa pohybuje okolo náveternej strany plachty, je nútený vybrať si dlhšiu dráhu. Prítomnosť okolitého pohybujúceho sa vzduchu ho teda núti pohybovať sa rýchlejšie ako vzduch prechádzajúci pozdĺž protivetrovej strany plachty. V porovnaní s tlakom vzduchu vzdialeného od plachty je potom tlak vyšší na strane proti vetru a nižší na strane po vetre.
Správne sa natočiť
Najrýchlejší smer pohybu lode nie je priamo po vetre. Plachetnice najrýchlejšie plávajú vtedy, keď sa loď pohybuje s vetrom prichádzajúcim zboku. To je ľahko pochopiteľné: Keď sa plachetnica pohybuje priamo po vetre, nikdy sa nemôže pohybovať rýchlejšie ako vietor, pretože pri rýchlosti vetra by plachty necítili žiadny vietor, vysvetľuje B. Anderson. V skutočnosti plachetnica idúca po vetre nikdy nemôže dosiahnuť rýchlosť vetra, pretože jej pohyb po vode vždy sťažuje určitý odpor.
Ak sú plachty nastavené približne pod uhlom 45° k smeru pohybu a k vetru, rýchlosť lode je určená konštantnou rýchlosťou vetra v plachtách a odporom vody. Ak je odpor malý, rýchlosť môže byť naozaj veľká. Ukážkou sú plachtové ľadové člny, ktoré sa korčuľujú po ľade len s veľmi malým odporom. Tie sa dokážu kĺzať rýchlosťou presahujúcou 150 km/h vo vetre, ktorý fúka len rýchlosťou 50 km/h.
Hoci plachetnice na vode čelia väčšiemu odporu, niektoré plachtové plavidlá dosahujú rýchlosť aj viac ako dvojnásobok rýchlosti vetra. Veľa lodí dokáže plávať rýchlejšie ako vietor. Spýtajte sa námorníka a povie vám: Tieto lode sú také rýchle, že si samy vyrábajú vietor. Čo je vlastne pravda. Spýtajte sa fyzika a povie, že je to len otázka vektorov a relatívnych rýchlostí. Čím rýchlejšie loď ide, tým väčší je relatívny vietor, tým väčšia sila pôsobí na plachty, a tým väčšia sila ťahá loď dopredu. Loď sa teda zrýchľuje, kým odpor vody nevyváži doprednú zložku sily od plachiet, uvádza profesor fyziky Joe Wolfe z University of New South Wales v Sydney na blogu univerzity.
Podvodné krídlo
Na vytváranie vztlaku sa využíva aj tvar plachiet. Najúčinnejšie krídlo je dlhé a úzke, pretože tento tvar maximalizuje pomer vztlaku a rozptylu vírov vznikajúcich na špičke krídla, čím poskytuje najlepší výkon. Platí to aj pre plachty a kýly plachetníc. Kýl je pozdĺžna výstuha kostry trupu v dne lode a funguje ako akési podvodné krídlo. Lodi pomáha udržať stabilitu a umožňuje jej pohybovať sa smerom, ktorým chce ísť, nielen po vetre. Najúčinnejšie kýly sú úzke a hlboké a môžu mať oveľa menšiu plochu ako staré dlhé kýly. Menšia plocha totiž znamená menší odpor.
Pretekárske plachetnice majú hlboké, úzke kýly, ktoré účinne zabezpečujú vztlak potrebný na zabránenie bočného sklzu. Keď sa kýl pohybuje s uhlom nábehu, rovnako ako pri plachtách vo vetre platí, že voda na strane po prúde sa pohybuje rýchlejšie a vytvára nižší tlak. Prvé holandské jachty mávali ploché dno, bez pevného kýlu. Stabilizácia plavidla sa dosahovala pomocou tzv. otočného kýlu umiestneného ako stredové krídla po stranách lode, pričom sa ponorila vždy iba doska na záveternej strane, keď sa loď naklonila pod silou vetra. Tento spôsob sa často používa aj v súčasnosti na lodiach určených do plytkých vôd a takýmto druhom kýlu bola vybavená aj slávna Mary anglického kráľa Karola II.
R, foto Pixabay
