Tlak větru na plachtu

Pro správné určení tažné síly serva anebo hmotnosti závaží kýlu je třeba vědět, jak velkou silou bude působit vítr na plochu plachty. Na webu jsou různé kalkulátory. Dokonce i na wikipedii je uvedený článek s hodnotami. Žel hodnoty tam uvedené mají špatné jednotky. Rozhodl jsem se pro rychlé zorientování připravit jednoduchý graf, kde mohu určit potřebný tlak větru působící na plachtu.

Vzorec pro výpočet tlaku větru je prostý. Jedná se o obecný vzorec pro výpočet tlaku kapaliny. p = v² * ρ / 2, kde „v“ je rychlost [m/s] a „ρ“ objemová hmotnost kapaliny v [Kg/m³].

Vzduch má při různých teplotách různou objemovou hmotnost. Ve výpočtu počítám s hodnotou 1,295 9, což je objemová hmotnost vzduchu při teplotě 0 °C. Nepředpokládám, že někdo bude s plachetnicí při takové teplotě brázdit vody, ale jak stoupá teplota, objemová hmotnost je nižší, proto to není na škodu. Například při 20 °C je objemová hmotnost vzduchu 1,204 7.

Výsledná hodnota je v Pa [N/m²]. Pro mé potřeby je lepší, abych měl výsledek v g/cm². Výslednou hodnotu budu muset převést z Pa na g/cm².

1 Pa = 0,101 97 Kg/m²

1 Kg/m² = 0,1 g/cm²

Výsledek budu násobit hodnotou 0,010 197.

Dáme-li všechno dohromady, vyjde nám p = 0,006607 * v².

Vítr neproudí konstantně. Občas působí na plachtu poryv větru, proto se ve výpočtu používají bezpečnostní konstanty:

… plošné tvary krátké = 1,4

… plošné tvary dlouhé = 2,0

… kuželové tvary krátké = 0,8

… kuželové tvary dlouhé= 1,2

V přiloženém grafu jsem pro porovnání vykreslil křivku i pro oba plošné koeficienty. Graf přikládám ve vysokém rozlišení. Po vytištění bude možné případný tlak také měřit. Zároveň jsem pro rychlou orientaci do grafu vyznačil i stupně Beaufortovy stupnice.