פיתוח הפוילים מתרחש בקצב מהיר. כל פויל נראה יותר עתידני מהפויל הקודם.
איך קובעים איזה תכונות של פויל אתם צריכים ואילו כנפי פויל מתאימים לכם?
במאמר זה אסביר אילו מאפיינים בעיצוב הכנפיים (כנפיים קדמיות וסטאבים – הכנפיים האחוריות) משפיעות הכי הרבה על הביצועים של הפויל.
מאמר זה נוצר בעזרתו של השייפר האגדי, Tiesda You, מחברת Starboard Foil.
תובנה מדעית לפיתוח כנפי פויל
עקרון ה-Wing Foiling דומה לעקרונות התעופה של מטוסים. הרבה מחוקי הפיזיקה (אווירודינמיקה) שחלים באוויר חלים גם במים (הידרודינמיקה). ה-Wind Foiling התפרץ בשנת 2017 וה- Wing Foiling מעט לאחר מכן. כבר משנת 2013, הפוילים היו במודה בקרב הסירות המפורסמות והיקרות – ״America’s Cup״.
אנקדוטה – היאכטה “אמריקה” זכתה בתחרות השיט הראשונה שהתקיימה בשנת 1851 סביב האי וייט באנגליה. תחרות זו נודעה מאוחר יותר בשם “America’s Cup”.
תעשיות ה-Wing Foil, Wind Foil וה-Prone Foil נוטות להשתמש בידע והתובנות שנרקמו בתחום ה’פורמולה 1 של השייט’ – America’s Cup. חברת Starboard מתנהלת בשותפות קרובה עם פרופסור מרטין פישר הבריטי, שאחראי על פיתוח הפוילים של צוות גביע אמריקה של בריטניה.
אנו רואים בבירור את ה’קפיצה’ הזו בידע בדורות האחרונים של הפוילים מבית Starboard. רואים גם מותגים אחרים שעוברים צעדים ענקיים עם דורות הפוילים האחרונים.
מאפיינים בסיסיים בצורות הכנפיים
בואו נחקור לעומק על הצורות הבסיסיות של הכנפיים, כדי שתוכלו להעריך אילו מאפיינים בסיסיים יש לסוג שלהן והאם הן מתאימות לסגנון ולרמת הכיף שלכם בזמן גלישת פויל.
אנו מתרכזים בעיקר בכנף הקדמית מכיוון שהיא משפיעה הכי הרבה על ההרגשה בזמן הריחוף.
אז לפני שנתחיל קצת טרמינולוגיה!
- שפת התקיפה Leading edge: החלק הקדמי (העבה) של הכנף.
- שפה אחורית Trailing edge: החלק האחורי (הדק) של הכנף.
- יחס האספקט Aspect ratio: היחס בין מוטת הכנפיים לגודל ה- Chordשלה.
- גודל ה-Chord: זה הרוחב של הכנף (leading edge -> trailing edge).
- מהירות Stall: המהירות המינילית בה אתה נשאר על הפויל באוויר.
- Stab/סטאב: קיצור של Stabilizer, הכנף האחורית.
- Prone: גלישת פויל גלים.
- פיוזלאז׳: החלק שמחבר בין התורן, הכנף האחורית והכנף הקדמית.
4 מאפיינים עיקריים בכנף הקדמית:
- יחס האספקט (Aspect ratio).
- עקמומיות של שפת התקיפה (Leading edge curve).
- פרופיל הכנף (עובי).
- קצוות הכנף.
מה זה Stall?
Stall או בתרגום לעברית הזדקרות הוא מצב בו אנו מאבדים את הגובה באוויר בן רגע. מצב זה קורה מכיוון שאנחנו מגיעים לקצה זווית תקיפת הכנף, זאת הזווית בין הChord שלה לכיוון זרימת המים. כשהזווית מגיעה לנקודה הקריטית, זרימת המים מעל פני הכנף מופרעת, מה שמוביל לירידה בעילוי ולאובדן הגובה.
הגורמים שמשפיעים על ה-Stall הם: צורת הפויל, מהירות, משקל ועוד דברים שפחות קריטיים לנו.
נדבר בעיקר על הגורמים המשתנים: צורת הפויל – לכל פויל יש יחס אספקט וצורה שונים שגורמים לזווית התקפה קריטית שונה, כל גולש יבחר צורה ואספקט שמתאימים לרמה שלו ולתכונות שהוא רוצה להשתמש בהן בזמן הגלישה.
מהירות – ככל שאנחנו מהירים יותר, תופסים גל גדול יותר או נתקלים בזרם נגדי, זרימת המים כלפי הכנף משתנה דבר שגורם לשינוי בזווית תקיפת הכנף.
1. יחס האספקט (Aspect ratio)
מהו בדיוק הוא יחס האספקט (AR)? זהו היחס בין מוטת הכנף לבין גודל ה-Chord או שטח הכנף. ישנם כמה נוסחאות לחישוב את יחס האספקט. הנוסחה למטה היא הכי שימושית לכנפיים (Starboard משתמשת בנוסחה זו, בין השאר).
כאשר אנו מדברים על ה-Wing Foil, Wind Foil וה-Prone Foil תמיד נתקל במושגים הבאים; כנפיים עם אספקט נמוך, אספקט בינוני ואספקט גבוה. אף על פי שאין מספר אחד שמגדיר לאיזה קבוצה משתייכות כל הכנפיים, אפשר לספק אינדיקציה טובה.
A. Low aspect: AR from 3.5 to approximately 6.
B. Medium aspect: AR from 6 to approximately 8.5.
C. High aspect: AR 8.5 to max approximately 14.
A. אספקט נמוך – Flying at low speed
כנפיים עם יחס אספקט נמוך נוטות להיות עם שטח גדול יחסית. לעיתים שטח של כ-1400 ס”מ² ועד 2400 ס”מ² בערך. השטח הגדול מבטיח שניתן לרחף במהירות נמוכה מבלי Stalling. יתרון, אם ברצונך לרחף בגלים חלשים או לרחף עם ווינגים ומפרשים במידות קטנות. בנוסף, כנפיים אלו נוטות להיות יחסית יציבות. בשל השטח הגדול שלהן וההתנגדות היחסית גבוהה, כנפיים אלו אינן מהירות מאוד, אך יש לשים לב שמהירות נמוכה בפויל היא גם מהירה. כנפיים אלו מתאימות במיוחד ללמידת תחום הפויל או לשייט הלוך חזור בבטחה. פרופיל הכנף בדרך כלל עבה ביחס לשאר האספקטים, מה שמאפשר עילוי גבוה ומהירות Stalling נמוכה.
B. אספקט בינוני – All-round performance
כנפיים עם אספקט בינוני נוטים להיות בעלי שטח בינוני. לווינג ול-Prone, שטח זה נמצא בין 800 ל-1400 ס”מ² וברוח, שטח זה נמצא בין 800 ל-1100 ס”מ². מהירות הריחוף של כנפיים אלו קצת גבוהה יותר, וההתנגדות הנמוכה עוזרת בבניית מהירות. כנפיים עם אספקט בינוני נוטות להיות גם יותר מהירות מאשר כנפיים עם אספקט נמוך בשל ההתנגדות הנמוכה.
כנפיים עם אספקט בינוני נוטות להיות בעלות אופי רב-גוני. עבור רבים מגולשי הפויל, הן מציעות מהירות סופית מספיקה, מהירות Stalling טובה, ובו זמנית יציבות מספיקה עם מיקס מעולה של תכונות פריירייד ופרי סטייל. אספקט בינוני גם אומר שמוטת הכנף קטנה יותר, מה שהופך אותן ליותר כיפיות לפניות. בעולם הפויל הגולשים הטובים ביותר בוחרים בכנפיים עם אספקט בינוני לגלישה בגלים ולפריסטייל. טווח השימוש של כנפיים עם אספקט בינוני נראה כמעט בלתי מוגבל. רוב הכנפיים הזמינות נמצאות בקטגוריה זו.
C. אספקט גבוה – For maximum glide efficiency
ממש כמו גליידר (העפיפונים עם המאוורר הגדול מאחורה), כנפיים עם אספקט גבוה הן מאוד אפקטיביות לגלייד.
לווינג וגלישת רוח וב-Prone, זה אומר שניתן לגלוש עם פויל עם שטח יחסית קטן. מכיוון שמהירות ה-Stall יחסית גבוהה, חשוב לצבור מספיק מהירות כדי לרחף או לשמור על מספיק מהירות כדי להישאר באוויר.
היעילות הגבוהה בגלייד הופכת את הכנפיים הללו למתאימות מאוד לדאון ווינד או לרייס. בשל מוטת הכנפיים הארוך, הפניות שלהן פחות טובות מאשר עם כנפיים עם אספקט בינוני או נמוך. לכן, יכולת פנייה חדה על גל קצר משמעותית פחות מוצלחת מאשר עם כנפיים עם אספקט בינוני או נמוך.
כנפיים עם אספקט גבוה הן הרבה יותר תנודתיות בזמן הריחוף ודורשות כישורים טכניים טובים יותר מהגולש. [חשיבות קשיחות הכנף -> בנייה חזקה ויקרה יותר כדי להפוך את הכנפיים לקשיחות יותר – ככל שהכנף קשיחה יותר כך פחות אנרגיה מתבזבזת – מקסימום יעילות]. כנפיים אלו גם בדרך כלל כנפיים בעלות פרופיל דק. כדי להפוך אותן לקשיחות וחזקות מספיק, נדרש בנייה בשילוב קרבון אקזוטי יותר וטכנולוגיות ייצור מתקדמות יותר, מה שהופך את הכנפיים הללו ליקרות יותר.
כנפיים עם אספקט גבוה אינן חייבות להיות מהירות בהכרח! זה תלוי בפרופיל של הכנף (נרחיב על כך במשך).
2. עקמומיות של שפת התקיפה (Leading edge curve)
העקום של החלק הקדמי משפיע גם באופן חזק על תכונות הפויל.
בקיצור, אפשר לומר שככל שהחלק הקדמי יותר ישר, כך קשה יותר לבצע פניות קצרות וחזקות.
חלק זה גם נקבע לעיתים על ידי יחס האספקט של הכנף. כנפיים קדמיות עם אספקט נמוך נוטות לכלול עקום גדול יותר מאשר כנפיים עם אספקט גבוה.
לכן, אם ברצונך לשחק בגלים ולעשות פניות חזקות, כנף עם עקום (יחסית) גדול של החלק הקדמי יותר תתאים לך. אם יציבות בקו ישר יותר חשובה או אם אתה גולש דאון ווינד (בדרך כלל על גלים גדולים וארוכים יותר), אז כנף עם עקום ישר יותר תתאים לך.
במיוחד במדיום אספקט, העקום של החלק הקדמי יכול להשפיע הרבה על תכונות הכנף. בשתי דוגמאות הבאות ניתן לראות איך משפיע העקום על שתי כנפיים מדיום אספקט שונות של Starboard:
ההשוואה בין ה-Glider 2 750 וה-E-Type 2 750 מעניינת במיוחד, מכיוון ששניהם משתפים את אותו העיצוב וההבדלים ביניהם רק ביחס האספקט ובצורת החלק הקדמי שלהן. ה-2 E-Type מרגישה יותר כיפית לפניות ומתפשרת קצת בגלייד. ה-Glider 2 750 מרגישה יותר אפקטיבית ועם גלייד יפה, ומתפשרת קצת מהיכולת לבצע פניות חזקות. לכן, בהשוואה בינהם, אנו יכולים לראות בבירור את ההשפעה של יחס האספקט וצורת החלק הקדמי.
3. פרופיל הכנף (Wing profile)
המדע המרכזי מאחורי עולם הפויל – פרופיל הכנף יוצר אזור לחץ נמוך בחלקה העליון שלה, חוק ברנולי. (בשל הפרופיל הקעור יותר בחלקה העליון) המים צריכים להגיע משני כיוונים בו זמנית לאותה נקודה רק שבחלק הקעור הם עוברים דרך ארוכה יותר, וכך נוצר אזור לחץ נמוך מעל הכנף. לחץ נמוך זה גורם לכוח עילוי שאנחנו קוראים לו ריחוף.
ככל שהפרופיל של הכנף עבה יותר, כך העילוי שהכנף יוצרת גדול יותר. לכן, לכנף עם פרופיל עבה יהיה ריחוף על פני זמן ארוך יותר מאשר לכנף עם פרופיל דק.
כנפיים עם אספקט נמוך נוטות להיות עם פרופיל עבה יותר מכנפיים עם אספקט גבוה. בדיוק על פי עקרון זה שאנחנו רוצים לעלות הכי מהר שאפשר לריחוף עם כנף בעלת אספקט נמוך, ללא התחשבות במהירות כי היא פחות רלוונטית למתחילים. לרייס, הגולשים מעוניינים בפרופיל שיבטיח כמה שפחות התנגדות ויאפשר לשלוט בפויל גם במהירויות גבוהות (כלומר, לשלוט בעילוי).
יש הרבה פיתוחים בפרופילים של הכנפיים. רוב הכנפיים, בדורות האחרונים, בעלות מבנה רגרסיבי. הפרופיל של הכנפיים מעוצב כך שהן יספקו הרבה עילוי במהירות יחסית נמוכה. זה מועיל לכך שתוכלו לרחף במהירות ולהישאר באוויר בקלות במהלך מהפכים וסיבובים, אך כאשר מעלים את העילוי של הכנף, מורידים את היכולת להגיע למהירויות גבוהות ולהפך.
4. קצוות הכנף (Winglet tips)
כאשר מדברים על קצוות הכנף חשוב להבין שישנם שני סוגי גרר – גרר מושרה וגרר צורה:
גרר מושרה נוצר כתוצאה מהפרשי לחץ בין צידי הכנף, הגורמים להיווצרות מערבולות בקצותיה. מערבולות אלו גורמות להתנגדות לתנועת הפויל, מה שמכונה גרר.
גרר צורה נוצר כתוצאה מצורת גוף הפויל במים. צורה לא הידרודינמית גורמת לחיכוך מוגבר עם המים, מה שמוביל להתנגדות נוספת, היא גרר צורה. לדוגמא כאשר אנחנו בסירה בתנועה ואנחנו מכניסים יד למים, אנו מרגישים את התנגדות המים.
שני סוגי הגרר פועלים יחדיו ומאטים את הפויל. על מנת להקטין את הגרר, מעצבים את קצוות הכנף בצורה הידרודינמית ומשתמשים בטכניקות שונות, כמו כנפיים עם Winglet tips וגם כנפיים שטוחות עם זוויות מיוחדות וChord משתנה.
קצוות הכנף הם הקצוות הקעורים בקצה הכנפיים. ישנם כנפיים שיש להם קצוות כמעט שטוחים (הן ללא Winglet tips) וישנם כנפיים שיש להם קצוות גדולים וקעורים (עם Winglet tips). לעיתים קרובות ניתן להבחין בקצוות מעוגלים בקצה הכנפיים (ה-Winglet tips) של המטוסים. Winglet tips מבטיחים יעילות גבוהה יותר ויציבות משופרת בקו ישר. כנפיים עם Winglet tips בדרך כלל יציבות יותר בקו ישר מכנפיים בלי Winglet tips ולפעמים גם נחשבות יציבות יותר.
בנוסף, Winglet tips משפרים את היעילות על ידי הפחתת מערבולות בקצה (Tip vortices). תופעה זאת נוצרת כאשר נוזל באזור לחץ גבוה מתכנס סביב הקצה כדי להגיע לאזור בו הלחץ נמוך, מעל הכנף. (נוזל תמיד ישאף להגיע לאזור בעל הלחץ הכי נמוך).
אף ש-Winglet tips היו פתרון יעיל בעבר, עיצובים מודרניים מצליחים להפחית את מערבולות הקצה בצורה יעילה יותר. זו הסיבה שלמטוסים מודרניים כמו ה-787 Dreamliner אין עוד Winglet tips! בעולם הפויל, נשתמש ב-Winglet tips רק כשאר נרצה עוד יציבות מכיוון שהם פוגעים ביעילות של הפויל.
אורך הפיוזלאז׳
אורך הפיוזלאז’ משפיע באופן משמעותי על התנהגותו של הפויל באוויר, הן מבחינת יציבות והן מבחינת תנועתיות. פיוזלאז’ ארוך תורם ליציבות אורכית טובה יותר. הסיבה לכך היא שזנב הפויל, הממוקם בקצה הפיוזלאז’, משפיע יותר על יציבותו כאשר הוא רחוק יותר ממרכז הכובד. לעומת זאת פיוזלאז’ קצר הופך את הפויל לתזוזתי יותר. כתוצאה מכך, פויל עם פיוזלאז’ קצר יהיה קל יותר לתמרון ויוכל לבצע פניות חדות יותר.
בחירת אורך הפיוזלאז’ היא פשרה בין יציבות ותנועתיות. פוילים המיועדים לריחוף ארוך ויציב יהיו בעלי פיוזלאז’ ארוך יותר, בעוד שפוילים המיועדים לתמרון זריז יהיו בעלי פיוזלאז’ קצר יותר.
לכן, גולשים מתחילים, גולשי פרירייד, גולשי דאון ווינד וגולשי רייס יעדיפו פיוזלאז׳ ארוך יותר. בעוד שגולשי Prone וגולשי ווינג שרוצים קפיצות, פריסטייל ותמרון חזק בגלים יעדיפו פיוזלאז׳ קצר.
צורות הסטאבים (מייצבים)
התפקיד העיקרי של הסטאב הוא לספק יציבות לפויל. אף על פי כן, צורת הסטאב משפיעה על התכונות והאופי של הפויל כולו.
יש קצת פחות וריאציות לסטאבים מאשר לכנפיים קדמיות.
4 מהאספקטים הכי חשובים בעיצוב הסטאב:
- מייצבים עם אספקט גבוה – מייצר עילוי גדול יותר לפויל.
- מייצבים עם אספקט נמוך – לרוב הופך את הפויל ליותר כיפי לפניות וקל יותר לביצוע סיבובים ומהפכים, מכיוון שהוא גם נותן יציבות במהירויות נמוכות.
- מייצבים עם Winglet tips – מייצרים יציבות בקו ישר.
- מייצבים בעלי מבנה שטוח ללא Winglet tips – יותר כיפיים בפניות ומאפשרות פניות חזקות יותר.
סטים פוילים מומלצים לרכישה
אספקט נמוך
אספקט בינוני
אספקט גבוה
לסיכום
אני מקווה שמאמר זה סיפק לכם כמה טיפים לשקול בעת רכישת פויל. אם יש לך שאלות או צורך בייעוץ, אל תהססו לפנות אליי! בדקתי את כל הפוילים שאנחנו מוכרים בעצמי, ולכן אני יכול לתאר בבהירות את תכונותיהם. עדיף לחוות בעצמך את התכונות של הפויל ולבדוק האם זהו הפויל שמתאים לך.
יש לנו מגוון רחב של פוילים לווינג, לרוח ול-Prone זמינים לטסטים. שלחו לי הודעה בוואטסאפ או תתקשרו ואשמח לתאם איתכם יום לטסטים.
דן פרידמן,
