סירת מפרש מנצלת את תנועת האוויר (רוח) על-מנת להתקדם במים. ניצול זה מתקיים בעזרת שימוש נכון בעקרונות פיזיקאליים, הנקראים אווירודינמיקה (מכניקת הזורמים).

הבנה בסיסית של מדע האווירודינמיקה, הקשורה לשייט המפרשיות, יכול לעזור לנו לכוון את מפרשי הסירה שלנו ביעילות רבה יותר, ובכך להשיג יותר כוח מקדם, ולהפליג מהר יותר.

כאמור, הסירה מנצלת את הרוח על-מנת להתקדם, אך מהי בעצם רוח.

רוח: היא תנועה (זרימה) של חלקיקי האוויר רבים בכיוון מסוים. הרוח נוצרת בעקבות הפרשי טמפרטורות בין משטחים שונים (יבשה,ים), או בין גושי אוויר בטמפרטורות שונות (הפרשי לחצים), לאחר היווצרות הרוח, היא מושפעת שוב מאותם גורמים אשר יצרו אותה אך אלו לעיתים מגבירים ולעיתים מחלישים את מהירותה.

האטה של זרימת האוויר כתוצאה מגוף כלשהו נקראת חיכוך. חיכוך יכול להיווצר עם: אויר בלחץ שונה, משטח כדור הארץ (ים ויבשה) או גופים שונים (סירות ,בניינים,בני-אדם).

בכל רוח, קיים חיכוך עם משטח כדור הארץ. החיכוך גורם להאטה של זרימת האוויר בשכבה הנמוכה (הקרובה לפני כדור הארץ).

מפרש: מפרש של סירה הוא מעין כנף רכה,והוא פועל באופן דומה לכנפי ציפורים, וכנף מטוס.

המפרש מייצר כוח (עילוי) כתוצאה מזרימת האוויר עליו. כלומר, מפיק כוח מזרימת הרוח מבלי להשקיע כוח.

באיור זה, ניתן לראות הדמייה של ניסוי אווירודינמי אשר מסביר את הפקת הכוח של המפרש מבלי להשקיע אנרגיה.

הכנף הונחה במצב אנכי ובזווית אל כיוון זרימת האוויר (מדמה מפרש של סירה בקדמית במפנה שמאלי במבט על, כשצד שמאל של הכנף הוא השפה הקדמית של המפרש). עם התחלת הניסוי, רוסס האוויר בצבעים שונים בכל 20 מאיות השנייה. אפשר לראות שכמו הצבע האדום, כל הצבעים שקדמו לו הגיעו אל הכנף באופן אחיד.

ברגע פגיעת האוויר בכנף, זרימתו משתנה מפני שעליו להקיף את הכנף משני צידיה (הצבע הכתום). בעקבות כך, נוצר לחץ של חלקיקי האוויר בצד העליון של הכנף (שהוא הצד שנמצא מתחת לרוח במפרש הסירה). לאחר "השתחררות" הלחץ, נוצר מצב של תת-לחץ בצידה העליון של הכנף, והאוויר בצד זה מגביר את מהירותו אף מעבר למהירות הצד התחתון (שהוא מעל הרוח במפרש הסירה). הפרשי זרימה אלו נראים בצבעים הירוק והכחול.

בגלל הפרשי מהירות הזרימה בשני צידי הכנף/מפרש, נוצר מצב שבו בצידו העליון של המפרש יש לחץ גבוה מאשר בצידו התחתון. ובעזרת הכוח הזה מתקדמת הסירה.

<קישור לסרטון הניסוי>

בגלל הפרשי מהירות הזרימה בשני צידי הכנף/מפרש, נוצר מצב שבו בצידו העליון של המפרש יש לחץ גבוה מאשר בצידו התחתון. ובעזרת הכוח הזה מתקדמת הסירה.

בציור זה, מתאר כל חץ את עוצמת וכיוון הכוח שמפיק המפרש בחלק זה (מדמה מפרש בקדמית במפנה ימני, כשצד ימין הוא חלקו הקדמי של המפרש). סך כל הזוויות והכוחות שמפיק המפרש נמצא ב-90 מעלות לשיא הבטן של המפרש (מסומן בחץ הירוק), ונקרא כוח העילוי.

בגלל השיבוש בזרימת הרוח שיוצר המפרש, והחיכוך עימה, נוצר כוח המנוגד לכיוון ההתקדמות של הסירה, כוח זה נקרא גרר.

כיצד לכוון את המפרש

עלינו להכיר תחילה עוד מספר הגדרות

רוח אמיתית: הרוח שמרגישים על סירה עוגנת, או בחוף, כלומר רק במקום שמחובר לקרקע ללא תזוזה, אפשר להרגיש את הרוח האמיתית

רוח פנים: הרוח שנוצרת מהתנועה של מי שמרגיש את הרוח. (ביום שאין רוח, נוסעים בסירת מנוע ומרגישים רוח מכיוון החרטום). הכיוון של הרוח פנים הוא הפוך לכיוון ההתקדמות שלנו.

רוח מדומה: שילוב של רוח אמיתית והפנים. מה שקורה בזמן שמפליגים.

בעקבות שילוב של רוח הפנים וחיכוך האוויר במים, עלינו להתחשב בהשפעתם וליצור בצורת המפרש מה שמכונה 'טוויסט'.חלקו העליון של המפרש צריך להיות מכוון לכיוון רוח שונה מהחלק התחתון. בגלל שהרוח חזקה יותר בחלק העליון של המפרש, נכוון אותו מעט יותר משוחרר מהחלק התחתון.

באיור זה, ניתן לראות שעוצמת הרוח בחלק העליון של התורן חזקה יותר (אורך החץ הסגול) מחלקו התחתון (החץ הכחול), וכתוצאה מכך כיוון הרוח בחלק העליון של התורן (כיוון החץ האדום) כהה יותר מכיוון הרוח בחלקו התחתון של המפרש (החץ הירוק).

מדוע צריך חרב?

כאמור, ככל שנפליג קרוב יותר אל כיוון הרוח, כיוון הכוח אשר מפיק המפרש, יהיה רחוק יותר מכיוון החרטום שלנו (שאליו אנו רוצים להפליג) עד מצב שבקדמית חדה כיוון זה יהיה כמעט הצידה. לכן, נתשמש בחרב על מנת למנוע את היסחפות הסירה הצידה, ולהמיר את כיוון הכוח לכיוון כך שיקדם אותנו. יש לזכור שהמצאות החרב במים מייצרת התנגדות במים (גרר) ולכן, נשאף להקטין את השימוש בה ככל שכיוון הכוח אשר מפיק המפרש קרוב יותר אל כיוון החרטום שלנו.

באיורים הבאים נראות סירות בקדמית, צד ומלאה, וחץ ירוק מסמן בכל אחת מהסירות את כיוון הכוח שמפיק המפרש.

שימו לב לכך שבתמונה העליונה, ללא חרב במים מרבית התקדמות של הסירה תהיה הצידה, ורק מעט קדימה. לעומת זאת, בתמונה התחתונה כוח המפרש מקדם את הסירה כך שכמעט ואין צורך בחרב במים. בתמונה המרכזית מספיקה חצי חרב במים כדי לבלום את היספחות הסירה הצידה ולהמיר את כל הכוח שמפיק המפרש להתקדמות.

מערכות לכיוון המפרש:

מיתר המפרש: מיתר המפרש משמש בעיקר על מנת לכוון את זווית המפרש אל הרוח. על-ידי מתיחה ושחרור של המיתר, מטרתנו היא תמיד לשמור על 'גבול הנפנוף' של המפרש ביחס לרוח המדומה בזמן ההפלגה. בחלק מדגמי הסירות, מתיחה של המיתר מלווה גם במתיחה כלפי מטה של המנור וכתוצאה מכך להשטחה של המפרש.

שפה תחתונה: מערכת השפה התחתונה מאפשרת לקבוע את עומק הבטן במפרש, בעיקר בחלקו התחתון. המטרה היא להתאים את עומק הבטן לתנאי-הים. ברוח חלשה וחזקה מאוד, נרצה להשטיח את המפרש. ברוח בחלשה על-מנת להקל על זרימת הרוח על המפרש וברוח חזקה מפני שהמפרש מיצר יותר כוח משאנחנו יכולים לאזן.

בומ'גק: מערכת הבומג'ק משמשת להשטחת המפרש כאשר אנחנו משחררים את מיתר המפרש, ברוח חלשה מאוד בדגם לייזר, ובכל הדגמים ברוחות בינוניות וחזקות.

קנינגהם: מתיחת הקנינגהם ברוחות בינוניות וחזקות, מעבירה את בטן המפרש לחלקו הקדמי, מאחר וברוחות בעוצמה כזו בטן המפרש גדלה בעקבות לחץ הרוח עליו ושחרור מיתר המפרש.

ערן סלע