Ветер и запуск воздушных змеев

Происхождение и особенности ветра. Какая сила поднимает и удерживает змей в воздухе? Сила ветра. Поэтому запускающий змей должен прежде всего научиться определять и распознавать ветер и измерять его силу.

Ветер возникает в результате разности нагрева водной и земной поверхности. Земные поверхности (пашни, луга и т. д.) нагреваются быстрее, а водные пространства и лесные массивы - медленнее. Как известно, теплый воздух легче холодного. Нагретый над земной поверхностью воздух поднимается вверх. Внизу на его место устремляется со стороны моря или леса холодный воздух.

Разность нагрева бывает больше днем и особенно в солнечную погоду. Поэтому и скорость ветра в середине дня бывает больше, чем утром или вечером.

Бывают случаи, когда внизу полное безветрие (штиль), а на высоте 150-200 м дует ветер, способный удержать коробчатый змей.

При подъеме змея можно наблюдать, что ветер не всегда равномерен. Скорость и направление ветра постоянно меняются. Вертикальные воздушные потоки в авиации обычно называют "воздушными ямами" (если поток направлен вниз). Они создают впечатление, что воздух не удерживает самолет или другой летательный аппарат.

Порывы ветра вызываются неровностями земной поверхности. Не только горы, но и строения, мосты и деревья отклоняют ветер у поверхности земли от его горизонтального направления. Наталкиваясь на возвышенности, воздушные потоки поднимаются вверх, а на противоположной стороне, кружась, стекают вниз. Чем сильнее ветер у поверхности земли, тем более ощутимы его порывы в вертикальном направлении.

Порывы ветра происходят также от выравнивания разности температуры воздуха. В солнечную погоду при наличии отдельных облаков воздух, попадающий в тень облака, охлаждается и опускается, а там, где в облаках имеется разрыв, нагревается и поднимается. Так образуются вертикальные течения воздуха.

При встрече змея во время подъема или спуска с порывом ветра наблюдается внезапное падение змея, затем часто он рывком опять поднимается. Такие рывки наблюдаются чаще всего в полдень, когда нижняя воздушная прослойка на высоте от 100 до 200 м наполнена завихрениями.

Для подъема змея очень важно использование восходящих потоков.

Сила ветра целиком зависит от его скорости. Поэтому установить точно силу ветра можно, измерив его скорость каким-нибудь специальным прибором. Силу ветра определяют в баллах по так называемой шкале Бофорта. При некотором опыте можно определять балльность ветра без приборов, по непосредственному ощущению и по признакам, указанным в табл. 1.

Ветромеры. Для точного измерения скорости ветра имеются особые приборы - анемометры, или иначе - ветромеры различных систем. Наиболее простое приспособление для этой цели - флюгер-ветромер (рис. 11).

Рис. 11. Флюгер-ветромер: а - общий вид; б - детали; 1 - мачта (сосна); 2 - рейки (сосна); 3 - стрелка (фанера); 4 - хвост (фанера); 5 - рейки для букв, 4 шт. (сосна); 6 - буквы, 4 шт. (фанера); 7 - шайба (медь); 8 - винт (сталь); 9 - ветромер в сборе

Флюгер-ветромер показывает скорость и направление ветра. Он состоит из вертикальной стойки-мачты, на которой вращается горизонтальная рейка. Строения и деревья создают завихрения, а иногда изменяют направление ветра в данном месте. Поэтому размеры вертикальной стойки-мачты должны быть такими, чтобы флюгер-ветромер был значительно выше этих препятствий. На мачте укрепляются четыре рейки с обозначениями стран света (Ю, 3, С, В). Эти рейки располагаются одна по отношению к другой под углом 90°.

Ветромер устанавливают при помощи компаса так, чтобы рейка с буквой Ю была направлена на юг, рейка с буквой З - на запад и т.д.

Ветромер должен вращаться вместе с соединенной с ним горизонтальной стрелкой, показывающей направление ветра, и всегда при этом становиться плоскостью доски строго против ветра.

В зависимости от скорости ветра ветромерная доска, поднимаясь кверху, устанавливается перед тем или иным штифтом, укрепленном на дуге. Если пластинка находится в вертикальном положении, это означает, что ветра почти нет. Если она поднялась до первого штифта, считая снизу, то скорость ветра равна примерно 1 м/с, если до второго - 2 м/с и т. д.

Дугу со штифтами изготовляют строго по чертежу. Размер ветромерной доски должен соответствовать ее массе. Например, если на чертеже дан размер ветромерной доски 25 X 40 мм, или 10 см², то масса ветромерной доски, изготовленной из консервной банки, должна быть равна 5 г, т. е. масса ветромерной доски относится к ее площади как 5:10 или 1:2.

Ветромер при указанном отношении массы к площади можно делать любых размеров. Но нужно сделать так, чтобы зубцы на дуге по отношению к вертикальной линии были расположены в соответствии с табл. 2.

Почему летает змей? Каждый знает, как легко идти по ветру и насколько трудно против него. Если же взять большой лист фанеры и пойти с ним против ветра, то движение вперед станет почти невозможным. Воздух оказывает большое сопротивление.

Но движущийся воздух кроме сопротивления движению своим давлением создает и подъемную силу, при помощи которой летательные аппараты не только могут подниматься, но и держаться продолжительное время в воздухе.

Для этого плоские или коробчатые змеи при помощи уздечки устанавливают под некоторым углом к встречному потоку воздуха. Этот угол называется углом атаки. Коробчатые змеи летают при углах атаки, равных примерно 15-20°.

А что было бы со змеем, если бы не было леера, т. е. бечевки, шпагата или капроновой нити, за которую запускающий удерживает змей?

Едва только змей будет выпущен из рук, как ветер мгновенно подхватит и унесет.

Леер требуется для того, чтобы удержать змей и воспринимать силу сопротивления воздуха.

Воздушный змей можно запустить и в безветрие. Для этого запускающий должен бежать с леером, передавая его по эстафете своим товарищам. Можно прикрепить леер с запущенным змеем к мотоциклу или автомашине, которые движутся и увлекают змей за собой. Если на определенной высоте окажется ветер, то в движении по земле необходимость отпадает.