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Aparejos de vela

Una vela es una estructura extensible , hecha de tela u otros materiales de membrana, que utiliza la energía eólica para propulsar embarcaciones de vela, incluidos veleros , veleros , windsurfistas , botes de hielo e incluso vehículos terrestres propulsados ​​por velas . Las velas pueden estar hechas de una combinación de materiales tejidos, incluida lona o tela de poliéster, membranas laminadas o filamentos unidos, generalmente en forma de tres o cuatro lados.

Una vela proporciona fuerza propulsora mediante una combinación de sustentación y resistencia, dependiendo de su ángulo de ataque , su ángulo con respecto al viento aparente . El viento aparente es la velocidad del aire experimentada en la embarcación en movimiento y es el efecto combinado de la velocidad del viento real con la velocidad de la embarcación. El ángulo de ataque a menudo está limitado por la orientación de la embarcación con respecto al viento o la punta de la vela . En los puntos de la vela donde es posible alinear el borde de ataque de la vela con el viento aparente, la vela puede actuar como un perfil aerodinámico , generando fuerza de propulsión a medida que el aire pasa a lo largo de su superficie, del mismo modo que el ala de un avión genera sustentación , que predomina sobre Resistencia aerodinámica que retarda el movimiento hacia adelante. Cuanto más diverge el ángulo de ataque del viento aparente cuando una embarcación de vela gira a favor del viento, más aumenta la resistencia y la sustentación disminuye como fuerzas propulsoras, hasta que en una vela que navega a favor del viento predominan las fuerzas de resistencia. Las velas no pueden generar fuerza de propulsión si están demasiado alineadas con el viento.

Las velas pueden estar unidas a un mástil , botavara u otro mástil o pueden estar unidas a un cable suspendido de un mástil. Generalmente se izan mediante un cabo, llamado driza , y su ángulo con respecto al viento suele estar controlado por un cabo, llamado escota . En uso, pueden diseñarse para curvarse en ambas direcciones a lo largo de su superficie, a menudo como resultado de sus bordes curvos. Se pueden utilizar listones para extender el borde de salida de una vela más allá de la línea de sus puntos de fijación.

Otros perfiles aerodinámicos no giratorios que propulsan embarcaciones de vela incluyen velas de ala , que son estructuras rígidas similares a alas, y cometas que impulsan embarcaciones equipadas con cometas , pero no emplean un mástil para sostener el perfil aerodinámico y están fuera del alcance de este artículo.

plataformas

Las embarcaciones de vela emplean dos tipos de aparejo, el aparejo cuadrado y el aparejo de proa y popa .

El aparejo cuadrado lleva las velas motrices primarias sobre largueros horizontales , que son perpendiculares o cuadrados, a la quilla del buque y a los mástiles. Estos largueros se denominan vergas y sus puntas, más allá de los ascensores , se denominan penoles [1] . Un barco principalmente así aparejado se llama aparejo cuadrado . [2]

Un aparejo de proa y popa consta de velas colocadas a lo largo de la línea de la quilla en lugar de perpendiculares a ella. Los buques así aparejados se describen como aparejados a proa y popa . [3]

Historia

Velero egipcio, ca. 1422-1411 a. C.

La invención de la vela supuso un avance tecnológico de igual o incluso mayor importancia que la invención de la rueda. [a] Algunos han sugerido que tiene la importancia del desarrollo del estilo de vida neolítico o el primer establecimiento de ciudades. Sin embargo, no se sabe cuándo ni dónde tuvo lugar esta invención. [4] : 173 

Se cree que gran parte del desarrollo inicial del transporte acuático se produjo en dos zonas principales del mundo: las islas del sudeste asiático y la región mediterránea . En ambos, las aguas son más cálidas, por lo que el uso de balsas es posible sin riesgo de hipotermia (una balsa suele ser una estructura de "flujo") y una serie de islas intervisibles crean una invitación a viajar y un entorno donde los avanzados No se necesitan técnicas de navegación. Además, el Nilo tiene una corriente que fluye hacia el norte con un viento predominante en la dirección opuesta, lo que da la posibilidad de derivar en una dirección y navegar en la otra. [5] : 113  [6] : 7  Muchos no consideran que las velas se hayan utilizado antes del quinto milenio a. C. Otros consideran que las velas se inventaron mucho antes. [4] : 174, 175 

Los estudios arqueológicos de la cerámica de la cultura Cucuteni-Trypillian muestran el uso de veleros desde el sexto milenio a. C. en adelante. [7] Las excavaciones del período Ubaid (c. 6000-4300 a. C.) en Mesopotamia proporcionan evidencia directa de la existencia de barcos de vela. [8]

plataformas cuadradas

Se representan velas del antiguo Egipto alrededor del año 3200 a. C., [9] [10] donde barcos de juncos navegaban río arriba contra la corriente del río Nilo . Los antiguos sumerios utilizaban veleros de aparejo cuadrado aproximadamente al mismo tiempo y se cree que establecieron rutas comerciales marítimas hasta el valle del Indo . Los griegos y los fenicios comenzaron a comerciar por barco alrededor del año 1200 a. C.

Los aparejos cuadrados en forma de V con dos largueros que se unen en el casco eran los aparejos de navegación ancestrales de los pueblos austronesios antes de que desarrollaran los aparejos de garra de cangrejo , tanja y chatarra de proa y popa . [11] La fecha de introducción de estas velas austronesias posteriores es discutida. [12]

plataformas latinas

Un Baghlah tradicional de Maldivas con un aparejo latino de proa y popa.

Las velas latinas surgieron alrededor del siglo II d.C. en el Mediterráneo. No se volvieron comunes hasta el siglo V, cuando hay evidencia de que la vela cuadrada mediterránea (que había sido muy utilizada durante todo el período clásico ) estaba experimentando una simplificación de sus componentes de aparejo. [b] Se sugiere que tanto la creciente popularidad del aparejo latino como los cambios en el aparejo cuadrado contemporáneo son medidas de ahorro de costos, reduciendo la cantidad de componentes costosos necesarios para equipar un barco. [13]

Ha sido una presunción común y errónea entre los historiadores marítimos que la latina tenía un rendimiento de navegación significativamente mejor que el aparejo cuadrado del mismo período. El análisis de los viajes descritos en relatos contemporáneos y también en varias réplicas de embarcaciones demuestra que el rendimiento del aparejo cuadrado y del aparejo latino era muy similar. Lateen proporcionó una plataforma más económica de construir y mantener, sin degradación del rendimiento. [14] [13]

La latina fue adoptada por los marinos árabes (normalmente en el subtipo: vela sofá ), pero la fecha es incierta, y no hay pruebas firmes de su uso en el Océano Índico occidental antes del año 1500 d.C. Sin embargo, existe buena evidencia iconográfica de velas cuadradas utilizadas por barcos árabes, persas e indios en esta región, por ejemplo, en 1519. [15]

La popularidad de la carabela en aguas del norte de Europa desde aproximadamente 1440 hizo que las velas latinas fueran familiares en esta parte del mundo. Además, las velas latinas se utilizaban para la mesana en los primeros barcos de tres mástiles, desempeñando un papel importante en el desarrollo del barco con aparejo completo . Sin embargo, no proporcionó gran parte de la fuerza propulsora de estos barcos, sino que sirvió como una vela de equilibrio necesaria para algunas maniobras en determinadas condiciones de mar y viento. La gran cantidad de arte marítimo contemporáneo que muestra la mesana latina en los barcos de los siglos XVI y XVII a menudo tiene la vela enrollada. La experiencia práctica con la réplica de Duyfken confirmó el papel de la mesana latina. [16] [17] [18]

Aparejos de garra de cangrejo

La invención austronesia de los catamaranes , los estabilizadores y las velas triangulares con garras de cangrejo de dos mástiles permitió a sus barcos navegar grandes distancias en mar abierto. Condujo a la expansión austronesia . Desde Taiwán, se establecieron rápidamente en las islas del sudeste asiático marítimo , y luego navegaron hacia Micronesia , la isla de Melanesia , Polinesia y Madagascar , estableciéndose finalmente en un territorio que abarcaba la mitad del mundo. [19] [20]

Barco estabilizador de viaje de Fiji con vela de garra de cangrejo

Las palabras protoaustronesias para vela, lay(r) y algunas otras partes de aparejos datan aproximadamente del 3000 a. C., cuando este grupo comenzó su expansión en el Pacífico. [21] Los aparejos austronesios se distinguían porque tenían largueros que sostenían los bordes superior e inferior de las velas (y a veces entre ellos), en contraste con los aparejos occidentales que solo tenían un larguero en el borde superior. [19] [20] Las velas también estaban hechas de hojas tejidas resistentes a la sal, generalmente de plantas pandan . [22] [23]

Las velas de garra de cangrejo utilizadas con barcos de un solo estabilizador en Micronesia , la isla de Melanesia , Polinesia y Madagascar eran intrínsecamente inestables al virar a sotavento. Para hacer frente a esto, los austronesios de estas regiones desarrollaron la técnica de maniobras en la navegación, junto con estabilizadores únicos excepcionalmente reversibles. En el resto de Austronesia , las velas de garra de cangrejo se utilizaban principalmente en barcos de doble estabilizador ( trimaranes ) y de doble casco ( catamaranes ), que se mantenían estables incluso a sotavento. [20] [24] [19] [25] [26]

En el sudeste asiático insular occidental , las velas cuadradas posteriores también evolucionaron a partir de la vela de garra de cangrejo, la tanja y el aparejo chatarra , los cuales conservaron la característica austronesia de tener más de un palo que sostenía la vela. [27] [28]

Fuerzas aerodinámicas

Fuerzas aerodinámicas para dos puntos de vela.
Embarcación izquierda :
viento a favor: la resistencia predominante impulsa la embarcación con poco momento de escora.
Embarcación a la derecha :
viento en contra (ceñida): la sustentación predominante impulsa la embarcación y contribuye a la escora.
Ángulos de ataque de la vela y patrones de flujo resultantes (idealizados) que proporcionan sustentación propulsora.

Las fuerzas aerodinámicas sobre las velas dependen de la velocidad y dirección del viento y de la velocidad y dirección de la embarcación. La dirección en la que viaja la embarcación con respecto al viento verdadero (la dirección y velocidad del viento sobre la superficie) se denomina "punta de vela". La velocidad de la embarcación en un punto dado de la vela contribuye al viento aparente ( V A ), la velocidad y dirección del viento medidas en la embarcación en movimiento. El viento aparente sobre la vela crea una fuerza aerodinámica total, que puede descomponerse en resistencia , el componente de fuerza en la dirección del viento aparente y sustentación , el componente de fuerza normal (90°) al viento aparente. Dependiendo de la alineación de la vela con el viento aparente, la sustentación o la resistencia pueden ser el componente propulsor predominante. La fuerza aerodinámica total también se resuelve en una fuerza motriz delantera, propulsora, resistida por el medio a través del cual pasa la nave (por ejemplo, a través del agua, aire o sobre hielo, arena) y una fuerza lateral, resistida por las láminas submarinas. corredores de hielo o ruedas de la embarcación de vela. [29]

Para ángulos de viento aparente alineados con el punto de entrada de la vela, la vela actúa como un perfil aerodinámico y la sustentación es el componente predominante de la propulsión. Para ángulos de viento aparentes detrás de la vela, la sustentación disminuye y la resistencia aumenta como componente predominante de la propulsión. Para una velocidad verdadera del viento dada sobre la superficie, una vela puede propulsar una embarcación a una velocidad mayor, en los puntos de la vela cuando el punto de entrada de la vela está alineado con el viento aparente, que cuando el punto de entrada no está alineado, porque de una combinación de la disminución de la fuerza del flujo de aire alrededor de la vela y la disminución del viento aparente debido a la velocidad de la nave. Debido a las limitaciones de velocidad en el agua, los veleros de desplazamiento generalmente obtienen energía de las velas que generan sustentación en puntos de vela que incluyen ceñida hasta amplio alcance (aproximadamente 40° a 135° del viento). [30] Debido a la baja fricción sobre la superficie y las altas velocidades sobre el hielo que crean altas velocidades de viento aparentes para la mayoría de los puntos de navegación, los barcos de hielo pueden obtener energía de una sustentación más alejada del viento que los barcos de desplazamiento. [31]

Navegación a favor del viento con spinnaker

Tipos

Diferentes tipos de velas. [32]

Cada aparejo se configura en un plano vélico , adecuado al tamaño de la embarcación. Un plano vélico es un conjunto de dibujos, normalmente elaborados por un arquitecto naval , en los que se muestran las diversas combinaciones de velas propuestas para un velero . Los planes de navegación pueden variar según las diferentes condiciones de viento, de ligero a fuerte. Tanto los buques con aparejo cuadrado como los aparejados a proa y popa se han construido con una amplia gama de configuraciones para mástiles simples y múltiples con velas y con una variedad de medios de fijación primaria a la embarcación, que incluyen: [ 33]

Los yates de alto rendimiento, incluido el Catamarán Clase C Internacional , han utilizado o utilizan velas de ala rígida , que funcionan mejor que las velas blandas tradicionales pero son más difíciles de manejar. [34] Stars and Stripes , el defensor que ganó la Copa América de 1988 , y USA-17 , el retador que ganó la Copa América de 2010, utilizaron una vela de ala rígida . [35] La actuación de USA 17 durante las regatas de la Copa América de 2010 demostró una velocidad en ceñida de más del doble de la velocidad del viento y en popa de más de 2,5 veces la velocidad del viento y la capacidad de navegar tan cerca como 20 grados del viento aparente. [36]

Forma

Esquinas y lados de una vela cuadrilátera de proa a popa

La forma de una vela está definida por sus bordes y esquinas en el plano de la vela, dispuestos sobre una superficie plana. Los bordes pueden ser curvados, ya sea para ampliar la forma de la vela como un perfil aerodinámico o para definir su forma en uso. En uso, la vela adquiere una forma curva, añadiendo la dimensión de profundidad o calado .

Una vela mayor triangular de proa a popa logra una mejor aproximación a la forma de un ala extendiendo la baluma a popa, más allá de la línea entre la proa y el puño de escota en un arco llamado cucaracha , en lugar de tener una forma triangular. Esta área adicional ondearía con el viento y no contribuiría a la forma eficiente del perfil aerodinámico de la vela sin la presencia de sables . [39] Las velas mayores de crucero en alta mar a veces tienen una baluma hueca (lo contrario de una cucaracha) para obviar la necesidad de sables y la consiguiente probabilidad de rozar la vela. [40] La cucaracha en un diseño de vela cuadrada es el arco de un círculo sobre una línea recta de ovillo a ovillo al pie de una vela cuadrada, lo que permite que el pie de la vela pase los estayes que suben por el mástil, ya que las velas se giran de lado a lado. [41]
La esquina donde se conectan la baluma y el pie se llama puño de escota en una vela de proa y popa. En un foque, la escota está conectada al puño de escota; en una vela mayor, la escota está conectada a la botavara (si está presente) cerca del puño de escota. [37] Los ovillos son las dos esquinas inferiores de una vela cuadrada. Las velas cuadradas tienen escotas unidas a sus ovillos como velas triangulares, pero las escotas se utilizan para tirar de la vela hacia el patio de abajo en lugar de ajustar el ángulo que forma con el viento. [44] La esquina donde se conectan la sanguijuela y el pie se llama ovillo . [37] La ​​esquina en una vela de proa y popa donde se conectan el grátil y el pie se llama amura [ 37] y, en una vela mayor, está ubicada donde se conectan la botavara y el mástil. [37]
En el caso de un spinnaker simétrico , cada una de las esquinas inferiores de la vela es un puño de escota. Sin embargo, a vela en una amura determinada, la esquina a la que se une la escota del spinnaker se llama escota , y la esquina unida al tangón del spinnaker se denomina amura . [44] [45] En una vela cuadrada navegando, la amura es el puño de barlovento y también la línea que sujeta esa esquina. [46]

Material

Vela laminada con Kevlar y fibras de carbono.

Las características de la vela se derivan, en parte, del diseño, la construcción y los atributos de las fibras que se tejen para formar la tela de la vela. Hay varios factores clave al evaluar la idoneidad de una fibra para tejer una tela para velas: módulo inicial , resistencia a la rotura (tenacidad) , fluencia y resistencia a la flexión . Tanto el coste inicial como su durabilidad del material definen su rentabilidad en el tiempo. [39] [48]

Tradicionalmente, las velas se fabricaban con lonas de lino o algodón . [48] ​​Los materiales utilizados en las velas, a partir del siglo XXI, incluyen nailon para spinnakers, donde se valora el peso ligero y la resistencia elástica a las cargas de impacto, y una gama de fibras, utilizadas para velas triangulares, que incluyen Dacron , fibras de aramida , incluido Kevlar , y otras fibras de polímeros de cristal líquido , incluido Vectran . [48] ​​[39] Los materiales tejidos, como el dacrón, pueden especificarse como de alta o baja tenacidad , como lo indica, en parte, su recuento de deniers (una unidad de medida para la densidad de masa lineal de las fibras). [49]

Construcción

Las velas transversales tienen los paneles cosidos paralelos entre sí, a menudo paralelos al pie de la vela, y son la menos costosa de las dos construcciones de vela. Los paneles de vela triangulares de corte transversal están diseñados para encontrarse con el mástil y permanecer en un ángulo con respecto a la urdimbre o la trama (en el sesgo ) para permitir el estiramiento a lo largo del grátil, pero minimizar el estiramiento en el grátil y el pie, donde se alinean las fibras. con los bordes de la vela. [50]

Las velas radiales tienen paneles que "irradian" desde las esquinas para transmitir la tensión de manera eficiente y, por lo general, tienen un rendimiento mayor que las velas transversales. Una vela birradial tiene paneles que irradian desde dos de tres esquinas; una vela trirradial tiene paneles que irradian desde las tres esquinas. Es más probable que las velas mayores sean birradiales, ya que hay muy poca tensión en la amura, mientras que las velas de proa (spinnakers y foques) son más probables que sean trirradiales, porque están tensas en sus esquinas. [48]

Las velas de mayor rendimiento pueden estar laminadas, construidas directamente a partir de múltiples capas de filamentos , fibras , tafetanes y películas , en lugar de tejidos textiles adheridos entre sí. Las velas moldeadas son velas laminadas formadas sobre un molde curvo y adheridas entre sí para lograr una forma que no quede plana. [48]

Los paneles de vela convencionales se cosen entre sí. Las velas son estructuras tensadas, por lo que la función de una costura es transmitir una carga de tracción de un panel a otro. Para una vela textil cosida, esto se hace a través de hilo y está limitado por la fuerza del hilo y la fuerza del agujero en el tejido a través del cual pasa. Las costuras de las velas a menudo se superponen entre los paneles y se cosen con puntadas en zig-zag que crean muchas conexiones por unidad de longitud de costura. [48] ​​[51]

Mientras que los textiles normalmente se cosen entre sí, otros materiales de las velas se pueden soldar mediante ultrasonidos , una técnica mediante la cual se aplican localmente vibraciones acústicas ultrasónicas de alta frecuencia a las piezas de trabajo que se mantienen juntas bajo presión para crear una soldadura en estado sólido . Se utiliza habitualmente para plásticos , y especialmente para unir materiales disímiles . [51]

Las velas cuentan con refuerzos de capas de tela donde las líneas se unen a los ojales o arrugas . [43] Se puede coser un cabo de perno en los bordes de una vela para reforzarla, o para fijar la vela en una ranura en la botavara, en el mástil o en la lámina del grátil de un foque enrollable . [41] Pueden tener elementos de refuerzo, llamados listones , que ayudan a dar forma a la vela, cuando está en toda su longitud, [52] o solo a la cucaracha, cuando está presente. [39] Pueden tener una variedad de medios para arizarlos (reduciendo el área de la vela), incluidas filas de líneas cortas fijadas a la vela para envolver la vela no utilizada, como en los aparejos cuadrados y de cangrejo, [53] o simplemente ojales a través de los cuales pasa un Se puede pasar un sedal o un anzuelo, como en las velas mayores Bermuda. [54] Las velas de proa y popa pueden tener indicadores (trozos de hilo, hilo o cinta que se fijan a las velas) para ayudar a visualizar el flujo de aire sobre sus superficies. [39]

Comparación de la construcción del panel del foque

Jarcia de funcionamiento

Jarcia de funcionamiento en un velero:
  1. hoja principal
  2. Escota de foque
  3. Vang de pluma
  4. Rehabilitación
  5. driza de foque
Bordes y esquinas de la vela cuadrada (arriba). Jarcia de funcionamiento (abajo).

Las líneas que sujetan y controlan las velas son parte del aparejo de labor y difieren entre aparejos cuadrados y de proa y popa. Algunos aparejos se desplazan de un lado del mástil al otro, por ejemplo, la vela de inmersión y la vela latina. Las líneas se pueden clasificar en las que sostienen la vela, las que le dan forma y las que controlan su ángulo con el viento.

Buques con aparejo de proa y popa

Las embarcaciones con aparejo de proa y popa cuentan con aparejos que soportan, moldean y ajustan las velas para optimizar su comportamiento ante el viento, entre los que se incluyen las siguientes líneas:

Buques de aparejo cuadrado

Los buques con aparejos cuadrados requieren más líneas de control que los aparejados a proa y popa, incluidos los siguientes.

Galería

Navegación en embarcaciones de vela de altas prestaciones .

Las velas de las embarcaciones sujetas a una baja resistencia delantera y una alta resistencia lateral suelen tener sables de longitud completa. [52]

Ver también

Leyenda

Notas

  1. ^ La rueda fue inventada c. 5.000 a. C. [4] : ​​174 
  2. ^ Un componente obvio de la vela cuadrada del Mediterráneo en situaciones arqueológicas son los anillos de plomo a través de los cuales se pasaban las líneas brail. Los brails se utilizaron para reducir el área de las velas con vientos crecientes. La alternativa más económica era utilizar puntos de rizo (como se ve en las embarcaciones de vela tradicionales de hoy en día), y el registro arqueológico muestra una desaparición de los distintivos anillos de plomo.

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