Как доска едет по волне

Детальная физика процесса
Мало кто задумывается о том, как именно доска едет по волне, и за счёт чего держится на стенке. По крайней мере до тех пор, пока не сталкиваются с тем, что набор скорости, необходимый для манёвров – не такое простое дело. Впрочем, обычно, интерес не заходит дальше техники, сёрфер заучивает движения для разгона и запоминает, какие доски упрощают задачу. Эта статья для тех, кто любит углублённую теорию и хочет разобраться, как эти движения и разные доски работают.
Чтобы лучше понять материал из этой статьи, стоит разобраться в деталях строения доски, в частности, знать про разные формы рейла и контуры дна. Если эти слова для вас пока новые, прочитайте статьи «хвост сёрфборда» и «конкейв и конвекс».
Начнём с того, что видимое движение волны не соответствует реальному перемещению воды. Напомню, что свелл – серия механических волн на поверхности – это на самом деле движение не воды, но энергии. Молекулы воды остаются на месте, а энергия движется в сторону берега. (Более подробно об этом в статье «Как образуются волны»). Так, в отсутствии течений, сёрферы, сидящие на лайнапе, не двигаются в сторону берега, когда под ними проходят волны, их опускает и поднимает, но по факту они остаются на месте. Представьте себе ковёр, под которым прокатывается валик. Ковёр – это поверхность воды, а валик – энергия. Наблюдатель видит бегущую вперёд волну, но понимает, что сам ковёр остаётся на месте. Если же посмотреть на движение «изнутри», как если бы рядом с валиком ехала камера, мы увидим, что ковёр движется ему навстречу. Таким образом, с точки зрения сёрфера, едущего по волне, вода движется по передней стенке волны вверх, создавая так называемый «эффективный поток», как показано на иллюстрации:
Когда сёрфер стартует и поворачивает на стенку волны, доска нарушает этот поток, вода, огибая сёрфборд воздействует на него, создавая сцепление и ускорение вперёд и вверх. Величина этих параметров зависит от формы доски и положения на волне. Разберём подробнее.
Сцепление
Вода – субстанция с достаточно высоким коэффициентом вязкости. Когда она обтекает гладкий предмет, ламинарный, то есть однородный, поток «приклеивается» к поверхности, удерживая его в потоке. Этот эффект называется принципом Бернулли, и его отлично демонстрирует простой эксперимент – шарик для пинг-понга на ниточке захватывается струёй воды.
С рейлом сёрфборда происходит то же самое, именно поток воды, а вовсе не фины, удерживают доску на стенке волны. Сцепление есть там, где поверхность доски «приклеена» к воде, а «прилипает» только ламинарный поток, если он становится турбулентным, то есть в нём возникают завихрения, сцепление теряется. Точка перехода потока от ламинарного к турбулентному в гидродинамике определяется критическим Числом Рейнольдса, которое зависит от постоянных характеристик среды, скорости потока и гидравлического диаметра, то есть, грубо говоря, округлости предмета. Таким образом, насколько крепко доска будет держаться на стенке зависит от формы рейла и скорости волны. Чем больше скорость волны и меньше радиус и гладкость рейла, тем раньше поток оторвётся от доски, и наоборот, медленные волны и широкий мягкий рейл обеспечивают очень хорошее сцепление.
Ускорение
Сцепление с волной обеспечивает та часть эффективного потока, которая непосредственно взаимодействует с поверхностью доски, тогда как большая часть воды просто обтекает препятствие. Впрочем, не просто, а по определённому пути, который задают ей контуры дна доски. Конкейв и каналы, то есть вогнутости дна, словно водопровод разворачивают воду вдоль доски, заставляя её «выстреливать» со стороны хвоста и тем самым разгонять доску вперёд. Чем больше воды будет перенаправлено, тем большая сила будет толкать сёрфборд вперёд. В случае, когда контур дна доски выпуклый, то есть мы имеем дело с конвексом, вода перенаправляется в сторону рейла и обтекает доску сбоку. При таком раскладе доска едет значительно медленнее, зато она более устойчива и её сильнее поднимает вверх по волне.
Чем больше воды мы развернём в сторону хвоста доски, тем сильнее ускоримся. С одной стороны, это зависит от формы доски, но кроме того, сам сёрфер может или усилить эффект, или всё испортить, в зависимости от того, какое положение на волне он займёт.
Как отлично видно на картинке, максимальный объём воды взаимодействует с доской тогда, когда она перпендикулярна эффективному потоку, то есть в верхней части волны. Когда сёрфер скользит по стенке вниз, к силе воды добавляется гравитация, что позволяет ещё больше разогнать доску вперёд. Но оказавшись внизу, можно очень быстро потерять набранную скорость, так как на пологой части доска скорее лежит на воде, чем втыкается в неё рейлом, и в итоге вода проходит по касательной, не толкая доску. Это очень частая ошибка тех, кто катается недавно, они спускаются вниз слишком сильно, теряют скорость почти до нуля, и в итоге волна закрывается перед ними, оставляя ковыряться в пене. Другое дело, когда спустившись вниз сёрфер закладывает качественный боттом-терн, зарезая рейл в воду – доску ускоряет ещё сильнее, и в итоге манёвр позволяет набрать ещё большую скорость.
Таким образом, самый правильный способ ехать по волне и набирать скорость – это змейка, а на боттом-тёрнах надо практически ложиться на волну, сильно зарезая рейл в воду. Если с боттом-тёрном у вас пока туго, старайтесь держаться в верхней части волны, не спускаясь ниже, чем 2/3 высоты. Потому что нахождение в нижней части волны тормозит не только конкретно этот проезд, но и весь прогресс в целом!
Made on
Tilda