الشراع المجنح

الشراع الجناحي ، أو الشراع ذو الطبقتين ^{[ 1 ]،} أو الشراع ذو الطبقتين ^{[ 2 ]،} هو هيكل ديناميكي هوائي ذو انحناء متغير يُركّب على السفن البحرية بدلاً من الأشرعة التقليدية . يُشبه الشراع الجناحي أجنحة الطائرات ، إلا أنه مُصمّم لتوفير قوة رفع على كلا الجانبين ليتناسب مع أي اتجاه للإبحار . بينما تُعدّل الأجنحة انحناءها باستخدام اللوحات ، تُعدّل الأشرعة الجناحية انحناءها باستخدام هيكل مرن أو مفصلي (للأشرعة الجناحية الصلبة). تُركّب الأشرعة الجناحية عادةً على عارضة غير مدعومة بدعامات، وغالبًا ما تُصنع من ألياف الكربون لخفتها وقوتها. يوفر تصميم الأشرعة الجناحية قوة رفع أكبر، ونسبة رفع إلى سحب أفضل ، من الأشرعة التقليدية. تُعدّ الأشرعة الجناحية أكثر تعقيدًا وتكلفة من الأشرعة التقليدية. ^{[ 3 ]}

تتكون الأشرعة الجناحية من نوعين أساسيين يُشكلان سطحًا انسيابيًا، وهما "الأشرعة المرنة" و"الأشرعة الصلبة"، وكلاهما يُركب على سارية دوارة غير مدعومة بدعامات. ^{[ 3 ]} في حين أن الأشرعة الجناحية الصلبة عبارة عن هياكل جامدة لا تُخزن إلا عند إزالتها من القارب، فإن الأشرعة الجناحية المرنة ^{[ 4 ] [ 5 ]} يمكن لفها أو تخزينها على متن القارب. ^{[ 3 ]}

ابتكر إل. فرانسيس هيرشوف تصميمًا أوليًا لهيكل شراعي يتألف من شراع أمامي وشراع رئيسي ، كل منهما مزود بشراع مزدوج الطبقات ذي حواف أمامية مثبتة على عارضة دوارة. ومنذ ستينيات القرن الماضي، تُجري فئة قوارب الكاتاماران من الفئة C تجارب على الأشرعة المجنحة وتُحسّنها في سياق السباقات. وقد استكشف الإنجليزي جون ووكر استخدام الأشرعة المجنحة في سفن الشحن، وطوّر أول تطبيق عملي لها على اليخوت الشراعية في تسعينيات القرن الماضي. وقد طُبقت الأشرعة المجنحة على سفن صغيرة، مثل قوارب أوبتيميست ولايزر ، وعلى يخوت الرحلات البحرية، والأهم من ذلك، على قوارب السباق الشراعية متعددة الهياكل عالية الأداء ، مثل يو إس إيه-17 . تحتوي أصغر القوارب على جناح موحد يُرفع يدويًا. أما هياكل الرحلات البحرية، فتتميز بهيكل مرن يمكن إنزاله عند عدم الاستخدام. غالبًا ما تُجمّع الهياكل عالية الأداء من مكونات صلبة، ويجب رفعها (تركيبها) وفكّها بواسطة معدات على الشاطئ. ^{[ 3 ]}

تتغير انحناءات أشرعة الأجنحة (عدم التناظر بين السطحين العلوي والسفلي للجناح ) تبعًا لزاوية الإبحار وسرعة الرياح. ^{[ 6 ]} يصبح شراع الجناح أكثر كفاءة مع زيادة انحناء الجانب المواجه للريح . وبما أن الجانب المواجه للريح يتغير مع كل زاوية إبحار، فلا بد أن يتغير انحناء الشراع أيضًا. يحدث هذا بشكل تلقائي في الشراع التقليدي، حيث يمتلئ بالرياح مع كل زاوية إبحار. أما في شراع الجناح، فيتطلب تغيير الانحناء آلية. كما تُغير أشرعة الأجنحة انحناءها للتكيف مع سرعة الرياح. في الطائرة، تزيد اللوحات من انحناء الجناح، مما يرفع معامل الرفع الأقصى - قوة الرفع التي يمكن أن يولدها الجناح - عند سرعات جوية منخفضة (سرعة الهواء المار فوقه). يحتاج شراع الجناح إلى نفس تعديل الانحناء مع تغير سرعة الرياح - انحناء أكثر استقامة مع زيادة سرعة الرياح، وأكثر انحناءً مع انخفاضها. ^{[ 3 ]}

تتشابه آليات ضبط تقوس الجناح في الأشرعة ذات الأجنحة المرنة والصلبة. يستخدم كل منهما أجزاءً مستقلة من الجناح الأمامي والخلفي، يتم ضبط تقوسها بشكل مستقل. تسمح التجهيزات الأكثر تطوراً بضبط تقوس الجناح بشكل متغير مع الارتفاع فوق سطح الماء لمراعاة زيادة سرعة الرياح. ^{[ 3 ] [ 7 ]}

يُقيّد وجود الحبال الداعمة لصاري الشراع التقليدي ذي الصاري الطولي أشكالَ الشراع، مما يجعلها أقل كفاءة من وتر الشراع الجناحي الضيق. مع ذلك، يسهل تعديل الأشرعة التقليدية وفقًا لسرعة الرياح عن طريق تقصيرها . أما الأشرعة الجناحية، فعادةً ما تكون ذات مساحة سطح ثابتة. يمكن طي الأشرعة التقليدية بسهولة؛ ويمكن إنزال بعض الأشرعة الجناحية المرنة عند عدم استخدامها؛ بينما يجب إزالة الأشرعة الجناحية الصلبة عندما يكون التعرض للرياح غير مرغوب فيه. ^{[ 3 ]}

• الوسائط المتعلقة بـ Wings (الإبحار) على ويكيميديا ​​كومنز