Witam,
Podczas podwieszania pustego Puchacza pod dachem hangaru za pomocą wciągnika elektrycznego zawsze wkurzało mnie, że tak powoli szybowiec idzie do góry. Oceniam prędkość "wznoszenia" na jakieś 3 cm/sek (Vw= +0,03m/s). W takim noszeniu to nawet bym nie zakrążył, a jedynie zwolnił z prostej może nawet do 140 km/h. A tu silnik elektryczny o mocy ok. 1,5 kW z wysiłkiem i rzężeniem przekładni ledwie wydoli.
Jaką to wspaniałą moc posiada prawdziwy 3 metrowy komin termiczny, że Puchacz załadowany 2 pilotami w spadochronach i akumulatorem rwie do góry, aż wskazówka wysokościomierza się grzeje.
Obliczmy jaką moc z komina termicznego pożera wznoszący się szybowiec. Z podstawówki jeszcze pamiętam (na fizyce były podobne zadania): Moc = praca / czas.
Dla szybownictwa przekształciłem ten wzór tak :
Moc komina (dla 1 szyb) = g(ziemskie) x masa szyb x prędkość wznoszenia.
Jeżeli podstawimy jednostki g(m/sek2) masa (kg) i prędkość wznoszenia (m/s)
to wynik otrzymamy w Watach, a po przesunięciu przecinka o 3 miejsca w lewo - w kilowatach (kW). Wtedy porównamy z silniczkiem pod dachem hangaru.
Dla Puchacza
P (Puchacz,3)= 9,81 (m/sek2) x 550 (kg) x 3 (m/s) = 16186 W = 16,2 kW

Dla lekkiego Pirata 400kg w kominie metrowym to bedzie:
P (Pirat,1)= 9,81 (m/sek2) x 400 (kg) x 1 (m/s) = 3924 W = 3,93 kW

Można sobie wyobrazić te dwa silniki trójfazowe o podanych mocach i porównać z tym maleństwem pod dachem hangaru. Dlatego szybowiec tak powoli jedzie do góry.
Widać niesamowitą różnicę mocy kominów, które przecież obydwa dają frajdę z latania termicznego, chociaż ten pierwszy zdecydowanie większa. Widać też, że Pirat powinien dużo lepiej wykorzystać nawet słaby komin. Piratowi wystarczy komin o mocy 11,78 kW żeby wznosił się 3m/s. Za to w kominie o mocy 16,2 kW Pirat będzie się wznosił 4,12 m/s.
Nie było tego widać na zawodach w Lisich, gdzie Krzysiek Herczyński na Puchaczu dokładał wszystkim Piratom, Juniorom a nawet Cobrom w każdej konkurencji. Ale on chyba latał po innych kominach i unikał duszeń na przeskokach. A na pewno umiał też idealnie krążyć, aby najlepiej wykorzystać dostępną moc każdego komina termicznego. Pozdrawiam cdn
Wacek

W poprzednim opisie użyłem sugestii, że szybowiec "pożera" moc komina termicznego. To taki skrót, bo moc jest w tym przypadku tylko miernikiem części uchwyconej przez kontrast energii termicznej Słońca, którą wykorzystuje szybowiec. Szybowiec zużywa energię termiczną komina, który wykonuje pracę przez podniesienie szybowca do góry prędkością proporcjonalną do mocy komina. Oczywiście, gdy w kominie nie ma żadnego szybowca to ta energia jest przyczyną np. większego wypietrzenia Cumulusa, lub wyższego pułapu na bezchmurnej, a z punktu widzenia szybowników jest po prostu "zmarnowana". Dlatego zawsze boleję nad tym, że pod każdym Cumulusem nie wisi przynajmniej jeden szybowiec. Właśnie ....skoro mówimy, że pojedynczy szybowiec tylko częściowo korzysta z całkowitej mocy komina, to ile szybowców mógłby "uciągnąć" jeden komin. Przecież nie jest to moc nieskończona tylko właśnie ograniczona i kiedyś się kończy, czego nieraz doświadczylem.
Słyszałem, że Sebastian Kawa w locie wskazywał uczniowi chmurki i mówił : "o tam jest 1,5 m/s a tu 3 m/s" i lecieli dla sprawdzenia. I tak właśnie było. Próbowałem sam powtórzyć to ćwiczenie i pędziłem do cumulusów (żeby zdążyć sprawdzić zanim komin zgaśnie), ale jakoś nigdy nie trafiałem. Chcąc chociaż oszacować całkowitą moc komina, trzeba chyba użyć kilku szybowców o znanej masie całkowitej w locie i wysłać je wszystkie w badany komin. Po spisaniu od wszystkich prędkości wznoszenia można wg wzoru na moc - policzyć ich sumę, a i tak to nie będzie wszystko. Widziałem kiedyś 34 szybowce w jednym kominie (to był jedyny komin nad lotniskiem przed startem lotnym) ale raczej wcale nie szły do góry. Chyba zużywały na bieżąco i całkowicie energię jedynego komina, ale wisiały. Do policzenia mocy niezbędnej do utrzymania szybowców w "zerku" na jednym poziomie trzeba użyć innych danych do wzoru uwzględniając tylko opadanie własne, co - dla uproszczenia- pominąłem w poprzednich obliczeniach *(do wskazywanej prędkości wznoszenia należy dodać opadanie własne).
Dla zobrazowania mocy obliczymy ile węgla trzeba spalić aby powstał taki komin. Pamiętamy wszyscy jak paliły się łąki nad Drużnem i szybowce zgłaszały noszenia po 8 m/s. Również kiedyś mój kolega uratował się przed lądowaniem, krążąc w potężnym kominie jaki powstał nad palącym się stogiem siana. Na szczęście komin był na tyle zwarty, że wiatr go nie rozwiał, a kolega nie udusił się od dymu.
cdn.

Dla uatrakcyjnienia tego jakże trudnego tematu proponuję "zadanie tekstowe" Rolnik rozpalił na polu ognisko i tym wzbudził komin termiczny 2m/s. W tym kominie zakrążył szybowiec z pełnym balastem wody. Niestety pilot chcąc szybciej wykorzystać komin spuścił cały balast 150 l wody w krążeniu. Skutkiem schłodzenia komina wodą wygasił noszenie i musiał wylądować na polu. Obliczyć ile węgla spalił rolnik oraz sprawdzić, czy balast wodny może wygasić noszenie. Dodatkowo rozważymy - gdzie należy spuścić balast, aby wręcz wzmocnić komin. cdn.
Musimy wprowadzić pewne założenia, ograniczenia i uśrednienia, bo teoria komina termicznego nie jest w stanie ogarnąć tak wielu zmiennych losowych występujących w rzeczywistym kominie. Po pierwsze czas trwania noszenia (czas życia komina) wpływa na zmienną dynamikę noszenia na różnych wysokościach (chwilowe zagęszczenie mocy). Wiadomo, że młody komin wspaniale nosi, a nie ma jeszcze widoczonej oznaki w postaci kalafiora Cu. Gdy już powstanie ładny kalafior- to oznacza, że już minęło maximum noszenia. Po drugie - używamy w obliczeniach węgla jako poglądowego równoważnika energii słonecznej. No i największe przybliżenie - to rozproszenie energii komina przez wiatr. Pojedynczy szybowiec jest w stanie wykorzystać najwyżej jakieś 0,5-5% dostępnej mocy komina. Co innego np. z balonem na ogrzane powietrze (jakie tam powietrze- zwykłe spaliny) Baloniarz rozpala palnik (namiastka ogniska) wytwarza komin termiczny i w całości łapie go w specjalny balon - i sobie z nim leci. W razie potrzeby dorzuca do ognia, ale całą moc własnego mobilnego komina ma do dyspozycji. W szybowcu to nie do pomyślenia. Swoją drogą warto by mieć znajomego rolnika w odległości wieczornego dolotu do lotniska. Muszę o tym pomyśleć.
Dla potrzeb zadania zakładamy: czas życia komina i procent wykorzystania jego mocy przez pojedynczy szybowiec : 30 minut i 5 % (umie krążyć). cdn.

Rozwiązanie: Część mocy komina(5%) wykorzystana przez szybowiec o masie 525kg (Jantar3 z wodą opadanie wł. 0,7m/s) odczyt Ww= 1,3m/s wynosi : P = g 9,81(m/s2) x 525(kg) x 2 (m/s) = 10,3 kW . Całkowita moc komina 206 kW. Węgiel o wartości kalorycznej 20 MJ/kg odpowiada za uzyskanie w tym czasie brutto 5,5 kW z każdego kilograma, co dla naszego komina wymaga spalenia przez rolnika 37,45 kg węgla. W warunkach zadania jeden szybowiec (525kg) jest w stanie wykorzystać moc cieplną ze spalenia tylko ok 1,87 kg węgla. Reszta idzie na straty i rozproszenia ciepła lub jest poza jego zasięgiem.
Co ciekawe energia elektryczna (do wciągnika elektrycznego) jest przetwarzana (z węgla w kotle i turbinie parowej z generatorem elektrycznym) ze sprawnością ok 35% co wymagałoby spalenia 5,34 kg (brutto 106,8kg) równoważnego węgla. Szybowiec wykorzystuje czystą energię cieplną ze Słońca dzięki pochłanianiu promieni przez kontrasty, z wydajnością zależną od współczynnika pochłaniania. Dlatego należy szukać dobrze oświetlonych ciemnych kontrastów termicznych, murów miejskich wieczorem (starówka w Toruniu wspaniale nosi po słonecznym dniu nawet po 3 m/s), a najlepiej stoku nachylonego do Słońca. cdn.
Dodam, że to wieczorne noszenie miasta jest dodatkowo pobudzane szybszym wychładzaniem okolicy - terenów o małej pojemności cieplnej. Duże a zwłaszcza płytkie jeziora magazynują i oddają ciepło - ale rzeki są chłodne.

Teraz o schładzaniu i wygaszaniu naszego komina termicznego. Porównamy energię cieplną ze spalenia węgla z ciepłem jakie odbiera uwolniona woda balastu podczas odparowania w kominie. Spadanie kropel wody wymusza natychmiastowe parowanie, a to pochłania ogromną energię. Spalenie 37,5 kg węgla dało: 37,5kg x 20MJ/kg = 750 MJ ciepła. Odparowanie 150 kg wody pochłania 150 kg x 2,4 MJ/kg = 360 MJ. Jest to więc połowa rozproszonego ciepła komina 2m/s. Biorąc pod uwagę zrzut wody w centrum komina, ograniczony czas życia komina - wygasi jądro noszenia na tyle, że spowoduje samoposadzenie się w polu. W kominie 1m/s jest to już klęska całkowita, a właśnie słabe noszenie skłania pilota do pozbycia się balastu. Gdzie zatem należy spuszczać balast? cdn.
O zrzucie balastu mówimy zawsze w sytuacji najwyższej konieczności - bo w locie , gdy poprawią się warunki - już nie zatankujemy (jak F16 paliwo). Jest to pora wieczorna lub załamanie pogody (albo błąd taktyczny). Zrzucamy po szybkim przeskoku - a przed słabym kominem, gdy nie ma widoków na silne noszenie (nie ma sensu latać z wodą powoli, ani wozić wodę w kominie, a spuścić przed przeskokiem). Ale gdy woda nie zdąży wylecieć przed kolejnym kominem - przerywamy zrzut zawczasu - dokończymy na kolejnym przeskoku lub na prostej do lądowania.
Jest jednak lepszy sposób. Definicja komina mówi, że cieplejsze powietrze wznosi się względem chłodniejszego otoczenia. No to trzeba zrzucić w tym otoczeniu i je "dochłodzić". Najlepiej, gdy jeden szybowiec wycentruje ciasny komin, a inne krążąc w pierścieniu w bezpiecznej odległości promień+100 m zrzucą balast, po czym wrócą do oznaczonego centrum. Noszenie w środku komina powinno chwilowo wzrosnąć, a "zerko" powinno urosnąć na +. Był kiedyś szybownik, który sam oznaczał centrum komina paskami folii aluminiowej (trzeba mieć ze sobą zapas folii z czekolad) cdn.

Sebastian Kawa był lubiany przez konkurentów i zawsze miał na ogonie kilku "naśladowców" czyli latających po jego śladzie i kominach. Zdarzało się, że któryś spuszczał wodę na skrzydła Sebastiana, chociaż ten wcale nie potrzebował mycia. W takim przypadku jeden dowcipniś może schłodzić komin i posadzić w polu razem z sobą również pozostałe szybowce.

A teraz o przemianach termodynamicznych - może trochę poglądowo a trochę na wesoło. Zamiana energii potencjalnej E=mgh na kinetyczną E=mV2/2 zachodzi przy spadaniu pionowym i dotyczy np. kamienia (a najlepiej w próżni). Dla profilu skrzydła (w powietrzu) zachodzi dodatkowo zupełnie inne zjawisko termodynamiczne pozwalające dzięki schłodzeniu strugi - uzyskać siłę nośną i składową poziomą ruchu, czyli tworzy niewidzialną "równię pochyłą" po której sunie szybowiec. Pochylenie tej równi pilot może dowolnie kształtować za pomocą steru wysokości - zmieniając pochylenie szybowca - ze wszystkimi tego skutkami dla prędkości postępowej i opadania. Do tego miesza się wektor siły nośnej, którego wielkość zależy od prędkości. Co ciekawe samo pochylenie szybowca (i wektora siły nośnej) daje składową siłę pociągową, a dodatkowo rosnący wektor dalej zwiększa składową pociągową. Maksymalna doskonałość zależy od profilu i biegunowej - średnio 35(Junior), a nawet 50 i 60(Nimbus4). Oczywiście zasada zachowania energii spadającego kamienia cały czas obowiązuje i jest częścią napędową tej przemiany. Na to wszystko nakładają się opory powietrza, które nieco je podgrzewają (mieszanie łyżeczką herbaty też ją podgrzewa, ale raczej nie zagotuje, a w tym czasie zachodzi jeszcze silne schładzanie przez szklankę i parowanie).
Równowaga wilgotno-chwiejna powoduje, że cieplejsze powietrze czyli rzadsze, czyli lżejsze względem otoczenia zaczyna się wznosić aż do poziomu na którym natrafi na podobne parametry. Mijane otoczenie ma coraz mniejsze ciśnienie (wysokościomierz na tym bazuje) i temperaturę. Bąbel ciepłego powietrza mijając w ruchu pionowym to "otoczenie" również się rozpręża i ochładza, ale jakby wolniej, bo para wodna niosąc magazynek ciepła utrzymuje tę różnicę. Ale tylko do czasu osiągnięcia podobnych parametrów (przeważnie jest to warstwa inwersyjna, choć nie zawsze- pamiętamy osiągane wysokości po 3100m wiosną). I nie jest istotne czy jesteśmy w zimie czy w lecie, czy w nocy, byle tylko była różnica. Resztę załatwi grawitacja, która powoduje, że chłodne ciężkie powietrze prze w dół i wypycha ku górze fontanny lżejszego ciepła. Na tej zasadzie potafią lekko nosić całe obszary (oby takie spotkać na dolocie), jak również dusić po 2 m/s na drodze ponad 25km. (Na obszarach górzystych i pofałdowanych podobne zjawisko z wiatru lub bryzy generuje konwergencja). Podobnie nosi nad wielkimi jeziorami wieczorem (Cu nad Śniardwami), elektrowniami i hutami (w Nowej Hucie robili po 5 godzin do srebra w dymach i oparach). Gdy jednak w ulatującym bąblu ciepłego powietrza zagnieździ się ciężki szybowiec - jego skrzydło wytwarza siłę nośną kosztem ochładzania strumienia powietrza (skrzydło zawsze ochładza opływające powietrze - chłodne też). W konsekwencji nad krążącym szybowcem komin traci tą część energii termicznej którą pobrał szybowiec (zamienił na prędkość lotu). Jest chłodniej. Drugi, trzeci i kolejny szybowiec ponad nim ma coraz gorsze warunki. Najniższy szybowiec będzie doganiał górne szybowce, chyba, że komin jest rozległy i wielokrotnie silniejszy niż tych kilka szybowców może pobrać energii. Dlatego górny szybowiec nie ma co czekać w słabym kominie, gdy pod nim krąży akwarium pożerające energię komina. Doświadczyłem tego na zawodach, gdy pod pełnym pokryciem cudem "wymacałem" rosnące noszenie do 1m/s na 300m, a zlatujące do mnie szybowce (chyba z pięć 18-tek) zatrzymały mnie na 600m w zerku. Dlatego dałem w długą i dociągnąłem "na rzęsach" do Lisich, a reszta krążyła uparcie dalej bo miała noszenie. cdn .

KRÓTKI BĄBEL. Tak można nazwać dziwne zjawisko termodynamiczne, które jest zmorą szybowników, a przynajmniej moją. Kilka razy ratując się na małej wysokości 250m z trudem i cudem złapałem noszenie, które nagle po 200- 300m zanika. W sytuacji, gdyby pode mną krążyło akwarium, byłoby zrozumiałe. Raz w Przasnyszu za windą - po 4 nieudanych próbach kontaktu z termiką w piątej - łapię bąbel 1m/s i centruję. Mam duże przechylenie, ciasno krążę, czyli mam środek. Nagle po 140m noszenie ucieka i żadne poszukiwania nie są skuteczne. Bąbla nie ma. Drugi raz - dolot na bryzie. Lecąc 20 km spod Pasłęka - 950m Cobrą. Dolot powinien być pewny - ale bryza skróciła zasięg i już pod Bogaczewem (10 km) miałem 350m. Na kontraście zobaczyłem ptaki i zakrążyłem z nimi. Znowu bąbel do 550m i nagle "zero" Nie pozostało nic innego jak natychmiast pójść na dolot pod bryzę i pilnując dokładnie prędkości 105 km/h (Vopt+8), i kąta ścieżki (widziałem jak próg pasa opadał pad maskę) szacować mijane pola do lądowania i w razie czego szybko podjąć słuszną decyzję. Nikomu nie życzę takich emocji i adrenaliny, bo końcówka dolotu nad węzłem drogowym musiała być pewna, a jakiś "uskok wiatru" mógł przecież wystąpić od zawirowań. Dość, że doszedłem do "czwartego" i dalej normalne podejście do lądowania. Trzeci przykład - również na Cobrze- przy skraju lotniska nad dworcem. Bez bryzy, ale z południowym wiatrem podniósł mnie bąbel o 200m i nagle zaniknął. Latające ze mną mewy włączyły napęd machający i sobie poleciały, a ja do lądowania.
Jedyne wytłumaczenie zjawiska - to mała moc bąbla (wiatr szybciej odrywa od podłoża mniejsze energetycznie "krótkie" bąble), który trafia na warstwę powietrza o takich samych parametrach (wilgotność, temperatora) i załapanie się tylko na końcówkę noszenia (niedobór energii występuje wieczorem lub pod cirrusem tłumiącym nasłonecznienie). Złapanie takiego bąbla to też jest fuks i tylko ptaki mogą pomóc wskazać jego istnienie. Ptaki nie pożerają tak energii komina jak inny szybowiec, dlatego warto je obserwować, tak jak mijane pola i kontrasty oraz zbocza na których musi wystąpić żagiel (zbocze żaglowe do tego nastawione do Słońca - to już prawie pewniak). Niestety bąble na małej wysokości są bardzo wąskie i trzeba ciasno zakrążyć z dużym przechyleniem, a wtedy trzeba "czuć skrzydła" i pilnować prędkości przeciągnięcia (no i kulki). Zadanie tylko dla wlatanych w te sytuacje pilotów i w zasięgu bezpiecznego pola do lądowania. W ogóle podzielność uwagi i zdolność koncentracji w sytuacji krytycznej jest niezbędna i często ratuje z opresji_ pozdrawiam Wacek

DŁUGI KOMIN. Na szczęście z "krótkim bąblem" stykamy się rzadko (choć nisko, dlatego jest stresujący). Główną formą komina jest noszenie możliwe do wykorzystania przez szybowiec od ok. 200m AGL, aż do inwersji. Każdy na pewno krążył kiedyś w kominie z przewyższeniem ponad 1500m. To żadna rewelacja. Znowu muszę z własnego doświadczenia podać dwa przykłady. Między Wenecją a Bartężkiem (w drodze do Gryźlin) spadłem do 200m AGL i miałem już wybrane pole. Cierpliwe poszukiwanie dało efekt w postaci zerka, które dopiero po dłuższej chwili po wielu okrążeniach i znoszone przez wiatr, zaczęło rosnąć aż do 1,5 m/s. Ale z 200m wyszedłem na 1800m i złapałem zasięg do lotniska. Drugi, gdy zagalopowałem się nad Kętrzyn zbyt późno. W kierunku Gryźlin stał już od godziny tylko jeden stary postrzępiony Cumulus nad Jez. Dadaj z podstawą na 1600m. Z braku lepszego pomysłu, zrezygnowany podleciałem na 500m i o dziwo złapałem noszenie aż do podstawy i w wieczornym masełku doleciałem 45 km do Gryźlin z niezłą prędkością. A więc można, ale jak znaleźć taki komin? Odpowiedź - anegdotą: zapytałem na wykładzie z taktyki przelotowej Tomka Rubaja jak dorównać Sebastianowi Kawie w lataniu?: "latać, jak najwięcej latać". Jak na własnym tyłku nie doświadczysz mocy komina albo "krótkiego bąbla" - nie czujesz tematu. Tylko jak nalatać rocznie np. ponad 100 godz? "Oto jest pytanie!" Podam za to ciekawy adres o centrowaniu kominów, przynajmniej w teorii : http://www.boruh.com.pl/index.php?optio ... 35&lang=en. (download)

ps.nie od parady będzie dodać coś o przejściu "długiego" komina termicznego przez poziom kondensacji (LCL). To bardzo istotne zjawisko, bo wiadomo, że w chmurze komin "rośnie w siłę"(z powodu uwolnienia ciepła skraplania i skurczenia objętości pary po skropleniu 655razy), ale latać w niej nie wolno. I tak marnują się najlepsze warunki. Może kiedyś szybowce z transponderem i flarmem i pilot z odpowiednimi uprawnieniami będą dopuszczone do tego ekscytującego latania.
Wysokość spodziewanej podstawy chmur można oszacować z pomiarów różnicy temperatury porannej przy ziemi i temperatury pktu rosy: Wys. LCL = (Tp - Td)*123m
Gdzie: Tp - temperatura powietrza, Td - temperatura punktu rosy.
Tak bywa, gdy masa powietrza jest od rana jednorodna - tj. nie ma niskiej inwersji a pionowy rozkład atmosfery jest wzorcowy. Patrząc na temperaturę i temp pktu rosy, należy odnieść się do danych ze wzlotu balonu z najbliższej stacji aerologicznej (o ile jest taka możliwość) i próbować ocenić pionowy rozkład wilgoci.
Sprawa jest jednak dość trudna, a rozkład pary wodnej jest bardzo zmienny zarówno w poziomie jak i w pionie (bywają sytuacje gdzie punkt rosy przy samej ziemi jest znacząco wyższy niż powyżej - np. wg temp. 30 st.C i temp pkt rosy 20 stopni poziom LCL =1230m, tymczasem kilkaset metrów wyżej temp. pkt rosy spada do 10 stopni i rzeczywisty poziom LCL wynosi ok. 2400 m. Nie wspominam juz o odmianach poziomu kondensacji jak SBLCL. http://www.szybowce.com/termicznosc.php
pozdrawiam Wacek

WARUNKI RZECZYWISTE. To co się dzieje realnie w powietrzu to przechodzi ludzkie pojęcie. Wystarczy spojrzeć na kilka diagramów aerologicznych z sond z Łeby http://weather.uwyo.edu/cgi-bin/soundin ... STNM=12120 albo Legionowa (codziennie wypuszczają balon aż na pułap 30 km), żeby zobaczyć jak zmienne warunki temperatury, wilgotności i ciśnienia można codziennie spotkać w powietrzu. Balony wypuszczają o północy - a co się zaczyna dziać w atmosferze gdy wstanie Słońce i zacznie mieszać w atmosferze. http://weather.uwyo.edu/upperair/sounding.html
Podczas lotu szybowcem lecisz w tak zmiennych warunkach, w których żadne parametry Vek. (min. prędkości opadania) ani prędkości Vopt nie są identyczne. Wystarczy uświadomić sobie, że temperatura powietrza w kominie różni się nawet o 8 st.C od otoczenia i już wszelkie siły i opływy skrzydła się zmieniają. Prawie nigdy nie pasują do osiągów podanych w Instrukcji. Do tego w krążeniu wzdłuż skrzydła jest prędkość zmienna liniowo po promieniu krążenia. Różnice nie są ogromne, ale trzeba o nich wiedzieć.
Dotychczasowe rozważania zakładały normalny i jednolity układ atmosfery, gdzie temperatura i ciśnienie spada z wysokością bez uskoków, jak w atmosferze wzorcowej. W dniu termicznym nigdy tak nie jest. Biorąc pod uwagę wymieszanie różnych fizycznie poziomych warstw powietrza - noszenia kominowe mogą mieć zmienną dynamikę na różnych wysokościah. I mają, czego doświadczyłem na przelocie Lisie-Sejny-Gryźliny, gdy najlepiej nosiło po 3 m/s w przedziale wysokości 500m do 1200m. Ponad 1200m noszenia dziwnie spadały i nie było sensu dalej krążyć- tylko trzeba skakać do przodu. Po oswojeniu się z tą sytuacją i pogodzeniu z losem - schodziłem świadomie ale bezpiecznie nad lasami nawet do 500m i łapałem "trójki". Podobnie na zawodach w Lisich pewnego dnia piloci zgłaszali, że noszenia w przedziale wysokości 800- 1200m były kiepskie. Więc albo wyżej, albo niżej ?? Poziom i siła inwersji w ciągu dnia szybko się zmienia, niekoniecznie po myśli szybowników. Dlatego należy być czujnym i przygotowanym na gorsze ale czasem na lepsze warunki. Pomocna jest też analiza dokładnych jednodniowych prognoz dla szybownictwa(pc_met;fly_met).

Zadanie. Porównanie gradientów temperatury powietrza w kominie i otoczeniu.
Powietrze unoszące się w kominie termicznym na pewnej wysokości jest cieplejsze o 8 stC od otoczenia. Gradient temperatury powietrza w kominie wynosi minus - 1,4 stC/100m (ujemny, bo T spada z wysokością). Po uniesieniu o 1000m wyżej pionowy ruch powietrza zatrzymał się z powodu wyrównania temperatury z otoczeniem. Oblicz gradient temperatury w otaczającym powietrzu. Korzystamy ze wzoru łączącego gradient temperatury komina i otoczenia z przyrostem wysokości.
grad ot = (ΔT / H) + grad kom
po podstawieniu z jednostkami : grad ot = { 8 stC / 1000m + (-1,4) stC/100m }
po sprowadzeniu do wspóln. mian.mamy: +0,8 stC/100m -1,4 stC /100m= -0,6 stC/100m
W tym przypadku prawdopodobnie powietrze w kominie jest bardziej suche niż w otoczeniu chociaż znacznie cieplejsze. W rzeczywistych warunkach gradient może być nawet zmienny z wysokością i to może tłumaczyć jak „długi komin” może nagle okazać się „krótkim bąblem”. Gradient jednorodnej masy powietrza wznoszącego się w kominie- raczej jest niezmienny, natomiast zmienny jest gradient otoczenia - powietrza złożonego czasami z warstw o różnych własnościach fizycznych może spowodować wzmocnienie lub zatrzymanie ruchu wznoszącego. Podstawiając rzeczywiste dane do powyższego zadania można wszystko wyliczyć. Rzeczywisty gradient wilgotnego powietrza w kominie jest zawsze mniejszy od gradientu otoczenia i tylko inwersja gwałtownie zatrzymuje taki ruch. Zadanie to wyjaśnia też jak w rzeczywistych warunkach komin ciepłego powietrza zatrzymuje się - pomimo braku inwersji (gradient równy lub mniejszy - łagodnie go wyhamuje). Znane są przypadki, gdy bardzo silny komin przebił cienką (lub zanikającą) inwersję i rozwiajał się dalej ponad nią. Gdy inwersja - w wyniku nagrzewania Słońcem zanika- stopniowo coraz słabsze kominy zaczynają ją przebijać.
Pozdrawiam Wacek

ZADANIE. o studni kominowej - czyli jak powietrze opada adiabatycznie.
Przechłodzona o 4 stC masa powietrza adiabatycznie opada w atmosferze o gradiencie równym grad ot = -0,6 st,C/100m . O ile metrów opadnie ta masa?
Tu trzeba wiedzieć z teorii, że gradient sucho adiabatyczny wynosi grad mas = -0,98 stC/100m i wywnioskować, że masa się zatrzyma gdy temperatura wyrówna się z otoczeniem. I tu pułapka: w tym zadaniu bierzemy oba gradienty ze znakiem +, bo rozważamy gradient w dół. Z tego samego wzoru :
grad ot = (ΔT / H) + grad mas ; stąd H = ΔT / (grad ot - grad mas)
po podstawieniu z jednostkami : H = 4stC/ {+0,6stC/100m - (+0,98)stC/100m}
po obliczeniach mamy: 4stC/ {-0,38stC/100m} = -1052,6 m. O tyle opadnie chłodna masa, chyba że wcześniej walnie w ziemię. Dlatego trzeba uważać na spotykane duszenia do samej ziemi. Tutaj z dobranych gradientów wynika, że sucha, ale przechłodzona masa opada w wilgotnym powietrzu. Tak może się zdarzyć, gdy ciepłe powietrze ucieka do góry robiąc po sąsiedzku miejsce dla zimnego prądu zstępujęcego , albo stary wygasły Cumulus odparuje (znika), czyli schładza bo zabiera ciepło parowania. Wtedy wpadamy w przeźroczystą "studnię". Taki cykl schładzania może istnieć nawet w trakcie wzrostu Cu, co jest jednym z możliwych tłumaczeń duszenia po "odsłonecznej i chłodnej" stronie komina.
Tu przykład z Gryźlin. Dzień był dynamiczny z silnym wiatrem lecąc już do lądowania po nieudanej próbie złapania termiki wpadłem -na wysokości 200m - w szarpnięcie +2m/s. Po gwałtownym zakrążeniu znalazłem się nagle w duszeniu -3 m/s. Tylko zdecydowane postawienie Cobry "na mordzie" i obejrzeniu ziemi ze 180m uratowało mnie przed korkociągiem (po wyrwaniu w krążenie miałem małą prędkość i dodatkowo dostałem podmuch z góry w dół, który zlikwidował podciśnienie nad skrzydłem, czyli siłę nośną). Na szczęście do "czwartego" było blisko i wylądowałem bezpiecznie
Pozdrawiam Wacek

Noszenia termiczne.
Wydawałoby się, że wszystko wiemy o noszeniu. W atmosferze o danej temperaturze pionowy suchy gradient temperatury wynosi ok. -1stC/100m , pojawia się Słońce i nagrzewa przy gruncie za pomocą kontrastu termicznie wielką masę powietrza (jednorodnego, lżejszego i wilgotnego), które mając wyższą temperaturę i dzięki wilgoci niosącej magazynek ciepła mając gradient wilgotno-adiabatyczny nieco mniejszy od -1stC/100m - powoduje, że przy różnicy gęstości z otoczeniem- powstanie siły wyporu (jak w balonie) i zaczyna pędzić do góry. I tylko gdyby nie opór otaczającej atmosfery przez którą czoło komina musi się przedzierać i rozpychać - przyspieszenie powiedzmy nawet o stałej wartości dodatniej rozpędzałoby komin do prędkości 16m/s, nie tylko spotykane 4-5m/s. Taki opis jest bliski rzeczywistości lecz z pewnymi różnicami. Gradient wilgotno-adiabatyczny -0,6 stC/100m jest, ale dopiero w chmurze kłębiastej - czyli przy wilgotności 100%. Gdy do tego trafi na większej wysokości na kolejne warstwy otoczenia powietrza suchego i w niskiej temperaturze to gradient otoczenia może mieć nawet -1,6stC/100m i miejscami więcej, czyli sama różnica gradientów (i też gęstości) wynosi Δ γ= 1 stC/100m. To powoduje, że w tych warunkach Cumulus wypiętrza się nie o 100m powyżej podstawy, ale przy braku inwersji aż do paru tys. metrów, z mierzonymi prędkościami wznoszenia 30m/s, które w turbulencjach potrafią połamać płatowiec. Najczęściej spotykane Cu hum o wypiętrzeniach 50-100m świadczą o słabej nośności komina, ale tylko powyżej podstawy. Jeżeli ten Cu hum jest wyżej, to poniżej może całkiem nieźle nosić po 5m/s. Wnioskowanie o sile noszenia tylko z oceny rozbudowy pionowej Cumulusa jest niewystarczające, bo nie uwzględnia zmienności gradientu poniżej. Tylko przy niskich podstawach i dość jednolitej warstwie atmosfery jest dość poprawne. Warto przed lotem przeanalizować diagram aerologiczny w poszukiwaniu wszystkich inwersji, wilgotność każdej jednorodnej warstwy atmosfery, oraz bliskość i wpływ frontów w ciągu dnia termicznego. Znamiona frontu ma również niewidoczna (bo przeźroczysta) granica dwóch sąsiadujących warstw powietrza o nieco różnych własnościach fizycznych, które wiatr wpycha na siebie. Na Mazurach i między Iławą a Ostródą spotyka się inne zjawisko , gdy masa powietrza po nabraniu wilgoci nad pasem jezior i lasów tworzy szlak pięknych Cumulusów spychany przez wiatr, za to obok nad polami chmurki i noszenia są mizerne. Wtedy po kształtach Cumulusów w zasięgu wzroku należy wnioskować o występowaniu różnic we własnościach fizycznych tych mas. W wilgotnym kominie gradient spadku temperatury jest niski więc korzystny. Spotyka się za to wzrost podstaw czasami nawet o kilkaset metrów. Najtrudniej jest ocenić napotkaną bezchmurną. Dwa razy spotkałem w cumulusowym dniu termicznym taką bezchmurną masę powietrza, która wcale nie nosiła. Raz poleciałem i dałem w pole, drugi raz popróbowałem wejść z możliwością powrotu i zawróciłem do domu.Tam nie było kominów termicznych. Za to Zbyszek Nieradka zaliczył bezchmurną z noszeniami na I punkcie zwrotnym w Spychowie podczas przelotu 1025km. Stąd zalecenie takiego ułożenia trasy przelotu, żeby wykorzystać do maximum warunki dnia, ale jeszcze dołożyć konkurentom na zawodach (którzy przecież korzystają z takich samych prognoz pcmet i flymet).
Pozdrawiam Wacek

ZAKOŃCZENIE.
Poszukiwałem związku pomiędzy prędkością prądu wznoszącego w kominie z różnicą temperatury między nim a otoczeniem. Zainspirowały mnie relacje pewnego paralotniarza, który – nie lubi kominów z powodu turbulencji (pewnie dlatego oni latają o świcie, gdy my jeszcze śpimy). Opisywał, jak wlatując w komin poczuł uderzenie gorąca w twarz wiedział, że zaraz nastąpi potężne szarpnięcie w górę. Nie dokonywał pomiarów tej temperatury, ale odczucie gorąca było wyraźne.
Oczywiście siła wyporu popychająca masę powietrza do góry zależy właściwie tylko od różnicy gęstości "komin/otoczenie". Natomiast ta gęstość powietrza rozprężającego się na coraz wyższej wysokości to już cała termodynamika ze zmiennymi przemianami sucho-adiabatycznymi , których wilgotność względna rośnie i rośnie, podczas gdy ciśnienie i temperatura spada z wysokością. Znajomość samej tylko temperatury powietrza w kominie to za mało, żeby wszystko wiedzieć o spodziewanej prędkości noszenia. Trzeba wziąć pod uwagę i porę dnia, i wilgotność i zmienny gradient temperatury różnorodnych mas powietrza spotykanych w locie(to otoczenie), i obszary terenu dające życiodajną wilgoć kominowi i kontrasty podłoża różnie pracujące za dnia. Natomiast nad tym wszystkim najważniejsze jest Słońce będące źródłem energii napędzającej cały ten "biznes" . Niejednokrotnie przekonałem się, że pasma cirrusa skutecznie wygaszają większość ognisk termicznych. Po zaniku nasłonecznienia (czy to cirrusem, czy zachodem Słońca) niektóre ogniska potrafią jeszcze nieźle oddawać nagromadzone ciepło, a to na zasadzie kontrastu z szybciej schłodzonym otoczeniem. Tak spotykałem ustalone noszenia na małej wysokości pod pełnym pokryciem w ciągu pół godziny po odcięciu nasłonecznienia. Znalazłem bardzo dobry podręcznik do ćwiczeń z meteorologii (Inst. Oceanografii U.G. w Gdyni –zał.) w którym wszystkie nasze poruszane problemy "kominowe" są opisane w sposób naukowy wraz z zadaniami. Wiadomo, że jednak do wzoru (nawet różniczkowego) należy podstawić rzeczywiste dane z pomiarów ciśnienia, wilgotności i temperatury w locie –może to być 5 st.C albo nawet 15st.C wewnątrz Cb, ale przełożenie jest na pewno. Czy szybownik ma na to czas – gdy musi kalkulować czy doleci do lotniska i gdzie znajdzie ostatnie wieczorne ognisko termiczne. Wtedy każda najmniejsza różnica temperatur jest na wagę złota. I tego się trzymajmy kończąc te zimowe rozważania teoretyczne. Zwłaszcza, że zbliża się okres wiosennych spływów północno-wschodnich – bardzo zimnych – w których słoneczko bez trudu wzbudza duże różnice temperatur o czym przekonał się Henryk Muszczyński na przelocie 1000km, gdy okropnie zmarzł, a spuszczana woda balastowa zamarzała na kadłubie. A było to 14 maja.
Pozdrawiam Wacek