Strany
potápěčské
vydává Zdeněk Šraier
Strany potápěčské
vydává Zdeněk Šraier
zavřít

Napište hledaný výraz a stiskněte Enter

 

Ploutve

Jak fungují

autor: Tomáš Sládek  (publikováno: 17.02.2002)
Leonardova ploutev

Už kolem roku 1500 Leonardo da Vinci na své kresbě opatřil potápěče něčím, co připomíná nohu s plovacími blánami. Když se opravdu začaly ploutve používat, moc se od těch Leonardových nelišily. Poslední dobou se však objevilo několik zajímavých konstrukčních inovací. Mají smysl, nebo je to pouze útok na naše peněženky?

Jak vlastně fungují

Ploutev v záběru je obtékána vodou, podobně jako křídlo letadla či plachta plachetnice. V optimálním případě proudnice obtékají spodní (tlačnou) i vrchní (tažnou) stranu téměř plynule, bez vírů a turbulencí. Takové proudění označujeme jako laminární.

Potápěč na ploutev působí silou velikosti Pv, která se rozkládá na dvě složky - dopředně působící tažnou sílu T a kolmou sílu Q. Úkolem konstrukce ploutve je pro stejnou vynaloženou práci (připomeňme, že práce je součinem síly a dráhy) maximalizovat užitečnou sílu dopřednou a minimalizovat sílu kolmou.

Schema rozkladu sil

Ze schématu je patrné, že pro dopředný pohyb je nejužitečnější část ploutve poblíž konce listu, která má relativně velký úhel ku směru pohybu. Síly, které zde vznikají působením přetlaku na spodní straně a podtlaku na straně horní, mají vhodný směr. Oproti tomu část ploutve poblíž botky má jen malý úhel ku směru pohybu a tak se výsledná síla rozkládá do malé síly dopředné a velké síly kolmé.

U ideální ploutve se tedy jen malá část energie kopu promarní na překonávání kolmého odporu v oblasti botky a co největší část energie je využita k dopřednému pohybu, generovanému ke konci listu.

Tuhost ploutve

Základním parametrem při volbě ploutví je jejich správná tuhost. Příliš měkká ploutev se "zlomí" a konec listu, pohybující se téměř kolmo na směr pohybu, v podstatě jen prořízne vodu, aniž je vyvozena dostatečná výsledná síla. Potápěč s příliš měkkými ploutvemi sice subjektivně vnímá minimální námahu, ale není schopen se pohybovat dostatečně rychle dopředu. Potíže způsobí příliš měkké ploutve ve chvíli, kdy potápěč potřebuje vyvinout velkou rychlost, má dostatek energie, ale ploutev ji nedokáže přenést do vody. Takových situací sice nebývá při rekreačním potápění mnoho, ale zato jsou zpravidla poměrně nebezpečné. Příkladem může být pohyb poblíž výstupového žebříku ve vlnách či nutnost krátkého překonání silného proudu při návratu k výstupovému lanu.

Příliš tuhá ploutev se nedostatečně ohne a velká výsledná síla se rozloží na malou dopředně působící tažnou sílu a velkou, leč málo užitečnou sílu kolmou. Navíc list ploutve, procházející vodou značně kolmo, není obtékán laminárně, ale turbulentně, což dále snižuje účinnost. Potápěč subjektivně vnímá velkou námahu, ale rychlost jeho dopředného pohybu vynaložené energii neodpovídá. Potápěč také více kalí sedimenty. Příliš tuhé ploutve způsobují nadměrnou únavu. To může být nebezpečné při delším plavání, kdy hrozí křeče a vyčerpání.

Příliš tuhé ploutve jsou také jednou z příčin nesprávného stylu plavání začátečníků, kteří ve snaze o úlevu ohnou nohy v kolenou a pohybuji chodidlem dopředu a dozadu, aniž by se však ploutví "opřeli o vodu". Tomuto stylu se říká šlapání zelí či jízda na kole a patří k nejobtížněji odstranitelným nesprávným návykům při potápěčském výcviku.

Správně tuhá ploutev umožní potápěči pohodlný dlouhotrvající pohyb v průběhu ponoru a umožní i krátkodobě zabrat, když je to potřeba. Ideální tuhost je značně individuální a kromě tělesných rozměrů záleží hlavně na trénovanosti. Obecně je možno říci, že větší trápení přinesou ploutve příliš tuhé, než příliš měkké. Je to tím horší, čím horší je fyzická kondice potápěče. Asi proto také řada výrobců uvádí na trh ploutve až extrémně měkké.

Otvory a kanály

Aby byl zmenšen kolmý odpor v oblasti botky, je jedním z řešení v této části ploutve zmenšit na minimum účinnou plochu listu. Nejčastějším konstrukčním řešením jsou otvory hned za špičkou botky, které dovolí vodě projít kolmo skrz list. Někdy mají tyto otvory tvar kanálů, které kolmý směr procházející vody usměrní tak, aby i tento proud přispěl k dopřednému pohybu a tak k větší účinnosti ploutve.

Ohybová zóna

Jestliže ohyb ploutve nebude plynulý tak jako na našem schématu, tzn. ploutev se ostře ohne nedaleko za botkou, má větší část možnost působit na vodu ve vhodném směru. Poněkud problematické je porušení laminárního charakteru proudění v oblasti prudkého ohybu, což se výrobci snaží řešit zúžením nebo dalšími otvory v této zóně. Tuhost oblasti, ve které dochází k ohybu, dává ploutvi charakter při dlouhém, pomalém plavání. Aby byla ploutev schopna přenést i větší energii při usilovném plavání, měl by být ohyb omezen pouze do určitého úhlu, jinak se začne ploutev chovat jako příliš měkká.

Příčná stabilizace

Pro snížení turbulencí je třeba, aby voda obtékala list ploutve podélně a při záběru takříkajíc "neutíkala po stranách". Většina ploutví má proto nějaké podélné prvky, které omezují jiné než podélné proudění. Nejobvyklejšími stabilizačními prvky jsou zvýšený okraj listu a podélná žebra. Tyto prvky také zvyšují tuhost ploutve při zachování minimální spotřeby materiálu. Další možností je příčné prohnutí listu do tvaru U. Zajímavým řešením je podélné rozdělení listu ploutve, které obětuje stabilizaci část efektivní plochy listu. Podélné rozdělení listu má podobný efekt, jako otvor ve středu vrchlíku klasického padáku.

Plavecký styl

Podstatnou měrou ovlivňuje vhodnou volby ploutve styl, pro který je ploutev určena. Pro potápění s přístrojem se ploutve upevňují páskem na botu, která poněkud omezuje pohyblivost nohy. Ploutve se používají převážně pro pomalé plavání. To vše mluví spíše pro volbu měkčí ploutve. Pro sportovní potápění na nádech (freediving) se používají velmi dlouhé, relativně tuhé ploutve. Nádechový potápěč bývá dobře trénovaný a pohyblivost nohy v kotníku do jisté míry umožňuje list nastavit do správného úhlu i bez ohybové zóny. Pro závodní plavání s ploutvemi se používá monoploutev, se kterou se plave stylem delfín. Stejně jako ryba, rychlostní potápěč plave celým trupem a už prohnutím těla staví velmi širokou a tuhou ploutev ze skelného laminátu do optimálních úhlů.

Co a jak jsme testovali

Testována byla schopnost ploutve přenést energii plavce do vody. Aby byla zaručena objektivita testu, s každou ploutví plavalo několik plavců. Všichni plavci jsou zkušenými závodníky v ploutvovém plavání, čímž je zaručen rovnoměrný výkon a perfektní styl, včetně bezvadně provedených obrátek.

Test v bazénu obsahoval dvě disciplíny v 25 m bazénu. První se plaval sprint na 50 m. Plavec byl vybaven kromě ploutví také plaveckými brýlemi a středem čela vedeným šnorchlem. Startovalo se z vody, čas byl odpočítáván podle skutečného odrazu od stěny bazénu. Plavec se rozjel pod vodou a od prvního nádechu zůstával se šnorchlem prořezávajícím hladinu. Jako druhá disciplína se plavala střední trať 200 m s přístrojem. Plavec byl vybaven speciální, velmi malou maskou a přístrojem, tvořeným plicní automatikou a malou lahvičkou (zpravidla 3 l), nesenou před sebou v natažených rukách. Start opět z vody. Obě disciplíny byly plavány nohama v protifázi, tady tak, jak obvykle plave potápěč s přístrojem.

Testované ploutve

Výsledky testu

Podrobné hodnocení, výsledky testů a popisy jednotlivých typů ploutví naleznete v časopise.

Plavci s nejrychlejšími ploutvemi (Mares Plana Avanti Quattro) dosáhli průměrných časů 34,6 a 181 s. Pro srovnání jsme naměřili i časy závodníků s jejich vlastním nádobíčkem a plaveckým stylem, tedy velkou laminátovou monoploutví a plaváním delfínem. Na padesát metrů byl průměrný čas 22,1 s a na dvě stě metrů 128 sekund.

autor: Tomáš Sládek