Lurebuilding team przedstawia - Środek wyporu a środek ciężkości

Dawno nie prezentowałem artykułu. Obiecałem sobie, że szybko tego nie zrobię. Ale ….
Życie płata jednak figle.
Tym razem o czymś, czego nie widzimy. To może być trudny artykuł w odbiorze. Niestety jest dużo fizyki.
Tytułowe środki, bo o nich mowa, są nierozerwalnymi parametrami fizycznymi każdego woblera. Nie zawsze na nie zwracamy uwagę, nie zawsze zdajemy sobie sprawę jak są ważne, zwłaszcza ich położenie. A to błąd.
Wyznaczenie położenia środka wyporu S_W może stanowić problem, gdyż przede wszystkim zależy on od kształtu, wymiarów woblera, a także od stopnia jego zanurzenia w wodzie. Wobec tego wobler o identycznej geometrii wykonany z drewna, pianki, żywicy, z tworzywa sztucznego (pusty w środku) będzie miał zawsze to samo położenie środka wyporu S_W. Inaczej określa się jego położenie w woblerze powierzchniowym, pływającym po powierzchni i tylko w nieznacznej części zanurzonym w wodzie, a inaczej w woblerze całkowicie zanurzonym w wodzie.
Z kolei położenie środka ciężkości S_C woblera zależy od kształtu, wymiarów i materiałów użytych na korpus, stelaż, dodatkowe obciążenie, kotwice oraz ster, i także nie jest łatwym zadaniem. Natomiast w ogóle nie zależy on od stopnia zanurzenia woblera w wodzie.
Aby to wyjaśnić rozpatrzmy dwa przypadki woblerów pracujących w różnych warstwach wody, co pokazano na rys.1. Zatem rys.1a pokazuje wobler powierzchniowy (smużący), który nie jest całkowicie zanurzony oraz na rys.1b zaprezentowano wobler całkowicie zanurzony. Zakładając jednorodną strukturę obu woblerów można zauważyć, że dla woblera powierzchniowego środek wyporu S_W znajduje się poniżej środka ciężkości S_C. Podobnie jest w łódkach, żaglówkach, jachtach, statkach. Natomiast dla woblera całkowicie zanurzonego w wodzie środek wyporu S_W i środek ciężkości S_C mają wspólny punkt.

 

Rys.1. Różnice w położeniach środka wyporu S_W

 

Ze względu na to, że przekroje poprzeczne woblerów są różne, dla których trudniej jest wyznaczyć omawiane środki, wygodniej jest to przedstawić na przykładzie kostki sześciokątnej o boku a (korpus woblera), co zaprezentowano na rys.2.

 

Rys.2. Wyznaczenie środka wyporu S_W i środka ciężkości S_C

 

Przyjęcie kwadratu lub prostokąta jako przekrój korpusu woblera umożliwia w prosty sposób wyznaczyć ich środek wyporu S_W, będący środkiem geometrycznym powierzchni, który znajduje się na przecięciu ich przekątnych. Przypadek z rys.2a odpowiada woblerowi powierzchniowemu, a wobler nurkujący rozpatrywany jest na przykładzie przypadku z rys.2b. W obu przypadkach założono jednorodną strukturę woblera (bez stelaża, dodatkowego obciążenia), dzięki czemu łatwiej jest wyznaczyć środek ciężkości S_C. Wobler powierzchniowy (rys.2a) zanurzony jest na głębokość h. Wobec tego środek wyporu S_W dla niego wyznaczyć można na przecięciu się przekątnych prostokąta o bokach a oraz h, czyli w połowie boku a (a/2) i boku h (h/2). Jak widać, przy wyznaczaniu środka wyporu S_W rozpatruje się tylko część zanurzoną w wodzie, gdyż tyle wody wyparł wobler. Natomiast środek ciężkości S_C wyznacza się w miejscu przecięcia się przekątnych boków a. Widać wyraźnie, że środek ciężkości S_C znajduje się powyżej środka wyporu S_W, gdyż znajduje się w połowie boków a (a/2). Środek ciężkości S_C wyznacza się z całej bryły woblera, niezależnie jak głęboko jest on zanurzony w wodzie. Taka sytuacja, przedstawiona jak na rys.2a, odpowiada również woblerowi nurkującemu, ale pływającemu. Wobler ten pozostający w bezruchu na wodzie też jest zwykle tylko częściowo zanurzony, ale już podczas łowienia na skutek naporu na ster zanurza się całkowicie pod wodę. Wówczas rozpatrywany jest przypadek z rys.2b. Ponieważ cały wobler jest zanurzony pod wodą to środek ciężkości S_C oraz środek wyporu S_W pokrywają się, gdyż wyznaczone są z tych samych przekątnych boków a, oczywiście przy założeniu, że posiada jednorodną strukturę.
Wyznaczone na skutek przecięcia się przekątnych, co pokazano na rys.2, środki wyporu S_W i ciężkości S_C są środkami geometrycznymi odpowiednio prostokąta o bokach a i h oraz kwadratu o bokach a. Tak jak wspomniano położenie środka wyporu S_W woblera zależy jedynie od kształtu (objętości) zanurzonej bryły, a nie zależy od jej masy wynikającej ze struktury woblera. Natomiast położenie środka ciężkości S_C zależy już od struktury woblera, a właściwie od kształtu korpusu, położenia stelaża, dodatkowego obciążenia, kotwic i steru.
Z omawianymi środkami ściśle związane są siły wyporu F_W i ciężkości F_C, których punkty zaczepienia znajdują się odpowiednio w tych środkach. Siła wyporu F_W zależy od gęstości wody, w której wobler porusza się, oraz objętości woblera zanurzonego w tej wodzie. Zatem siłę wyporu F_W można zmieniać poprzez zmianę wielkości woblera. Siła ta nie zależy od kształtu woblera przy tej samej objętości, czyli inaczej mówiąc woblery o różnym kształcie, ale o takiej samej objętości posiadają identyczną siłę wyporu F_W. Natomiast siła ciążenia F_C zależy od masy woblera, tzn. od objętości woblera, gęstości własnej materiałów, z których wykonany jest wobler, oraz od dodanego obciążenia.
Wracając do środków wyporu S_W i ciężkości S_C. Analizując dostępne na rynku wędkarskim woblery stwierdza się, że środek ciężkości S_C może być różnie usytuowany względem środka wyporu S_W wzdłuż osi poziomej woblera, co pokazano na rys.3.

 

 

Rys.3. Usytuowanie środków wyporu S_W i ciężkości S_C w osi poziomej woblera
a) środek ciężkości SC przesunięty w kierunku głowy woblera względem środka wyporu S_W,
b ) środek ciężkości S_C w linii ze środkiem wyporu S_W,

c) środek ciężkości S_C przesunięty w kierunku ogona woblera względem środka wyporu S_W

 

Jednakże jak wspomniano precyzyjne położenie tych środków ciężko jest wyznaczyć zwłaszcza, że zależy od kształtu korpusu oraz jego składowych elementów. Chcąc określić ich wpływ należy rozpatrzeć je pojedynczo, oddzielnie. Zatem na początku zostaną wyznaczone oba te środki dla korpusów, później dla stelaży, a następnie dla zestawu korpus+stelaż. Zawsze nurtowało mnie, gdzie znajduje się środek wyporu S_W oraz ciężkości korpusu S_Ckorp i jak zmienia się ich położenie po włożeniu stelaża, steru i założeniu kotwic, a przede wszystkim jak je wyznaczyć. Z pomocą przychodzą programy komputerowe umożliwiające modelowanie woblerów w postaci przestrzennej (3D). Poniżej rozpatrzono kilka, przykładowych woblerów różniących się kształtem korpusu. Przy budowie modeli trójwymiarowych i wyznaczaniu omawianych środków założono jednorodną strukturę korpusu (zwykle drewno nie ma jednorodnej struktury, ale nie są to jakieś duże odstępstwa i wstępnie zakłada się, że jest jednorodna) oraz jego symetrię (widok korpusu z góry).
Jako pierwszy rozpatrzono korpus woblera klasycznego, pokazanego na fot.1.

 

Fot.1. Wobler z klasycznym korpusem autorstwa Czesława Sowińskiego

 

Oba środki znajdują się bliżej początku korpusu (od strony steru) oraz poniżej połowy maksymalnej wysokości korpusu, co pokazano na rys.4. Zakładałem, że będzie bliżej początku korpusu.

 

Rys.4. Środek wyporu S_W oraz środek ciężkości S_Ckorp wyznaczony dla korpusu
woblera autorstwa Czesława Sowińskiego

 

Z kolei fot.2 prezentuje wobler, którego korpus zwęża się w kierunku ogona.

 

Fot.2. Wobler autorstwa Dana McGratha

 

Taki zabieg spowodował, że środki znajdują się bliżej początku korpusu oraz podniesienie ich wyżej w płaszczyźnie pionowej (rys.5). Zakładałem, że trochę bliżej przodu korpusu znajdą się te środki.

 

Rys.5. Środek wyporu S_W oraz środek ciężkości S_Ckorp wyznaczony dla korpusu
woblera autorstwa Dana McGratha

 

Na fot.3 pokazano wobler, którego korpus kształtem przypomina banan. Podcięty został dół korpusu.

 

Fot.3. Wobler trociowy autorstwa Kazimierza Michalaka

 

Środki zostały odsunięte od przodu korpusu (rys.6), ale tylko nieznacznie przesunęły się w stosunku do korpusu z rys.4.

 

Rys.6. Środek wyporu S_W oraz środek ciężkości S_Ckorp wyznaczony dla korpusu
woblera autorstwa Kazimierza Michalaka

 

Wobler z korpusem typu glapka przedstawiono na fot.4. Korpus ten charakteryzuje się zdecydowanie większą wysokością.

 

Fot.4. Wobler typu glapka autorstwa Jana Bulsiewicza

 

Oba środki znajdują się bliżej przodu korpusu i nieco powyżej maksymalnej wysokości korpusu, co pokazano na rys.7.

 

Rys.7. Środek wyporu S_W oraz środek ciężkości S_Ckorp wyznaczony dla korpusu
woblera autorstwa Jana Bulsiewicza

 

Natomiast na fot.5 zaprezentowano wobler także z korpusem typu glapka, ale jest on nieco niższy i szerszy niż ten z fot.4.

 

Fot.5. Wobler autorstwa Leszka Akusa

 

Środki są dalej odsunięte od przodu korpusu (rys.8) niż w przypadku woblera z fot.4, ale ze względu na swój przekrój poniżej połowy maksymalnej wysokości korpusu. Widać wyraźnie, że korpus jest wyraźnie szerszy w dolnej jego części. Odmiennie niż w przypadku wcześniejszych korpusów.

 

Rys.8. Środek wyporu S_W oraz środek ciężkości S_Ckorp wyznaczony dla korpusu
woblera autorstwa Leszka Akusa

 

Poniżej (fot.6) korpus woblera o innych proporcjach. Jest on niski, ale za to szeroki.

 

Fot.6. Głowacz firmy Salmo

 

Oba środki znajdują się bliżej przodu korpusu i poniżej maksymalnej wysokości korpusu, co pokazano na rys.9.

 

Rys.9. Środek wyporu S_W oraz środek ciężkości S_Ckorp wyznaczony dla korpusu głowacza (Salmo)

 

Zaś na fot.7 pokazano również wobler z korpusem o odmiennych proporcjach niż w przedstawionych powyżej. Korpus ten ma zdecydowanie masywniejszą tylną część.

 

Fot.7. Wobler autorstwa Dana McGratha

 

Wyznaczone środki wyporu S_W i ciężkości S_Ckorp znajdują się w połowie długości woblera (rys.10). Zakładałem, że będzie bliżej końca korpusu. Podobnie jest w płaszczyźnie pionowej. Środki te znajdują się w połowie maksymalnej wysokości korpusu.

 

Rys.10. Środek wyporu S_W oraz środek ciężkości S_Ckorp wyznaczony dla korpusu
woblera autorstwa Dana McGratha

 

Z przeprowadzonej analizy położenia środka wyporu S_W i ciężkości S_Ckorp dla różnych korpusów wynika, że znajdują się one w przedniej części korpusu, ale w niewielkim oddaleniu od środka jego długości. Można było spodziewać się, że będą dalej odsunięte w kierunku przodu korpusu. Zmiany kształtu korpusu (długość, szerokość) nieco zmieniają położenie tych środków, ale nie są to przesunięcia znaczne.
Także w płaszczyźnie pionowej położenie środka wyporu S_W i ciężkości S_Ckorp oscyluje w granicach połowy maksymalnej wysokości korpusu. Przekroje poprzeczne korpusów woblerów bywają najczęściej w kształcie owalu, co pokazano na rys.11.

 

Rys.11. Przekroje poprzeczne korpusu woblera

 

Figurą wyjściową jest elipsa w ustawieniu pionowym, co można zauważyć dla przekrojów z rys.11a÷rys.11d. Zwykle bywa, że większość korpusów grzbiet posiada szerszy niż brzuch lub są sobie równe (rys.11a÷rys.11c), ale zdarzają się odwrotne sytuacje (rys.11d). W przypadku woblerów, dla których korpusów swoim kształtem przypomina cygaro figurą wyjściową może być elipsa o proporcjach bliższych kołu (rys.11a). W niektórych przypadkach woblerów przekrój poprzeczny ich korpusu przypomina elipsę, ale ułożoną w poziomie (rys.11e). Obniżanie położenia środków wiąże się najczęściej z szerszym kształtowaniem korpusu w jego dolnej części (rys.11d). Działając w przeciwną stronę (rys.11a÷rys.11c) podwyższa się ich lokalizację. Nie tylko kształtem korpus można zmieniać położenie tytułowych środków. Warto spróbować zastosować niejednorodną strukturę korpusu. W przypadku korpusów wykonanych z drewna można lokalnie wykonać komory powietrzne. Stosując żywicę na korpus można zastosować lokalnie żywicę o odmiennej gęstości niż pozostała część korpusu.
To są zabawy korpusem. Jednakże sam korpus to nie wszystko. Znajduje się w nim jeszcze stelaż, a także dodatkowe obciążenie, ster. Do wystających oczek stelaża zakładane są kotwice. To powoduje przede wszystkim zmiany w położeniu środka ciężkości S_C woblera.
Przejdźmy zatem do stelaża. Powszechnie spotykany w tworzonych ręcznie woblerach jest stelaż jednoczęściowy i może być ukształtowany na różne sposoby. Poniżej, na rys.12÷rys.14, zaprezentowano stelaże, o identycznym rozmiarze i rozmieszczeniu oczek, w trzech wariantach jego ukształtowania. Zaznaczono także ich środki ciężkości S_cstel. Jego położenie określono względem oczka mocującego linkę. Widać wyraźnie, że ukształtowanie stelaża ma wpływ na położenie tego środka w płaszczyźnie pionowej, natomiast w płaszczyźnie poziomej środki te są dla każdego stelaża zbliżone. Im niżej znajduje się część stelaża łącząca oczko mocujące linkę z oczkiem tylnej kotwicy, tym niżej znajduje się środek ciężkości stelaża S_cstel. Stelaże te przeznaczone są do woblerów, w których oczko mocujące linkę znajduje się w korpusie.

 

Rys.12. Stelaż (wariant I) i jego środek ciężkości S_Cstel

Rys.13. Stelaż (wariant II) i jego środek ciężkości S_Cstel

Rys.14. Stelaż (wariant III) i jego środek ciężkości S_Cstel

 

Z kolei ukształtowanie stelaża do woblera, którego oczko znajduje się na sterze (wobler typu DR) powoduje przesunięcie jego środka ciężkości S_cstel w dwóch płaszczyznach, co pokazano na rys.15. Zmiana położenia tego środka jest bardziej widoczna w płaszczyźnie poziomej. Środek przesunął się w kierunku oczka przedniej kotwicy w porównaniu do stelaży z rys.12÷rys.14.

 

Rys.15. Stelaż do woblera typu DR i jego środek ciężkości S_Cstel

 

Wstawiając stelaż do korpusu woblera można ocenić wzajemne położenie ich środków ciężkości (S_Ckorp i S_cstel), a następnie określić wypadkowy środek ciężkości woblera S_Cwob. Analiza została dokonana na przykładzie korpusu woblera klasycznego (rys.4), do którego włożono odpowiednio stelaże z rys.12÷rys.14 i ich położenie względem korpusu jest identyczne. Zatem na rys.16 pokazano korpus woblera klasycznego ze stelażem (wariant I) z rys.12. Widać, że oba środki ciężkości są bardzo blisko siebie, przy czym środek ciężkości stelaża S_cstel (2) znajduje się poniżej środka ciężkości korpusu S_Ckorp (1). Natomiast wypadkowy środek ciężkości woblera S_Cwob znajdować się będzie na linii łączącej oba te środki (1) i (2) i będzie bliżej środka ciężkości elementu (korpus lub stelaż) o większej masie. W tym przypadku stelaż w niewielkim stopniu zmieni położenie wypadkowego środka ciężkości woblera S_Cwob względem środka ciężkości korpusu S_Ckorp. Ale wystarczy, że rowek pod stelaż będzie nacięty głębiej lub płycej i wówczas wpływ ten może być większy.

 

Rys.16. Korpus wraz ze stelażem (wariant I) woblera Czesława Sowińskiego
1-środek ciężkości korpusu S_Ckorp, 2-środek ciężkości stelaża S_Cstel

 

Korpus woblera klasycznego ze stelażem (wariant II) z rys.13 pokazano na rys.17. Ich środki (1) i (2) są zdecydowanie dalej odsunięte od siebie niż w przypadku ze stelażem (wariant I) z rys.12.

 

Rys.17. Korpus wraz ze stelażem (wariant II) woblera Czesława Sowińskiego
1-środek ciężkości korpusu S_Ckorp, 2-środek ciężkości stelaża S_Cstel

 

Stelaż (wariant III) z rys.14 umieszczono w korpusie woblera klasycznego, co przedstawia rys.18. Odległość pomiędzy środkami (1) i (2) jest podobna jak dla przypadku z rys.17 z zastrzeżeniem, że środek (2) jest bliżej oczka mocującego linkę i niżej względem korpusu.

 

Rys.18. Korpus wraz ze stelażem (wariant III) woblera Czesława Sowińskiego
1-środek ciężkości korpusu S_Ckorp, 2-środek ciężkości stelaża S_Cstel

 

W dwóch pierwszych przypadkach (rys.16 i rys.17) wypadkowy środek ciężkości woblera S_Cwob znajduje się powyżej fragmentu stelaża łączącego oczka mocujące linkę z tylnym oczkiem kotwicy. Natomiast dla przypadku z rys.18 ów środek jest powyżej. We wszystkich przypadkach środek ten znajduje się powyżej oczka mocującego linkę.
Środki wyporu S_W dla rozpatrywanych korpusów ze stelażami (rys.16÷rys.18) będą dla każdego z nich w tym samym położeniu, gdyż identyczne fragmenty stelaża wychodzą poza obrys korpusu i niewiele odbiegać od środka wyporu S_W samego korpusu.
Dodanie steru w zależności od materiału użytego na niego (metal lub tworzywo sztuczne) spowoduje odpowiednio większe lub mniejsze przesunięcie wypadkowego środka ciężkości woblera S_Cwob w kierunku głowy woblera. Z kolei środek wyporu S_W, niezależnie z jakiego materiału będzie wykonany ster, jego wstawienie spowoduje jednakowe przesunięcie tego środka w kierunku głowy woblera.
Założenie kotwic do stelaża także będzie miało wpływ na położenie wypadkowego środka ciężkości woblera S_Cwob oraz jego środka wyporu S_W. Warto tu nadmienić, że będzie on odmienny dla woblera poruszającego się i będącego w bezruchu. W przypadku woblera poruszającego się opływająca wobler woda będzie podnosić kotwice do góry i układać je równolegle z kierunkiem opływu, czyli wzdłuż korpusu. Wówczas wypadkowy środek ciężkości woblera S_Cwob zostanie przemieszczony w kierunku ogona i będzie wyżej niż dla woblera leżącego na wodzie.
Jak z powyższych rozważań widać położenie stelaża w korpusie może mieć duże znaczenie, ale włożenie dodatkowego obciążenia do korpusu niweluje w dużym stopniu to wrażenie. Rys.19 przedstawia typowe kształty obciążników. Mogą nimi być kulki, śruciny (rys.19a), ale także płytki w kształcie prostokąta (rys.19b, rys.19c), trójkąta (rys.19d, rys.19e). Na każdym z tych obciążeń zaznaczono ich środki ciężkości S_C. Wstawiając obciążenie w różnym położeniu względem korpusu woblera można zmieniać wypadkowy środek ciężkości S_Cwob woblera. Chcąc podwyższyć środek ciężkości S_Cwob należy wstawić obciążenie pionowo (rys.19c, rys.19e). Rozpatrując kształt tych obciążeń można zauważyć, że obciążenie (płytka) o kształcie trójkąta ma środek ciężkości S_C wyżej położony od obciążenia o kształcie prostokąta, mimo że boki mają ten sam wymiar. Jednakże siła ciężkości F_C będzie większa dla obciążenia o kształcie prostokąta niż trójkąta.

 

Rys.19. Kształty obciążeń

 

Natomiast, jeśli pożądane jest obniżenie tego środka to należy ułożyć obciążenie poziomo (rys.19b, rys.19d). I tutaj też zauważa się, że dla obciążenia o kształcie trójkąta, środek ciężkości S_C znajduje się niżej niż dla obciążenia o kształcie prostokąta, przy zachowaniu tych samych wymiarów zewnętrznych. Siła ciężkości F_C jest większa dla obciążenia o kształcie prostokąta niż trójkąta. Oczywiście chcąc zmienić wypadkowy środek ciężkości woblera S_Cwob w pionie można dodatkowo przesuwać obciążenie góra-dół, a jeśli w poziomie, to po prostu przesuwa się obciążenie w lewo-prawo.
Rozpatrzono jeszcze jeden przypadek korpusu woblera klasycznego ze stelażem. Tym razem umieszczony został stelaż z oczkiem mocującym linkę odsuniętym od korpusu (rys.15). Rozwiązanie to pokazano na rys.20.

 

Rys.20. Korpus wraz ze stelażem (wariant DR) woblera autorstwa Czesława Sowińskiego
1-środek ciężkości korpusu S_Ckorp, 2-środek ciężkości stelaża S_Cstel

 

Stelaż jest dłuższy niż poprzednie (rys.16÷rys.18) i to przekłada się na położenie jego środka ciężkości (2). Jest on bliżej początku korpusu niż środek ciężkości korpusu S_Ckorp (1). Stelaż ten jest bardzo podobny do stelaża (wariant II), różni się jedynie oczkiem mocującym linkę. Stąd położenie jego środka ciężkości (2) w płaszczyźnie pionowej jest zbliżone do położenia tego środka dla stelaża (wariant II). Jest minimalnie niżej, gdyż oczko mocujące linkę jest także niżej. Z kolei wypadkowy środek ciężkości S_Cwob w przeciwieństwie do rozwiązań z rys.16÷rys.18 znajdować się będzie bliżej początku korpusu.
Analizie poddano jeszcze dwa inne korpusy z rys.6 i rys.10. Zatem na rys.21 pokazano korpus z rys.6 wraz ze stelażem. Zaznaczono środek ciężkości korpusu S_Ckorp (1) oraz środek ciężkości stelaża S_cstel (2). Stelaż został wygięty w łuk w celu dostosowania go do kształtu korpusu. Środek ciężkości (2) jest odsunięty do tyłu względem środka (1) jak to miało miejsce w przypadkach z rys.16÷rys.18, ale mimo podobieństwa do rozwiązania z rys.17, to środek (2) znajduje się na dole korpusu w sposób zbliżony do przypadku z rys.18. Powodem tego jest niskie położenie oczka mocującego linkę oraz oczka tylnej kotwicy.

 

Rys.21. Korpus wraz ze stelażem woblera autorstwa Kazimierza Michalaka
1-środek ciężkości korpusu S_Ckorp, 2-środek ciężkości stelaża S_Cstel

 

Kolejnym kształtem korpusu odbiegającym od klasycznego jest wobler z fot.7. Na rys.10 z kolei naniesione zostało położenie środka wyporu S_W i ciężkości korpusu S_Ckorp. Analizy dokonano dla dwóch wersji stelaża umieszczonego w korpusie tego woblera. Na rys.22 znajduje się korpus ze stelażem, którego oczko mocujące linkę wychodzi z korpusu. Natomiast rys.23 prezentuje korpus ze stelażem, którego oczko mocujące linkę jest na zewnętrz korpusu. W obu przypadkach zaznaczono środek ciężkości korpusu S_Ckorp (1) oraz środek ciężkości stelaża S_cstel (2). W rozwiązaniu z rys.22 oba środki prawie pokrywają się. Wobec tego wpływ stelaża na położenie wypadkowego środka ciężkości woblera S_Cwob będzie znikomy. Ale już dla przypadku z rys.23 środki ciężkości (1) oraz (2) są znacznie oddalone w dwóch płaszczyznach. Wpływ tego stelaża na położenie wypadkowego środka ciężkości woblera S_Cwob będzie znaczny.

 

Rys.22. Korpus wraz ze stelażem (wariant R) woblera autorstwa Dana McGratha
1-środek ciężkości korpusu S_Ckorp, 2-środek ciężkości stelaża S_Cstel

 

 

 

 

 

 

 

Rys.23. Korpus wraz ze stelażem (wariant DR) woblera autorstwa Dana McGratha
1-środek ciężkości korpusu S_Ckorp, 2-środek ciężkości stelaża S_Cstel

 

Należy zdać sobie sprawę, że położenie środków wyporu S_W i ciężkości S_C, a także wartości sił wyporu F_W i ciężkości F_C nie są obojętne względem pracy woblera. Ich wpływ, a także położenie powinno analizować się względem oczka mocującego linkę. To ono jest najważniejszym elementem każdego woblera rozpatrując pod kątem pracy. To względem niego wszystko się dzieje. Zatem środki te w płaszczyźnie poziomej mogą być blisko lub daleko od oczka, a w płaszczyźnie pionowej powyżej lub poniżej.
Każdy wobler ze sterem w wersji pływającej charakteryzuje się pracą ogonowo-lusterkującą. Prześledźmy zatem wpływ środka wyporu S_W i siły wyporu F_W na pracę lusterkującą woblera. W zdecydowanej większości przypadków korpusy są tak ukształtowane, że środek wyporu S_W znajduje się powyżej oczka mocującego linkę. Przekrój takiego korpusu pokazano na rys.24.

 

Rys.24. Położenie środka wyporu S_W powyżej oczka mocującego linkę

 

Środek wyporu S_W znajduje się w odległości hw od oczka mocującego linkę oznaczonego jako O. Siła wyporu F_W, której punktem zaczepienia jest środek wyporu SW, zawsze, niezależnie od położenia woblera, jest skierowana pionowo do góry. Podczas pracy woblera, wychyla się on naprzemiennie w lewo i w prawo. Wychylenia te zaznaczono czerwoną strzałką. W trakcie takiego wychylania pojawiają się składowe siły wyporu F_W, w płaszczyźnie poziomej będzie to siła F_Wx, a w płaszczyźnie pionowej – siła F_Wy. Istotna jest siła F_Wx, która działając na ramieniu hw generuje moment M_W o zwrocie przeciwnym do kierunku wychylania się woblera. Wobec tego siła wyporu F_W, której punkt zaczepienia się znajduje się w środku wyporu S_W, umieszczonego powyżej oczka mocującego linkę, będzie przeciwdziałać pracy lusterkującej. Powstały moment M_W jak można zauważyć zależy od siły F_Wx, będącej składową siły wyporu F_W oraz od odległości środka wyporu S_W od oczka mocującego linkę (punkt O), czyli od odległości h_w. Woblery pękate w górnej części charakteryzują się dużą wypornością, której miarą jest siła wyporu F_W. Stąd ich praca lusterkująca będzie nieznaczna. Przeciwdziałać temu można poprzez inne kształtowanie korpusu, np. w sposób pokazany na rys.11b i rys.11c. Charakteryzują one się mniejszą wypornością niż korpus z rys.11a. Wyporność korpusu można również zmieniać dobierając materiał z jakiego jest on wykonany. Im mniejsza gęstość, tym większa wyporność. Wśród drewna stosowanego na korpusy woblerów o najmniejszej gęstości jest balsa i stąd wobler z takim korpusem charakteryzuje się największą wypornością. Ale wyporność korpusów drewnianych można zmniejszyć poprzez ich impregnację. Zwiększa się wówczas gęstość materiału z jakiego jest wykonany korpus. Obecnie wykonywane korpusy metodą wtrysku są puste w środku. Woblery takie posiadają dużą wyporność mimo, że są wykonywane z tworzyw, które charakteryzują się większym ciężarem właściwym niż woda.
Można także tak ukształtować korpus, aby środek wyporu S_W znalazł się w jego dolnej części, co pokazano na rys.25. Woblerów z takim korpusem jest zdecydowanie mniej. Składowa F_Wx siły wyporu F_W działając na ramieniu hw generuje moment MW skierowany w tą samą stronę co wychylenia woblera w trakcie pracy lusterkującej. Wobec tego środek wyporu S_W znajdujący się poniżej oczka mocującego linkę (punkt O) zwiększa amplitudę wychyleń woblera.

 

Rys.25. Położenie środka wyporu S_W poniżej oczka mocującego linkę

 

Przykładem woblera, którego korpus w przybliżeniu posiada przekrój taki, jaki pokazano na rys.25 jest wobler z fot.8.

 

Fot.8. Wobler autorstwa Dariusza Szyszki

 

Analizując położenie środka wyporu S_W pod kątem wpływu na pracę ogonową woblera można zauważyć, że odsuwanie jego od oczka mocującego linkę zmniejsza amplitudę pracy ogonowej zwiększając jednocześnie amplitudę pracy lusterkującej. Takim przykładem jest wobler z fot.7. Posiada najdalej odsunięty środek wyporu SW od oczka mocującego linkę w wyniku pogrubienia części ogonowej. Jednakże jak można zauważyć, na podstawie analizy woblerów z fot.1÷fot.7 przesunięcia środka wyporu SW są niewielkie.
Zdecydowanie większy wpływ na pracę woblera i to zarówno lusterkującą jak, i ogonową ma położenie środka ciężkości S_C oraz siły ciężkości F_C. Już samo włożenie stelaża do korpusu zmienia położenie środka i siły ciężkości. Jednak większy wpływ będzie posiadać dodatkowe obciążenie. Na rys.26 pokazano woblery z klasycznym korpusem, w których umieszczono obciążenie (1) i (2). Woblery te różnią się między sobą rozmieszczeniem obciążenia (2).

 

Rys.26. Położenie dodatkowego obciążenia (1) oraz (2)

 

Należy zdać sobie sprawę, że każde dodatkowe obciążenie zastosowane w woblerze zmniejsza amplitudę pracy woblera choćby dlatego, że wobler jest cięższy i trudniej jest wprawić go ruch za pomocą tego samego steru niż wobler bez obciążenia. Obciążenie (1) oprócz wpływu na pracę woblera dodatkowo go stabilizuje w pionie. Rozpatrując wpływ obciążenia (1) na pracę ogonową to można stwierdzić, że praca ta będzie typu X o mniejszej amplitudzie niż bez obciążania. Podczas pracy woblera ogon wychyla się raz to w lewo, raz to w prawo. Umieszczenie obciążenia (1) w odległości h1 od oczka mocującego linkę powoduje to, że podczas wychyleń ogona pojawia się moment siły F₁ (moment M₁) przeciwstawny kierunkowi wychyleń, co pokazano na rys.27.

 

Rys.27. Położenie środka ciężkości S_C1 dodatkowego obciążenia w odległości h₁ od oczka mocującego linkę

 

Zatem korpus podczas pracy woblera musi pokonać dodatkowy opór pochodzący od tego momentu siły F₁. Moment siły F₁ jest tym większy im dalej obciążenie (1) odsunięte jest od tego oczka (odległość h1) oraz im większa jest masa tego obciążenia (siła F₁).
Rozpatrując zaś wpływ obciążenia (1) na pracę lusterkującą zauważa się, że umieszczenie tego obciążenia w odległości h₁ poniżej oczka mocującego linkę wywoła zmniejszenie amplitudy wychyleń w płaszczyźnie pionowej, co pokazano na rys.28. Siła ciężkości F_C1 posiada punkt zaczepienia w środku ciężkości tego obciążenia S_C1 i zawsze jest skierowana pionowo w dół. Podczas pracy woblera, wychyla się on naprzemiennie w lewo i w prawo. Wychylenia te zaznaczono czerwoną strzałką. W trakcie takiego wychylania pojawiają się składowe siły ciężkości F_C1, w płaszczyźnie poziomej będzie to siła F_C1x, a w płaszczyźnie pionowej – siła F_C1y. Istotna jest siła F_C1x, która działając na ramieniu h₁ generuje moment M₁ o zwrocie przeciwnym do kierunku wychylania się woblera. Powstały moment M₁ jak można zauważyć zależy od siły F_C1x, będącej składową siły wyporu F_C1 oraz od odległości środka ciężkości S_C1 od oczka mocującego linkę (punkt O), czyli od odległości h₁.

 

Rys.28. Położenie środka ciężkości S_C1 dodatkowego obciążenia poniżej oczka mocującego linkę

 

Poniżej przeanalizowano wpływ obciążenia (2) na pracę ogonową i lusterkującą woblerów pokazanych na rys.26. W pierwszym woblerze obciążenie (2) znajduje się pomiędzy oczkiem mocującym linkę a obciążeniem (1), natomiast w drugim woblerze rozpatrywane obciążenie znajduje się pomiędzy obciążeniem (1) a oczkiem tylnej kotwicy. W obu przypadkach obciążenie (2) zmniejszy amplitudę pracy ogonowej w porównania do woblera wyłącznie z obciążeniem (1). Jednakże obciążenie w drugim woblerze (rys.29) jest dalej odsunięte od oczka mocującego linkę (odległość h₂), stąd jego wpływ na zmniejszenie amplitudy pracy ogonowej będzie większy niż w woblerze pierwszym, (rys.30).

 

Rys.29. Położenie środka ciężkości S_C2 dodatkowego obciążenia w odległości h₂ od oczka mocującego linkę

 

 

 

 

 

 

 

 

Rys.30. Położenie środka ciężkości S_C2 dodatkowego obciążenia w odległości h₂ od oczka mocującego linkę

 

Mechanizm powstawania takiego zachowania został przedstawiony podczas omawiania wpływu obciążenia (1) na pracę ogonową.
Wpływ obciążenia (2) na pracę lusterkującą zaprezentowano na rys.31. Obciążenie to zostało umieszczone powyżej oczka mocującego linkę.

 

Rys.31. Położenie środka ciężkości S_C2 dodatkowego obciążenia powyżej oczka mocującego linkę

 

W tym przypadku składowa F_C2x siły ciężkości F_C2 działając na ramieniu h₂ generuje moment M₂ skierowany w tą samą stronę co wychylenia woblera w trakcie pracy lusterkującej. Wobec tego środek ciężkości S_C2 znajdujący się powyżej oczka mocującego linkę (punkt O) zwiększa amplitudę wychyleń woblera.
Dodanie kotwic do woblera podobnie jak obciążenie (1) zmniejszy amplitudę pracy ogonowej i lusterkującej.
W woblerach z oczkiem w sterze najczęściej środek wyporu S_W oraz środek ciężkości S_C, pochodzący od dodatkowego obciążenia (1), (2) znajdują się powyżej tego oczka.
Podsumowując oba tytułowe środki są istotne pod kątem pracy woblera. Zdecydowanie łatwiej jest manipulować położeniem środka ciężkości S_C niż środka wyporu S_W. Ich wpływ na pracę należy rozpatrywać względem oczka mocującego linkę. Nie jest łatwo wyznaczyć położenie tych środków, ze względu na kształt woblera oraz złożoność jego budowy (korpus, stelaż, obciążenie, ster, kotwice). Niemniej można nimi wpływać na pracę woblera. Omówione zostało oddziaływanie każdego z nich, ale oddzielnie, aby poznać mechanizm zmian w pracy woblera. Natomiast w rzeczywistości oba środki wraz z siłami wyporu F_W i ciężkości F_C równocześnie przyczyniają się do zmiany pracy woblera. Zatem można uzyskać różne parametry jego pracy. Wyporność korpusu woblera, którego miarą jest siła wyporu F_W, zmienia się wraz z jego długością. Zwykle największa jest na początku, a najmniejsza na końcu, co powoduje, że umieszczenie dodatkowego obciążenia (siła ciężkości F_C) w tych miejscach może mieć większy lub mniejszy wpływ na to, która z tych sił będzie przeważać. Konstruując wobler pływający mamy ograniczone możliwości związane z wielkością dodatkowego obciążenia. I nie zawsze udaje się pokonać wyporność w danym obszarze korpusu zwłaszcza, że część obciążenia musi znajdować się poniżej oczka mocującego linkę w celu zachowania poziomego ustawienia woblera. Z drugiej strony wyporność korpusu można zmniejszyć poprzez spłaszczenie bocznych powierzchni korpusu lub zwiększenie gęstości materiału za pomocą impregnacji. Wobec tego opanowanie wszystkiego wymaga znacznej praktyki. Wybór miejsca umieszczenia dodatkowego obciążenia ułatwić może poznanie teorii opływu ciał. Są takie dwa miejsca. Głowa woblera, gdzie woda napiera na wobler oraz ogon, gdyż woda opuszcza w tym miejscu wobler.
Nie zapominajmy jeszcze o sterze, który potrafi nieźle namieszać w naszych rozważaniach. Ale to już całkiem inna historia.