Как плывет парусник против ветра
Top-motor.ru

Все про лодки

Как плывет парусник против ветра

Как парусники ходят против ветра?

Мы продолжаем серию публикаций, подготовленных интерактивным научно-популярным блогом « Объясню за две минуты ». Блог рассказывает о простых и сложных вещах, которые ежедневно нас окружают и не вызывают никаких вопросов ровно до тех пор, пока мы о них не задумываемся. Например, там можно узнать, как космические корабли не промахиваются и не сталкиваются с МКС при стыковке.

1. Строго против ветра под парусом ходить невозможно. Однако если ветер дует спереди, но чуть под углом, яхта вполне может двигаться. В таких случаях говорят, что судно идет острым курсом.

2. Тяга паруса образуется благодаря двум факторам. Во‑первых, ветер просто давит на паруса. Во‑вторых, косые паруса, установленные на большинстве современных яхт, при обтекании воздухом работают, как крыло самолета, и создают «подъемную силу», только направлена она не вверх, а вперед. Из-за особенностей аэродинамики воздух с выпуклой стороны паруса движется быстрее, чем с вогнутой, и давление с внешней стороны паруса меньше, чем с внутренней.

3. Полная сила, создаваемая парусом, направлена перпендикулярно полотну. По правилу сложения векторов в ней можно выделить силу дрейфа (красная стрелка) и силу тяги (зеленая стрелка).

4. На острых курсах сила дрейфа велика, но ей противостоит форма корпуса, киль и руль: яхта не может идти боком из-за сопротивления воды. Зато вперед она охотно скользит даже при небольшой силе тяги.

5. Чтобы идти строго против ветра, яхта лавирует: поворачивается к ветру то одним, то другим бортом, продвигаясь вперед отрезками - галсами. Насколько длинными должны быть галсы и под каким углом к ветру идти - важные вопросы шкиперской тактики.

6. Выделяют пять основных курсов судна относительно ветра. Благодаря Петру I в России укоренилась голландская морская терминология.

7. Левентик - ветер дует прямо в нос судна. Таким курсом под парусом ходить нельзя, зато поворот к ветру используют, чтобы остановить яхту.

8. Бейдевинд - тот самый острый курс. Когда идешь бейдевиндом, ветер дует в лицо, поэтому кажется, что яхта развивает очень большую скорость. На самом деле это ощущение обманчиво.

9. Галфвинд - ветер дует перпендикулярно направлению движения.

10. Бакштаг - ветер дует с кормы и с борта. Это самый быстрый курс. Быстрые гоночные суда, идущие бакштагом, способны разогнаться до скорости, превышающей скорость ветра, за счет подъемной силы паруса.

11. Фордевинд - тот самый попутный ветер, дующий с кормы. Вопреки ожиданиям, не самый быстрый курс: здесь подъемная сила паруса не используется, и теоретический предел скорости не превышает скорости ветра. Опытный шкипер умеет предугадывать невидимые воздушные течения так же, как пилот самолета - восходящие и нисходящие потоки.

Посмотреть интерактивную версию схемы можно в блоге «Объясню за две минуты».

mursic

Солнечный физик из Сан-Франциско

Как ходить на парусной яхте против ветра?

В Западной Полинезии, в августе и сентябре преимущественно дуют пассаты, ветра, которые в Южной части Тихого океана дуют в западном направлении. Именно поэтому наш маршрут был составлен так, чтобы на парусной яхте «Джульетта» двигаться с востока на запад, то есть так, что ветер дует в спину.

Однако если посмотреть на наш маршрут, вы заметите, что часто, например при движении с юга на север от Самоа к Токелау, нам приходилось двигаться перпендикулярно ветру. А иногда направление ветра и вовсе менялось и приходилось идти против ветра.

Маршрут «Джульетты»

Что делать в таком случае?

Парусные суда уже давно умеют ходить против ветра. Об этом давно хорошо и просто написал классик Яков Перельман в своей Второй книге из цикла «Занимательная физика». Этот кусочек я здесь привожу дословно с картинками.

«Под парусами против ветра

Трудно представить себе, как могут парусные суда идти «против ветра» – или, по выражению моряков, идти «в бейдевинд». Правда, моряк скажет вам, что прямо против ветра идти под парусами нельзя, а можно двигаться лишь под острым углом к направлению ветра. Но угол этот мал – около четверти прямого угла, – и представляется, пожалуй, одинаково непонятным: плыть ли прямо против ветра или под углом к нему в 22°.

На деле это, однако, не безразлично, и мы сейчас объясним, каким образом можно силой ветра идти навстречу ему под небольшим углом. Сначала рассмотрим, как вообще действует ветер на парус, т. е. куда он толкает парус, когда дует на него. Вы, вероятно думаете, что ветер всегда толкает парус в ту сторону, куда сам дует. Но это не так: куда бы ветер ни дул, он толкает парус перпендикулярно к плоскости паруса. В самом деле: пусть ветер дует в направлении, указанном стрелками на рисунке ниже; линия АВ обозначает парус.

Ветер толкает парус всегда под прямым углом к его плоскости.

Так как ветер напирает равномерно на всю поверхность паруса, то заменяем давление ветра силой R, приложенной к середине паруса. Эту силу разложим на две: силу Q, перпендикулярную к парусу, и силу Р, направленную вдоль него (см. рис. вверху, справа). Последняя сила никуда но толкает парус, так как трение ветра о холст незначительно. Остается сила Q, которая толкает парус под прямым углом к нему.

Зная это, мы легко поймем, как может парусное судно идти под острым углом навстречу ветру. Пусть линия КК изображает килевую линию судна.

Как можно идти на парусах против ветра.

Ветер дует под острым углом к этой линии в направлении, указанном рядом стрелок. Линия АВ изображает парус; его помещают так, чтобы плоскость его делила пополам угол между направлением киля и направлением ветра. Проследите на рисунке за разложением сил. Напор ветра на парус мы изображаем силой Q, которая, мы знаем, должна быть перпендикулярна к парусу. Силу эту разложим на две: силу R, перпендикулярную к килю, и силу S, направленную вперед, вдоль килевой линии судна. Так как движение судна в направлении R встречает сильное сопротивление воды (киль в парусных судах делается очень глубоким), то сила R почти полностью уравновешивается сопротивлением воды. Остается одна лишь сила S, которая, как видите, направлена вперед и, следовательно, подвигает судно под углом, как бы навстречу ветру. [Можно доказать, что сила S получает наибольшое значение тогда, когда плоскость паруса делит пополам угол между направлениями киля и ветра.]. Обыкновенно это движение выполняется зигзагами, как показывает рисунок ниже. На языке моряков такое движение судна называется «лавировкой» в тесном смысле слова.»

Давайте теперь рассмотрим все возможные направления ветра относительно курса лодки.

Схема курсов судна относительно ветра, то есть углом между направлением ветра и вектором от кормы к носу (курсом).

Когда ветер дует в лицо (левентик), паруса болтаются из стороны в сторону и двигаться с парусом невозможно. Разумеется, всегда можно спустить паруса и включить мотор, но это уже не имеет отношения к хождению под парусом.

Когда ветер дует точно в спину (фордевинд, попутный ветер), разогнанные молекулы воздуха оказывают давление на парус с одной стороны и лодка двигается. В этом случае судно может двигаться только медленнее скорости ветра. Здесь работает аналогия катания на велосипеде по ветру – ветер дует в спину и педали крутить легче.

Читать еще:  Лодки профмарин отзывы

При движении против ветра (бейдевинд) парус двигается не из-за давление молекул воздуха на парус сзади, как в случае фордевинда, а из-за подъемной силы, которая создается за счет разных скоростей воздуха с двух сторон вдоль паруса. При этом из-за киля, лодка двигается не в перпендикулярном к курсу лодки направлении, а только вперед. То есть парус в этом случае — это не зонтик, как в случае бейдевинда, а крыло самолета.

Во время наших переходов мы в основном шли бакштагами и галфвиндами со средней скоростью в 7-8 узлов при скорости ветра от 15 узлов. Иногда мы шли против ветра, галфвиндом и бейдевиндом. А когда ветер затухал — включали мотор.

В общем, лодка с парусом, идущая против ветра – это не чудо, а реальность.

Самое интересное, что лодки умеют ходить не только против ветра, но даже быстрее ветра. Происходит это, когда лодка идет бакштагом, создавая “собственный ветер”.

Против ветра

Как парусное судно, может двигаться против ветра? На первый взгляд — никак. Сама суть паруса препятствует этому. Но как-то ведь удается. Есть одна хитрость.

На самом деле, парусник ходить прямо против ветра никак не может. Но что делать, если ветер дует как раз оттуда, куда нужно приплыть? Не плыть по прямой!

Для движения против ветра используется специальный прием — лавирование. То есть, движение под углом к направлению ветра короткими отрезками, так, чтобы общее направление «в нужную сторону» сохранялось.

Но откуда взять ту силу, которая будет толкать парусник вперед, если ветер не на стороне капитана? Нужно применить аэродинамику.

Как работает парус

Обычный парус работает… как парус. Наполняется ветром и, под его давлением, толкает корабль в ту же сторону. Направление (курс) можно немного менять, разворачивая парус относительно оси корабля, но сила ветра будет направлена перпендикулярно парусу.

Подъемная сила паруса

В случае с косым парусом, его можно превратить в крыло. Точно такое, как у самолета или птицы, только не жесткое.

Парус как крыло

Если наполнить парус ветром и установить его под небольшим углом, на его выгнутой поверхности создается подъемная сила (L). Эта сила будет тянуть корабль перпендикулярно площади паруса, но корабль туда двигаться не может, ему мешает киль, да сама его форма. В этом направлении сопротивление очень велико.

Лавирование. Поворот оверштаг

А вот вдоль киля (от кормы к носу) сопротивление воды будет намного меньше и именно туда и двинется парусник.

Вектор подъемной силы паруса (зеленая стрелка) разделится на две составляющие: вектор дрейфа (синий) и вектор тяги (желтый). Дрейфу форма корпуса и киль сопротивляются гораздо больше, чем тяге, потому судно будет скользить по оранжевой стрелке под острым углом к ветру.

Первая часть пути, до точки один пройдена. Теперь, нужно развернуться носом к ветру, переложить парус на другой борт и сменить галс. Такой маневр называется поворот оверштаг. После этого, парусное судно двигается к точке 2 и повторяет маневр, только уже в другом направлении.

И так, меняя галсы, можно прийти в точку назначения 3.

Лавирование

Есть и другой маневр смены галса — фордевинд. В этом случае парусник делает как бы петлю. Линию ветра в этом случае пересекает не нос, а корма.

Лавирование. Поворот фордевинд

Но какие бы маневры не использовались, суть остается одна — чтобы плыть против ветра, нужно использовать парус как крыло и двигаться зигзагом в нужную сторону. Прямо против ветра парусник, каким бы совершенным он не был, не ходит.

Положение судна относительно ветра, когда ветер встречный, называется «левентик», а когда попутный — фордевинд.

Все (ну почти все) термины имеют голландское происхождение:

  • Фордевинд — voor de wind — «по ветру». Означает попутный ветер, строго в корму
  • Бакштаг — bakstaag — Ветер дует под углом к корме
  • Халфвинд — halve wind — «половина ветра» Ветер в борт корабля, под углом около 90 градусов
  • Бедевинд — bij de wind — «на ветер». Означает курс под углом к ветру относительно носа
  • Левентик — le vent — «ветер». Означает встречный ветер. Этот термин, на удивление, французский.

Современные парусники

Может показаться, что врем парусных судов давно прошло. Их строят и сегодня, и речь идет не тоько о спортивных яхтах. Вот несколько примеров:

Инновационная серия парусных яхт Мальтийский Сокол и Черная Жемчужина. Цельноповоротные мачты позволяют управлять прямыми парусами так же свободно, как если бы они были косыми.

Инновационный Мальтийский Сокол

Огромная пятимачтовая шхуна Club Med 2, которая используется в качестве круизного лайнера.

Парусник для круизов

И даже танкеры и контейнеровозы используют паруса и энергию ветра. Хотя, конечно, это скорее «пробы пера» чем трендовые инженерные решения, к тому же, каждый из перечисленных парусников оснащен еще и современными двигателями внутреннего сгорания и идти против ветра может с помощью них. И, тем не менее, и парус, и умение двигаться против ветра до сих пор актуально.

Парусник — это просто. Статья 1. Курсы, галсы, повороты, лавировка

Статья перенесена с сайта «ТаМак Парус«.

Многих людей, пока еще не посвященных в секреты управления парусным судном, удивляет факт, что парусник может ходить не только по ветру, но и против.

Причем, против ветра парусник иногда ходит даже быстрее, чем по ветру.

Почему это возможно, мы рассмотрим позднее. А пока выясним, как называются курсы парусного судна (любого — от маленькой лодки-тузика, до огромного барка) относительно ветра, что такое галс, и какие маневры (повороты) относительно ветра может совершать парусник.

Рис. 1. Курсы парусника относительно ветра

Иллюстрация, подобная той, что изображена на рис. 1, приводится в любой книге, посвященной управлению парусной яхтой. Мы, чтобы не нарушать чьи-либо авторские права, нарисовали ее сами. На ней изображена маленькая яхточка, оснащенная одним парусом, идущая разными курсами и разными галсами относительно ветра.

Когда мы утверждали, что парусник может идти против ветра, это было небольшой натяжкой. Прямо против ветра никакое парусное судно идти не может, оно может только против ветра стоять. Такое положение называется «левентик». Паруса при этом просто полощут, как флаги, а само судно начинает медленно двигаться назад (дрейфовать). К положению левентик понятие галс не применяют.

Название галса, которым идет парусник, определяется бортом, в который дует ветер. Если ветер дует в правый борт, то у нас правый галс, если в левый — это левый галс. Иногда определить борт, в который дует ветер затруднительно, например, на курсе «фордевинд» ветер дует сзади, в корму. В этом случае галс определяется по положению главного паруса (грота). Если грот вынесен на левый борт, то у нас правый галс, а если на правый борт, то у нас левый галс.

Правильно определить галс, которым идет судно, очень важно. Например, если есть угроза столкновения двух парусников, то, согласно Международным правилам предупреждения столкновения судов (МППСС), парусник, идущий левым галсом, должен уступить дорогу паруснику, идущему правым галсом.

Фордевинд — курс, при котором ветер дует прямо в корму. Для большинства парусников это самый неудобный и медленный курс. Почему? Об этом вы сможете прочитать в следующей статье. Так что подписывайтесь на рассылку или почаще заходите на сайт.

Читать еще:  Фрегат 280 е

Бакштаг — ветер дует сзади-сбоку. Обычно это самый удобный курс для длительного крейсерского плавания.

Галфвинд (еще говорят «вполветра») — ветер дует сбоку. Для многих яхт это самый быстрый курс. Но увеличивается дрейф — снос яхты «под ветер». Это нужно учитывать при планировании перехода.

Бейдевинд — ветер дует спереди-сбоку. На этом курсе специально спроектированные спортивные парусники показывают самую высокую скорость — они могут идти быстрее скорости ветра. Но если вы просто катаетесь, то обычно детям и женщинам такой курс не нравится — ветер кажется гораздо более сильным и резким, чем он есть на самом деле, растет крен. Дрейф яхты на курсе бейдевинд самый большой.

Фордевинд, бакштаг и галфвинд относят к «полным курсам», а бейдевинд — к «острым курсам».

Гонщики различают еще такие курсы:

  • полный бакштаг — это почти фордевинд, но все-таки ветер дует чуть сбоку;
  • острый бакштаг — это почти галфвинд, но ветер все-таки дует не чисто в борт, а чуть в корму;
  • полный бейдевинд — судно идет чуть острее галфвинда;
  • острый (гоночный) бейдевинд — судно идет так круто к ветру, как только может.

На рис. 1 положение паруса на каждом курсе примерно соответствует тому, которое задают на настоящих яхтах. На полных курсах парусу позволяют максимально отклониться в сторону борта. А на острых курсах его, с помощью специальной снасти (шкота), подтягивают поближе к центру судна (к диаметральной плоскости).

На ходу парусник может менять курс относительно ветра. При этом, если курс меняется от полного к острому, то говорят, что судно «приводится». А если курс меняется от острого к полному — то судно «уваливается». Но приведение и уваливание не считается поворотом.

Поворотом на парусном судне называется смена галса.

Существует два типа поворотов.

  • Когда судно совершает поворот на полном курсе (меняет курс фордевиндправого галса на фордевиндлевого галса или наоборот), то такой поворот называется «фордевинд» (поворот через фордевинд). Мы сейчас не будем описывать технику его выполнения. Но заметим, что этот поворот опасен тем, что парус очень резко перебрасывается на другой борт. И, если вовремя не пригнуться, можно получить травму от удара гиком — бруском или трубой, который идет по нижней стороне (шкаторине) паруса. Обычно рулевые заранее предупреждают о выполнении поворота.
  • Когда судно совершает поворот на остром курсе (меняет курс бейдевиндправого галса на бейдевиндлевого галса или наоборот), то такой поворот называется «оверштаг» (поворот через штаг). При нем парус надувается плавно и риска удара нет. Но иногда, если яхта предварительно не набрала достаточную скорость, то она «зависает» в положении левентик и поворот не получается.

Поворот оверштаг позволяет паруснику прийти к цели, которая находится прямо против ветра от него. Судно просто идет не прямо на цель, а двигается зигзагом, время от времени меняя галс поворотом оверштаг (рис. 2). Такой прием называется «лавированием».

Рис. 2. Лавирование

В следующих статьях мы подробно, с рисунками, опишем технику поворотов и возможные осложнения.

Иногда в разговоре яхтсменов вы можете услышать слово «оверкиль» или «кильнуться» (поворот через киль). Этим словом в шутку называют опрокидывание яхты.

Оставляйте комментарии и вопросы к статье. Мы стараемся очень быстро отвечать и реагировать.

Подписывайтесь на рассылку, чтобы не пропустить новую статью.

Как работает парус.

Прежде чем приступать к рассмотрению работы паруса, следует остановиться на двух коротких, но важных моментах:
1.Определить, какой именно ветер влияет на паруса.
2.Рассказать о специфической морской терминологии, связанной с курсами относительно ветра.

Истинный и вымпельный ветра в яхтинге.

Ветер, который действует на движущееся судно и всё находящееся на нем, отличается от того, который действует на какой-либо неподвижный объект.
Собственно ветер как атмосферное явление, дующий относительно земли или воды, мы называем истинным ветром.
В яхтинге ветер относительно движущейся яхты называется вымпельным и является суммой истинного ветра и встречного потока воздуха, вызванного движением судна.
Вымпельный ветер всегда дует под более острым углом к лодке, чем истинный.
Скорость вымпельного ветра может быть больше (если истинный ветер встречный или боковой), или меньше истинного (если он с попутных направлений).

Направления относительно ветра.

На ветре значит с той стороны, откуда дует ветер.
Под ветром — с той стороны, куда дует ветер.
Эти термины, а также производные от них, такие как «наветренный», «подветренный», употребляются очень широко, и не только в яхтинге.
Когда эти термины применяют к судну, принято также говорить про наветренный и подветренный борта.
Если ветер дует со стороны правого борта яхты, то этот борт называют наветренным, левый борт — подветренным соответственно.
Левый и правый галс — два термина, непосредственно связанные с предыдущими: если ветер дует в правый борт судна, то говорят, что оно идет правым галсом , если в левый –то левым.
В английской морской терминологии то, что связано с правым и левым бортом, отличается от обычных Right и Left. Про правый борт и всё, что к нему относится, говорят Starboard, про левый — Port.

Курсы относительно ветра .

Курсы относительно ветра различаются в зависимости от угла между направлением вымпельного ветра и направлением движения судна. Их можно разделить на острые и полные.

Бейдевинд — острый курс относительно ветра. когда ветер дует под углом менее 80°. Может быть крутой бейдевинд (до 50°) и полный (от 50 до 80°).
Полными курсами относительно ветра называются курсы, когда ветер дует под углом 90° и более к направлению движения яхты.
К таким курсам относятся:
Галфвинд — ветер дует под углом от 80 до 100°.
Бакштаг — ветер дует под углом от 100 до 150° (крутой бакштаг) и от 150 до 170° (полный бакштаг).
Фордевинд — ветер дует в корму под углом более 170°.
Левентик — ветер строго встречный или близок к таковому. Поскольку против такого ветра парусное судно двигаться не может, его чаще называют не курсом , а положением относительно ветра.

Маневры относительно ветра.

Когда яхта, идущая под парусами, меняет свой курс так, что угол между ветром и направлением движения уменьшается, то говорят, что судно приводится. Другими словами, привестись значит пойти под более острым углом к ветру.
Если происходит обратный процесс, т. е. яхта меняет курс в сторону увеличения угла между ним и ветром, судно уваливается .
Уточним, что термины («приводиться» и «уваливаться» используются тогда, когда лодка меняет курс относительно ветра в пределах одного и того же галса.
Если же судно меняет галс, то тогда (и только тогда!) такой маневр в яхтинге называется поворотом.
Существует два различных способа перемены галса и, соответственно, два поворота: оверштаг и фордевинд .
Поворот оверштаг — это поворот против ветра. Судно приводится, нос лодки пересекает линию ветра, в какой-то момент судно проходит через положение левентик, после чего ложится на другой галс .
Яхтинг при повороте фордевинд происходит противоположным образом: судно уваливается, корма пересекает линию ветра, паруса переносят на другой борт, яхта ложится на другой галс. Чаще всего это — поворот с одного полного курса на другой.

Читать еще:  Кормак для рыбалки

Работа паруса при яхтинге.

Одна из основных задач для яхтсмена при работе с парусами заключается в том, чтобы ориентировать парус под оптимальным углом относительно ветра, чтобы наилучшим образом продвигаться вперед. Для этого нужно понимать, как парус взаимодействует с ветром.
Работа паруса во многом аналогична работе крыла самолета и происходит по законам аэродинамики. Для особо любознательных яхтсменов более подробно ознакомиться с аэродинамикой паруса как крыла можно в серии статей: теория паруса. Но лучше это сделать после прочтения данной статьи, постепенно переходя от легкого к более сложному материалу. Хотя, кому я это говорю? Настоящих яхтсменов трудности не пугают. И можно все сделать с точностью наоборот.

Основное отличие паруса от самолетного крыла в том, что для появления на парусе аэродинамической силы нужен некий ненулевой угол между ним и ветром, этот угол называют углом атаки. Крыло самолета имеет несимметричный профиль и может нормально работать при нулевом угле атаки, парус нет.
В процессе обтекания паруса ветром возникает аэродинамическая сила, которая в итоге и двигает яхту вперед.
Рассмотрим работу паруса в яхтинге под разными курсами относительно ветра. Сначала для простоты представим себе, что мачта с одним парусом вкопана в землю и мы можем направлять ветер под разными углами к парусу.

Угол атаки 0°. Ветер дует вдоль паруса, парус полощется, как флаг. Никакой аэродинамической силы на парусе нет, есть только сила лобового сопротивления.
Угол атаки 7°. Начинает появляться аэродинамическая сила. Она направлена перпендикулярно парусу и пока небольшая по величине.
Угол атаки около 20°. Аэродинамическая сила достигла своего максимального значения по величине, направлена перпендикулярно парусу.
Угол атаки 90°. По отношению к предыдущему случаю аэродинамическая сила существенно не изменилась ни по величине, ни по направлению.
Таким образом, мы видим, что аэродинамическая сила всегда направлена перпендикулярно парусу и величина ее практически не изменяется в диапазоне углов от 20 до 90°.
Углы атаки более 90° не имеет смысла рассматривать, поскольку паруса на яхте обычно не ставятся под такими углами относительно ветра.

Приведенные выше зависимости аэродинамической силы от угла атаки являются в большой степени упрощенными и усредненными.
На самом деле эти свойства заметно различаются в зависимости от формы паруса. Например, длинный, узкий и довольно-таки плоский грот гоночных яхт будет иметь максимум аэродинамической силы при угле атаки около 15°, на больших углах сила будет несколько меньше. Если же парус более пузатый и имеет не очень большое удлинение, то аэродинамическая сила на нем может быть максимальной при угле атаки около 25-30°.

Теперь рассмотрим работу паруса на яхте.

Для простоты представим себе, что парус на яхте один. Пусть это будет грот.
Сначала стоит посмотреть, как ведет себя система яхта+парус при движении самыми острыми курсами относительно ветра, так как это обычно вызывает больше всего вопросов.

Допустим, на яхту действует ветер под углом 30-35° к корпусу. Ориентировав парус на курсе под углом примерно 20° к ветру, мы получим на нем достаточную по величине аэродинамическую силу А.
Поскольку эта сила действует под прямым углом к парусу, мы видим, что она тянет яхту сильно в сторону. Разложив силу А на две составляющие, можно увидеть, что сила тяги вперед Т в разы меньше, чем сила, толкающая лодку вбок (D, сила дрейфа) .
За счет чего же в таком случае яхта движется вперед?
Дело в том, что конструкция подводной части корпуса такова, что сопротивление корпуса движению в сторону (так называемое боковое сопротивление) также в разы больше, чем сопротивление движению вперед. Этому способствуют киль (или шверт), руль и сама форма корпуса.
Однако боковое сопротивление возникает тогда, когда есть чему сопротивляться, т. е., чтобы оно начало работать, обязательно нужно некоторое смещение корпуса вбок, так называемый ветровой дрейф.

Это смещение естественным образом возникает под действием боковой составляющей аэродинамической силы, и как ответная реакция сразу возникает сила бокового сопротивления S, направленная в противоположную сторону. Как правило, они уравновешивают друг друга при угле дрейфа около 10-15° .
Итак, очевидно, что боковая составляющая аэродинамической силы, наиболее ярко выраженная на острых курсах относительно ветра, вызывает два нежелательных явления: ветровой дрейф и крен.

Ветровой дрейф означает, что траектория движения яхты не совпадает с ее диаметральной плоскостью (диаметральная плоскость, или ДП, — «умный» термин, обозначающий линию нос — корма). Происходит постоянное смещение яхты под ветер, движение как бы немного боком.
Известно, что при яхтинге на курсе бейдевинд при средних погодных условиях ветровой дрейф как угол между ДП и реальной траекторией движения равен примерно 10-15°.

Продвижение против ветра. Лавировка.

Поскольку яхтинг под парусами невозможен строго против ветра, а можно двигаться только под некоторым углом, хорошо бы иметь представление о том, насколько остро к ветру в градусах может двигаться яхта. И каков, соответственно, тот неходовой сектор курсов относительно ветра, в котором движение против ветра невозможно.
Опыт показывает, что обычная круизная яхта (не гоночная) может эффективно двигаться под углом 50-55° к истинному ветру.

Таким образом, если цель, которую необходимо достичь, находится строго против ветра, то яхтинг к ней будет происходить не по прямой, а зигзагом-то одним галсом, то другим. При этом на каждом галсе, естественно, нужно будет стараться идти максимально остро к ветру. Такой процесс называется лавировкой .

Угол между траекториями движения яхт на двух соседних галсах при лавировке называется лавировочным. Очевидно, что при остроте движения к ветру 50-55° лавировочный угол будет составлять 100-110°.

Величина лавировочного угла показывает нам, насколько эффективно мы можем продвигаться к цели, если она находится строго против ветра. Для угла 110°, например, путь к цели в сравнении с движением по прямой увеличивается в 1.75 раза.

Работа паруса на других курсах относительно ветра

Очевидно, что уже на курсе галфвинд сила тяги Т существенно превышает силу дрейфа D, так что дрейф и крен будут невелики.

При бакштаге как видим , по сравнению с курсом галфвинд изменилось не так уж много. Грот поставлен в положение, почти перпендикулярное ДП, и положение это для большинства яхт является предельным, развернуть его еще дальше технически невозможно.

Положение грота на курсе фордевинд ничем не отличается от положения на курсе бакштаг.
Здесь для простоты при рассмотрении физики процесса в яхтинге мы берем в расчет только один парус — грот. Обычно на яхте поставлены два паруса — грот и стаксель (передний парус). Так вот, на курсе фордевинд стаксель (если он расположен с той же стороны, что и грот) находится в ветровой тени от грота и практически не работает. Это одна из нескольких причин, по которым курс фордевинд нелюбим яхтсменами.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector