Яхтинг: Полное руководство - Тогхилл Джефф (книги без регистрации полные версии txt) 📗
Теоретически нормальное положение яхты является идеальным для хождения под парусом. На практике это не получается из-за того, что давление ветра вызывает ее крен, а без ветра в парусах она не будет двигаться. Поэтому компромисс достигается использованием двух описанных выше методов для обеспечения безопасного наклона до точки, в которой судно проявляет свои наилучшие качества, и при этом не возникает опасности опрокидывания, а также угрозы безопасности экипажа.
Мастерство шкипера и экипажа, позволяющее им найти равновесие между плавучестью и гравитацией, определяет, насколько хорошо идет яхта при любых обстоятельствах. (О технике хождения под парусами, используемой для достижения этой цели, см. на с. 42-63.)
Форма паруса
Нетрудно понять, как движется яхта при попутном ветре; давление ветра на паруса просто толкает ее вперед. Совсем другое дело при встречном ветре, в этом случае скорее проявляется тенденция двигаться назад, чем вперед. И все же парусные суда могут двигаться против ветра, хотя и не прямо.
Непосвященному трудно понять, как яхта может двигаться почти против ветра.
Секрет – в форме парусов. В те времена, когда старинные парусники бороздили океаны, у них были, за редким исключением, прямые паруса, которые ловили ветер, толкавший их вперед; и, естественно, таким судам было трудно двигаться против ветра. Поэтому торговые маршруты, по которым они следовали, были разработаны так, чтобы большую часть пути ветер был попутным или почти попутным.
Многие прекрасные клиперы намеренно делали большие петли в океане в погоне за нужным попутным ветром. Один из основных маршрутов парусных судов в Южном полушарии пролегал от мыса Доброй Надежды через южные районы Тихого океана к Австралии и дальше – к знаменитому мысу Горн в Южной Америке. Суда шли, таким образом, все время на восток, используя попутные западные ветры, обычные в высоких южных широтах, и часто достигали скорости 16 или 17 узлов даже при малоэффективных прямых парусах. Для них было бы почти невозможно идти под парусом в противоположном направлении.
Эта диаграмма показывает, как мало парус сопротивляется напору ветра (А), пока он не закреплен шкотом (В), что разбивает поток воздуха и создает движущую силу
Изобретение носового и кормового парусов, позволяющих судну продвигаться навстречу ветру, совершило революцию в парусном мореходстве. Хотя движение прямо против ветра осталось по-прежнему невозможным, такой тип паруса позволяет яхтам с высокими гоночными качествами идти под острым углом к направлению ветра и таким образом продвигаться навстречу ветру.
Идя под острым углом к ветру сначала одним бортом, а затем другим, яхта может достичь нужной точки, которая находится прямо против ветра – эта техника называется сменой галса или лавировкой (см. с. 47).
Насколько острый угол для движения против ветра может выбирать экипаж, зависит в основном от ее проекта и кроя парусов.
Мастерство изготовителя парусов высоко ценится и во многом определяется остротой этого угла; этот показатель называется лавировочным углом. Крейсерские яхты с парусами среднего кроя могут идти под углом меньше 45° к ветру, а яхты с высокими гоночными качествами, такие, как огромные яхты, участвующие в соревнованиях за Кубок Америки, с точно скроенными (и очень дорогими) парусами, могут двигаться под гораздо более острым углом к ветру.
Чтобы понять, как парус преобразует энергию ветра и тянет лодку вперед, мы должны сначала рассмотреть форму паруса, а также траекторию обтекания его ветром. Большинство носовых и кормовых парусов кроятся и шьются так, чтобы они имели форму, напоминающую аэродинамическую поверхность крыла самолета, – действительно, парус во многом работает по тому же принципу, что и крыло. Главное различие между ними состоит в том, что крыло крепится горизонтально и получает подъемную силу из обтекающего воздуха, а парус крепится вертикально и получает из воздуха силу, толкающую вперед.
Если бы парус был плоским и равномерно рассекал воздух, тогда не происходило бы и движения вперед, потому что воздух обтекал бы его одинаково со всех сторон. Но поскольку ему придается аэродинамическая форма, воздух с наружной стороны изгиба движется быстрее, чем с внутренней стороны. Более быстрый поток воздуха с наружной стороны создает эффект водоворота, который стремится «всосать» изгиб. В случае с крылом самолета это всасывание тянет крыло (и поэтому весь самолет) вверх. В случае с яхтой оно тянет парус (и судно) вперед.
(Чтобы лучше понять это, представьте себе строй солдат, поворачивающих за угол здания. Солдат, находящийся в ближайшей к углу точке, практически остается на месте, едва движется, в то время как солдат в самом дальнем ряду должен почти бежать, чтобы сохранить строй.)
Чтобы ускорить воздушный поток с наружной стороны изгиба и увеличить эффект водоворота, чаще всего используется перекрывающий парус, создающий «щелевой эффект» между парусами. Наиболее распространенный вид оснастки на современных парусных судах – носовой парус, или стаксель, перекрывающий грот так, чтобы образовалась щель (см. с. 33).
Так как парус имеет форму крыла самолета, воздух движется быстрее с наружной стороны изгиба, создавая водоворот, толкающий лодку вперед
Центр парусности
Ветер оказывает давление на всю поверхность паруса, но при теоретических расчетах точкой приложения силы принято считать его центр. Эта точка определяется делением пополам трех углов паруса. Место пересечения биссектрис и есть точка, к которой, как принято считать, приложена сила ветра; она называется центром парусности. В результате давления на паруса возникает движение в двух направлениях – вперед и в сторону. Но требуется только движение вперед, а не в сторону, поэтому необходимо применять некоторые средства для преобразования бокового движения в тягу, направленную вперед.
Некоторые швертботы, такие, как «Laser» или «Morh», имеют плоское днище, и давление ветра в центре парусности заставляет их скользить в сторону по поверхности воды. Чтобы противодействовать этому, под корпусом вертикально вниз опускается выдвижной киль для создания сопротивления боковому движению.
Большие яхты имеют один или несколько килей, выступающих под корпусом и направленных вниз для противодействия боковому дрейфу. Как и у паруса, у киля (выдвижного и стационарного) есть условная точка приложения силы сопротивления. Она называется центром бокового сопротивления. Когда ветер толкает судно в сторону в центре парусности, а вода противодействует этому в центре бокового сопротивления, на лодку воздействуют две силы – примерно таким же образом, как указательный и большой пальцы сжимают косточку апельсина. Подобно косточке, яхта устремляется вперед, преобразуя указанные силы в движение (см. рисунок вверху). Это самое простое объяснение того, почему яхта движется против ветра или в любую другую сторону.
Две силы, давление ветра на паруса и давление воды на киль (боковое сопротивление), вместе создают тягу вперед
Разумеется, во время движения при попутном ветре нет никакого бокового дрейфа, просто ветер толкает яхту вперед. (Вот почему выдвижной киль обычно поднимается, когда плоскодонка идет при попутном ветре.)
Смоченная поверхность
