Как лодка идет под парусом. Центр парусности. Балансировка и настройка яхты

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.

Центр бокового сопротивления

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.

Две силы, давление ветра на паруса и давление воды на киль (боковое сопротивление), вместе создают тягу вперед.

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). Это самое простое объяснение того, почему яхта движется против ветра или в любую другую сторону.

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

Часть корпуса, расположенная выше ватерлинии, называется палубой, надводным бортом. Другая, та, что находится ниже ватерлинии, именуется смоченной поверхностью. Киль является главным фактором, влияющим на гоночные качества яхты, но и другие части смоченной поверхности также имеют значение. По этой причине конструктор использует все доступные средства для ускорения движения вперед, то есть улучшения ходовых качеств судна; для этого он изменяет форму корпуса ниже ватерлинии.

В результате парусные суда существенно различаются по форме и конструкции подводной части. У некоторых узкий нос, дающий корпусу возможность легко разрезать воду; другие снабжены отвесным носом для расширения внутреннего пространства. Рули также различаются по форме, в зависимости от назначения судна; на некоторых яхтах устанавливаются даже двойные рули.

Форма киля и тип корпуса варьируются в зависимости от назначения судна. У некоторых крейсеров широкий корпус с длинным глубоким килем (вверху) для надежной остойчивости, а гоночные яхты (внизу) имеют узкий корпус, позволяющий скользить по воде.

Но, без сомнения, основным фактором (подводным), влияющим на ходовые качества яхты, является тип установленного киля. Существуют кили плавниковые, длинные, глубокие, выдвижные; все они нужны для создания максимального бокового сопротивления, с одной стороны, и сведения колебаний воды к минимуму — с другой.

Мощные гоночные яхты обычно снабжаются тонким узким килем, что позволяет им быстро скользить по воде и быстро поворачивать в нужную сторону.

Океанским крейсерским судам требуется другой киль — для движения по большим волнам. Это длинный и глубокий киль, часто довольно протяженный; он придает судну остойчивость, и яхта хорошо слушается руля на высоких волнах.

Швертботы не ходят в открытое море, они сконструированы для гонок в гаванях и дельтах рек. Поэтому у них тонкие плавниковые кили, как у гоночных яхт; дополнительное преимущество заключается в том, что это выдвижные кили, которые можно выдвигать на разную глубину для хождения под парусом или убрать совсем на берегу. Боковое сопротивление киля (стационарного или выдвижного) достигает максимума, когда он опущен вертикально под лодкой, то есть когда судно не имеет крена, а киль выдвинут полностью.

Когда яхта кренится под ветром, воздействие киля на ее движение уменьшается: во-первых, он поднимается относительно своего самого глубокого положения; во-вторых, поверхность киля оказывается под углом к напору воды и оказывает ему меньшее сопротивление.

Аналогичные процессы происходят и с парусами: они тоже теряют эффективность, когда яхта кренится; ветер «перетекает» через верхушку, что говорит о потере мощности и эффективности.

Теоретически яхта лучше всего демонстрирует свои гоночные качества в прямом положении, но на практике обычно не удается полностью избежать крена. Определение угла, который соответствует наилучшим гоночным качествам каждой яхты, является секретом успеха хождения под парусом; особенно это важно при участии в гонках. Этот угол может быть определен только опытным путем для каждой яхты и каждого комплекта парусов в отдельности.

Балансировка и настройка яхты

Центр парусности и центр бокового сопротивления никогда не находятся непосредственно один над другим в продольной плоскости судна и поэтому никогда не уравновешиваются.

Равновесие достигается в результате взаимодействия центра парусности и центра бокового сопротивления.

Если центр парусности смещен относительно центра бокового сопротивления в сторону кормы, лодка будет все время стремиться к повороту против ветра и потребуется корректировка румпелем, так проявляется тенденция судна приводиться к ветру. Если же центр парусности находится впереди центра бокового сопротивления, нос будет все время поворачиваться от ветра, требуя поворота румпеля, яхта будет стремиться уваливать под ветер.

Каждое движение руля действует как тормоз, замедляя движение судна, поэтому важно уравновесить эти два фактора, чтобы яхта могла идти прямо вперед. Однако добиться этого трудно. Яхта, которая хорошо отрегулирована для слабого ветра, может оказаться трудной в управлении при сильных порывах, потому что в этом случае нужно использовать другие паруса для более сильного давления воздуха; кроме того, при сильном крене судна смоченная поверхность будет другой.

Чтобы достичь равновесия в конкретных условиях, яхту необходимо настроить. Это трудная задача, включающая подгонку парусов, такелажа и других элементов судна. Цель настройки состоит в том, чтобы заставить яхту двигаться прямо вперед, получая максимальную энергию ветра при минимальном использовании руля. Для этого требуются опыт и мастерство шкипера, изготовителя парусов и руля.

Настройка — это сложная процедура: здесь мы можем обсудить только ее основы. Основные требования стандартны, но мастерство тонкой настройки конкретной яхты приходит с опытом, в основном приобретаемым на настраиваемой яхте. Например, изготовитель парусов, готовясь кроить «гардероб» для новой океанской яхты, сделает, по крайней мере, три комплекта парусов: для сильного ветра, для умеренного и для слабого. Все комплекты будут скроены из разных тканей, ведь легкий парус не выдержит сильного напора ветра и лопнет, а парус из тяжелой ткани не будет оптимально работать под легким бризом.

В настройку входят, кроме подгонки парусов, другие процессы, такие, как установка такелажа. Повторим еще раз: эта процедура выполняется по-разному, в зависимости от назначения яхты. Гоночные яхты несут более легкий такелаж для уменьшения сопротивления ветру и торможения по сравнению с океанскими крейсерами, их мачты имеют другую конструкцию и устанавливаются по-особому.

Руль (угол румпеля) настраивается во время движения, при этом шкипер устанавливает паруса так, чтобы уменьшить влияние неблагоприятных факторов, таких, как тенденция судна приводиться к ветру или уваливать под ветер, а также минимизировать использование румпеля и, соответственно, замедление движения.

Тонкая настройка проводится в основном на более крупных судах, особенно серьезно она выполняется для гоночных яхт. Однако швертботы также следует настраивать для участия в гонках, поскольку общая цель настройки любого парусного судна состоит в достижении наилучшего равновесия между центром парусности и центром бокового сопротивления. Это дает возможность судну продемонстрировать наилучшие гоночные качества.

*******

В раздел «Мотолодки, катера, яхты — обзоры, советы, справочники»

Наш Telegram-канал: https://t.me/motolodki_katera. Присоединяйтесь!

Поделитесь этой страницей в соц. сетях или добавьте в закладки:

добавить страницу в избранное