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.
Как работает парус и почему яхта движется против ветра
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.
Источник: allforchildren.ru
Как парусные корабли умудряются ходить против ветра
Наверняка каждый слышал пожелание «попутного ветра». Однако, не многие знают о том, что на самом деле этот самый «попутный ветер» отнюдь не самый быстрый. Во всяком случае в контексте морского дела. Между ним и самым быстрым примерно такая же, как разница пожеланием человеку приобрести собственную машину и пожеланием до конца жизни ездить на общественном транспорте!
В связи с этим еще меньше граждан знает о том, как парусные суда умудряются ходить против ветра. Не на якоре же они стоят?! Или стоят?
1. Как работает парус?
Парус известен как минимум 5 тысяч лет. |Фото: catherineasquithgallery.com.
Парус известен людям уже примерно 5.5 тысяч лет. Использоваться паруса могут не только в водном транспорте, но и в сухопутном. Кроме того, применение паруса лежит в основе конструкции дельтаплана. В морском деле парус вместе с рангоутом (деревянные конструкции, мачты) и такелажем (тросы) образует «парусное вооружение» судна. Чаще всего паруса делят на косые и прямые.
Отличаются они главным образом тем, какие ветра могут использовать наиболее эффективно, на какой высоте устанавливаются относительно палубы, под каким минимальным углом могут использоваться по отношению к ветру, дующему в сторону корабля.
Латинский косой парус один из самых эффективных. |Фото: vsegda-pomnim.com.
В основе работы любого паруса лежит использование подъемной силы. Интересно, что тот же самый принцип аэродинамики применяется и в авиации. Разница лишь в том, что самолеты используют вертикальное направление подъемной силы, а парусные корабли – горизонтальное. Однако, в обоих случаях подъемная сила создается благодаря разнице давления.
Так, с внешней стороны паруса давление воздуха должны быть меньше, чем с внутренней стороны. Если это условие соблюдается, то образуется полная сила с направлением перпендикулярным полотну паруса. Силе тяги противостоит сила дрейфа, сопротивление воды и форма корабля. Благодаря всему этому судно может скользить вперед. Чтобы поймать ветер и сдвинуть корабль с места, человеку нужно установить паруса под правильным углом.
2. Как парусники ходят против ветра?
Против ветра никак не пойдешь. |Фото: pxhere.com.
Барабанная дробь: парусники ходят против ветра – никак. Это невозможно с точки зрения физики. Для каждого типа паруса существует понятие мертвой зоны. Это когда ветер идет прямо навстречу парусу (против него). Сила тяги в этом случае в парусе отсутствует. Для того, чтобы идти против ветра, парусное судно должно использовать «лавировку» .
3. Что такое «лавировка» парусного корабля?
К ветру суда идут зигзагами — лавировкой. |Фото: itexts.net.
Лавировка – это способ движения парусного судна против ветра (к ветру) методом зигзагообразного изменения курса. Подавляющее большинство парусных кораблей не может следовать по курсу с углом менее 45 градусов к ветру. Поэтому они вынуждены двигаться зигзагами, используя левый и правый галсы, придерживаясь курса бейдевинд и совершая разворот на лево и на право каждый раз, когда бейдвинд превращается левентик. В результате манипуляции с парусом и бортом корабля позволяют двигаться вперед.
4. Какие бывают ветра и какой считается лучшим?
Есть разные ветра. |Фото: wikipedia.org.
Нет плохих ветров. Есть разные паруса, разные способы постановки парусного вооружения и разные задачи. Строго говоря, речь идет не о самом «ветре», а о «курсе судна относительно ветра» . Всего их 5 штук: лавентик, фордевинд, галфвинд, бейдевинд, бакштаг. Галфвинд, бейдевинд и бакштаг бывают в добавок к этому левыми и правыми (левый галс и правый галс). Бейдевинд и бакштаг могут быть крутыми и полными.
Лавентик – строго говоря не считается курсом парусного судна, потому что при «курсе» лавентик движение физически невозможно. Это ветер, который дует практически прямо навстречу судну. Используется лавентик для остановки судна, а также для того, чтобы забрать задний ход (о-о-очень медленно это происходит).
Тот самый полный ветер фордевинд. ¦Фото: wind-sail.ru.
Фордевинд – ветер, обратный лавентику на 180 градусов. Это тот самый «попутный ветер», про который еще говорят, что судно «идет полным ветром». На самом деле очень сложный курс и отнюдь не самый быстрый, как можно было подумать. Все потому, что при слабом фордевинде скорость встречного воздуха может оказаться выше, что не позволит судну набрать большую скорость. На небольших яхтах фордевинд ко всему прочему еще и опасен, так как чреват резкими неуправляемыми поворотами судна.
Ветер галфвинд. |Фото: wind-sail.ru.
Галфвинд – «половинчатый ветер». Курс около 90 градусов относительно лавентика. Галфвинд дует перпендикулярно борта парусного судна. Парус под такой ветер должен ставиться под малый уровень атаки.
Тот самый курс лавировки бейдевинд. |Фото: wind-sail.ru.
Бейдевинд – курс парусного судна, который соответствует углу менее 90 градусов между направлением судна и направлением ветра. На этом курсе паруса устанавливаются с наименьшим углом атаки. Именно бейдвинд используется для движения к ветру при помощи лавировки.
Курс бакштаг. |Фото: wind-sail.ru.
Бакштаг – курс, при котором ветер дует со стороны кормы и немного сбоку. Принцип управления судном и парусом на бакштаге в целом похож на принцип управления на галфвинде. Сила дрейфа на этом ветре сводится к минимуму. Судно отличается наилучшей управляемостью и предсказуемостью. Большинство яхт с косым парусом способно достигать максимальной скорости движения именно на бакштаге.
А вот интересное видео с нашего канала:
Если хочется узнать еще больше интересного, то стоит почитать о том, для чего моряки растягивали сети выше борта парусного корабля.
Источник: novate.ru
Можно ли двигать парусную лодку направляя на паруса
Peter Nielsen,John Channon
Настройка парусов предусматривает придание им надлежащей аэродинамической формы и правильного угла постановки их к ветру с целью получить наибольшую скорость яхты при данных состояниях ветра и моря.
Правильная настройка паруса наиболее важна при ходе в бейдевинд, когда паруса должны создавать максимальную тягу, чтобы преодолеть сопротивление встречного ветра и волн. Разница в ходе между яхтами, где на одной паруса настроены правильно, а на другой команда просто подняла их в надежде на лучшее, драматическая.
В экстремальных условиях лавировки против сильного ветра и тяжелой волны вопрос может стоять так, что одна яхта будет продвигаться вперед, в то время как другая назад из-за чрезмерного дрейфа.
Колдунчики
Вот старое правило настройки паруса: ослабь парус, пока он не начнет заполаскивать по передней шкаторине, затем немного подбери шкот, чтобы он перестал полоскать. Колдунчики позволяют вам решить эту задачу более качественно, показывая картину обтекания паруса встречным потоком воздуха.
Генуя должна иметь три набора колдунчиков, расположенных в 30 см от передней шкаторины на четверти, половине и три четверти высоты паруса.
Состояние нирваны у рулевого наступает в тот момент, когда все три набора колдунчиков направлены в корму и работают в унисон.
Когда вы идете слишком круто к ветру или шкот недобран, наветренный колдунчик будет подниматься вверх. И наоборот, если курс слишком полный или шкот перебран больше, чем необходимо, подветренный колдунчик будет трепыхаться или падать вниз
Старайтесь иметь наибольшую полноту паруса или, как мы говорим «пузо», для данных условий хода. Вашей целью должно быть расположение «пуза» в 40 – 50 процентах от передней шкаторины генуи при ходе в бейдевинд. Учтите, что при усилении ветра «пузо» паруса имеет тенденцию перемещаться ближе к задней шкаторине, что плохо.
Однако в слабые ветра на гладкой воде, форма паруса с наибольшей полнотой, расположенной близко к 50 процентам ширины паруса, дает более благоприятное обтекание и позволяет держать чуть круче к ветру. С усилением ветра, когда «пузо» сместилось к задней шкаторине, там создается излишняя полнота и задняя шкаторина закручивается на ветер. Лодка теряет ход и получает большой крен и дрейф под ветер.
В море, на волнении, способность держать круто к ветру не так важна, как возможность иметь хороший ход и тягу для преодоления встречных волн. Держите форму паруса с наибольшей полнотой чуть вперед, дающей более полный вход и держите курс на несколько градусов полнее. Это облегчит жизнь рулевому и экипажу .
На попутных курсах расположение «пуза» не так важно, поскольку давление ветра на парус не превращается напрямую в кренящую силу.
Это непросто для неопытного глаза судить о форме паруса положении «пуза» на нем без помощи лент профиля, которые иду от передней шкаторины к задней и обеспечивают быстрый визуальный контроль. Эти ленты – полезная и недорогая модификация паруса. Самоклеющиеся ленты легко доступны у парусных мастеров.
Чем и как настраивать парус?
Есть четыре способа контроля формы передних парусов:
Натяжение фала: Если вы намерены держать наибольшую полноту паруса в 40-50 процентах от передней шкаторины, набивайте фал больше с усилением ветра. Это передвигает «пузо» вперед. И наоборот, в слабый ветер, когда необходимо получить от паруса больше тяги, фал должен быть ослаблен с целью получения большей полноты паруса и благоприятного обтекания его потоком воздуха.
Набивка стоячего такелажа: Если такелаж не настроен правильно, то провисание штага неизбежено. В свежий ветер вам необходим туго набитый штаг, чтобы получить более плоский парус, так как ослабленный, провисший штаг делает парус чрезмерно пузатым и создает тягу назад, чего вы желаете в последнюю очередь. Лодка не идет круто и кренится . Бакштаги позволяют набивать штаг без проблем, только лишь убедитесь, что стопора надежные и бакштаги не ослабевают, подвергая опасности весь рангоут. Помните однако, что некоторое провисание штага неизбежно. На круизных яхтах с дробным вооружением натяжение бакштагов ведет скорее к изгибу мачты, чем к натяжению штага который поддерживается вантами.
Натяжение шкота: В ходе против ветра, последние несколько дюймов натяжки шкота есть жизненно необходимыми и дают заметную разницу в ходе лодки, делая парус более плоским и направляя его тягу вперед. Натяжение шкота также влияет на скрутку паруса – способность верхней части паруса быть расположенной под большим углом к ветру, чем нижняя. Большинство круизных яхт имеют погон для блока шкота генуи на каретке, позволяющий передвигать его вперед-назад для изменения направления тяги шкота. Положение каретки шкота есть решающим в контроле над скруткой паруса и придании ему надлежащей формы.
Есть идеальная позиция направляющего блока шкота для каждого изменения в площади передних парусов. Вот простой путь в определении этой позиции. Расстелите парус на горизонтальной поверхности. Измерьте длину передней шкаторины и отметьте ее середину. Протяните отрезок шнура от этой точки до люверса в шкотовом углу паруса.
С помощью маркера или клеящейся ленты отметьте линию длиной 30-50 см. от люверса вдоль натянутого шнура и используйте эту маркировку при настройке направления тяги шкота. Как только шкот генуи лежит на одной линии с маркировкой – ваш блок шкота находится в оптимальной позиции для курса бейдевинд. Когда парус зарифлен, или наоборот, передвигайте каретку, пока шкот и маркировочная линия не будут составлять прямую линию.
Практическое правило для хода в бейдевинд. Блок шкота должен быть перемещен вперед в: легкий ветер, чтобы ослабить нижнюю шкаторину паруса, сделать его полнее и получить больше тяги. С усилением ветра сдвигайте каретку в корму, к позиции, где натяжение задней и нижней шкаторин будет одинаковым. Если ветер продолжает усиливаться, двигайте блок еще дальше в корму, что позволит парусу получить большую скрутку, открыть заднюю шкаторину и сбросить ветер.
Если вы ослабили шкот и легли на полный курс, блок шкота должен быть перемещен вперед, чтобы обеспечить правильную форму паруса. В случае очень полного курса и сильно растравленного шкота ваша маркировочная линия может давать неверную информацию, так как шкотовый угол паруса поднят слишком высоко. Но если вы передвинете каретку блока так далеко , как позволяет погон , вы не слишком ошибетесь .
Колдунчики — хорошая подсказка как выбрать правильную позицию для блока в бакштаг. Если шкот подобран для курса острый бакштаг или галфвинд и нижние и средние колдунчики (которые обычно видит рулевой) показывают правильную работу паруса, то верхние могут полоскать. Это скажет вам, что нижняя шкаторина натянута излишне, а задняя недостаточно и верх паруса полощет. Средство простое : двигайте блок шкота вперед . Если же нижние колдунчики заигрывают раньше верхних , то перетянута задняя шкаторина – двигайте блок в корму .
Не перебивайте шкоты
Перебранная лебедкой генуя может воткнуться в краспицы и задняя шкаторина ляжет на ванты. Это отвратительное , но обычное явление . Это также ведет к неэффективной работе паруса . Если вы , перебрав шкоты , сделали парус плоским и пытаетесь поставить его слишком круто к ветру , он не создаст достаточной подъемной силы . Лодка будет медленной и беспомощной . В слабый ветер может и совсем остановиться . Если есть такое опасение – травите шкоты .
Угол установки паруса к ветру
Хороший ходок с узким корпусом может позволить себе более острый угол атаки паруса, чем тяжелый и широкий круизер, который нуждается в более полных парусах, чтобы поддерживать хороший ход. Стакселя большого удлинения с малым или даже отсутствующем перекроем грота могут быть поставлены ближе к ДП, чем генуя с большим перекроем, которая в таком случае задувает в грот и не образует правильной аэродинамической щели между парусами. В идеале, для яхты идущей в бакштаг, шкот генуи должен приходить в точку, расположенную за бортом. Здесь уже применяются аутригер или спинакер гик . Но это отдельная тема.
Задняя шкаторина
Хорошо пошитый парус в легкий ветер обычно остается стабильным, но как только ветер усиливается, есть вероятность, что задняя шкаторина начнет вибрировать. Вы не желаете этого по двум причинам: это нарушает поток воздуха вокруг паруса, увеличивая сопротивление; и со временем это ослабит парусную ткань. Здесь мы имеем тот случай, когда небольшое внимание к задней шкаторине принесет вам большие дивиденды. Однако слишком часто заднюю шкаторину излишне натягивают, хотя причиной флаттера является неправильная проводка шкота. Так что проверьте сначала работу колдунчиков .
Вы можете тренироваться в настройке парусов хоть каждый день и все же остаться с жалко выглядящим передним парусом, если такелаж вашей лодки не настроен правильно. Никакое количество настроек не заставят старую, уставшую геную выглядеть и работать хорошо. Если ничего не помогает, призывайте на помощь парусного мастера.
Напоминания
*Натяжение штага: ослабление ведет к увеличению полноты паруса, натяжение – делает парус плоским.
* Натяжение передней шкаторины: натяжение — перемещает профиль и тягу паруса вперед, ослабление — уплощает переднюю шкаторину.
*Положение направляющего блока шкота: двигать вперед, чтобы уменьшить скрутку паруса, в корму – увеличить скрутку.
Из «Yachting monthly», опубликовано в журнале «Фарватер»
Перевод С. Свистула (aMariner)
Visit blog to discuss this artilce
Источник: amariner.net