Кое-что о яхтах

     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.

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 .

        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.

  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.

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.

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.)