(Юрий Катинов, Виктор Ноздрачёв)
Если спросить даже опытного яхтсмена: "Какая причина движет парусную яхту?", то, скорее всего, мы получим ответ, в котором, так или иначе, используется понятие «вымпельный ветер». При этом отвечающий хорошо знает (если он опытный яхтсмен), что вымпельный ветер зависит от действий экипажа и, уже только поэтому, не может быть исходной причиной движения. Такой ответ подсказывают ему множество книг, написанных чаще всего яхтсменами-практиками, описывающими настройку парусов под ветер, который они ощущают на яхте.
Однако, в последнее время всё чаще приходится встречаться с полярными диаграммами, численными характеристиками парусов, полученными в аэродинамических трубах, и даже полным расчётом процессов обтекания парусов и корпуса при подготовке яхты к крупным соревнованиям. По нашему мнению, пришло время для общего понимания ответа на вопрос «Почему яхта движется?»
Начнём с общеизвестных фактов.
Зеркальная поверхность воды из-за отсутствия ветра – надёжная гарантия неподвижности парусной яхты относительно воды.
С другой стороны, попробуйте остановить яхту на ветру, например, лечь в дрейф для того, чтобы при скорости ветра 10 узлов дать возможность экипажу искупаться в открытом море. Опыт говорит нам, что яхта будет двигаться относительно воды с заметной скоростью, что бы мы ни делали, купание будет комфортным разве что для мастеров спорта по плаванию.
Итак, при отсутствии движения воздуха относительно воды яхта не движется, если воздух перемещается относительно воды, можно двигаться почти в любом направлении, но невозможно яхту остановить. Мы нашли причину движения яхты, попробуем разобраться, от чего зависит ее скорость и направление.
Яхта живёт на границе двух сред: корпус, плавник и перо руля в воде, надводная часть корпуса, такелаж и паруса – в воздухе. Если есть три тела, яхта, вода и воздух, есть три относительных движения: воздух движется относительно воды, яхта движется относительно воды (или вода относительно яхты) и воздух движется относительно яхты.
Движение воздуха относительно воды от нас не зависит и даёт нам энергию, а движение яхты относительно воды и относительно воздуха в некоторых пределах может изменяться. Паруса, подводный плавник и перо руля – это крылья, которые взаимодействуют с потоками воздуха и воды соответственно. Если удаётся сбалансировать силы, действующие на эти крылья со стороны воздуха и воды, мы наблюдаем установившееся движение яхты. Если мы хотим изменить это движение, можно повернуть перо руля, подтянуть или ослабить шкоты, фалы или брассы, изменив таким способом форму и положение крыльев в потоках воды и воздуха.
С точки зрения экипажа яхты при этом изменяется, во-первых, обтекающий корпус поток воды, скорость которого равна по величине и противоположна по направлению скорости движения яхты и, во-вторых, обдувающий паруса поток воздуха – действующий ветер. Скорость этого потока по законам векторного сложения представляется суммой скорости воздуха относительно воды и скорости переносного ветра, вызванного движением яхты. На острых курсах максимум скорости движения соответствует максимальной величине действующего ветра, на курсах, близких к фордевинду, наоборот, минимальной его величине. Сама причина движения, независимое от действий экипажа перемещение воздуха относительно воды на движущейся яхте непосредственно не наблюдается.
Тем более, не наблюдается течение воды относительно дна или берегов, которое тоже приводит к появлению дополнительной составляющей действующего ветра – переносного ветра за счёт течения.
Таким образом, наблюдаемый на яхте ветер складывается из трёх составляющих: истинного ветра, измеряемого относительно дна или берегов, переносного ветра, связанного с течением, и переносного ветра, вызванного перемещением яхты относительно воды. Первые две составляющих не зависят от действий экипажа и в сумме дают внешний ветер, который и является причиной движения. Парусная яхта может двигаться и при полном отсутствии истинного ветра, но при наличии течения, например, в средиземноморских проливах или во время приливов-отливов в Северном море.
Парусная яхта может двигаться и при полном отсутствии истинного ветра, но при наличии течения, например, в средиземноморских проливах или во время приливов-отливов в Северном море.
Истинный ветер. Действующий ветер. Расчётный ветер
Направление ветра измеряется флюгаркой, а его скорость – анемометром.
Истинный ветер (береговой ветер) – измеряется на берегу или на яхте, стоящей на якоре.
Действующий ветер – измеряется на движущейся яхте. По этому ветру происходит настройка парусов. Действующий ветер является суммой истинного ветра, переносного ветра, возникающего от движения яхты вместе с течением воды и переносного ветра, возникающего от движения яхты относительно воды.
Расчетный ветер – измеряется на метеорологическом буе, движущимся по течению. Рассчитывается на яхте как разность между действующим и переносным (возникающим от движения яхты) ветрами. Этот ветер является источником движения парусной яхты.
Новый взгляд на описание движения парусного судна теперь можно прочитать ЗДЕСЬ.
(В статье использован фрагмент лекции, прочитанной вШколе Яхтенного Мастерства)