“Попутного ветра!” – желают всем морякам, и совершенно напрасно: когда ветер дует с кормы, яхта не способна развить максимальную скорость. Эту схему помог сделать Вадим Ждан , профессиональный шкипер, гонщик, организатор и ведущий яхтенных регат. Читайте всплывающие подсказки на схеме, чтобы разобраться.
2. Тяга паруса образуется благодаря двум факторам. Во-первых, ветер просто давит на паруса. Во-вторых, косые паруса, установленные на большинстве современных яхт, при обтекании воздухом работают, как крыло самолета, и , только направлена она не вверх, а вперед. Из-за особенностей аэродинамики воздух с выпуклой стороны паруса движется быстрее, чем с вогнутой, и давление с внешней стороны паруса меньше, чем с внутренней.
3. Полная сила, создаваемая парусом, направлена перпендикулярно полотну. По правилу сложения векторов в ней можно выделить силу дрейфа (красная стрелка) и силу тяги (зеленая стрелка).
5. Чтобы идти строго против ветра, яхта лавирует: поворачивается к ветру то одним, то другим бортом, продвигаясь вперед отрезками － галсами. Насколько длинными должны быть галсы и под каким углом к ветру идти － важные вопросы шкиперской тактики.
9. Галфвинд
－ ветер дует перпендикулярно направлению движения.
11. Фордевинд
－ тот самый попутный ветер, дующий с кормы. Вопреки ожиданиям, не самый быстрый курс: здесь подъемная сила паруса не используется, и теоретический предел скорости не превышает скорости ветра. Опытный шкипер умеет предугадывать невидимые воздушные течения так же,
Сегодня свое внимание мы обратим на следующий факт: Яхта, вне зависимости от направления ветра движется туда, куда ее ведет капитан и его команда. Происходит это даже в том случае, когда ветер и вовсе дует навстречу. Почему так происходит? В чем секрет этого феномена?
Лодка с парусом появилась задолго до появления самолетов. Но принцип работы парусов и крыльев – один. Основу работы составляет подъемная сила. Вот только если у самолетов, подъемная сила крыла, рассекая ветер, толкает машину вверх, То парус, расположенный вертикально – толкает яхту вперед.
Встречный ветер, попадая на парус, образует толкающую силу. Секрет в том, что с наветренной стороны, той, что внутренняя, скорость ветра меньше, нежели с подветренной. Поэтому образуется разряжение, и парус в прямом смысле всасывается воздухом. Все это возможно благодаря особенностям парусной конструкции. Иными словами, можно сказать следующее: не имеет значение то, как парус расположен на судне, ведь он всего лишь преобразует энергию ветра. Потому-то яхта и способна плыть против ветряного потока.
Даже в те моменты, когда зрительскому глазу кажется, что парус непременно должен тормозить яхту, так как в него снаружи дует ветер, этого не происходит. А не происходит это еще и потому, что центр приложения сил находится на носу корабля, и ветер с легкостью обеспечивает «толкательное» движение.
Но давайте спросим настоящих яхтсменов о том, как и почему движется яхта, и верно ли, что против ветра можно плавать?
Андрей Волхов – имеет немалый опыт управления яхтами, а поэтому доверять ему можно безоговорочно. «На самом деле, против сильного ветра яхта двигаться не сможет. Если поставить ее перпендикулярно к ветровому потоку. Двигаться можно лишь под определенным углом. Работа паруса – идентична работе самолетного крыла. Подъемная сила, создающаяся при помощи ветра, толкает судно вперед».
Но не только подъемная сила возникает при ветровой нагрузке. Крен – еще одно явление, которое нужно учитывать, при управлении лодкой. Это явление, мало того что тормозит яхту, так еще и очень опасно для всего экипажа. В случаях, когда лодку кренит, экипаж должен максимально быстро создать противовес.
Давайте рассмотрим все более подробно на примере спортивной яхты.
- Вариант первый, – ветер дует в попутном направлении. Тут все понятно, и просто. Яхта без труда движется вперед, а экипаж не обременен существенными действиями.
Форм у паруса несколько. Арабская форма – это когда парус имеет «косой» вид. Эффективна эта форма при боковых потоках ветра, а так же приближенных к встречным. Однако, безусловно, будет позади прямого паруса, при попутном ветре. В этом случае, к основному парусу (гроту), добавился бы «стаксель» – дополнительный парус. Два этих паруса способны разогнать легкую яхту до 30 км час.
- Ситуация вторая, – ветровые потоки приходятся в борт судна. Теперь команда оживилась, и разворачивает парус. Важная деть рангоута (жесткое оснащение яхты), – гик. Веревочные снасти называют такелажем. Служит все это для того, чтобы управлять рангоутом. Движение корабля вперед – это и есть искусство яхтсменов. Основная задача экипажа – вовремя повернуть парус под нужный угол. Таким образом, экипаж преследует одну цель – получить от ветра максимум энергии.
- Следующая ситуация – ветер дует под углом 20 градусов, и это против движения лодки. Бейдевинд – называет ход против ветра. Так назвали его еще в давние времена бывалые моряки. В этом случае, команда напряжена максимально, ведь ей нужно поймать ветер. И через некоторое время это удается, и яхта начинает вновь двигаться вперед. Секрет этого явления мы уже рассмотрели. Но на яхте есть еще один парус! Он – невидимый!
Многие уже догадались, что этот парус находится под днищем судна. Называется он килем. Моряки обычно зовут его швертом. Необходим этот элемент для того, чтобы противостоять крену, а так же сдерживать силу ветра, приходящуюся на парус. Еще одной способностью шверта является преобразование кренящей силы в энергию толчка. Законы физики максимально точно работают в яхт спорте.
Ну и конечно, экипаж бессилен, когда ветра нет вообще. Хотя…на многих яхтах предусмотрена двигатели, как раз на случае «безветрия». Поэтому можно не беспокоиться о «непредвиденной кончине» ветра.
Курс судна относительно ветра - угол между направлением ветра и диаметральной плоскостью судна, то есть курсовой угол на точку горизонта, откуда дует ветер, выражающийся в угловых градусах или румбах.
В зависимости от величины этого угла курсы относительно ветра имеют собственные наименования:
1 - крутой бейдевинд (30° - 45°);
2 - полный бейдевинд (45° - 75°);
3 - гальфвинд (около 90°);
4 - бакштаг (110° - 160°);
5 - фордевинд (160°- 200°);
6 - левентик (по 30° на каждый борт)
Левентик (фр. le vent) - курс, образующий с направлением ветра угол, близкий к 180 градусам, то есть ветер по отношению к кораблю дует практически точно спереди. Поскольку парусное судно идти таким курсом не может, обычно говорят не «курс», а «положение левентик».
Бейдевинд (нидерл. bij de wind) - курс, при котором угол между направлением ветра и направлением движения судна составляет более 100 градусов (меньше 8 румбов). Выделяют бейдевинд полный (от 100 до 120 градусов) и крутой (более 120 градусов). Тяга паруса целиком определяется его подъёмной силой, при увеличении лобового сопротивления сила тяги уменьшается, зато возрастает сила дрейфа. Таким образом, на этом курсе парус, устанавливаемый с минимальным углом атаки к вымпельному ветру (5-10 °), работает как аэродинамическое крыло.
Лучшие парусные суда ходят под углом 30-35 ° к направлению истинного ветра. Вследствие сложения векторов скорости ветра и встречного потока воздуха скорость вымпельного ветра на курсе бейдевинд оказывается максимальной, также как и аэродинамическая сила на парусе, пропорциональная квадрату скорости ветра. Максимальной величины достигает и сила дрейфа. Если попытаться идти под более острым углом к ветру, то скорость судна будет снижаться, парус станет заполаскивать, аэродинамическая сила снизится и, наконец, наступит момент, когда лобовое сопротивление паруса и сопротивление воды движению лодки намного превысят тягу. Судно получит задний ход.
Галфвинд (нидерл. halve wind), или полветра - курс, при котором угол между направлением ветра и направлением движения судна составляет ок. 8 румбов (от 80 до 100 градусов). На этом курсе ветер дует перпендикулярно ДП, а вымпельный ветер оказывается направленным с носа под острым углом к ДП. Соответственно, парус устанавливается под меньшим углом атаки, его тяга равна подъёмной силе, а сила дрейфа - лобовому сопротивлению паруса. на этом курсе парус должен делить угол между ДП и направлением вымпельного ветра примерно пополам.
Бакштаг (нидерл. bakstag) - курс, образующий с направлением ветра угол больше 8, но меньше 16 румбов (более десяти и менее восьмидесяти градусов), то есть ветер по отношению к кораблю дует сзади-сбоку; отличают курс полный бакштаг, при котором угол составляет не более двадцати градусов, то есть приближающийся к фордевинду; парус устанавливается под углом к ветру с подветренного борта. Обычно на этом курсе парусное судно развивает наивысшую скорость. На бакштаге парус работает с большим углом атаки, при котором лобовое сопротивление играет основную роль в создании тяги паруса. Сила дрейфа практически отсутствует.
Фордевинд (нидерл. voor de wind) - курс, при котором ветер направлен в корму корабля.
Фордевинд - тот самый «попутный ветер», которого желают морякам, хотя в парусном спорте этот курс отнюдь не самый быстрый, как следовало бы ожидать. Кроме того, он требует от рулевого внимания и владения искусством управлять дополнительными парусами (обычно это спинакер). Парус при этом ставится перпендикулярно направлению ветра, тяга на нем создаётся благодаря лобовому сопротивлению. Слабый ветер на этом курсе практически не ощущается, так как скорость вымпельного ветра равна разности скорости истинного ветра и скорости встречного потока воздуха.
Фордевинд - один из двух поворотов (поворот - смена галса) парусного судна, при котором направление ветра в момент поворота проходит через корму. В отличие от поворота «оверштаг», поворот фордевинд более сложный и, порой, опасный, требует чётких действий команды при работе с парусами. Не случайно и команда подаётся с уточнением: «Приготовиться к повороту фордевинд!», тогда как при повороте «оверштаг» командир просто командует «Приготовиться к повороту!».
Лавировка
Лавировка парусного судна. α - лавировочный угол
Прямо против ветра парусник идти не может. Если необходимо попасть в какую-либо точку, расположенную с наветра, то применяется лавировка - движение к цели курсом бейдевинд переменными галсами. Для смены галса необходимо совершить поворот.
Если же сохраняя галс нужно пойти под более острым углом к направлению ветра, то говорят, что нужно «привестись к ветру». Если наоборот, нужно увеличить угол между направлением ветра и ДП лодки, то говорят, что необходимо «увалиться под ветер». (Следует, однако, помнить, что «ветер дует в компа́с», то есть его направления даются не по тому, куда ветер дует, а откуда. Это значит, что если курс судна, например, норд и ветер от норда, он дует не попутно, а навстречу судну.)
Для того, чтобы при этих маневрах установить парус под оптимальным углом атаки, его необходимо подтягивать к ДП - «выбирать», или же отпускать - «травить». Эти термины яхтсмены применяют при всех манипуляциях со снастями - шкотами, оттяжками и т. п.
В зависимости от борта, с которого дует ветер, курсы относительно ветра могут быть правого и левого галса.
При курсовом угле ветра, равном 26 румбам, бейдевинд правого галса в парусном флоте иногда называли штирборд, а левого (курсовой угол ветра 6 румбов) - бакборд. Для уточнения курса относительно ветра применялись выражения: «корабль идет правым галсом 7 румбов к ветру» (то есть бейдевинд при курсовом угле ветра 78°); «Корабль идет бакштаг правым галсом 10 румбов» (то есть курсовой угол ветра 112°); «Корабль идёт штирборд полнее 6 румбов» (то есть бакштаг при курсовом угле 12 румбов, или 135°). Применяют также понятие «крутой бейдевинд», как острейший курс относительно ветра, при котором парусное судно может идти вперёд (он колеблется от 3 до 6 румбов 33,3/4° до 67,1/2°); крутой и полный бакштаг (до 12 румбов и более 12 рубмов, или до 135 ° и более 135 ° соответственно).
Расчет пути судна по известным значениям компас. направления ветра, курс относительно ветра, поправки компаса и дрейфа наз. в парусном флоте исправлением румбов.
| Румбы | Градусы | Курс судна относительно ветра |
| 0 | 0 | Левентик |
| 1 | 11,25 | Бейдевинд крутой, галс левый |
| 2 | 22,5 | Бейдевинд крутой, галс левый |
| 3 | 33,75 | Бейдевинд крутой, галс левый |
| 4 | 45 | Бейдевинд крутой, галс левый |
| 5 | 56,25 | Бейдевинд полный, галс левый |
| 6 | 67,5 | Бейдевинд полный, галс левый |
| 7 | 78,75 | Бейдевинд полный, галс левый |
| 8 | 90 | Галфвинд, галс левый |
| 9 | 101,25 | Галфвинд, галс левый |
| 10 | 112,5 | Бакштаг, галс левый |
| 11 | 123,75 | Бакштаг, галс левый |
| 12 | 135 | Бакштаг, галс левый |
| 13 | 146,25 | Бакштаг, галс левый |
| 14 | 157,5 | Бакштаг, галс левый |
| 15 | 168,75 | Бакштаг, галс левый |
| 16 | 180 | Фордевинд |
| 17 | 191,25 | Бакштаг, галс правый |
| 18 | 202,5 | Бакштаг, галс правый |
| 19 | 213,75 | Бакштаг, галс правый |
| 20 | 225 | Бакштаг, галс правый |
| 21 | 236,25 | Бакштаг, галс правый |
| 22 | 247,5 | Бакштаг, галс правый |
| 23 | 258,75 | Галфвинд, галс правый |
| 24 | 270 | Галфвинд, галс правый |
| 25 | 281,25 | |
| 26 | 292,5 | Бейдевинд полный, галс правый |
| 27 | 303,75 | Бейдевинд полный, галс правый |
| 28 | 315 | |
| 29 | 326,25 | Бейдевинд крутой, галс правый |
| 30 | 337,5 | Бейдевинд крутой, галс правый |
| 31 | 348,75 | Бейдевинд крутой, галс правый |
| 32 | 360 | Левентик |
Думаю, что многие из нас воспользовались бы шансом погрузиться в морскую бездну на каком-нибудь подводном аппарате, но все же, большинство бы предпочло морское путешествие на паруснике. Когда еще не было ни самолетов, ни поездов были лишь только парусники. Без них мир был, не стал таким.
Парусники с прямыми парусами привезли европейцев в Америку. Их устойчивые палубы и вместительные трюмы доставили людей и припасы для строительства Нового мира. Но и у этих старинных кораблей были свои ограничения. Они шли медленно и практически в одном направлении по ветру. С тех пор многое изменилось. Сегодня используют совсем другие принципы управления силой ветра и волн. Так что если захотите прокатиться на современном , придется подучить физику.
Современный парусный спорт это не просто движение по ветру, это нечто воздействующее на парус, и заставляющее его лететь подобно крылу. И это невидимое «нечто» называется подъемной силой, которую ученые называют боковой силой.
Внимательный наблюдатель не мог не заметить, что не зависимо от того куда дует ветер парусная яхта всегда движется туда, куда нужно капитану - даже когда ветер встречный. В чем же секрет такого удивительного сочетания упрямства и послушания.
Многие даже не догадываются, что парус это крыло, и принцип работы крыла и паруса один. В его основе лежит подъемная сила, только если подъемная сила крыла летательного аппарата, используя встречный ветер, толкает самолет вверх, то вертикально расположенный парус направляет парусник вперед. Чтобы объяснить это с научной точки зрения необходимо вернуться к истокам - как работает парус.
Посмотрите, на смоделированный процесс, который показывает, как воздух действует на плоскость паруса. Здесь можно видеть, что потоки воздуха под моделью, имеющие больший изгиб, изгибаются, чтобы обойти ее. При этом потоку приходиться немного ускориться. В результате возникает область низкого давления - это и генерирует подъемную силу. Низкое давление на нижней стороне тянет парус к низу.
Другими словами область с высоким давлением пытается передвинуться к области низкого давления, оказывая давления на парус. Возникает разница давлений, что порождает подъемную силу. Благодаря форме паруса, с внутренней наветренной стороны, скорость ветра меньше, чем с подветренной стороны. На внешней стороне образуется разрежение. В парус в буквальном смысле всасывается воздух, который и толкает парусную яхту вперед.
На самом деле этот принцип довольно прост для понимания, достаточно присмотреться на любое парусное судно. Фокус здесь в том, что парус как бы ни был расположен, передает судну энергию ветра и даже если визуально кажется, что парус должен тормозить яхту, центр приложения сил находится ближе к носу парусника, и сила ветра обеспечивает поступательное движение.
Но это теория, а на практике все чуть по-другому. На самом деле парусная яхта не может идти против ветра - она движется под определенным углом к нему, так называемыми галсами.
Парусник движется за счет баланса сил. Паруса действуют как крылья. Большая часть производимой ими подъемной силы направлено в сторону, и лишь небольшое количество вперед. Впрочем, секрет в этом чудесном явление в так называемом «невидимом» парусе, который находится под днищем яхты. Это киль или на морском языке - шверт. Подъемная сила шверта также производит подъемную силу, которая тоже направлена в основном в бок. Киль противостоит крену и противоположной силе действующей на парус.
Кроме подъемной силы возникает еще и крен - вредное для движения вперед и опасное для экипажа судна явление. Но для того на яхте и существует команда, чтобы служить живым противовесом неумолимым физическим законам.
В современном паруснике и киль, и парус совместными усилиями направляют парусник вперед. Но как подтвердит любой начинающий моряк на практике все намного сложнее, чем в теории. Опытный моряк знает, что малейшие изменения изгиба паруса дают возможность получить больше подъемной силы и контролировать ее направление. Изменяя изгиб паруса, умелый моряк управляет размером и расположением области, производящей подъемную силу. С помощью глубокого изгиба направленного вперед можно создать большую зону давления, но если изгиб слишком велик или передняя кромка слишком крутая молекулы воздуха, обтекающие перестанут следовать его изгибу. Другими словами, если у предмета острые углы частицы потока не смогут совершить поворот - слишком силен импульс движения, это явление получило название «отделившийся поток». Результат этого эффекта - парус «заполощет», потеряв ветер.
А вот еще несколько практических советов использования ветровой энергии. Оптимальный курс выхода на ветер (гоночный бейдевинд). Моряки называют его «ход против ветра». Вымпельный ветер, имеющий скорость 17 узлов, ощутимо быстрее истинного ветра, создающего волновую систему. Разница их направлений составляет 12°. Курс к вымпельному ветру - 33°, к истинному ветру - 45°.
Сегодня, как и обещали расскажем о курсах яхт относительно ветра, галсах, связанности яхт - это достаточно важные вещи для понимания как и куда идти во время гонки, что вам командует капитан и почему. Без таких основных определений регата останется для вас не более, чем просто покатушки.Для начала давайте рассмотри такой термин, как галс, а также поговорим о возможных вариантах расположения яхт относительно друг друга.
Галс – это курс судна относительно направления ветра. Если ветер дует с левой стороны (в левый борт), то говорят, что судно идет левым галсом, если же с правой (в правый борт) - то правым галсом.
Возможные варианты расположения яхт относительно друг друга
Чисто позади и чисто впереди.
Яхта находится чисто позади другой яхты, когда ее корпус и оборудование находятся позади траверза к самой задней точке корпуса или оборудования другой яхты. Другая яхта в этом случае находится чисто впереди. Яхты связаны, если ни одна из них не находится чисто позади другой яхты или если яхта, находящаяся между ними, связана с ними обеими. Эти термины не применяются к яхтам, находящимся на разных галсах. Схема представлена на картинке:
Кроме того, стоит обратить внимание на такие термины, как подветренная и наветренная сторона судна.
Наветренная сторона – это сторона, на которую дует ветер.
Подветренная сторона - это сторона яхты, которая противоположна той, на которую дует ветер, или которая была противоположной до того, как яхта оказалась в положении левентик (положение судна, когда ветер дует строго спереди по курсу).
Кстати, прежде чем поднять парус, обязательно поставьте яхту в левентик - т.е. носом против ветра, ослабьте немного шкоты и поднимайте грот (самый большой парус на мачте.
Теперь о курсах яхты относительно ветра - см картинку.
Видно, что если ветер дует вам строго в корму (зад яхты) то это фордевинд , при попутном ветре немного справа или слева - бактштаг , причем более "попутный" ветер называется полным бакштагом.
Бакштаг и фордевинд - это самые удобные курсы, нужно просто поставить парус (на картинке видно как должен стоять парус по отношению к ветру). Ветер строго в борт - галфвинд (в вольном переводе - половина ветра).
Чтобы идти на этом курсе парус нужно ставить так, чтобы он делил угол между направлением яхты и направлением ветра примерно пополам.
Встречный ветер - в нос яхты - левентик , естественно это просто положение яхты, идти таким курсом нельзя, для этого есть Бейдевинд .
Вообще, чтобы идти против ветра нужно использовать Лавировку - вставать под 45 градусов против ветра (бейдевинд) например левым галсом, идти некоторое время, потом поворачивать под прямым углом и снова идти в бейдевинд только другим, правым галсом (специально так говорю, чтобы вы могли уже немного ориентироваться) - получится этакий зиг-заг по отношению к направлению ветра.
Дрейф, ложиться в дрейф, дрейфовать - положение яхты, когда она перемещается по ветру или течению без всякой помощи - парусов, двигателей и тд. Для этого надо встать на острый курс и поставить парус так, чтобы яхта практически оставалась на месте.
Кстати, определить направление ветра можно - по флагам, по дыму, ну и на мачте обычно есть флюгер - он тоже служит для указания направления ветра. По-хорошему, вы должны определять направление ветра "закрытыми глазами любой частью тела")))
Надеемся, мы вас заинтересовали, и данная статья помогла вам разобраться в основных курсах, а так же как ставить паруса, чтобы идти тем или иным курсом.
По традиции, мы приглашаем попробовать все на практике - принять участие в наших регатах: в