Трейлерні яхти Ці судна гібридного дизайну, поширені в усьому світі, є чимось середнім між кільової яхтою і Швертботи. Така човен за розмірами менше, ніж більшість кільових яхт, але більше середнього швертбота; внутрен неї простір компактної каюти

Багатокорпусні яхти Більшість багатокорпусних яхт - це катамарани, хоча зустрічаються і тримарани. Існує багато різноманітних двухкорпусних судів, від стильних іграшок довжиною 4-6 м до величезних розкішних яхт.Маленькіе катамарани використовуються в основному для

Корпус яхти При покупці човна важливо мати певне уявлення про використовувані матеріали і методи будівництва. Існує три основних матеріалу, використовуваних при будівництві яхт: склопластик - синтетична смола, посилена скляними нитками або

Конструкція корпусу яхти Корпус яхти нагадує коробку. Хоча він робиться гострим з одного боку і тупим з іншого, все одно за структурою це коробка. Якщо для пересилання чого-небудь поштою використовується коробка, вона повинна бути досить міцною, щоб витримати

Вибір яхти Якщо ви плануєте купувати яхту для участі в гонках, потрібно врахувати кілька важливих факторів. Очевидно, що першим з них буде ціна, адже чим більше і краще яхта, тим дорожче обійдеться її покупка і участь в гонках.Не в останню чергу треба подумати про тип

Перш ніж приступати до розгляду роботи вітрила, слід зупинитися на двох коротких, але важливих моментах:
1.Определить, який саме вітер впливає на вітрила.
2.Рассказать про специфічну морської термінології, пов'язаної з курсами щодо вітру.

Істинний і вимпельний вітру в яхтинг.

Вітер, який діє на рухоме судно і все що знаходиться на ньому, відрізняється від того, який діє на будь-якої нерухомий об'єкт.
Власне вітер як атмосферне явище, що дме щодо землі або води, ми називаємо справжнім вітром.
У яхтинг вітер щодо рухається яхти називається вимпела і є сумою істинного вітру і зустрічного потоку повітря, викликаного рухом судна.
Вимпельний вітер завжди дме під більш гострим кутом до човна, ніж справжній.
Швидкість вітру вимпела може бути більше (якщо істинний вітер зустрічний або бічний), або менше істинного (якщо він з попутних напрямків).

Напрямки щодо вітру.

на вітрі значить з того боку, звідки дме вітер.
під вітром - з того боку, куди дме вітер.
Ці терміни, а також похідні від них, такі як «навітряний», «подветренний», вживаються дуже широко, і не тільки в яхтинг.
Коли ці терміни застосовують до судна, прийнято також говорити про навітряний і подветренний борту.
Якщо вітер дме з боку правого борту яхти, то цей борт називають навітряною, лівий борт - підвітряного відповідно.
Лівий і правий галс - два терміни, безпосередньо пов'язані з попередніми: якщо вітер дме в правий борт судна, то кажуть, що воно йде правим галсом, якщо в лівий -то лівим.
В англійській морській термінології те, що пов'язано з правим і лівим бортом, відрізняється від звичайних Right і Left. Про правий борт і все, що до нього відноситься, кажуть Starboard, про лівий - Port.

Курси щодо вітру.

Курси щодо вітру розрізняються залежно від кута між напрямком вітру вимпела і напрямком руху судна. Їх можна розділити на гострі і повні.

Бейдевінд - гострий курс щодо вітру. коли вітер дме під кутом менше 80 °. Може бути крутий бейдевінд (до 50 °) і повний (від 50 до 80 °).
Повними курсами щодо вітру називаються курси, коли вітер дме під кутом 90 ° і більше до напрямку руху яхти.
До таких курсів відносяться:
Галфвінд - вітер дме під кутом від 80 до 100 °.
Бакштаг - вітер дме під кутом від 100 до 150 ° (крутий бакштаг) і від 150 до 170 ° (повний бакштаг).
Фордевінд - вітер дме в корму під кутом більше 170 °.
Левентік - вітер строго зустрічний або близький до такого. Оскільки проти такого вітру вітрильне судно рухатися не може, його частіше називають не курсом, а становищем щодо вітру.

Маневри щодо вітру.

Коли яхта, що йде під вітрилами, змінює свій курс так, що кут між вітром і напрямком руху зменшується, то кажуть, що судно наводиться. Іншими словами, привести значить піти під більш гострим кутом до вітру.
Якщо відбувається зворотний процес, т. Е. Яхта змінює курс у бік збільшення кута між ним і вітром, судно звалюють .
Уточнимо, що терміни ( «приводитися» і «звалюють» використовуються тоді, коли човен змінює курс щодо вітру в межах одного і того ж галс.
Якщо ж судно змінює галс, то тоді (і тільки тоді!) Такий маневр в яхтинг називається поворотом.
Існує два різні способи зміни галс і, відповідно, два повороти: оверштаг і фордевінд .
Поворот оверштаг - це поворот проти вітру. Судно приводиться, ніс човна перетинає лінію вітру, в якийсь момент судно проходить через положення левентік, після чого лягає на інший галс.
Яхтинг при повороті фордевінд відбувається протилежним чином: судно звалюють, корми перетинає лінію вітру, вітрила переносять на інший борт, яхта лягає на інший галс. Найчастіше це - поворот з одного повного курсу на інший.

Робота вітрила при яхтинг.

Одна з основних завдань для яхтсмена при роботі з вітрилами полягає в тому, щоб орієнтувати вітрило під оптимальним кутом щодо вітру, щоб найкращим чином просуватися вперед. Для цього потрібно розуміти, як вітрило взаємодіє з вітром.
Робота вітрила багато в чому аналогічна роботі крила літака і відбувається за законами аеродинаміки. Для особливо допитливих яхтсменів більш детально ознайомитися з аеродинамікою вітрила як крила можна в серії статей:. Але краще це зробити після прочитання цієї статті, поступово переходячи від легкого до більш складного матеріалу. Хоча, кому я це кажу? Справжніх яхтсменів труднощі не лякають. І можна все зробити з точністю навпаки.

Основна відмінність вітрила від літакового крила в тому, що для появи на вітрилі аеродинамічної сили потрібен якийсь ненульовий кут між ним і вітром, цей кут називають кутом атаки. Крило літака має несиметричний профіль і може нормально працювати при нульовому куті атаки, парус немає.
В процесі обтікання вітрила вітром виникає аеродинамічна сила, яка в підсумку і рухає яхту вперед.
Розглянемо роботу вітрила в яхтинг під різними курсами щодо вітру. Спочатку для простоти уявімо собі, що щогла з одним вітрилом вкопана в землю і ми можемо направляти вітер під різними кутами до вітрила.

Кут атаки 0 °. Вітер дме уздовж вітрила, парус полощеться, як прапор. Ніякої аеродинамічної сили на вітрилі немає, є тільки сила лобового опору.
Кут атаки 7 °. Починає з'являтися аеродинамічна сила. Вона спрямована перпендикулярно вітрилу і поки невелика за величиною.
Кут атаки близько 20 °. Аеродинамічна сила досягла свого максимального значення за величиною, спрямована перпендикулярно вітрилу.
Кут атаки 90 °. По відношенню до попереднього випадку аеродинамічна сила істотно не змінилася ні за величиною, ні за спрямуванням.
Таким чином, ми бачимо, що аеродинамічна сила завжди спрямована перпендикулярно вітрилу і величина її практично не змінюється в діапазоні кутів від 20 до 90 °.
Кути атаки більше 90 ° не має сенсу розглядати, оскільки вітрила на яхті зазвичай не ставляться під такими кутами щодо вітру.

Наведені вище залежності аеродинамічної сили від кута атаки є у великій мірі спрощеними і усередненими.
Насправді ці властивості помітно різняться в залежності від форми вітрила. Наприклад, довгий, вузький і досить-таки плоский грот гоночних яхт матиме максимум аеродинамічної сили при куті атаки близько 15 °, на великих кутах сила буде дещо менше. Якщо ж вітрило більш пузатий і має не дуже велике подовження, то аеродинамічна сила на ньому може бути максимальною при куті атаки близько 25-30 °.

Тепер розглянемо роботу вітрила на яхті.

Для простоти уявімо собі, що вітрило на яхті один. Нехай це буде грот.
Спочатку варто подивитися, як поводиться система яхта + вітрило при русі найгострішими курсами щодо вітру, так як це зазвичай викликає найбільше запитань.

Припустимо, на яхту діє вітер під кутом 30-35 ° до корпусу. Зорієнтувавши вітрило на курсі під кутом приблизно 20 ° до вітру, ми отримаємо на ньому достатню за величиною аеродинамічну силу А.
Оскільки ця сила діє під прямим кутом до вітрила, ми бачимо, що вона тягне яхту сильно в сторону. Розклавши силу А на дві складові, можна побачити, що сила тяги вперед Т в рази менше, ніж сила, що штовхає човен убік (D, сила дрейфу).
За рахунок чого ж в такому випадку яхта рухається вперед?
Справа в тому, що конструкція підводної частини корпусу така, що опір корпусу руху в бік (так зване бічне опір) також в рази більше, ніж опір руху вперед. Цьому сприяють кіль (або шверт), кермо і сама форма корпусу.
Однак бічне опір виникає тоді, коли є чому чинити опір, т. Е., Щоб воно почало працювати, обов'язково потрібно деякий зсув корпусу убік, так званий вітрової дрейф.

Цей зсув природним чином виникає під дією бічної складової аеродинамічної сили, і як відповідна реакція відразу виникає сила бокового опору S, спрямована в протилежний бік. Як правило, вони врівноважують один одного при вугіллі дрейфу близько 10-15 °.
Отже, очевидно, що бічна складова аеродинамічної сили, найбільш яскраво виражена на гострих курсах щодо вітру, викликає два небажаних явища: вітрової дрейф і крен.

Вітрової дрейф означає, що траєкторія руху яхти не збігається з її діаметральної площиною (діаметральна площину, або ДП, - «розумний» термін, що позначає лінію ніс - корми). Відбувається постійний зсув яхти під вітер, рух як би трохи боком.
Відомо, що при яхтинг на курсі бейдевінд при середніх погодних умовах вітрової дрейф як кут між ДП та реальної траєкторією руху дорівнює приблизно 10-15 °.

Просування проти вітру. Лавірування.

Оскільки яхтинг під вітрилами неможливий строго проти вітру, а можна рухатися тільки під деяким кутом, добре б мати уявлення про те, наскільки гостро до вітру в градусах може рухатися яхта. І який, відповідно, той неходовий сектор курсів щодо вітру, в якому рух проти вітру неможливо.
Досвід показує, що звичайна круїзна яхта (не гоночний) може ефективно рухатися під кутом 50-55 ° до істинного вітрі.

Таким чином, якщо мета, яку необхідно досягти, знаходиться строго проти вітру, то яхтинг до неї буде відбуватися не по прямій, а зигзагом-то одним галсом, то іншим. При цьому на кожному галсі, природно, потрібно буде намагатися йти максимально гостро до вітру. Такий процес називається лавировкой.

Кут між траєкторіями руху яхт на двох сусідніх галсах при лавіруванні називається лавіровочним. Очевидно, що при гостроті руху до вітру 50-55 ° лавіровочний кут становитиме 100-110 °.

Величина лавіровочного кута показує нам, наскільки ефективно ми можемо просуватися до мети, якщо вона знаходиться строго проти вітру. Для кута 110 °, наприклад, шлях до мети в порівнянні з рухом по прямій збільшується в 1.75 рази.

Робота вітрила на інших курсах щодо вітру

Очевидно, що вже на курсі галфвінд сила тяги Т істотно перевищує силу дрейфу D, так що дрейф і крен будуть невеликі.

При бакштаг як бачимо, в порівнянні з курсом галфвінд змінилося не так вже й багато. Грот поставлений в положення, майже перпендикулярно ДП, і положення це для більшості яхт є граничним, розгорнути його ще далі технічно неможливо.

Положення грота на курсі фордевінд нічим не відрізняється від становища на курсі бакштаг.
Тут для простоти при розгляді фізики процесу в яхтинг ми беремо до уваги тільки одне вітрило - грот. Зазвичай на яхті поставлені два вітрила - грот і стаксель (передній парус). Так ось, на курсі фордевінд стаксель (якщо він розташований з тієї ж сторони, що і грот) знаходиться в вітрової тіні від грота і практично не працює. Це одна з кількох причин, за якими курс фордевінд нелюбим яхтсменами.

Важко уявити собі, як можуть парусні судна йти "проти вітру" - або, за висловом моряків, йти "в бейдевінд". Правда, моряк скаже вам, що прямо проти вітру йти під вітрилами не можна, а можна рухатися лише під гострим кутом до напрямку вітру 3. Але кут цей малий - близько чверті прямого кута, - і видається, мабуть, однаково незрозумілих: плисти чи прямо проти вітру або під кутом до нього в 22 °.

3 (Використовувати тільки енергію вітру і рухатися строго проти вітру можна, якщо вітрило замінити ветродвігателем типу вітряка, який буде обертати гребний гвинт корабля. Існує навіть відома задача П. Л. Капіци про такому незвичайному на перший погляд судні (див. Також журнал: Катери і яхти, 1981, № 1, с. 25).)

На ділі це, однак, не байдуже, і ми зараз пояснимо, яким чином можна силою вітру йти назустріч йому під невеликим кутом. Спочатку розглянемо, як взагалі діє вітер на вітрило, т. Е. Куди він штовхає вітрило, коли дме на нього. Ви, ймовірно думаєте, що вітер завжди штовхає вітрило в ту сторону, куди сам дме. Але це не так: куди б вітер не дув, він штовхає парус перпендикулярно до площини вітрила.

Справді. Нехай вітер дме в напрямку, зазначеному стрілками на рис. 17, лінія АВ зображує вітрило.

Так як вітер напирає рівномірно на всю поверхню вітрила, то замінюємо силу тиску вітру силою R, Яка додається до середини вітрила. Цю силу розкладемо на дві: силу Q, Перпендикулярну до вітрила, і силу Р спрямовану вздовж нього вперед. сила Р нікуди не штовхає вітрило, так як тертя вітру про полотно незначно. залишається сила Q, Яка штовхає вітрило під прямим кутом до нього.

Знаючи це, ми легко зрозуміємо, як може вітрильне судно йти під гострим кутом назустріч вітру. Нехай лінія КК (рис. 18) зображує кільову лінію судна. Вітер дме під гострим кутом до цієї лінії в напрямку, зазначеному стрілками. Лінія АВ зображує вітрило; його поміщають так, щоб площина його ділила навпіл кут між напрямком кіля і напрямком вітру. Прослідкуйте на рис.18. за розкладом сил. Напір вітру на вітрило ми зображуємо силою Q, яка, ми знаємо, повинна бути перпендикулярна до вітрила. Силу цю розкладемо на дві: силу В, перпендикулярну до кіля, і силу S, спрямовану вперед, уздовж кільової лінії судна. Так як рух судна в напрямку В зустрічає сильний опір води (кіль в вітрильних судах робиться дуже глибоким), то сила В майже повністю врівноважується опором води. Залишається одна лише сила S, яка, як бачите, спрямована вперед і, отже, рухає судно під кутом, як би назустріч вітру *. Зазвичай це рух виконується зигзагами, як показано на рис.19. Мовою моряків такий рух судна називається "лавировкой" в повному розумінні слова 4.

* (Можна довести, що сила S отримує найбільше значення тоді, коли площина вітрила ділить навпіл кут між напрямками кіля і вітру.)

4 (У вітрильному спорті є ряд питань, цікавих з точки зору фізика. Детальніше про цей вид спорту і деяких технічних проблемах плавання під вітрилами можна дізнатися, наприклад, з книг: Гловацький В. Захоплюючий світ вітрил: Нариси але історії парусного спорта.- М .: Прогрес, 1979; Проктор Я. Плавання під вітрилом. Вітер, хвилювання і теченіе.- Л .: Гидрометеоиздат, 1981.)

Пересування парусної яхти за вітром фактично визначається простим тиском вітру на її вітрило, який штовхає судно вперед. Однак, як показали дослідження в аеродинамічній трубі, подорож під вітрилом проти вітру піддає парус впливу більш складного набору сил.

Коли набігає повітря обтікає увігнуту задню поверхню вітрила, швидкість повітря зменшується, в той час як при обтіканні опуклою передньою поверхні вітрила ця швидкість зростає. В результаті на задній поверхні вітрила утворюється область підвищеного тиску, а на передній - зниженого. Різниця тисків на двох сторонах вітрила створює тягне (штовхає) силу, яка переміщує яхту вперед під кутом до вітру.

Парусна яхта, розташована приблизно під прямим кутом до вітру (по морській термінології - яхта йде галсом), швидко рухається вперед. Парус піддається впливу тягне і бічний сил. Якщо вітрильна яхта йде під гострим кутом до вітру, її швидкість сповільнюється через зменшення тягне сили і збільшення бічної. Чим сильніше парус повернуть до корми, тим повільніше яхта рухається вперед, зокрема через велику бічної сили.

Парусна яхта не може плисти прямо проти вітру, однак може просуватися вперед, здійснюючи серію зиґзаґоподібних коротких переміщень під кутом до вітру, що називаються гаслами. Якщо вітер дме в лівий борт (1), говорять, що яхта йде лівим галсом, якщо в правий борт (2) - правим галсом. Для того щоб швидше пройти дистанцію, яхтсмен намагається збільшувати до межі швидкість яхти, регулюючи положення її вітрила, як це показано на малюнку зліва внизу. Для мінімізації відхилення в бік від прямої лінії, яхта пересувається, змінюючи курс з правого галс на лівий і навпаки. Коли яхта змінює курс, парус перекидається на інший борт, і при збігу його площині з лінією вітру якийсь час полощеться, тобто знаходиться в бездіяльності (середній малюнок під текстом). Яхта потрапляє в так звану мертву зону, втрачаючи швидкість до тих пір, поки вітер знову на надує вітрило з протилежного боку.

"Попутного вітру!" - бажають всім морякам, і абсолютно марно: коли вітер дме з корми, яхта не здатна розвинути максимальну швидкість. Цю схему допоміг зробити Вадим Ждан, професійний шкіпер, гонщик, організатор і ведучий яхтових регат. Читайте спливаючі підказки на схемі, щоб розібратися.

2. Тяга вітрила утворюється завдяки двом факторам. По-перше, вітер просто тисне на вітрила. По-друге, косі вітрила, встановлені на більшості сучасних яхт, при обтіканні повітрям працюють, як крило літака, і, тільки спрямована вона не вгору, а вперед. Через особливості аеродинаміки повітря з опуклою боку вітрила рухається швидше, ніж з увігнутою, і тиск з зовнішньої сторони вітрила менше, ніж з внутрішньої.

3. Повна сила, створювана вітрилом, спрямована перпендикулярно полотну. За правилом додавання векторів в ній можна виділити силу дрейфу (червона стрілка) і силу тяги (зелена стрілка).

5. Щоб йти строго проти вітру, яхта лавірує: повертається до вітру то одним, то іншим бортом, просуваючись вперед відрізками - гаслами. Наскільки довгим повинні бути галси і під яким кутом до вітру йти - важливі питання шкіперською тактики.

9. галфвінд - вітер дме перпендикулярно напрямку руху.

11. фордевінд - той самий попутний вітер, що дме з корми. Всупереч очікуванням, не найшвидший курс: тут підйомна сила вітрила не використовується, і теоретичну межу швидкості не перевищує швидкості вітру. Досвідчений шкіпер вміє передбачати невидимі повітряні течії так само,