Парусник от А до Я. Статья 2. Да здравствует вымпельный ветер!

Статья 1. Курсы, галсы повороты, лавировкаПарусник от А до Я. Цикл статей

Статья 3. Типы парусов

Кажется вполне очевидным, если объект А тянет или толкает объект Б, то этот самый объект Б ну никак не может двигаться быстрее объекта А.

Если мы тянем за собой чемодан на колесиках, то он нас не обгоняет. Баржа, которую тянут бурлаки движется с той же скоростью, что и тянущие ее люди, и никак не быстрее (рис. 1).

Илья Репин. Бурлаки на Волге
Рис. 1. Илья Репин. Бурлаки на Волге

Значит ли это, что если ветер, «толкающий» нашу яхту, дует со скоростью 10 узлов (или метров в секунду, или километров в час — сейчас это не важно), то яхта ну никак не сможет двигаться быстрее этой скорости?

Нет, не значит! На помощь нам приходит курсовой ветер и векторная алгебра (формул не будет 🙂 ).

Что такое курсовой ветер?

Представьте теплый летний день. Абсолютное безветрие (штиль). Вы стоите на берегу реки и любуетесь пейзажем. Ни малейшего дуновения. Вы решили прогуляться, начинаете идти и чувствуете движение воздуха на лице. Еще лучше вы это почувствуете при езде на велосипеде. И совсем хорошо — на мотоцикле. Еще раз подчеркну — стоит полный штиль, ни один листик на деревьях не шевелится.

Это движение воздуха, которое вы почувствовали когда начали перемещаться и называется курсовым ветром.

Направление курсового ветра всегда противоположно направлению вашего движения. А его скорость равна скорости вашего движения.

Теперь представьте, дует ветер со скоростью 10 узлов (это 18,5 км/ч), и вы находитесь на парусной лодке, движущейся со скоростью 5 узлов. Значит, кроме основного, «природного», ветра (его называют «истинным») имеется еще и курсовой ветер, дующий со скоростью 5 узлов и направленный против движения лодки. Так какой ветер, в итоге, действует на нашу лодку и ее парус?

Этот ветер называется «вымпельный» — его направление показывают вымпелы и флаги, поднятые на мачте. Он представляет собой сумму истинного и курсового ветров. Только не арифметическую, а векторную.

На рис. 2 изображено восемь яхт, идущих разными курсами относительно истинного ветра (о курсах читайте в статье «Курсы, галсы, повороты, лавировка»). Верхние четыре яхты идут со скоростью 5 узлов, а нижние — со скоростью 7 узлов. На все яхты действует одинаковый истинный ветер со скоростью 10 узлов.

Истинный, курсовой и вымпельный ветер на разных курсах и при разных собственных скоростях яхт
Рис. 2. Истинный, курсовой и вымпельный ветер на разных курсах и при разных собственных скоростях яхт

Возле каждой яхты построена векторная диаграмма ветров, действующих на нее. Синяя стрелка — истинный ветер, оранжевая — курсовой ветер, красная (получена методом сложения векторов) — вымпельный ветер. Длина каждой стрелки пропорциональна скорости соответствующего ветра, а рядом эта скорость указана цифрами. Направление стрелки совпадает с направлением, в котором дует соответствующий ветер.

Подчеркну еще раз — красная стрелка (вымпельный ветер) это как раз тот «итоговый» ветер, который ощущаем мы, находясь на яхте, который воздействует на паруса и приводит яхту в движение.

Обратите внимание — на полных курсах (фордевинд и бакштаг) скорость вымпельного ветра ниже скорости истинного. Особенно это заметно на курсе фордевинд. Вот причина того, почему фордевинд самый медленный курс для парусной яхты (об этом я упоминал в статье «Курсы, галсы, повороты, лавировка»). На фордевинде яхта еще и плохо управляется, но о причинах этого мы поговорим в одной из будущих статей.

На острых курсах (галфвинд и бейдевинд) скорость вымпельного ветра выше скорости истинного. Причем, чем выше скорость яхты, тем выше скорость вымпельного ветра.

И тут возникает явление, которое в технике называется «положительная обратная связь». Чем выше скорость яхты, тем выше скорость вымпельного ветра, а вымпельный ветер, в свою очередь, разгоняет яхту до более высокой скорости… Конечно, такой «саморазгон» не может продолжаться до бесконечности. С ростом скорости растет сопротивление трения обшивки о воду, растут гидродинамические и аэродинамические потери. И рост скорости яхты прекращается. Но факт остается фактом — правильно спроектированные и грамотно управляемые яхты острыми курсами ходят быстрее, чем полными. И иногда обгоняют истинный ветер.

Особенно хорошо это проявляется у «ледовых яхт» — буеров. Сопротивление трения их коньков мизерное, гидродинамических потерь нет вообще, а аэродинамические невелики из-за небольших размеров и хорошей обтекаемости корпуса. Буера могут в 2 — 3 раза превзойти скорость истинного ветра. Это явление даже получило название «буерный эффект».

Если рассматривать «водяные яхты», то наибольшую способность обгонять истинный ветер имеют многокорпусники — катамараны и тримараны. Интересно — впервые европейцы наблюдали парусники, способные обогнать истинный ветер, на островах Тихого океана. Это были проа. Чуть подробнее о них вы можете прочесть в статье «Многокорпусные суда».

Еще один практический момент, связанный с вымпельным ветром — на всех курсах, кроме фордевинд, он дует «острее» истинного ветра. Угол между направлением движения яхты и направлением вымпельного ветра меньше, чем тот же угол для истинного ветра. На рис. 2 это хорошо видно. Причем, чем выше скорость яхты, тем этот угол острее. А положение парусов надо настраивать именно под вымпельный ветер. Из этого следует тот факт, что быстроходные спортивные суда практически всегда ходят острыми курсами, независимо от направления истинного ветра.

Наличие эффекта курсового ветра может помочь еще и в такой ситуации. Представьте полный штиль, а ваша яхта попала в течение (на реке, или, например, приливное морское). Движение яхты в течении воды создает курсовой ветер. При благоприятных обстоятельствах его может быть достаточно, чтобы наполнить паруса. И яхта сможет двигаться поперек течения при полном штиле.

Не забывайте оставлять комментарии и задавать вопросы. Подписывайтесь на рассылку, чтобы не пропустить новую статью.

Анонс: тема следующей статьи «Типы парусов».

«Научиться можно только тому, что любишь» И. Гёте

© Максим (Seadog) Мурадян, 21.05.2017

Статья 1. Курсы, галсы повороты, лавировкаПарусник от А до Я. Цикл статей

 Статья 3. Типы парусов

Оставьте комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *