Стартовать, чтобы побеждать.
Использование энергии ветра.
Стаксель помогает гроту", "Не перебирать шкоты!", "Глиссирование требует точной балансировки
Из книги: "Стартовать, чтобы побеждать".
Автор: Эрик Твайнэйм.
Стаксель помогает гроту
Роль стакселя на курсе крутой бейдевинд очевидна, если посмотреть на рисунки, где показана лавировка с гротом и стакселем и только с гротом, установленным под тем же углом. На гроте без стакселя происходит срыв потока, т. е. поток разрушается на подветренной стороне паруса. Когда это случается, яхта движется в значительной степени благодаря увеличению давления на наветренной стороне паруса, а не из-за понижения давления на подветренной его стороне. Как только поставлен стаксель, поток на подветренной стороне грота выравнивается, однако угол установки грота существенно не меняется. Теперь грот обдувается потоком, отклоненным стакселем.
При настройке яхты на максимальную скорость лавировки поток воздуха, проходящий через эту щель, критический: если позволить стакселю слишком сильно отклонить его в сторону грота, то грот начинает заполаскивать раньше, чем должен был бы, и яхта пойдет медленнее. Если расширить щель, то яхта с потравленным стакселем не пойдет так круто к ветру.
Фотографии показывают, что момент, когда парусное вооружение начинает работать со срывом, очень характерен - видно, как вооружение в целом использует ветер. Это значит, что при вооружении типа шлюп стаксель - наиболее важный парус на лавировке.
Грот у шлюпа выше фалового угла стакселя не попадает в окошенный стакселем поток, поэтому должен иметь некоторую "закрутку" под ветер.
Не перебирать шкоты!
Стаксель
сглаживает поток за гротом и на полных курсах (рис. 1). Выберите его слишком сильно -
и идеальный спектр обтекания разрушается. В сильный ветер это один из лучших способов
перестать глиссировать: вы теряете поступательное движение - и яхта кренится. При слишком
сильном выбирании грота результаты еще более поразительны (рис. 2).
Рис. 1. Полный курс при вымпельном ветре в галфвинд и при потравленных шкотах: сила давления дает хорошую тягу, отклонение потока невелико, завихрения тоже невелики и не очень мешают подветренной яхте, если наветренная не несет спинакер и не перебирает шкоты.
Рис. 2. Грот перебран, тяга уменьшилась, поперечная сила увеличилась, крен больше, скорость яхты меньше. Вихри под ветром очень интенсивны.
Этот
спектр обтекания мне впервые продемонстрировал начинающий рулевой в
соревнованиях на монотипах-динги. Из-за плохого старта я был в числе
последних и при огибании наветренного знака оказался с подветра у
рулевого, которому, решил я, можно показать, что такое полный курс.
Получилось наоборот. По положению его гика я мог сделать вывод, что он учился ходить под парусами по книге и не продвинулся дальше глав о лавировке - его гик стоял почти по ДП яхты, хотя его матрос (возможно, он прочел больше рулевого) держал стаксель в правильном положении. Когда пришел шквалик, моя яхта в полной мере почувствовала турбулентность, созданную его перебранным гротом, и моментально сделала поворот через фордевинд, остановившись так резко, что яхта, которая шла с подветра на несколько корпусов позади, подхватила порыв и у следующего знака оказалась впереди. На следующем галсе я уже старался оказаться подальше с наветренной стороны от этого любителя крутого бейдевинда.
Рис.
3. Фордевинд - на расстоянии двух длин яхты перед носом поток существенно замедлен
и завихрен.
Ветровой спектр вокруг яхты, идущей полным курсом, очень возмущен (рис. 3), как вы уже поняли на собственном опыте. Однако не следует забывать, что в данном случае мы имеем дело с вымпельным ветром, а на полных курсах скорость вымпельного ветра значительно ниже скорости истинного ветра (скорость вымпельного ветра + скорость яхты, идущей курсом фордевинд = скорости истинного ветра). Есть один момент, которого не отражают фотографии: большие завихрения позади грота сами движутся по ветру, так что ветер, который действительно завихрен, распространяется вперед на расстояние только трех корпусов. За этими пределами он уже не оказывает такого эффекта.
Если ветер с подветренной стороны вооружения затихает, то снаружи, по шкаторинам, усиливается (как показывают близко расположенные линии потока). Это явление известно как эффект Вентури; и наблюдается такое повышение скорости ветра также у основания высоких зданий, между рядами холодильных башен или в долинах, между холмами. В таких случаях скорость ветра становится значительно выше скорости основного невозмущенного ветра. Вы можете много выиграть на полном курсе, поставив себя точно по ветру в зазоре между двумя яхтами, идущими курсом фордевинд, а еще лучше - между двумя группами яхт. Держите свой вымпел наделенным на зазор между кормами, и скорость вашей лодки возрастет.
Глиссирование требует точной балансировки.
Основной недостаток модели потока, которую мы использовали - двухмерность. Она прекрасно иллюстрирует некоторые основы аэродинамики парусов, но мы хотим большего. Точка приложения результирующей силы тяги (центр парусности) расположена примерно на одной трети высоты мачты от палубы. Это равносильно тому, как если бы яхту буксировали без парусов с помощью горизонтального троса, прикрепленного в этой точке. В сильный ветер трос создавал бы тягу сравнительно мощного подвесного мотора и тянул бы на курсе чистый фордевинд только вперед; на лавировке он тянул бы еще и в сторону. Вы можете сказать, как велика движущая сила в сильный ветер, взглянув на дифферентовку глиссирующего швертбота. Яхта с острым носом может зарываться на галфвинде или на более полном курсе. На катамаранах, имеющих острую, как нож, носовую часть, это может обернуться катастрофой. Но на большинстве динги дифферент на нос выражен меньше, поэтому только в очень сильный ветер рулевой и его команда должны переместиться.
На современных динги глиссирование не является внезапным переходом от водоизмещающего плавания. Если вы переместитесь на корму, как только кильватерная струя за кормой станет гладкой, то замедлите скорость яхты тем, что увеличите сопротивление транца и создадите больше волн. Чем больше волн стремится создать корпус, тем больше энергии должно отдать вооружение на их преодоление, тем меньше останется энергии, преобразующейся в движение вперед. Совсем другое дело, когда ветер сильный. Тогда силы, действующие на одной трети высоты мачты над палубой, велики, и вы можете переместиться назад, чтобы уравновесить их.
Многие яхтсмены заблуждаются, считая, что, перемещаясь назад, они помогают яхте выйти на режим глиссирования. Это не так. Для того чтобы выйти на глиссирование, вы должны держать яхту на хорошем киле - на мгновение обезветрить парус, если надо, а затем использовать ело полную тягу. После того как эта часть задачи решена правильно, можно перемещаться на корму. И когда яхта снова выйдет на режим, предельный для глиссирования, обязательно нужно переместиться вперед раньше, чем она перестанет глиссировать и перейдет на водоизмещающее плавание. Тогда она будет глиссировать несколько дольше, и когда скорость упадет, корма не будет создавать добавочного сопротивления.
На полных курсах достигается самая большая скорость, потому что сила давления на паруса почти полностью используется для создания тяги, притом сила дрейфа и крен значительно меньше, чем на курсе крутой бейдевинд (см. рис. 3 и 5). Однако и на полном курсе открепивание позволяет вооружению обеспечить значительное усилие, направленное вперед а, следовательно, увеличить скорость. Когда яхта приводится, в сильный ветер ее можно удержать от крена, лишь пожертвовав некоторым количеством движущей энергии и допустив чрезмерное заполаскивание передней части грота (а в экстремальных условиях - и стакселя). Когда же яхта уваливается на более полный курс, скорость вымпельного ветра падает, тяга паруса уменьшается - яхта снова замедляет ход. Следовательно, в условиях глиссирования максимальная скорость достигается на таком полном курсе, когда силы крена, создаваемые хорошо тянущими парусами, точно уравновешиваются откренивающими усилиями. При сильном ветре этот курс полнее, чем при слабом.
