Плавание под парусом. Ветер, волнение и течения.

Порывы и штилевые пятна.

 

Из книги "ПЛАВАНИЕ ПОД ПАРУСОМ: ветер, волнение и течение".
Автор: Ян Проктор.

В ветреный день каждый яхтсмен может наблюдать порывы, идущие к лодке по воде. Если на ветер влияют препятствия, то порывы могут подойти с любой стороны, под случайными углами относительно лодки. Однако в открытых районах эти небольшие столбы более быстрого воздуха перемещаются в направлении общего ветрового потока. Срывая белые барашки с гребней волн, они движутся по воде, оставляя на ней темные полосы.
Сказанное может показаться элементарным, так как это всего лишь толчки более сильного проходящего ветра. В действительности все не так просто. Как проходит порыв? Как он действует на окружающий воздух? Каковы свойства этих быстродвижущихся столбов воздуха, которые пробиваются через более медленный воздушный поток?

Происхождение порывов.

Мы уже говорили, что аналогии опасны, но с некоторыми оговорками можно лучше изучить явление, если представить порывы как твердое тело, прокладывающее дорогу через окружающий воздух. Будем и далее использовать аналогии и рассмотрим порыв как тупоносую баржу, прокладывающую себе путь вниз по реке, вместе с течением.
Что происходит у носа баржи? Она толкает перед собой в направлении движения некоторое количество воды. Создается носовая корабельная волна. Продолжать эту аналогию было бы затруднительно, но очевидно, что при стремительном прохождении более твердой массы быстродвижущегося воздуха некоторое количество более медленного воздуха толкается вперед и оттесняется в сторону.

Рис. 76. Изменение направления ветра при порыве, проходящем через медленно движущийся воздух.

Следовательно, сплошные препятствия не являются единственными помехами на пути воздуха. Медленно движущийся воздух оказывает такое же действие, с одной существенной разницей - ветер не может соединиться или проникнуть в оплошные препятствия, хотя в некоторой степени это происходит с такими препятствиями, как лес, который является совокупностью сравнительно небольших сплошных препятствий. Таким образом, обычный ветер, без вихрей и термических восходящих потоков, дует примерно в одной горизонтальной плоскости, или параллельно поверхности моря или суши. Однако сильный порыв не обтекает препятствие, состоящее из медленно движущегося воздуха, а бесцеремонно сталкивает его с дороги.
На рис. 76 показано действие, которое может ощущаться на фронте порывистости. Более сильный ветер выталкивает медленно движущийся воздух в сторону порыва.

Изменение направления ветра на фронте порывистости.

На практике это означает, что непосредственно перед подходом порыва к яхте возможно небольшое изменение направления ветра. Сам порыв может следовать в направлении общего ветрового потока, но за фронтом порывистости снова можно встретить воздушный поток, идущий под углом к генеральному направлению перемещения порыва. Мы вернемся к этому примеру позже.

Порывы, направленные вниз.

Рис. 77. Расхождение воздуха при порыве, направленном вниз.

Порывы часто бывают направлены вниз, к поверхности воды, с высокого берега или другого препятствия на наветренной стороне. При таком порыве вода, продвигаясь вперед по радиусам от центра, как бы выплескивается наружу. В этом случае опять происходит возмущение потока воздуха, но теперь уже из-за столкновения с поверхностью воды. Это явление показано на рис. 77.

Изменения направления ветра вблизи порыва.

Рис. 78. Более быстрый воздух на краю порыва направлен к медленно движущемуся воздуху.

Стремление воздушного потока уходить от порыва под углом проявляется не только у его вершины, но и по краям. При этом поток отклоняется в наружную сторону. Более быстрый воздух замедляется к периферии порыва, где инерция более медленного общего потока воздействует на него, выталкивая в сторону. На рис. 78 показано, как это происходит.

Характеристики штилевых пятен.

Штилевые пятна являются зеркальным, отражением порывов.
Для упрощения можно рассмотреть штилевое пятно как почти неподвижный воздух, окруженный порывами более сильного ветра. Ветровой поток стремится к пятну со всех сторон, под углом к генеральному направлению его перемещения. Тенденция к заполнению неподвижного пятна проявляется, как с краев, так и с подветренной стороны, поэтому изменение направления ветра подтверждает близость штилевого пятна.
В этом случае не следует идти слишком круто к штилевому пятну, даже если ветер, направленный к спокойному району, заходит к корме. При всей заманчивости такого пути используйте изменение направления ветра с осторожностью и воспринимайте его скорее как предупреждение, а не подарок.

Порывы и вымпельный ветер.

Влияние порывов на яхты зависит от их относительного положения и курса. Изучение этого влияния интересно и весьма запутанно. Необходимо принимать во внимание не только скорость и направление ветра на различных участках ветрового потока, но также и изменения скорости яхты, которые влияют на вымпельный ветер (см. главу 4).
Для последующего изложения важно понять явление вымпельного ветра.
Очень коротко вымпельный ветер можно определить как результирующий между истинным ветром, дующим над водой, и искусственным ветром, создаваемым движением лодки вперед. На рис. 79 направление и скорость истинного ветра показаны вектором XY, а искусственного ветра - XZ. Сумма этих двух ветров показана на рис. 80 линией ХО; это и есть вымпельный ветер, который в рассматриваемом примере сильнее и круче истинного ветра.
Вернемся к рис. 76, где изображен курс яхты, плывущей в крутой бейдевинд через вершину порыва. Различные зоны, через которые проходит яхта, пронумерованы. Для упрощения рассмотрим влияние порыва отдельно в каждой зоне.
Зона 1. Яхта без всяких трудностей плывет в общем ветровом потоке в крутой бейдевинд правого галса.
Зона 2. Яхта вошла в более сильный ветер, направленный ближе к носу. Это первое влияние края порыва, где более медленно движущийся воздух выталкивается в сторону.
Зона 3. Яхта в центре порыва. Ветер возвращается к направлению общего ветрового потока в зоне1, но теперь он существенно более сильный.
Зона 4. Выйдя к другой стороне порыва, ветер ослаб, хотя все еще сильнее, чем в зоне1, и направлен ближе к корме.
Зона 5. Ветер вышел к наружной стороне порыва, условия возвращаются к условиям зоны1.
Сказанное относится к истинному ветру. Как влияют порывы на наиболее важный для нас вымпельный ветер, который действует на паруса и перемещает яхту?
Рассмотрим достаточно типичную зону 1, где яхта плывет довольно круто к слабому и умеренному ветру. При входе в зону 2 ветер одновременно усиливается и становится круче. Из рис. 79 и 80 видно, что при внезапном усилении ветра отрезок XY удлиняется быстрее, чем XZ, так как для ускорения яхты требуется некоторое время.

Рис. 79.

Рис. 80.

В результате вымпельный ветер дует ближе к траверзу. В этом случае более крутой истинный ветер в зоне 2 может затушевываться более свободным направлением вымпельного ветра при увеличении его скорости. На легкой быстро ускоряющейся яхте изменение направления ветра более заметно, чем на менее чувствительной. В последнем случае медленное ускорение с последующим поворотом вымпельного ветра к более полным курсам может в значительной степени маскировать заход истинного ветра к носу.
Когда яхта входит в зону 3, ветер опять поворачивает к первоначальному генеральному направлению и усиливается. Из-за воздействия усиливающегося истинного ветра вымпельный ветер будет более свободным, чем в зоне 1. Вероятно, широко известный и очень популярный "приводящий порыв" характерен при порывах, идущих параллельно генеральному ветровому потоку, а не под случайными углами.
Когда швертбот идет через середину порыва, ветер ускоряет его движение. Яхта как бы догоняет усиливающийся ветер, и соотношение их скоростей становится более обычным. Можно сказать, что на рис. 79 и 80 XZ увеличилось прямо пропорционально XY, поэтому направление вымпельного ветра будет возвращаться к направлению в зоне 1.
На практике при мощном порыве ветер может дуть сильнее, чем необходимо для максимальной скорости при лавировке. При такой ситуации XZ, достигнув максимума (наибольшей скорости в лавировку при отсутствии глиссирования), остается пропорционально короче XY, которое при усилении ветра может увеличиваться бесконечно. При этом вымпельный ветер, разумеется, станет свободнее, что будет хорошо ощущаться в течение всего порыва.
Из рис. 76 видно, что в зоне 4 истинный ветер становится свободнее, но его скорость уменьшается. На вымпельный ветер опять будет влиять скорость, набранная яхтой ранее, это позволяет пройти через некоторый участок зоны 4 за счет "свободного хода". Описанный случай противоположен ситуации для зоны 2. При ослаблении ветра XY укорачивается; XZ также укорачивается, но из-за переноса яхты (или ее "свободного хода") движение вперед, создающее XZ, будет уменьшаться медленнее, поэтому после прохождения порыва XZ останется пропорционально длиннее, чем XY. В результате вымпельный ветер, ХО, направлен ближе к носу. Таким образом, более полные курсы истинного ветра маскируются тенденцией вымпельного ветра заходить к носу.
В зоне 5 ветер опять принимает обычное направление. Эффект "свободного хода" все еще действует и вызывает заход вымпельного ветра к носу. Поскольку в зоне 5 направление ветра ближе к носу, чем в зоне 4, то после прохождения порыва заход вымпельного ветра в указанном направлении, вероятно, будет сильно выражен. Заход ветра не всегда легко заметить: как правило, яхтсмены столь благодарны за "приводящий порыв", что принимают этот заход за возвращение к генеральному направлению ветра. Описанное явление всегда очень кратковременно.
"Хотя при входе в зону 5 ощущается заход ветра к носу, это происходит только с вымпельным ветром - благодаря "свободному ходу", полученному от импульса в центре порыва. Это не обычный заход ветра, так как направление истинного ветра не меняется. Поскольку такой ветер создается только инерционным движением яхты, то действует он недолго и, следовательно, выигрыша при повороте оверштаг не дает.
Встречные ветры, возникающие при изменении направления вымпельного и истинного ветра, очень сходны, но понимание происходящего позволяет их различать. Интересно, что почти на всех стадиях изменения направления и силы порыва частично маскируются или исключаются противоположными факторами, влияющими на направление вымпельного ветра - которое наиболее важно для яхтсмена. Таким образом, изменения направления ветра в порывах уловить нелегко, но поскольку из них можно извлечь определенные преимущества, яхтсмену следует научиться этому.
Влияние порыва на направление вымпельного ветра сказывается на разных типах яхт по-разному, так как при изменениях ветра легкие яхты ускоряются и, соответственно, замедляются быстрее, чем тяжелые.
На рис. 76 показан прямолинейный курс яхты через порыв. Из рассмотренного выше влияния порыва на вымпельный ветер с очевидностью следует, что это не наилучший курс. Для наискорейшего продвижения рулевой должен уваливаться или приводиться в соответствии с тем, что диктует ему ветер.

Следующая глава.

Оглавление.