водоворот, толкающий лодку вперед

Центр парусности

Ветер оказывает давление на всю поверхность паруса, но при теоретических расчетах точкой приложения силы принято считать его центр. Эта точка определяется делением пополам трех углов паруса. Место пересечения биссектрис и есть точка, к которой, как принято считать, приложена сила ветра; она называется центром парусности. В результате давления на паруса возникает движение в двух направлениях – вперед и в сторону. Но требуется только движение вперед, а не в сторону, поэтому необходимо применять некоторые средства для преобразования бокового движения в тягу, направленную вперед.

Центр бокового сопротивления

Некоторые швертботы, такие, как «Laser» или «Morh», имеют плоское днище, и давление ветра в центре парусности заставляет их скользить в сторону по поверхности воды. Чтобы противодействовать этому, под корпусом вертикально вниз опускается выдвижной киль для создания сопротивления боковому движению.

Большие яхты имеют один или несколько килей, выступающих под корпусом и направленных вниз для противодействия боковому дрейфу. Как и у паруса, у киля (выдвижного и стационарного) есть условная точка приложения силы сопротивления. Она называется центром бокового сопротивления. Когда ветер толкает судно в сторону в центре парусности, а вода противодействует этому в центре бокового сопротивления, на лодку воздействуют две силы – примерно таким же образом, как указательный и большой пальцы сжимают косточку апельсина. Подобно косточке, яхта устремляется вперед, преобразуя указанные силы в движение (см. рисунок вверху). Это самое простое объяснение того, почему яхта движется против ветра или в любую другую сторону.

Две силы, давление ветра на паруса и давление воды на киль (боковое сопротивление), вместе создают тягу вперед

Разумеется, во время движения при попутном ветре нет никакого бокового дрейфа, просто ветер толкает яхту вперед. (Вот почему выдвижной киль обычно поднимается, когда плоскодонка идет при попутном ветре.)

Смоченная поверхность

Часть корпуса, расположенная выше ватерлинии, называется палубой, надводным бортом. Другая, та, что находится ниже ватерлинии, именуется смоченной поверхностью. Киль является главным фактором, влияющим на гоночные качества яхты, но и другие части смоченной поверхности также имеют значение. По этой причине конструктор использует все доступные средства для ускорения движения вперед, то есть улучшения ходовых качеств судна; для этого он изменяет форму корпуса ниже ватерлинии.

В результате парусные суда существенно различаются по форме и конструкции подводной части. У некоторых узкий нос, дающий корпусу возможность легко разрезать воду; другие снабжены отвесным носом для расширения внутреннего пространства. Рули также различаются по форме, в зависимости от назначения судна; на некоторых яхтах устанавливаются даже двойные рули.

Традиционный длинный киль

Плавниковый киль и отдельный руль

Скеговый киль и отдельный руль

Форма киля и тип корпуса варьируются в зависимости от назначения судна. V некоторых крейсеров широкий корпус с минным глубоким килем (вверху) для надежной остойчивости, а гоночные яхты (внизу) имеют узкий корпус, позволяющий скользить по воде

Но, без сомнения, основным фактором (подводным), влияющим на ходовые качества яхты, является тип установленного киля. Существуют кили плавниковые, длинные, глубокие, выдвижные; все они нужны для создания максимального бокового сопротивления, с одной стороны, и сведения колебаний воды к минимуму – с другой.

Мощные гоночные яхты обычно снабжаются тонким узким килем, что позволяет им быстро скользить по воде и быстро поворачивать в нужную сторону.

Океанским крейсерским судам требуется другой киль – для движения по большим волнам. Это длинный и глубокий киль, часто довольно протяженный; он придает судну остойчивость, и яхта хорошо слушается руля на высоких волнах.

Швертботы не ходят в открытое море, они сконструированы для гонок в гаванях и дельтах рек. Поэтому у них тонкие плавниковые кили, как у гоночных яхт; дополнительное преимущество заключается в том, что это выдвижные кили, которые можно выдвигать на разную глубину для хождения под парусом или убрать совсем на берегу. Боковое сопротивление киля (стационарного или выдвижного) достигает максимума, когда он опущен вертикально под лодкой, то есть когда судно не имеет крена, а киль выдвинут полностью.

Когда яхта кренится под ветром, воздействие киля на ее движение уменьшается: во-первых, он поднимается относительно своего самого глубокого положения; во-вторых, поверхность киля оказывается под углом к напору воды и оказывает ему меньшее сопротивление.

Аналогичные процессы происходят и с парусами: они тоже теряют эффективность, когда яхта кренится; ветер «перетекает» через верхушку, что говорит о потере мощности и эффективности.

Теоретически яхта лучше всего демонстрирует свои гоночные качества в прямом положении, но на практике обычно не удается полностью избежать крена. Определение угла, который соответствует наилучшим гоночным качествам каждой яхты, является секретом успеха хождения под парусом; особенно это важно при участии в гонках. Этот угол может быть определен только опытным путем для каждой яхты и каждого комплекта парусов в отдельности.

Балансировка и настройка яхты

Центр парусности и центр бокового сопротивления никогда не находятся непосредственно один над другим в продольной плоскости судна и поэтому никогда не уравновешиваются.

Если центр парусности смещен относительно центра бокового сопротивления в сторону кормы, лодка будет все время стремиться к повороту против ветра и потребуется корректировка румпелем, так проявляется тенденция судна приводиться к ветру. Если же центр парусности находится впереди центра бокового сопротивления, нос будет все время поворачиваться от ветра, требуя поворота румпеля, яхта будет стремиться уваливать под ветер.

Каждое движение руля действует как тормоз, замедляя движение судна, поэтому важно уравновесить эти два фактора, чтобы яхта могла идти прямо вперед. Однако добиться этого трудно.