Недавно шли крутой бойдевинд.
И который раз замечаю, что когда встаешь на курс бойдевинд то скорость в райное 2-3 узлов.
Но если лодку разогнать мотором до 6-7 не меняя курса, а потом потихоньку мотор выключить, то
Она продолжает переть на 5-6 узлов без помощи мотора.
Что за барьерный эффект тут рулит?
Похоже на то, что нужно учитывать мощность ветра, которая пропорциональна кубу скорости и вот эта прибавка скорости встречного ветра на три узла достаточна, чтобы увеличить на три узла скорость лодки.
Иных идей пока нет.
Оригинал взят у mursic в Как ходить на парусной яхте против ветра?
В Западной Полинезии, в августе и сентябре преимущественно дуют пассаты , ветра, которые в Южной части Тихого океана дуют в западном направлении. Именно поэтому наш маршрут был составлен так, чтобы на парусной яхте "Джульетта" двигаться с востока на запад, то есть так, что ветер дует в спину.
Однако если посмотреть на наш маршрут, вы заметите, что часто, например при движении с юга на север от Самоа к Токелау, нам приходилось двигаться перпендикулярно ветру. А иногда направление ветра и вовсе менялось и приходилось идти против ветра.
Маршрут "Джульетты"
Что делать в таком случае?
Парусные суда уже давно умеют ходить против ветра. Об этом давно хорошо и просто написал классик Яков Перельман в своей Второй книге из цикла «Занимательная физика». Этот кусочек я здесь привожу дословно с картинками.
"Под парусами против ветра
Трудно представить себе, как могут парусные суда идти «против ветра» - или, по выражению моряков, идти «в бейдевинд». Правда, моряк скажет вам, что прямо против ветра идти под парусами нельзя, а можно двигаться лишь под острым углом к направлению ветра. Но угол этот мал - около четверти прямого угла, - и представляется, пожалуй, одинаково непонятным: плыть ли прямо против ветра или под углом к нему в 22°.
На деле это, однако, не безразлично, и мы сейчас объясним, каким образом можно силой ветра идти навстречу ему под небольшим углом. Сначала рассмотрим, как вообще действует ветер на парус, т. е. куда он толкает парус, когда дует на него. Вы, вероятно думаете, что ветер всегда толкает парус в ту сторону, куда сам дует. Но это не так: куда бы ветер ни дул, он толкает парус перпендикулярно к плоскости паруса. В самом деле: пусть ветер дует в направлении, указанном стрелками на рисунке ниже; линия АВ обозначает парус.
Ветер толкает парус всегда под прямым углом к его плоскости.
Так как ветер напирает равномерно на всю поверхность паруса, то заменяем давление ветра силой R, приложенной к середине паруса. Эту силу разложим на две: силу Q, перпендикулярную к парусу, и силу Р, направленную вдоль него (см. рис. вверху, справа). Последняя сила никуда но толкает парус, так как трение ветра о холст незначительно. Остается сила Q, которая толкает парус под прямым углом к нему.
Зная это, мы легко поймем, как может парусное судно идти под острым углом навстречу ветру. Пусть линия КК изображает килевую линию судна.
Как можно идти на парусах против ветра.
Ветер дует под острым углом к этой линии в направлении, указанном рядом стрелок. Линия АВ изображает парус; его помещают так, чтобы плоскость его делила пополам угол между направлением киля и направлением ветра. Проследите на рисунке за разложением сил. Напор ветра на парус мы изображаем силой Q, которая, мы знаем, должна быть перпендикулярна к парусу. Силу эту разложим на две: силу R, перпендикулярную к килю, и силу S, направленную вперед, вдоль килевой линии судна. Так как движение судна в направлении R встречает сильное сопротивление воды (киль в парусных судах делается очень глубоким), то сила R почти полностью уравновешивается сопротивлением воды. Остается одна лишь сила S, которая, как видите, направлена вперед и, следовательно, подвигает судно под углом, как бы навстречу ветру. [Можно доказать, что сила S получает наибольшое значение тогда, когда плоскость паруса делит пополам угол между направлениями киля и ветра.]. Обыкновенно это движение выполняется зигзагами, как показывает рисунок ниже. На языке моряков такое движение судна называется «лавировкой» в тесном смысле слова."
Давайте теперь рассмотрим все возможные направления ветра относительно курса лодки.
Схема курсов судна относительно ветра, то есть углом между направлением ветра и вектором от кормы к носу (курсом).
Когда ветер дует в лицо (левентик), паруса болтаются из стороны в сторону и двигаться с парусом невозможно. Разумеется, всегда можно спустить паруса и включить мотор, но это уже не имеет отношения к хождению под парусом.
Когда ветер дует точно в спину (фордевинд, попутный ветер), разогнанные молекулы воздуха оказывают давление на парус с одной стороны и лодка двигается. В этом случае судно может двигаться только медленнее скорости ветра. Здесь работает аналогия катания на велосипеде по ветру - ветер дует в спину и педали крутить легче.
При движении против ветра (бейдевинд) парус двигается не из-за давление молекул воздуха на парус сзади, как в случае фордевинда, а из-за подъемной силы, которая создается за счет разных скоростей воздуха с двух сторон вдоль паруса. При этом из-за киля, лодка двигается не в перпендикулярном к курсу лодки направлении, а только вперед. То есть парус в этом случае - это не зонтик, как в случае бейдевинда, а крыло самолета.
Во время наших переходов мы в основном шли бакштагами и галфвиндами со средней скоростью в 7-8 узлов при скорости ветра от 15 узлов. Иногда мы шли против ветра, галфвиндом и бейдевиндом. А когда ветер затухал - включали мотор.
В общем, лодка с парусом, идущая против ветра – это не чудо, а реальность.
Самое интересное, что лодки умеют ходить не только против ветра, но даже быстрее ветра. Происходит это, когда лодка идет бакштагом, создавая “собственный ветер”.
Галсы, Полные курсы, Лавировка, Вымпельный ветер и …
Галс – направление движения относительно ветра, когда угол, образованный с направлением ветра – больше нуля.
Соответственно, правый галс – правая нога или рука впереди, то есть вы всегда стоите спиной к ветру, и движение в правую сторону – правый галс, в левую сторону – левый галс. В зависимости от величины этого угла, курс относительно линии ветра может быть острым или полным.
- Левентик (le vent) - положение судна относительно ветра, когда угол к линии ветра – около нуля. Поскольку парусное судно идти таким курсом не может, обычно говорят не “курс”, а “положение левентик”.
- Бейдевинд (bij de wind) - острый курс относительно линии ветра, когда ветер дует под углом от 0 до 80°. Может быть крутой бейдевинд (до 50°) и полный (от 50 до 80°).
Полными курсами считаются, когда ветер дует под углом близким к 90° или под тупым углом к направлению движения. К таким курсам относятся:
- Галфвинд (halve wind) , или пол-ветра – ветер дует под углом от 80° до 100°.
- Бакштаг (bakstag) - ветер дует под углом от 100 до 150° (крутой бакштаг) и от 150° до 170° (полный бакштаг).
- Фордевинд – тот самый «попутный ветер», которого желают морякам, хотя в парусном спорте этот курс отнюдь не самый быстрый, как следовало бы ожидать. Ветер дует в корму под углом от 170° одного борта до 170° другого борта.
Лавировка.
Прямо против ветра вы идти не можете. Если необходимо попасть в какую-либо точку, расположенную выше по ветру, то применяется лавировка, движение к цели курсом бейдевинд – переменными галсами. Для смены галса необходимо совершить поворот. Так же помните, что при любом курсе вы немного дрейфуете (сливаетесь) по ветру, поэтому нельзя четко поставить направление движения до точки, нужно всегда брать курс немного выше на ветер, то есть с запасом.
Определение направлений ветра относительно вас.
- Наветренная сторона – когда вы стоите спиной к ветру, то наветренной стороной будет спина, соответственно – наветренный борт доски там, где пятки.
- Подветренная сторона – наоборот, это все, что находится спереди от вас (по ветру), когда стоите спиной к ветру. Подветренная сторона – это там где стоят ваши носки на доске.
Вымпельный ветер (Apparent Wind).
Скорость вымпельного ветра есть геометрическая сумма скоростей истинного ветра и ветра, вызываемого движением яхты (курсовой ветер). Если скорость движения по воде составляет 1 м/с, то и скорость индуцированного ветра равна 1 м/с в направлении на нос. Чем быстрее движется спортсмен, тем сильнее индуцированный ветер, и – соответственно, сильнее вымпельный ветер. Он также усиливается, если вы идете на истинный ветер (против ветра).
Для начала давайте рассмотри такой термин, как галс, а также поговорим о возможных вариантах расположения яхт относительно друг друга.
Галс – это курс судна относительно направления ветра. Если ветер дует с левой стороны (в левый борт), то говорят, что судно идет левым галсом, если же с правой (в правый борт) - то правым галсом.
Возможные варианты расположения яхт относительно друг друга
Чисто позади и чисто впереди.
Яхта находится чисто позади другой яхты, когда ее корпус и оборудование находятся позади траверза к самой задней точке корпуса или оборудования другой яхты. Другая яхта в этом случае находится чисто впереди. Яхты связаны, если ни одна из них не находится чисто позади другой яхты или если яхта, находящаяся между ними, связана с ними обеими. Эти термины не применяются к яхтам, находящимся на разных галсах. Схема представлена на картинке:
Кроме того, стоит обратить внимание на такие термины, как подветренная и наветренная сторона судна.
Наветренная сторона – это сторона, на которую дует ветер.
Подветренная сторона - это сторона яхты, которая противоположна той, на которую дует ветер, или которая была противоположной до того, как яхта оказалась в положении левентик (положение судна, когда ветер дует строго спереди по курсу).
Кстати, прежде чем поднять парус, обязательно поставьте яхту в левентик - т.е. носом против ветра, ослабьте немного шкоты и поднимайте грот (самый большой парус на мачте.
Теперь о курсах яхты относительно ветра - см картинку.
Видно, что если ветер дует вам строго в корму (зад яхты) то это фордевинд , при попутном ветре немного справа или слева - бактштаг , причем более "попутный" ветер называется полным бакштагом.
Бакштаг и фордевинд - это самые удобные курсы, нужно просто поставить парус (на картинке видно как должен стоять парус по отношению к ветру). Ветер строго в борт - галфвинд (в вольном переводе - половина ветра).
Чтобы идти на этом курсе парус нужно ставить так, чтобы он делил угол между направлением яхты и направлением ветра примерно пополам.
Встречный ветер - в нос яхты - левентик , естественно это просто положение яхты, идти таким курсом нельзя, для этого есть Бейдевинд .
Вообще, чтобы идти против ветра нужно использовать Лавировку - вставать под 45 градусов против ветра (бейдевинд) например левым галсом, идти некоторое время, потом поворачивать под прямым углом и снова идти в бейдевинд только другим, правым галсом (специально так говорю, чтобы вы могли уже немного ориентироваться) - получится этакий зиг-заг по отношению к направлению ветра.
Дрейф, ложиться в дрейф, дрейфовать - положение яхты, когда она перемещается по ветру или течению без всякой помощи - парусов, двигателей и тд. Для этого надо встать на острый курс и поставить парус так, чтобы яхта практически оставалась на месте.
Кстати, определить направление ветра можно - по флагам, по дыму, ну и на мачте обычно есть флюгер - он тоже служит для указания направления ветра. По-хорошему, вы должны определять направление ветра "закрытыми глазами любой частью тела")))
Надеемся, мы вас заинтересовали, и данная статья помогла вам разобраться в основных курсах, а так же как ставить паруса, чтобы идти тем или иным курсом.
По традиции, мы приглашаем попробовать все на практике - принять участие в наших регатах: в
Трудно представить себе, как могут парусные суда идти "против ветра" - или, по выражению моряков, идти "в бейдевинд". Правда, моряк скажет вам, что прямо против ветра идти под парусами нельзя, а можно двигаться лишь под острым углом к направлению ветра 3 . Но угол этот мал - около четверти прямого угла,- и представляется, пожалуй, одинаково непонятным: плыть ли прямо против ветра или под углом к нему в 22°.
3 (Использовать только энергию ветра и двигаться строго против ветра можно, если парус заменить ветродвигателем типа ветряной мельницы, который будет вращать гребной винт корабля. Существует даже известная задача П. Л. Капицы о таком необычном на первый взгляд судне (см. также журнал: Катера и яхты, 1981, № 1, с. 25). )
На деле это, однако, не безразлично, и мы сейчас объясним, каким образом можно силой ветра идти навстречу ему под небольшим углом. Сначала рассмотрим, как вообще действует ветер на парус, т. е. куда он толкает парус, когда дует на него. Вы, вероятно думаете, что ветер всегда толкает парус в ту сторону, куда сам дует. Но это не так: куда бы ветер ни дул, он толкает парус перпендикулярно к плоскости паруса.
В самом деле. Пусть ветер дует в направлении, указанном стрелками на рис. 17, линия АВ изображает парус.
Так как ветер напирает равномерно на всю поверхность паруса, то заменяем силу давления ветра силой R , приложенной к середине паруса. Эту силу разложим на две: силу Q , перпендикулярную к парусу, и силу Р направленную вдоль него вперед. Сила Р никуда не толкает парус, так как трение ветра о холст незначительно. Остается сила Q , которая толкает парус под прямым углом к нему.
Зная это, мы легко поймем, как может парусное судно идти под острым углом навстречу ветру. Пусть линия КК(рис. 18) изображает килевую линию судна. Ветер дует под острым углом к этой линии в направлении, указанном стрелками. Линия АВ изображает парус; его помещают так, чтобы плоскость его делила пополам угол между направлением киля и направлением ветра. Проследите на рис.18. за разложением сил. Напор ветра на парус мы изображаем силой Q, которая, мы знаем, должна быть перпендикулярна к парусу. Силу эту разложим на две: силу В, перпендикулярную к килю, и силу S, направленную вперед, вдоль килевой линии судна. Так как движение судна в направлении В встречает сильное сопротивление воды (киль в парусных судах делается очень глубоким), то сила В почти полностью уравновешивается сопротивлением воды. Остается одна лишь сила S, которая, как видите, направлена вперед и, следовательно, двигает судно под углом, как бы навстречу ветру * . Обычно это движение выполняется зигзагами, как показано на рис.19. На языке моряков такое движение судна называется "лавировкой" в полном смысле слова 4 .
* (Можно доказать, что сила S получает наибольшее значение тогда, когда плоскость паруса делит пополам угол между направлениями киля и ветра. )
4 (В парусном спорте есть ряд вопросов, интересных с точки зрения физика. Подробнее об этом виде спорта и некоторых технических проблемах плавания под парусами можно узнать, например, из книг: Гловацкий В. Увлекательный мир парусов: Очерки но истории парусного спорта.- М.: Прогресс, 1979; Проктор Я. Плавание под парусом. Ветер, волнение и течение.- Л.: Гидрометеоиздат, 1981. )
“Попутного ветра!” – желают всем морякам, и совершенно напрасно: когда ветер дует с кормы, яхта не способна развить максимальную скорость. Эту схему помог сделать Вадим Ждан , профессиональный шкипер, гонщик, организатор и ведущий яхтенных регат. Читайте всплывающие подсказки на схеме, чтобы разобраться.
2. Тяга паруса образуется благодаря двум факторам. Во-первых, ветер просто давит на паруса. Во-вторых, косые паруса, установленные на большинстве современных яхт, при обтекании воздухом работают, как крыло самолета, и , только направлена она не вверх, а вперед. Из-за особенностей аэродинамики воздух с выпуклой стороны паруса движется быстрее, чем с вогнутой, и давление с внешней стороны паруса меньше, чем с внутренней.
3. Полная сила, создаваемая парусом, направлена перпендикулярно полотну. По правилу сложения векторов в ней можно выделить силу дрейфа (красная стрелка) и силу тяги (зеленая стрелка).
5. Чтобы идти строго против ветра, яхта лавирует: поворачивается к ветру то одним, то другим бортом, продвигаясь вперед отрезками － галсами. Насколько длинными должны быть галсы и под каким углом к ветру идти － важные вопросы шкиперской тактики.
9. Галфвинд
－ ветер дует перпендикулярно направлению движения.
11. Фордевинд
－ тот самый попутный ветер, дующий с кормы. Вопреки ожиданиям, не самый быстрый курс: здесь подъемная сила паруса не используется, и теоретический предел скорости не превышает скорости ветра. Опытный шкипер умеет предугадывать невидимые воздушные течения так же,
