Напомним, что паруса в яхтинге предназначены для создания усилия, заставляющего двигаться лодку в море, но которое также может ее кренить. В определенный момент устойчивость лодки или вес экипажа не в состоянии удержать лодку на нужном курсе в море без потери эффективности, иными словами, стремление иметь максимальное движущее усилие парусов не обязательно является лучшим способом идти быстрее. В слабый ветер, когда основной задачей является заставить паруса двигать лодку в морекак можно быстрее, паруса должны быть настроены таким образом, чтобы производить по всей своей высоте максимальную подъемную силу, в особенности в верхней части с целью снизить порожденное сопротивление. Но когда ветер усиливается настолько, что паруса приводят к излишнему крену лодки, то их настройка в море должна быть изменена.
Варианты настройки парусов лодки в море.
Существует несколько вариантов настройки парусов лодки в море.
Уменьшение кривизны сечений всего паруса лодки за счет уменьшение угла атаки снизит общее количество усилия, производимого парусом. Проведение такой настройки паруса может стать, а может и не стать лучшим вариантом при усилении ветра в море. Это уменьшает усилие, создаваемое парусом лодки, но не изменяет точку его приложения. Стремление уменьшить кренящий момент в море, создаваемый парусом, до приемлемого уровня может привести к значительному снижению скорости лодки.
Другим способом является снижение усилия, производимого верхней частью паруса лодки. Уменьшение кривизны контура в верхних сечениях и/или уменьшение угла атаки в верхней зоне с помощью дополнительного закручивания изменит результирующую движущую силу таким образом, что ее величина сохранится, а точка приложения сместится вниз.
Аналогичного снижения кренящего момента лодки в море можно добиться за счет простого уменьшения общего усилия, разгружая верхнюю часть паруса, но сохраняя величину составляющей, двигающую лодку вперед. Точка приложения результирующего усилия смещается книзу паруса за счет за счет его подбора до такого состояния, в котором он создает устойчивое двигающее усилие в море. Этот способ является компромиссным, поскольку отклонение от желательной эллиптической формы продольной нагрузки ведет к гораздо более быстрому снижению подъемной силы к краю паруса лодки и соответствующему увеличению порожденного сопротивления. В этой ситуации возникает вопрос, будет ли увеличение движущей силы паруса компенсировать дополнительное порожденное сопротивление в море.
Аналогичная ситуация имеет место на самолетах. Они не проектируются таким образом, чтобы летать при оптимальной продольной нагрузке с минимальным порожденным сопротивлением, поскольку более высокая нагрузка на концевые части крыльев требует их усиления и соответственно утяжеления, чтобы выдержать эту нагрузку. Рациональнее строить более легкие самолеты с большей подъемной силой, создаваемой внутренними частями крыльев и допускать несколько большее порожденное сопротивление. Такой же компромисс допустим, когда для снижения крена лодки при сильном ветре и повышения общей производительности целесообразно не сохранять оптимальную форму продольной нагрузки.
Хождение с парусом на лодке в море при бейдевинде.
При всех рассмотренных сценариях, угол, под которым лодка способна идти в море против ветра (при бейдевинде), всегда будет предметом для обсуждения. Если угол атаки всего паруса уменьшается, то большая его часть может заполоскать или испытать отбор ветра, а лодка в море при этом будет мало продвигаться вперед из-за нехватки движущей силы. Это является следствием изначального ограничения, порожденного мягкостью паруса.
Тогда, чтобы паруса вновь наполнились, лодка может быть увалена, но это приведет к тому, что нагруженные паруса начнут излишне кренить лодку, делая такую ситуацию нежелательной (за исключением случаев, когда нужно избегать движения лодки в море прямо на волну). Компонент скорости лодки в направлении встречного ветра должен рассчитываться в процессе рассмотрения изменений гоночной ситуации. Закручивание или уплощение верхней части паруса в не мешает сохранять нижнюю часть паруса подобранной под эффективный угол атаки и продолжать производить нужную двигающую силу, что позволяет лодке в море идти под более острым углом к ветру.
Правильным решением в общем случае будет комбинация различных настроек, меняющаяся в зависимости от скорости ветра и морских условий. Оно зависит также от характеристик лодки, ее вооружения и доступных средств управления (и, возможно, даже от интервалов изменения скорости ветра, в течение которых удается быстрее и проще выполнять те или иные настройки).
Можно надеяться, что понимание смысла характеристик производительности парусов лодки и принципов управления ими, позволит яхтсмену, постоянно работая с парусами, добиваться наиболее эффективного двигающего усилия в нужном направлении в море.
Выводы.
Очевидно, что паруса представляют собой гибкие крылья, работающие в закрученном воздушном пространстве в условиях взаимного влияния. Они производят движущую силу, ускоряя воздушный поток вокруг своей искривленной подветренной стороны и создавая там пониженное давление, которое оказывает толкающее воздействие на лодку.
Изменение кривизны контура сечения и угла атаки в направлении размаха паруса позволяет регулировать его подъемную силу многочисленными способами, часть из которых может быть в море предпочтительнее других. Возможность срыва потока и заполаскивания определяет верхние и нижние пределы углов атаки.
Стреловидность и клиновидность влияют на восходящий поток воздуха перед парусом, так же как и закрученный вымпельный ветер, порожденный движением лодки в земном граничном слое моря.
На этом закончим серию статей о теории паруса как гибкого крыла.