Движението на ветроходна яхта надолу по вятъра всъщност се определя от простия натиск на вятъра върху платното й, избутващ кораба напред. Въпреки това, както показват изследванията в аеродинамичните тунели, плаването срещу вятъра излага платното на по-сложен набор от сили.

Когато въздухът от таран тече около вдлъбнатата задна повърхност на платното, скоростта на въздуха намалява, докато при обтичане около изпъкналата предна повърхност на платното тази скорост се увеличава. В резултат на това върху задната повърхност на платното се образува област с повишено налягане, а на предната повърхност се образува област с намалено налягане. Разликата в налягането от двете страни на платното създава сила на теглене (бутане), която придвижва яхтата напред под ъгъл спрямо вятъра.

Ветроходна яхта, разположена приблизително под прав ъгъл спрямо вятъра (в морска терминология яхта е на халс), се движи бързо напред. Платното е подложено на теглещи и странични сили. Ако платноходка плава под остър ъгъл спрямо вятъра, нейната скорост се забавя поради намаляване на силата на теглене и увеличаване на страничната сила. Колкото повече платното е обърнато назад, толкова по-бавно се движи яхтата напред, особено поради голямата странична сила.

Платноходката не може да плава директно във вятъра, но може да се движи напред, като прави серия от къси, зигзагообразни движения под ъгъл спрямо вятъра, наречени халсове. Ако вятърът духа на левия борд (1), казват, че яхтата е на левия халс, ако на десен (2) - на десния халс. За да измине разстоянието по-бързо, яхтсменът се опитва да увеличи скоростта на яхтата до краен предел, като регулира позицията на платното си, както е показано на фигурата по-долу вляво. За да се сведе до минимум отклонението от права линия, лодката се движи, като променя курса от десен на левия халс и обратно. Когато яхтата смени курса, платното се хвърля на другата страна, а когато равнината му съвпадне с линията на вятъра, то се изплаква за известно време, т.е. е неактивен (средната фигура под текста). Яхтата навлиза в т. нар. мъртва зона, губейки скорост, докато вятърът отново надуе платното от противоположната страна.

Вятърни курсове.Съвременните яхти и платноходки в повечето случаи са оборудвани с наклоненаплатна. Тяхната отличителна черта е, че основната част от платното или цялото се намира зад мачтата или стойката. Поради факта, че предният ръб на платното е опънат по протежение на мачтата (или самия него), платното обтича въздушния поток, без да се изплаква, когато е разположено под доста остър ъгъл спрямо вятъра. Благодарение на това (и с подходящите контури на корпуса) корабът придобива способността да се движи под остър ъгъл спрямо посоката на вятъра.

На фиг. 190 показва позицията на платноходката при различни курсове по отношение на вятъра. Обикновената платноходка не може да тръгне директно срещу вятъра - в този случай платното не създава теглителна сила, която може да преодолее съпротивлението на водата и въздуха. Най-добрите състезателни яхти при среден вятър могат да плават под ъгъл 35-40° спрямо посоката на вятъра; обикновено този ъгъл е не по-малък от 45°. Следователно, до цел, разположена директно срещу вятъра, платноходката е принудена да стигне прикачване- последователно десен и ляв халс. Ъгълът между курсовете на кораба на всеки халс се нарича ъгъл на прихвати позицията на кораба с носа му директно към вятъра - левентик. Способността на плавателния съд да се върти и да се движи с максимална скорост в посока директно към вятъра е едно от основните качества на платноходката.

Курсове от близко теглене до заливски вятър, когато вятърът е на 90° спрямо DP на кораба, се наричат остър; от Gulfwind до jibe (вятър, който духа право в кърмата) - завършен. Разграничаване стръмен(ход при вятър 90-135°) и пълен(135-180°) подпор, както и теглен вятър (съответно 40-60° и 60-80° спрямо вятъра).

Ориз. 190. Ход на ветроходен кораб спрямо вятъра.

1 - стръмен страничен вятър; 2 - пълен извоз; 3 - Gulfwind; 4 - гръб; 5 - насмешка; 6 - левентик.

Вимпел вятър.Въздушният поток, който тече около платната на яхтата, не съвпада с посоката истински вятър(по отношение на земята). Ако корабът се движи, тогава се появява обратен въздушен поток, чиято скорост е равна на скоростта на кораба. При наличие на вятър посоката му спрямо плавателния съд се отклонява по определен начин поради настъпващия въздушен поток; скоростта също се променя. По този начин общият поток, наречен вимпел вятър. Неговата посока и скорост могат да бъдат получени чрез добавяне на векторите на истинския вятър и насрещния поток (фиг. 191).

Ориз. 191. Видим вятър при различни курсове на яхтата спрямо вятъра.

1 - badewind; 2 - Gulfwind; 3 - гръб; 4 - подигравка.

v- скоростта на яхтата; vи - истинска скорост на вятъра; vв - скоростта на вятъра вимпел.

Очевидно при тегления курс скоростта на вимпела има най-голяма стойност, а на махата - най-малка, тъй като в последния случай скоростите на двата потока са насочени в точно противоположни посоки.

Платната на яхтата винаги са нагласени, като се фокусират върху посоката на вимпела. Имайте предвид, че скоростта на яхтата не се увеличава право пропорционално на скоростта на вятъра, а много по-бавно. Следователно, когато вятърът се усилва, ъгълът между посоката на истинския и привидния вятър намалява, а при слаб вятър скоростта и посоката на привидния вятър се различават по-забележимо от истинския.

Тъй като силите, действащи върху платното като върху крило, нарастват пропорционално на квадрата на скоростта на потока наоколо, платноходки с минимално съпротивление на движение могат да изпитат „самоускоряване“, при което скоростта им надвишава скоростта на вятъра. Тези видове платноходки включват ледени яхти - ледени лодки, яхти на подводни криле, колесни (плажни) яхти и proa - тесни еднокорпусни плавателни съдове с поплавък. Някои от тези видове плавателни съдове са регистрирали скорости до три пъти по-високи от скоростта на вятъра. Така националният ни рекорд за скорост на шамандура е 140 км/ч, а той е поставен при скорост на вятъра, която не надвишава 50 км/ч. Мимоходом отбелязваме, че абсолютният рекорд за скорост под платно по вода е значително по-нисък: той е поставен през 1981 г. на специално построен двумачтов катамаран Crossbau-II и е равен на 67,3 км/ч.

Обикновените ветроходни кораби, ако не са предназначени за рендосване, в редки случаи надвишават ограничението на скоростта за плаване с изместване, равно на v = 5,6 √L km/h (виж глава I).

Сили, действащи върху ветроходен кораб.Има фундаментална разлика между системата от външни сили, действащи върху ветроходен кораб и кораб, задвижван от механичен двигател. Върху моторен кораб тягата на витлото - витло или водна струя - и силата на водното съпротивление на неговото движение действат в подводната част, разположена в диаметралната равнина и на малко вертикално разстояние един от друг.

На платноходка движещата сила се прилага високо над повърхността на водата и следователно над линията на действие на силата на съпротивление. Ако корабът се движи под ъгъл спрямо посоката на вятъра - при лош вятър, тогава платната му работят на принципа на аеродинамично крило, разгледан в глава II. Когато платното обтича платното с въздушен поток, от подветрената му (изпъкнала) страна се създава вакуум, а от наветрената страна се създава повишено налягане. Сумата от тези налягания може да бъде намалена до получената аеродинамична сила А(виж фиг. 192), насочен приблизително перпендикулярно на хордата на профила на платното и приложен в центъра на платното (CPU) високо над водната повърхност.

Ориз. 192. Сили, действащи върху корпуса и платната.

Съгласно третия закон на механиката, при равномерно движение на тялото по права линия, всяка сила, приложена към тялото (в този случай, към платната, свързани с корпуса на яхтата през мачтата, стоящ такелажи листове), трябва да се противодейства от еднаква и противоположно насочена сила. На платноходка тази сила е резултантната хидродинамична сила Хприлага се върху подводната част на корпуса (фиг. 192). Така че между силите Аи Хима известно разстояние - рамо, в резултат на което се образува момент от двойка сили, стремящи се да завърти съда около ос ориентирана по определен начин в пространството.

За опростяване на явленията, които се случват по време на движение ветроходни кораби, хидро- и аеродинамичните сили и техните моменти се разлагат на компоненти, успоредни на главните координатни оси. Водени от третия закон на Нютон, можем да изпишем по двойки всички компоненти на тези сили и моменти:

А	- аеродинамична резултантна сила;
т	- силата на платната, дърпаща кораба напред:
д	- сила на крен или дрейфова сила;
А v	- вертикална (подстригване на носа) сила;
П	- масова сила (изместване) на съда;
Мд	- момент на подрязване;
Мкр	- наклонен момент;
МП	- моментът, водещ към вятъра;
Х	- хидродинамична резултантна сила;
Р	- силата на водосъпротивление при движението на съда;
Рд	- странична сила или сила на съпротивление на дрейф;
Х v	- вертикална хидродинамична сила;
γ· V	- сила на плаваемост;
М л	- момент на съпротивление на трим;
Мв	- възстановяващ момент;
Мв	- смиряващ момент.

За да може корабът да се движи стабилно по своя курс, всяка двойка сили и всяка двойка моменти трябва да са равни една на друга. Например силата на дрейф ди сила на съпротивление на дрейф Р d създават наклонен момент М cr, който трябва да бъде балансиран от възстановяващ момент Мв или момент на странична стабилност. Този момент се образува поради действието на масовите сили Пи плаваемост на кораба γ Vдействащ на рамото л. Същите сили образуват момента на съпротивление на тримиране или момента на надлъжна стабилност М л, равни по големина и противоположни на тримиращия момент Мд. Членовете на последните са моментите на двойки сили т - Ри А v - Х v .

По този начин движението на ветроходен кораб по наклонен курс спрямо вятъра е свързано с търкаляне и тримиране, а страничната сила д, освен търкаляне, причинява и дрейф - страничен дрейф, следователно всеки ветроходен кораб не се движи стриктно в посоката на DP, като кораб с механичен двигател, а с малък ъгъл на отклонение β. Корпусът на платноходка, нейният кил и кормилото се превръщат в подводно криле, което се атакува от насрещна струя вода под ъгъл на атака, равен на ъгъла на дрейфа. Именно това обстоятелство предизвиква образуването на сила на съпротивление на дрейфа върху кила на яхтата. Р d, което е компонент на повдигащата сила.

Стабилност на движение и центриране на ветроходен кораб.Благодарение на петата, теглителната сила на платната ти сила на съпротива Ризглежда работят в различни вертикални равнини. Те образуват двойка сили, които извеждат кораба срещу вятъра - отхвърляйки го от правия курс, който следва. Това се предотвратява от момента на втората двойка сили - крен ди сили на съпротивление на дрейф Р d, както и малка сила нна кормилото, което трябва да се приложи, за да се коригира движението на яхтата по курса.

Очевидно реакцията на съда към действието на всички тези сили зависи както от тяхната величина, така и от съотношението на раменете аи бвърху които действат. С увеличаване на ролката, рамото на шофьорската двойка бсъщо се увеличава, а стойността на ливъриджа на задната двойка азависи от относителното положение ветроходен център(CP - точки на приложение на получените аеродинамични сили към платната) и център на странично съпротивление(CBS - точки на приложение на получените хидродинамични сили към корпуса на яхтата).

Точното определяне на положението на тези точки е доста трудна задача, особено като се има предвид, че варира в зависимост от много фактори: курса на плавателния съд спрямо вятъра, срязването и регулирането на платната, въртене и дифферент на яхтата, формата и профила на кила и кормилото и др.

При проектирането и преоборудването на яхти те работят с условни CPU и CBS, като се имат предвид, че са разположени в центровете на тежестта на плоски фигури, които представляват платна, поставени в DP, и очертанията на подводната част на DP с кил, перки и кормило (фиг. 193). Центърът на тежестта на триъгълно платно, например, се намира в пресечната точка на две медиани, а общият център на тежестта на двете платна е разположен на права линия, свързваща процесорите на двете платна, и разделя този сегмент обратно пропорционално на тяхната площ. Ако платното има четириъгълна форма, тогава неговата площ се разделя с диагонал на два триъгълника и процесорът се получава като общ център на тези триъгълници.

Ориз. 193. Определяне на условния център на плаване на яхтата.

Позицията на CBS може да се определи чрез балансиране на шаблона на подводния профил на DP, изрязан от тънък картон, върху върха на иглата. Когато шаблонът е хоризонтален, иглата ще бъде в точката на условната CBS. Този метод обаче е повече или по-малко приложим за кораби с голяма площ от подводната част на ДП - за яхти от традиционен тип с дълга линия на кила, корабни лодки и др. На съвременни яхти, контурите на които са проектиран въз основа на теорията на крилото, основната роля в създаването на дрейфа на силата на съпротивление се играе от плавния кил и кормилото, обикновено монтирани отделно от кила. Центровете на хидродинамичните налягания върху техните профили могат да бъдат открити доста точно. Например за профили с относителна дебелина δ/ боколо 8% тази точка е около 26% от акорда бот предния ръб.

Въпреки това, корпусът на яхтата по определен начин влияе върху естеството на потока около кила и кормилото, като това влияние варира в зависимост от ролката, дифферирането и скоростта на плавателния съд. В повечето случаи, при остри курсове към вятъра, истинският CLS се движи напред по отношение на центъра на натиск, определен за кила и руля, както за изолирани профили. Поради несигурността при изчисляването на позицията на CPU и CBS, дизайнерите, когато разработват проект за ветроходни кораби, разполагат с CPU на определено разстояние а- напредване - пред CBS. Размерът на аванса се определя статистически, от сравнение с утвърдени яхти, които имат близки до проектните контури на подводната част, стабилност и ветроходно оборудване. Авансът обикновено се определя като процент от дължината на плавателния съд по водната линия, а за кораб, оборудван с шлюп Бермуди, 15-18% Л. Колкото по-ниска е стабилността на яхтата, толкова по-голямо преобръщане ще получи тя под въздействието на вятъра и толкова по-голяма е нуждата от преднината на CPU пред CBS.

Точното регулиране на относителното положение на CPU и CLS е възможно при тестване на яхтата в движение. Ако корабът има тенденция да се отдалечава надолу по вятъра, особено при среден и свеж вятър, тогава това е голям центриращ дефект. Факт е, че килът отклонява потока от вода, изтичащ от него, по-близо до DP на кораба. Следователно, ако кормилото е изправено, тогава неговият профил работи със забележимо по-малък ъгъл на атака от кила. Ако, за да се компенсира тенденцията на яхтата да се отдалечава, рулът трябва да се измести към вятъра, тогава образуваната върху него повдигаща сила се оказва насочена към подветрената страна - в същата посока като дрейфа сила дна платна. Следователно корабът ще има увеличен дрейф.

Друго нещо е леката склонност на яхтата да се кара. Кормилото, изместено на 3-4° към подветрената страна, работи със същия или малко по-висок ъгъл на атака като кила и ефективно участва в устойчивостта на дрейф. Сила на срязване Х, възникващ на кормилото, причинява значително изместване на общия CLS към кърмата, като същевременно намалява ъгъла на дрейф. Ако обаче, за да задържите яхтата на курс по лош вятър, трябва постоянно да премествате руля към подветрената страна под ъгъл, по-голям от 2-3 °, трябва да преместите процесора напред или да преместите CLS назад, което е по-трудно.

На построена яхта можете да преместите процесора напред, като наклоните мачтата напред, преместите я напред (ако конструкцията на стъпалото позволява), скъсите грота по протежение на ръба, като увеличите площта на главното платно. За да преместите CLS назад, трябва да инсталирате перка пред волана или да увеличите размера на острието на кормилото.

За да се елиминира тенденцията на яхтата да се отдалечава, е необходимо да се прилагат противоположните мерки: преместете процесора назад или преместете CLS напред.

Ролята на компонентите на аеродинамичната сила при създаване на тяга и дрейф.Съвременната теория за работата на наклонено платно се основава на разпоредбите на аеродинамиката на крилото, чиито елементи са разгледани в глава II. Когато платното, поставено под ъгъл на атака α спрямо вимпелския вятър, обикаля платното, върху него се създава аеродинамична сила А, което може да бъде представено като два компонента: повдигаща сила Й, насочен перпендикулярно на въздушния поток (вимпеловия вятър) и плъзгане х- проекции на сила Акъм посоката на въздушния поток. Тези сили се използват, когато се разглеждат характеристиките на платното и цялата ветроходна платформа като цяло.

Едновременно сила Аможе да бъде представена под формата на други два компонента: сила на тягата т, насочена по оста на движение на яхтата, и силата на дрейф перпендикулярна на нея д. Припомнете си, че посоката на движение на платноходка (или пътека) се различава от нейния курс със стойността на ъгъла на отклонение β, но този ъгъл може да бъде пренебрегнат при по-нататъшен анализ.

Ако се движите по курс за лош вятър, е възможно да се увеличи подемът на платното до стойност Й 1 , а челното съпротивление остава непроменено, а след това силите Й 1 и х, добавени според правилото за добавяне на вектори, образуват нова аеродинамична сила А 1 (фиг. 194, а). Имайки предвид новите му компоненти т 1 и д 1, може да се види, че в този случай с увеличаване на повдигащата сила се увеличава както силата на тягата, така и силата на дрейф.

Ориз. 194. Ролята на повдигането и съпротивлението в създаването на движеща сила.

При подобна конструкция може да се види, че с увеличаване на съпротивлението на тегления курс, силата на теглене намалява, а силата на дрейф се увеличава. По този начин, когато плавате при слаб вятър, повдигащата сила на платното играе решаваща роля за създаването на тягата на платната; челното съпротивление трябва да бъде минимално.

Имайте предвид, че на тегления курс, вимпелият вятър има най-висока скорост, така че и двата компонента на аеродинамичната сила Йи хса достатъчно големи.

На курса Gulfwind (фиг. 194, б) подемната сила е силата на тягата, а силата на съпротивление е силата на дрейф. Увеличаването на съпротивлението на платното не влияе на величината на силата на тягата: само силата на дрейф се увеличава. Въпреки това, тъй като скоростта на вимпелия вятър в заливния вятър е намалена в сравнение с тегления вятър, дрейфът влияе в по-малка степен върху характеристиките на шофиране на кораба.

На задния курс (фиг. 194, в) платното работи при големи ъгли на атака, при които повдигащата сила е много по-малка от съпротивлението. Ако увеличите съпротивлението, тогава силата на тягата и дрейфа също ще се увеличат. С увеличаване на повдигащата сила тягата се увеличава, а силата на дрейф намалява (фиг. 194, г). Следователно, на курса на задния щанг, увеличаването на повдигането и (или) съпротивлението увеличава сцеплението.

При наклона ъгълът на атака на платното е близо до 90°, така че повдигащата сила на платното е нула, а съпротивлението е насочено по оста на движение на кораба и е силата на тягата. Силата на дрейф е нула. Следователно, при джибе курс, за да се увеличи тягата на платната, е желателно да се увеличи съпротивлението им. При състезателните яхти това става чрез поставяне на допълнителни платна - спинакер и блаупер, които имат голяма площ и лошо обтекаема форма. Трябва да се отбележи, че на курса на джибе платната на яхтата са засегнати от вимпела с минимална скорост, което причинява относително умерени сили върху платната.

устойчивост на дрейф.Както е показано по-горе, силата на дрейфа зависи от курса на яхтата спрямо вятъра. При плаване на близко теглене тя е приблизително три пъти по-голяма от тягата т, придвижване на кораба напред; при заливен вятър и двете сили са приблизително равни; при стръмен задник дърпането на платното е 2-3 пъти по-голямо от силата на дрейф, а на чиста гиба силата на дрейф изобщо липсва. Следователно, за да може една платноходка успешно да се движи напред по курсове от теглено до заливския вятър (под ъгъл 40-90 ° спрямо вятъра), тя трябва да има достатъчно странично съпротивление за дрейф, много по-голямо от съпротивлението на водата срещу движението на яхтата по трасето.

Функцията за създаване на сила за устойчивост на дрейф на съвременните ветроходни кораби се изпълнява главно от перки или централни бордове и кормила. Механиката на възникване на подемна сила на крило със симетричен профил, което са кили, шишове и кормила, е разгледана в глава II (вж. стр. 67). Трябва да се отбележи, че стойността на ъгъла на дрейф на съвременните яхти - ъгълът на атака на профила на кила или централния борд - рядко надвишава 5 °, следователно при проектирането на кила или централния борд е необходимо да изберете неговите оптимални размери, форма и профил на напречното сечение, за да се получи максимална повдигаща сила с минимално съпротивление, а именно при ниски ъгли на атака.

Тестовете на аеродинамични симетрични профили показват, че по-дебели аеродинамични профили (с по-голямо съотношение на дебелината на сечението ткъм неговия акорд б) дават повече повдигане от тънките. При ниски скорости обаче такива профили имат по-голямо съпротивление. Оптимални резултати при ветроходни яхти могат да бъдат получени с дебелина на кила т/б= 0,09÷0,12, тъй като повдигащата сила на такива профили зависи малко от скоростта на плавателния съд.

Максималната дебелина на профила трябва да бъде разположена на разстояние от 30 до 40% от хордата от предния ръб на профила на кила. Добри качества има и профилът NACA 664-0 с максимална дебелина, разположен на разстояние 50% от хордата от носа (фиг. 195).

Ориз. 195. Профилирана килова перка на яхтата.

Ординати на препоръчаните профили на профили за яхтени килове и бордове

	разстояние от носа х, % б
	2,5	5	10	20	30	40
	Ординати г, % б
NACA-66; δ = 0,05	2,18	2,96	3,90	4,78	5,00	4,83
	2,00	2,60	3,50	4,20	4,40	4,26
	-	3,40	5,23	8,72	10,74	11,85
профил; относителна дебелина δ	разстояние от носа х, % б
	50	60	70	80	90	100
	Ординати г, % б
NACA-66; δ = 0,05	4,41	3,80	3,05	2,19	1,21	0,11
Профил за кинжали; δ=0,04	3,88	3,34	2,68	1,92	1,06	0,10
Кил на яхта NACA 664-0; δ = 0,12	12,00	10,94	8,35	4,99	2,59	0

За леки състезателни лодки, способни да рендосват и достигат високи скорости, се използват кинжали и кормила с по-тънък профил ( т/б= 0,044÷0,05) и геометрично удължение (съотношение на задълбочаване дкъм средния акорд бсряда) до 4.

Килова удължение на модерна килови яхтиварира от 1 до 3, рулята - до 4. Най-често килът има формата на трапец с наклонен преден ръб, а ъгълът на наклона оказва известно влияние върху величината на повдигане и съпротивление на кила. При удължаване на кила от около λ = 0,6 може да бъде разрешен наклон на предния ръб до 50°; при λ = 1 - около 20°; при λ > 1,5 оптимален е килът с вертикален преден ръб.

Общата площ на кила и руля за ефективно противодействие на дрейфа обикновено се приема равна на от 1/25 до 1/17 от площта на главните платна.

„Честен вятър!” - пожелавам на всички моряци и напълно напразно: когато вятърът духа от кърмата, яхтата не е в състояние да развие максимална скорост. Помогнах да направя тази диаграма. Вадим Ждан, професионален шкипер, състезател, организатор и домакин на яхтени регати. Прочетете подсказките на диаграмата, за да разберете.

2. Тягата на платното се дължи на два фактора. Първо, вятърът просто притиска платната. Второ, наклонените платна, монтирани на повечето съвременни яхти, когато се движат с въздух, работят като самолетно крило и само то не е насочено нагоре, а напред. Поради аеродинамиката въздухът се движи по-бързо от изпъкналата страна на платното, отколкото от вдлъбнатата страна, а налягането от външната страна на платното е по-малко, отколкото от вътрешната страна.

3. Пълната сила, генерирана от платното, е насочена перпендикулярно на платното. Според правилото за добавяне на вектора е възможно да се разграничат силата на дрейф (червена стрелка) и силата на тласък (зелена стрелка) в него.

5. За да върви стриктно срещу вятъра, яхтата тръгва на халси: обръща се към вятъра с едната или другата страна, като се движи напред на сегменти - халси. Колко дълги трябва да са халсовете и под какъв ъгъл спрямо вятъра да вървят - важни въпроси на тактиката на шкипера.

9. Gulfwind－ вятърът духа перпендикулярно на посоката на движение.

11. насмешка- същият попътен вятърдухащ от кърмата. Противно на очакванията, не най-бързият курс: тук не се използва повдигането на платното, а теоретичното ограничение на скоростта не надвишава скоростта на вятъра. Опитният шкипер може да предвиди невидими въздушни течения по същия начин

Не по-малко важно от съпротивлението на корпуса е теглителната сила, развивана от платната. За да си представим по-ясно работата на платната, нека се запознаем с основните понятия на теорията на платната.

Вече говорихме за основните сили, действащи върху платната на яхта, плаваща с попътен вятър (gybe) и с попътен вятър (теглене). Установено е, че силата, действаща върху платната, може да се разложи на сила, която кара яхтата да се търкаля и отнася надолу по вятъра, сила на дрейф и сила на тласък (виж фиг. 2 и 3).

Сега нека видим как се определя общата сила на натиска на вятъра върху платната и от какво зависят силите на сцепление и дрейф.

За да си представим действието на платно по остри курсове, е удобно първо да разгледаме плоско платно (фиг. 94), което изпитва натиск на вятъра при определен ъгъл на атака. В този случай зад платното се образуват вихри, от наветрената му страна възникват сили на натиск, а от подветрената страна се появяват сили на разреждане. Техният резултат R е насочен приблизително перпендикулярно на равнината на платното. За правилното разбиране на действието на платно е удобно да го представим като резултат от две компоненти на силите: X-насочена успоредно на въздушния поток (вятър) и Y-перпендикулярна на него.

Силата X, насочена успоредно на въздушния поток, се нарича сила на съпротивление; създава се освен платното и от корпуса, такелажа, лонжерона и екипажа на яхтата.

Силата Y, насочена перпендикулярно на въздушния поток, се нарича повдигане в аеродинамиката. Именно тя на остри курсове създава тяга в посоката на движение на яхтата.

Ако при същото съпротивление на платното X (фиг. 95) повдигащата сила се увеличи, например, до стойност Y1, тогава, както е показано на фигурата, резултантното повдигане и съпротивление ще се променят с R и съответно силата на натиск T ще се увеличи до T1.

Такава конструкция улеснява проверката, че с увеличаване на съпротивлението X (за същата сила на повдигане), тягата T намалява.

По този начин има два начина за увеличаване на теглителната сила, а оттам и скоростта на остри курсове: увеличаване на повдигащата сила на платното и намаляване на съпротивлението на платното и яхтата.

В съвременното ветроходство повдигащата сила на платното се увеличава, като му се придава вдлъбната форма с известна „коремност“ (фиг. 96): размерът от мачтата до най- дълбоко мястоОбикновено "коремът" е 0,3-0,4 от ширината на платното, а дълбочината на "корема" е около 6-10% от ширината. Подемната сила на такова платно е с 20-25% по-голяма от тази на напълно плоско платно с почти същото съпротивление. Вярно е, че яхта с плоски платна върви малко по-стръмно към вятъра. Въпреки това, при "коремни" платна скоростта на напредване в халс е по-голяма поради по-голямата тяга.

Ориз. 96. Профил на платна

Имайте предвид, че при коремни платна се увеличава не само сцеплението, но и силата на дрейф, което означава, че ролката и дрейфът на яхти с коремни платна са по-големи, отколкото при относително плоски. Следователно „коремното“ платно с повече от 6-7% при силен вятър е нерентабилно, тъй като увеличаването на ролката и дрейфа води до значително увеличаване на съпротивлението на корпуса и намаляване на ефективността на платната, които „ядат нагоре” ефектът от повишената тяга. При слаб вятър платната с „корем“ от 9-10% се дърпат по-добре, тъй като поради ниското общо налягане на вятъра върху платното списъкът е малък.

Всяко платно при ъгли на атака, по-големи от 15-20 °, тоест при курсове на яхта от 40-50 ° спрямо вятъра и повече, ви позволява да намалите повдигането и да увеличите съпротивлението, тъй като от подветрената страна се образуват значителни турбуленции. И тъй като основната част от повдигащата сила се създава от плавен, без турбуленция, поток около подветрената страна на платното, разрушаването на тези турбуленции би трябвало да има голям ефект.

Те унищожават турбуленциите, които се образуват зад грота, като нагласят стабилното платно (фиг. 97). Въздушният поток, навлизащ в пролуката между грото и гребното платно, увеличава скоростта му (т.нар. ефект на дюзата) и с правилното регулиране на гребното платно „облизва” вихрушките от гртото.

Ориз. 97. Работа с ветрило

Профилът на мекото платно е трудно да се запази един и същ при различни ъгли на атака. Преди това лодките бяха оборудвани с броня, минаваща през цялото платно - те бяха направени по-тънки в „корема“ и по-дебели към пиявицата, където платното е много по-плоско. Сега бронята се монтира главно на ледени лодки и катамарани, където е особено важно да се поддържа профилът и твърдостта на платното при ниски ъгли на атака, когато обикновеното платно вече се изплаква по ръба.

Ако само платното е източник на повдигане, тогава съпротивлението се създава от всичко, което се случва във въздушния поток около яхтата. Следователно подобряването на теглителните свойства на платното може да се постигне и чрез намаляване на съпротивлението на корпуса, лонжерона, такелажа и екипажа на яхтата. За тази цел се използват различни видове обтекатели на лонжерони и такелаж.

Размерът на съпротивлението на платно зависи от неговата форма. Според законите на аеродинамиката съпротивлението на крилото на самолета е толкова по-малко, колкото по-тясно и по-дълго е то със същата площ. Ето защо платното (по същество същото крило, но поставено вертикално) се опитва да бъде направено високо и тясно. Това също ви позволява да използвате вятъра.

Съпротивлението на платното зависи в много голяма степен от състоянието на предния му ръб. Лафовете на всички платна трябва да бъдат плътно обвити, за да се предотврати възможността от вибрации.

Необходимо е да се спомене още едно много важно обстоятелство - т. нар. центриране на платната.

От механиката е известно, че всяка сила се определя от нейната величина, посока и точка на приложение. Досега говорихме само за големината и посоката на силите, приложени към платното. Както ще видим по-късно, познаването на точките на приложение е от съществено значение за разбирането как работят платната.

Налягането на вятъра е неравномерно разпределено по повърхността на платното (предната му част изпитва по-голям натиск), но за опростяване на сравнителните изчисления се счита, че се разпределя равномерно. За приблизителни изчисления се приема, че резултантната сила на налягането на вятъра върху платната се прилага към една точка; той се приема за център на тежестта на повърхността на платната, когато те са поставени в диаметралната равнина на яхтата. Тази точка се нарича център на вятъра (CP).

Нека се спрем на най-простия графичен метод за определяне на позицията на процесора (фиг. 98). Начертайте платното на яхтата в правилния мащаб. След това, в пресечната точка на медианите - линии, свързващи върховете на триъгълника със средните точки на противоположните страни - намерете центъра на всяко платно. След като по този начин са получени на чертежа центровете O и O1 на двата триъгълника, които съставляват грот и стопор, две успоредни линии OA и O1B се изтеглят през тези центрове и те лежат в противоположни посоки в произволен мащаб, но в същия мащаб, както много линейни единици като квадратни метри в триъгълника; от центъра на пещерата лежеше зоната на грота, а от центъра на грота - зоната на пещерата. Крайните точки A и B са свързани с права линия AB. Друга права линия - O1O свързва центровете на триъгълниците. В пресечната точка на линии A B и O1O ще има общ център.

Ориз. 98. Графичен начин за намиране на центъра на вятъра

Както вече казахме, силата на дрейф (ще я считаме, че е приложена в центъра на наклона) се противодейства от силата на страничното съпротивление на корпуса на яхтата. Силата на странично съпротивление се счита за приложена в центъра на страничното съпротивление (CLC). Центърът на странично съпротивление е центърът на тежестта на проекцията на подводната част на яхтата върху диаметралната равнина.

Центърът на страничното съпротивление може да бъде намерен, като изрежете контура на подводната част на яхтата от дебела хартия и поставите този модел върху острието на ножа. Когато моделът е балансиран, леко го натиснете, след това го завъртете на 90° и го балансирайте отново. Пресечната точка на тези линии ни дава центъра на странично съпротивление.

Когато яхтата се движи без ролка, CPU трябва да лежи на една и съща вертикална линия с CBS (фиг. 99). Ако CPU лежи пред CBS (фиг. 99, б), тогава силата на дрейф, изместена напред спрямо силата на странично съпротивление, обръща носа на кораба към вятъра - яхтата се отдалечава. Ако CPU е зад CBS, яхтата ще се обърне с носа си към вятъра или ще бъде задвижвана (фиг. 99, c).

Ориз. 99. Подравняване на яхта

Както прекомерното изнасяне на вятъра, така и по-специално отместването (неправилно центриране) са вредни за хода на яхтата, тъй като принуждават кормчия да работи с волана през цялото време, за да поддържа праволинейността на движението, а това повишава устойчивостта на корпуса и намалява скоростта на плавателния съд. Освен това неправилното центриране води до влошаване на управляемостта, а в някои случаи и до пълната й загуба.

Ако центрираме яхтата, както е показано на фиг. 99, a, тоест CPU и CBS ще бъдат на една и съща вертикала, тогава корабът ще бъде задвижван много силно и ще стане много трудно да се контролира. Какъв е проблема? Тук има две основни причини. Първо, истинското местоположение на CPU и CLS не съвпада с теоретичното (и двата центъра са изместени напред, но не еднакво).

Второ, и това е основното, при крен, теглителната сила на платната и силата на надлъжното съпротивление на корпуса се оказва, че лежат в различни вертикални равнини (фиг. 100), се оказва, сякаш, лост, който принуждава яхтата да бъде управлявана. Колкото по-голям е списъкът, толкова по-голяма е склонността на плавателния съд да бъде управляван.

За да се елиминира такова прехвърляне, процесорът се поставя пред CBS. Моментът на силата на тягата и надлъжното съпротивление, възникващи при търкаляне, което води до задвижване на яхтата, се компенсират от захващащия момент на силите на дрейф и страничното съпротивление с предното местоположение на CPU. За добро центриране, процесорът трябва да бъде поставен пред CLS на разстояние, равно на 10-18% от дължината на яхтата по протежение на ватерлинията. Колкото по-малко стабилна е яхтата и колкото по-високо е издигнат процесора над CBS, толкова повече трябва да се придвижва напред.

За да може яхтата да има добър ход, тя трябва да бъде центрирана, тоест да постави CPU и CLS в такава позиция, в която корабът на тегления курс при лек вятър е напълно балансиран от платната, с други думи , той беше стабилен на курса с руля, хвърлен или фиксиран в ДП (допуска се лека тенденция за отнасяне при много слаб вятър), а при по-силен вятър имаше тенденция да се търкаля. Всеки кормчия трябва да може правилно да центрира яхтата. При повечето яхти тенденцията към изкачване се увеличава, ако задните платна се изтеглят и предните платна се спускат. Ако предните платна са преизтеглени и задните платна са преизтеглени, корабът ще се отдалечи. С увеличаване на "коремното" грот, както и лошо стоящи платна, яхтата има тенденция да се кара в по-голяма степен.

Ориз. 100. Влияние на ролката върху привеждането на яхтата към вятъра

4.4. Действието на вятъра върху платното

Лодката под платно се влияе от две среди: въздушният поток, действащ върху платното и повърхността на лодката, и водата, действаща върху подводната част на лодката.

Благодарение на формата на платното, дори и при най-неблагоприятен вятър (badewind), лодката може да се движи напред. Платното прилича на крило, чието най-голямо отклонение е 1/3-1/4 от ширината на платното встрани от лафа и има стойност 8-10% от ширината на платното (фиг. 44).

Ако вятърът, който има посока В (фиг. 45, а), срещне платно по пътя, той го заобикаля от две страни. От наветрената страна на платното налягането е по-високо (+), отколкото на подветрената страна (-). Резултантната от силите на натиск образува сила P, насочена перпендикулярно на равнината на платното или хордата, преминаваща през предния и задния ръбове и приложена към центъра на наклона на CPU (фиг. 45, б).

Ориз. 44. Профил на платното:
B - ширината на платното по протежение на хордата

Ориз. 45. Сили, действащи върху платното и корпуса на лодката:
а - въздействието на вятъра върху платното; б - въздействието на вятъра върху платното и водата върху корпуса на лодката

Ориз. 46. ​​Правилното положение на платното при различни посоки на вятъра: а - близко теглено; б - заливен вятър; в - насмешка

Силата P се разлага на сила на тяга T, насочена успоредно на централната равнина (DP) на лодката, принуждавайки лодката да се движи напред, и сила на дрейф D, насочена перпендикулярно на DP, причиняваща отклонение и търкаляне на лодката .

Силата P зависи от скоростта и посоката на вятъра спрямо платното. Колкото повече
Ако
Ефектът на водата върху лодката до голяма степен зависи от контурите на нейната подводна част.

Въпреки факта, че при близък вятър силата на дрейф D надвишава силата на тласък T, лодката се движи напред. Тук се отразява страничното съпротивление R 1 на подводната част на корпуса, което е многократно по-голямо от челното съпротивление R.

Ориз. 47. Вимпел вятър:
V I - истински вятър; В Ш - вятър от движението на лодката; B B - вимпел вятър

Сила D, въпреки противопоставянето на корпуса, въпреки това изхвърля лодката от линията на курса. Съставено от DP и посоката на истинското движение на IP лодката
По този начин най-голямата тяга и най-малкото отклонение на лодката могат да бъдат постигнати, като се избере най-благоприятното положение на централната равнина на лодката и равнината на платното спрямо вятъра. Установено е, че ъгълът между DP на лодката и равнината на платното трябва да бъде равен на половината
При избора на позицията на платното спрямо DP и вятъра, старшината на лодката се ръководи не от истинския, а от вимпел (видим) вятър, чиято посока се определя от резултата от скоростта на лодка и скоростта на истинския вятър (фиг. 47).

Фоксът, разположен пред предната част на стъпалото, играе ролята на летва. Въздушният поток, преминаващ между стрелата и предното платно, намалява натиска върху подветрената страна на предното платно и следователно увеличава неговата пропулсивна сила. Това се случва само при условие, че ъгълът между стрелата и DP на лодката е малко по-голям от ъгъла между предната част и DP (фиг. 48, а).