Преди да пристъпите към разглеждане на работата на платното, е необходимо да се спрем на две кратки, но важни точки:
1. Определете какъв вятър влияе на платната.
2. Разкажете за специфичната морска терминология, свързана с курсовете по отношение на вятъра.

Истински и вимпел ветрове в яхтинга.

Вятърът, който действа върху движещ се кораб и всичко на него, е различно от този, който действа върху всеки неподвижен обект.
Всъщност вятърът като атмосферно явление, духащо спрямо земята или водата, ние наричаме истински вятър.
В яхтинга вятърът спрямо движеща се яхта се нарича вимпел вятър и е сумата от истинския вятър и насрещния въздушен поток, причинен от движението на кораба.
Привидният вятър винаги духа под по-остър ъгъл спрямо лодката от истинския вятър.
Скоростта на привидния вятър може да бъде по-голяма (ако истинският вятър е попътен или страничен) или по-малка от истинския вятър (ако е от правилните посоки).

Посоки спрямо вятъра.

във вятъраозначава от посоката на вятъра.
под вятъраот страната, където духа вятърът.
Тези термини, както и производни от тях, като "наветрено", "подветрено", се използват много широко и то не само в яхтинга.
Когато тези термини се прилагат към кораб, също така е обичайно да се говори за наветрени и подветрени страни.
Ако вятърът духа от десния борд на яхтата, тогава тази страна се нарича наветрено, лява страна - подветреносъответно.
Ляв и десен халс са два термина, пряко свързани с предишните: ако вятърът духа от десния борд на кораба, тогава те казват, че е на десния халс, ако е отляво, тогава отляво.
В английската морска терминология това, което се свързва с десния и левия борд, е различно от обичайните дясно и ляво. За десния борд и всичко свързано с него, казват Десен борд, за лявата страна - Порт.

Вятърни курсове.

Курсовете през вятъра се различават в зависимост от ъгъла между посоката на видимия вятър и посоката на кораба. Те могат да бъдат разделени на остри и пълни.

Badewind - рязък курс спрямо вятъра. когато вятърът духа под ъгъл по-малък от 80°. Тя може да бъде теглена (до 50°) и пълна (50 до 80°).
Пълните ветрови курсове са курсове, когато вятърът духа под ъгъл от 90° или повече спрямо посоката на лодката.
Тези курсове включват:
Gulfwind - вятърът духа под ъгъл от 80 до 100°.
Backstay - вятърът духа под ъгъл от 100 до 150° (стръмен задник) и 150 до 170° (пълен backstay).
jibe - вятърът духа на кърмата под ъгъл над 170 °.
Левентик - вятърът е строго приближен или близо до него. Тъй като ветроходният кораб не може да се движи срещу такъв вятър, той по-често се нарича не курс, а позиция спрямо вятъра.

Маневри на вятъра.

Когато яхта под платно промени курса си така, че ъгълът между вятъра и посоката да намалее, се казва, че корабът е е даден. С други думи, насочването означава движение под по-остър ъгъл спрямо вятъра.
Ако възникне обратен процес, т.е. яхтата промени курса в посока на увеличаване на ъгъла между нея и вятъра, корабът носи далеч .
Нека уточним, че термините („задвижване“ и „отнасяне“ се използват, когато лодката променя курса спрямо вятъра в рамките на същия халс.
Ако корабът промени халса, тогава (и само тогава!) Такава маневра в яхтинга се нарича завой.
Има два различни начина за промяна на халс и съответно два завоя: халси насмешка .
Халсът е завой срещу вятъра. Съдът се задвижва, носът на лодката пресича линията на вятъра, в даден момент корабът преминава през позицията на пристанището, след което ляга на другия халс.
Яхтенето при джибинг става по обратния начин: корабът се търкулва, кърмата пресича линията на вятъра, платната се прехвърлят на другата страна, яхтата лежи на другия халс. Най-често това е преминаване от един пълен курс към друг.

Плаване в яхтинг.

Една от основните задачи на моряка при работа с платна е да ориентира платното под оптимален ъгъл спрямо вятъра, за да се движи максимално напред. За да направите това, трябва да разберете как платното взаимодейства с вятъра.
Работата на платното в много отношения е подобна на работата на крилото на самолет и се извършва според законите на аеродинамиката. За особено любознателните яхтсмени можете да научите повече за аеродинамиката на платно като крило в поредица от статии:. Но е по-добре да направите това, след като прочетете тази статия, постепенно преминавайки от лесен към по-сложен материал. Но на кого казвам това? Истинските яхтсмени не се страхуват от трудности. И можете да направите всичко точно обратното.

Основната разлика между платно и крило на самолет е, че за появата на аеродинамична сила върху платното е необходим определен ненулев ъгъл между него и вятъра, този ъгъл се нарича ъгъл на атака. Крилото на самолета има асиметричен профил и може да работи нормално при нулев ъгъл на атака, но платното не.
В процеса на движение на вятъра около платното възниква аеродинамична сила, която в крайна сметка придвижва яхтата напред.
Помислете за работата на платното в яхтинга при различни курсове спрямо вятъра. Първо, за простота, представете си, че мачтата с едно платно е вкопана в земята и можем да насочим вятъра под различни ъгли към платното.

Ъгъл на атака 0°. Вятърът духа покрай платното, платното се клати като знаме. Върху платното няма аеродинамична сила, има само сила на съпротивление.
Ъгъл на атака 7°. Започва да се появява аеродинамична сила. Той е насочен перпендикулярно на платното и все още е малък по размер.
Ъгълът на атака е около 20°. Аеродинамичната сила е достигнала максималната си стойност по величина, насочена перпендикулярно на платното.
Ъгъл на атака 90°. В сравнение с предишния случай, аеродинамичната сила не се е променила значително нито по големина, нито по посока.
Така виждаме, че аеродинамичната сила винаги е насочена перпендикулярно на платното и нейната стойност практически не се променя в диапазона на ъглите от 20 до 90°.
Ъгли на атака, по-големи от 90°, нямат смисъл, тъй като платната на яхтата обикновено не са поставени под такива ъгли спрямо вятъра.

Посочените по-горе зависимости на аеродинамичната сила от ъгъла на атака са опростени и осреднени до голяма степен.
Всъщност тези свойства се различават значително в зависимост от формата на платното. Например, дълго, тясно и доста плоско грот на състезателни яхти ще има максимална аеродинамична сила при ъгъл на атака от около 15°, при по-високи ъгли силата ще бъде малко по-малка. Ако платното е по-коремно и няма много голямо удължение, тогава аеродинамичната сила върху него може да бъде максимална при ъгъл на атака от около 25-30 °.

Сега разгледайте работата на платното на яхтата.

За простота, нека си представим, че на яхтата има само едно платно. Нека бъде пещера.
Първото нещо, което трябва да разгледате, е как се държи системата яхта+платно, когато плавате по най-острите курсове спрямо вятъра, тъй като това обикновено предизвиква най-много въпроси.

Да кажем, че вятърът действа върху яхтата под ъгъл от 30-35 ° спрямо корпуса. Като насочим платното по курса под ъгъл приблизително 20° спрямо вятъра, ще получим достатъчна аеродинамична сила А върху него.
Тъй като тази сила действа под прав ъгъл на платното, виждаме, че тя дърпа яхтата силно настрани. Като разложите силата A на два компонента, можете да видите, че силата на предна тяга T е няколко пъти по-малка от силата, избутваща лодката настрани (D, сила на дрейф).
Поради какво в този случай яхтата се движи напред?
Факт е, че конструкцията на подводната част на корпуса е такава, че съпротивлението на корпуса при движение встрани (т.нар. странично съпротивление) също е многократно по-голямо от съпротивлението на движение напред. Това се улеснява от кила (или централния борд), кормилото и самата форма на корпуса.
Странично съпротивление обаче възниква, когато има нещо, на което да се съпротивлява, тоест, за да започне да работи, е необходимо известно изместване на тялото настрани, така нареченото отклонение на вятъра.

Това изместване естествено възниква под действието на страничната компонента на аеродинамичната сила и като отговор веднага възниква силата на странично съпротивление S, насочена в обратна посока. Като правило те се балансират един друг под ъгъл на отклонение от около 10-15°.
И така, очевидно е, че страничният компонент на аеродинамичната сила, който е най-силно изразен при остри курсове спрямо вятъра, причинява две нежелани явления: отклоняване на вятъра и търкаляне.

Дрейф на вятъра означава, че траекторията на яхтата не съвпада с нейната диаметрална равнина (диаметралната равнина, или DP, е „интелигентен“ термин за линия на носа на кърмата). Има постоянно изместване на яхтата под вятъра, движението е като че ли малко настрани.
Известно е, че при яхтинг по теглено трасе при средни метеорологични условия, отклонението на вятъра като ъгъл между ДП и реалната траектория е приблизително 10-15°.

Движение срещу вятъра. Хасване.

Тъй като яхтата под платна е невъзможна строго срещу вятъра и можете да се движите само под определен ъгъл, би било хубаво да имате представа за това колко рязко може да се движи една яхта към вятъра в градуси. И какво, съответно, е онзи неподвижни сектор на курсовете спрямо вятъра, в който движението срещу вятъра е невъзможно.
Опитът показва, че нормална круизна яхта (не състезателна яхта) може ефективно да плава под ъгъл от 50-55° спрямо истинския вятър.

По този начин, ако целта, която трябва да бъде достигната, е строго срещу вятъра, тогава яхтата до нея няма да се извършва по права линия, а на зигзаг, след това един халс, след това друг. В същото време на всеки халс, разбира се, ще трябва да се опитате да отидете възможно най-рязко към вятъра. Този процес се нарича ламиниране.

Ъгълът между траекториите на яхтите на два съседни халса по време на халосиране се нарича халосиране. Очевидно е, че когато остротата на движение спрямо вятъра е 50-55°, ъгълът на прихващане ще бъде 100-110°.

Стойността на ъгъла на прихващане ни показва колко ефективно можем да се придвижим към целта, ако тя е директно срещу вятъра. За ъгъл от 110°, например, пътят към целта се увеличава с 1,75 пъти в сравнение с движението по права линия.

Изпълнение на платната на други курсове спрямо вятъра

Очевидно вече на курса на Gulfwind силата на тягата T значително надвишава силата на дрейф D, така че дрейфът и търкалянето ще бъдат малки.

Както виждаме, с гръбнака не се е променило толкова много в сравнение с курса на Gulfwind. Гротът е поставен в положение почти перпендикулярно на DP и това положение е ограничение за повечето яхти, технически е невъзможно да се разгърне още по-далеч.

Позицията на грота на курса на джибе не се различава от позицията на курса на бекштай.
Тук, за простота, когато разглеждаме физиката на процеса в яхтинга, ние вземаме предвид само едно платно - грото. Обикновено яхтата има две платна - грот и стабилно платно (предно платно). И така, на курса на джибе, стадото (ако е разположено от същата страна като грота) е в сянката на вятъра от грото и практически не работи. Това е една от няколкото причини, поради които джибът не се харесва на яхтсмените.

„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, работят като самолетно крило, когато се движат наоколо с въздух, 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.

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 галсите и под какъв ъгъл спрямо вятъра да се движат - важни въпроси на тактиката на шкипера.

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

11. насмешка- същият попътен вятър, който духа 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

Продължаваме поредицата от публикации, подготвени от интерактивния научно-популярен блог „Ще обясня след две минути“. Блогът говори за прости и сложни неща, които ни заобикалят всеки ден и не повдигат никакви въпроси точно докато не мислим за тях. Например, там можете да разберете как космическите кораби не пропускат и не се сблъскват с МКС при скачване.

1. Строго срещу вятъра плаването е невъзможно. Въпреки това, ако вятърът духа отпред, но леко под ъгъл, яхтата може да се движи. В такива случаи се казва, че корабът е на остър курс.

2. Тягата на платното се формира поради 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 създават „повдигане“, само че 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. Общата 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.

4. При остри курсове силата на дрейф е голяма, но се противопоставя на формата на корпуса, кила и кормилото: яхтата не може да тръгне настрани поради водоустойчивост. Но напред той охотно се плъзга дори с малка теглителна сила.

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

6. Има пет основни курса на плавателния съд спрямо вятъра. Благодарение на Петър I холандската морска терминология се вкоренява в Русия.

7. Левентик－ вятърът духа директно в носа на кораба. Не можете да плавате по такъв курс, но завой към вятъра се използва за спиране на яхтата.

8. Попътен вятър– същият рязък курс. Когато сте теглени на близко разстояние, вятърът ви духа в лицето, така че изглежда, че яхтата развива много висока скорост. Всъщност това усещане е измамно.

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

10. Backstay－ вятърът духа от кърмата и отстрани. Това е най-бързият курс. Бързите състезателни лодки могат да се ускоряват до скорости, по-големи от скоростта на вятъра, поради повдигането на платното.

11. Даване- същият попътен вятър, който духа 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. Опитен капитан може да предвиди невидими въздушни течения по същия начин, по който пилотът на самолет може да предвиди възходящи и низходящи течения.

Можете да видите интерактивна версия на диаграмата в блога „Две минути обяснени“.

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 (-). Получената от силите на натиск образува сила P, насочена перпендикулярно на равнината на платното или хордата, минаваща 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; b - Gulfwind; 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 вятъра силата на дрейф D надвишава силата на тягата 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).