Действие ветра на парус

На шлюпку под парусом оказывают влияние две среды: воздушный поток, действующий на парус и надводную часть шлюпки, и вода, действующая на подводную часть шлюпки.

Благодаря форме паруса даже при самом неблагоприятном ветре (бейдевинд) шлюпка может двигаться вперед.

Парус напоминает крыло, наибольший прогиб которого удален от передней шкаторины на ¹/₃—¹/₄ ширины паруса и имеет величину 8 — 10% ширины паруса (рис 18).

Рис. 18. Профиль паруса: В — ширина паруса по хорде (по И.И. Хомякову, 1976).

Если ветер, имеющий направление В (рис 19, а), встречает на пути парус, он огибает его с двух сторон. С наветренной стороны паруса создается давление выше (+), нежели с подветренной (—). Равнодействующая сил давления образует силу Р, направленную перпендикулярно плоскости паруса или хорде, проходящей через переднюю и заднюю шкаторины и приложенную к центру парусности ЦП (рис 19, б).

Рис. 19 Силы, действующие на парус и корпус шлюпки (по И.И. Хомякову, 1976):

а — действие ветра на парус; б — действие ветра на парус и воды на корпус шлюпки.

Сила Р раскладывается на силу тяги Т, направленную параллельно диаметральной плоскости (ДП) шлюпки, заставляющую шлюпку двигаться вперед, и силу дрейфа Д, направленную перпендикулярно ДП, вызывающую дрейф и крен шлюпки.

Сила Р зависит от скорости и направления ветра относительно паруса. Чем больше Ðb между направлением ветра В и плоскостью паруса ПП, тем больше сила Р. Если Ðb=90°, сила Р достигает максимальной величины.

Силы Т и Д зависят от Ðg между ДП шлюпки и плоскостью паруса. С увеличением Ðg сила Т увеличивается, а сила Д уменьшается.

Действие воды на шлюпку во многом зависит от обводов ее подводной части.

Рис 20. Правильное положение паруса при различных направлениях ветра (по И.И. Хомякову, 1976): а — бейдевинд; б — галфвинд, в — фордевинд.

Несмотря на то, что при ветре бейдевинд сила дрейфа Д превышает силу тяги Т, шлюпка имеет ход вперед. Здесь сказывается боковое сопротивление R₁ подводной части корпуса, которое во много раз больше лобового сопротивления R.

Сила Д, несмотря на противодействие корпуса, все же сносит шлюпку с линии курса. Составленный ДП и направлением истинного движения шлюпки ИП Ð a называется углом дрейфа. Чем острее угол между ДП и направлением ветра, тем больше угол дрейфа, так как при острых углах сила тяги Т незначительна и шлюпка, не имея достаточного поступательного движения вперед, сносится под ветер. При ветре бейдевинд круче 40—45° шлюпка вперед двигаться не может.

Таким образом, наибольшая тяга и наименьший дрейф шлюпки могут быть получены путем выбора наиболее выгодного положения диаметральной плоскости шлюпки и плоскости паруса относительно ветра. Установлено, что угол между ДП шлюпки и плоскостью паруса должен быть равен половине Ð A между диаметральной плоскостью и направлением ветра. На рис 20 показано правильное положение паруса при ветрах бейдевинд (а), галфвинд (б) и фордевинд (в).

При выборе положения паруса относительно ДП и ветра старшина шлюпки руководствуется не истинным, а вымпельным (кажущимся) ветром, направление которого определяется равнодействующей от скорости шлюпки и скорости истинного ветра (рис 21).

Рис 21. Вымпельный ветер.

b_и — истинный ветер; В_ш — ветер от движения шлюпки;

В_в — вымпельный ветер.

Рис. 22. Установка кливера относительно фока (по И.И. Хомякову, 1976):

а — правильно; б — неправильно.

Кливер, расположенный перед фоком, исполняет роль предкрылка. Поток воздуха, проходящий между кливером и фоком, уменьшает давление на подветренной стороне фока и, следовательно, увеличивает его тяговую силу. Это происходит лишь при условии, что угол между кливерам и ДП шлюпки несколько больше угла между фоком и ДП (рис 22, а). Если же кливер прижать к ДП, то поток воздуха будет ударять в подветренную сторону фока, ухудшит его форму и уменьшит тяговую силу (рис 22, б). Такое же действие производит кливер, имеющий слишком выгнутую форму.