Школа яхтенного рулевого - Григорьев Николай Владимирович (читать книги бесплатно полные версии .TXT) 📗
Для парусных яхт, передвигающихся со скоростями, обычно не превышающими 4–6 узлов, то есть 8-12 км/час, большое значение имеет сопротивление трения поверхности днища о воду. В зависимости от скорости оно составляет от 40 до 80 % и более общего сопротивления корпуса. Чем меньше скорость, тем больше доля сопротивления трения в общем сопротивлении корпуса.
При малых скоростях движения (до 2–2,5 узла) сопротивление трения составляет 70–80 % общего сопротивления яхты.
Сопротивление трения зависит от гладкости поверхности днища. Чем меньше шероховатость, тем меньше и сопротивление трения. А так как в девяти случаях из десяти гладкость днища яхты зависит только от умения и трудолюбия ее экипажа, то, значит, в его же руках и возможности повышения скорости яхты.
Опытами установлено, что особенно сильно отражается на сопротивлении трения обрастание днища водорослями. Если не мыть днище, то через один-два месяца сопротивление трения увеличится на 40–60 %, что равносильно потере скорости яхты в средний ветер на 8-15 %.
По сравнению с зеркально-гладким днищем даже такая малая шероховатость, как 0,2–0,3 мм, увеличивает сопротивление трения небольшой яхты на 15–20 %, что равноценно потере скорости до 6 %.
Сопротивление трения зависит также от величины смоченной поверхности, то есть погруженной в воду поверхности корпуса. Чем больше смоченная поверхность, тем больше сопротивление трения. Поэтому, например, на швертботах и яхтах с достаточно полными обводами бывает полезно при слабом ветре слегка закренивать судно: геометрические свойства корпуса яхты таковы, что при крене (до известного предела, обычно до 10–15°) смоченная поверхность меньше, чем на ровном киле. При этом сопротивление уменьшается и судно идет несколько быстрее.
Как видим, уменьшение сопротивления трения чрезвычайно важно для повышения быстроходности парусной яхты.
Волновое сопротивление возникает от того, что судно при движении по воде образует на ее поверхности волны. Затрата энергии на их образование определяет величину волнового сопротивления. С увеличением скорости волновое сопротивление растет, причем быстрее, чем сопротивление трения.
Этим и объясняется меньшая доля сопротивления трения при больших скоростях движения.
Волновое сопротивление, кроме того, зависит от длины судна и его водоизмещения, а также от формы корпуса (как говорят, обводов), в частности от его полноты. Чем больше длина судна, тем меньше, при прочих равных условиях, волновое сопротивление.
Точнее говоря, волновое сопротивление существенно зависит не от самой длины яхты, а от ее относительной скорости, которую определяют отношением скорости к квадратному корню из длины по ватерлинии. Опыты показывают, что волновое сопротивление практически отсутствует при относительной скорости
— меньше 0,4–0,45 [20] и начинает интенсивно расти при
больше 0,9.
При больших скоростях волновое сопротивление увеличивается так сильно, что прирост скорости водоизмещающей яхты становится малозаметным даже при значительном усилении ветра или увеличении площади парусности. Обычным водоизмещающим яхтам практически трудно достичь скорости большей, чем
При этой скорости волновое сопротивление составляет уже 60–70 % общего сопротивления.
Сопротивление формы объясняется возникновением завихрений при обтекании корпуса водой. Эти завихрения (рис. 84) образуются на кривых участках корпуса, а также около выступающих частей (киль, рули, пазы обшивки и пр.). Сопротивление формы, как и волновое сопротивление, зависит от обводов корпуса, а также от соотношения его размеров. Чем плавнее линии, по которым вода обтекает корпус, и чем меньше на нем выступающих частей, тем меньше и сопротивление формы.
Экипаж может несколько уменьшить сопротивление формы. Если из пазов обшивки торчит конопатка и выдавилась шпаклевка, если на поверхности днища есть не заделанные заподлицо заплаты, головки винтов, заклепок и т. п., если, наконец, погнут шверт или перо руля, сопротивление формы увеличивается довольно ощутимо. Чтобы уменьшить его, необходимо убрать все ненужные выступы, наплывы краски, выемки на поверхности корпуса, а не убираемым выступающим частям (штевни, плавники, выступающий киль, шверт, руль и т. п.) по возможности придать обтекаемую форму.
Сопротивление формы в значительной степени зависит от соотношения главных размеров яхты — длины и ширины. Чем уже и длиннее яхта и чем острее ее обводы, тем меньше сопротивление формы.
Большое значение имеет правильная профилировка шверта у швертбота и плавника фальшкиля у килевой яхты. Если шверту или плавнику придать профиль, подобный профилю крыла самолета, то можно несколько уменьшить сопротивление подводной части.
Наконец, для получения хороших ходовых качеств при лавировке, то есть когда яхта идет против ветра (при большой силе дрейфа), она должна иметь достаточное боковое сопротивление.
Лавировочные качества яхты определяются не только величиной площади ее бокового сопротивления, но и его распределением: чем глубже под воду опущен киль или шверт, тем больше сопротивление дрейфу, а раз дрейф меньше, то она идет круче к ветру.
Значительное влияние на сопротивление движению яхты оказывают крен и дрейф. Установлено, что при увеличении крена сверх известного для каждой яхты предела общее сопротивление увеличивается. До крена 10–15° яхты с обычными обводами имеют даже меньшее сопротивление, так как при этом уменьшается смоченная поверхность. Однако при большем крене сопротивление корпуса возрастает довольно резко — на 15–25 % при крене 30–35°. Это приводит к уменьшению скорости судна. Кроме того, при крене сильно падает тяга парусов, что еще больше уменьшает скорость хода. Поэтому откренивать швертбот или небольшую килевую яхту нужно не столько для того, чтобы уменьшить возможность опрокидывания или заливания водой через кокпит, сколько для увеличения скорости хода.
Именно поэтому опытные яхтсмены на малых судах, где весом экипажа можно существенно уменьшить крен, стараются откренивать яхту, насколько позволяют правила и физические возможности. В ряде классов швертботов разрешается применять «летучие трапеции» — приспособления, позволяющие матросу откренивать судно, вывешиваясь за борт во весь рост. Это дает возможность вести яхту почти без крена на всех курсах и при сильном ветре.
Дрейф также очень сильно сказывается на сопротивлении. Обычно килевая яхта имеет дрейф примерно 2–4, а швертбот — 5–6°. Опыты показали, что увеличение (или уменьшение) дрейфа на 1° вызывает рост (или уменьшение) сопротивления яхты на 8-10 %. Таким образом, если бы мы добились уменьшения дрейфа килевой яхты с 3 до 2°, то уменьшили бы ее сопротивление на 8- 10 % и судно пошло бы круче на 1°. Это дало бы возможность увеличить скорость прохождения дистанции в лавировку на 4–6 % (2–3 мин. на каждый час лавировки).
Дрейф и появляющееся в результате добавочное сопротивление также неизбежны (на острых курсах), как неизбежно при этом возникновение и силы дрейфа. К сожалению, невозможно совсем избавиться от дрейфа, но совершенно реально уменьшить добавочное сопротивление от него, умело используя паруса и управляя яхтой с минимально возможным дрейфом.
В уменьшении дрейфа швертбота большую роль играет достаточная площадь шверта и правильная центровка. Площадь выступающей части шверта не должна быть меньше 2,5–3 % площади парусности, иначе швертбот будет иметь повышенный дрейф и пойдет в лавировку много хуже.
