Урок 3 · Теория парусного судна

Раздел 1

Шесть характеристик яхты

Определения из теории корабля — их спрашивают дословно. Плоскости судна: диаметральная (ДП), мидель-шпангоута, конструктивная ватерлиния (КВЛ), основная линия.

Плавучесть

Способность судна с грузом на борту плавать в заданном положении.

Маневренность

Способность изменять направление движения под действием органов управления — пера руля.

Устойчивость на курсе

Способность удерживать заданное направление движения.

Ходкость

Способность двигаться с заданной скоростью при данной мощности двигателя или площади парусности и типе вооружения.

Остойчивость

Способность противостоять силам, стремящимся наклонить судно, и возвращаться в прямое положение. Для яхты важнее всего поперечная остойчивость.

Мореходность

Качества, определяющие способность безопасно плавать при любом состоянии моря и погоде и сохранять живучесть при повреждении. Составляющие: всхожесть на волну, заливаемость, забрызгиваемость, ветрозащищённость.

Дифферент (ψ) — наклонение судна в продольной плоскости (на нос или корму). Крен (θ) — наклонение в поперечной плоскости (на борт). Не путать!

Раздел 2

Категории плавания 0–6

Классификация яхт по мореходным свойствам. Цифры учат наизусть — это классика письменного теста.

Кат.	Район плавания	Ветер	Волна	Удаление от убежища
0	Неограниченный, длительная автономия, без надежды на помощь	>28 м/с	>7 м	без ограничений
1	Открытое море вдали от берега, автономно, без помощи	>28 м/с	>7 м	без ограничений
2	Акватория	до 28 м/с	до 7 м	≤ 200 миль
3	Акватория	до 24 м/с	до 3,5 м	≤ 50 миль
4	Акватория	до 21 м/с	до 2,0 м	≤ 12 миль
5	Защищённая акватория	до 17 м/с	до 1,0 м	≤ 3 мили
6	Защищённая акватория + суда обеспечения рядом	до 17 м/с	до 1,0 м	≤ 3 мили

Запоминалка по удалению: 200 → 50 → 12 → 3 → 3. И по волне: 7 → 3,5 → 2 → 1 → 1 (каждый раз примерно вдвое).

Раздел 3

Остойчивость: киль, шверт, катамаран

Остойчивость проявляется только когда что-то выводит яхту из равновесия. Работают две точки: ЦТ (центр тяжести, вес — вниз) и ЦВ (центр величины — центр погруженного объёма, выталкивающая сила — вверх). Расстояние между их вертикалями — плечо восстанавливающего момента.

Килевая яхта

При крене ЦВ уходит к погруженному борту, а балласт киля выносит ЦТ — плечо растёт. Угол заката ≈ 140°, положение «вверх дном» неустойчиво — яхта возвращается сама.

Швертбот

Балласта нет: остойчивость формы + откренивание весом экипажа. Перевернуться может, но экипаж ставит его обратно.

Катамаран

Огромное плечо за счёт ширины — максимум момента при малых углах. Но критический угол ≈ 60°, угол заката ≈ 80°: перевернувшись, остаётся вверх дном.

Рис. 1. Кривые остойчивости. Катамаран мощнее держит малые крены, но за углом заката не возвращается; килевая яхта «встаёт» почти из любого положения.

Критический угол — угол крена, при котором восстанавливающий момент максимален. Угол заката — угол, при котором момент становится нулевым (дальше — опрокидывание).

Раздел 4

Инерция, руль и заброс кормы (Propwalk)

Инерция и тормозной путь

После снятия тяги яхта продолжает идти под силой инерции, пока её не съест сопротивление воды. У 9-тонного круизёра тормозной путь заметный — в марине это главное, что надо чувствовать.

Руль работает от потока

Перо руля создаёт силу только когда его обтекает вода. На заднем ходу в первые секунды потока нет — руль не работает, и яхта слушается только винта.

Момент инерции вращения

Пропорционален длине корпуса: длинную яхту труднее раскрутить и труднее остановить во вращении.

Влияние привода

Saildrive (угловая колонка): заброс слабый, задний ход управляем. Дейдвудный вал: заброс сильнее. Длинный киль: заброс силён и плохо компенсируется рулём.

Propwalk — заброс кормы. Вращающийся винт «подгребает» корму вбок. Правый винт (по часовой стрелке на переднем ходу): вперёд — корма чуть вправо (компенсируется рулём в потоке), назад — корма уверенно ВЛЕВО, нос вправо. Левый винт — зеркально. Приём: перед дачей заднего хода подвернуть с учётом заброса; а в марине заброс можно использовать как «подруливание».

Раздел 5

Гидродинамика: что тормозит яхту

Трение корпуса

Поток вдоль обшивки: ламинарный → турбулентный (с ламинарным подслоем), в корме — срыв. Лечится гладким чистым днищем.

Сопротивление формы

Вихри за корпусом из-за разности давлений. Узкие плавные обводы (тримаран!) — меньше сопротивление.

Волновое сопротивление

Яхта тратит энергию на создание носовой и кормовой волновых систем (расходящиеся носовые — под 18–20°).

Предел водоизмещающего хода: число Фруда Fr ≈ 0,5–0,6. С ростом скорости судовая волна удлиняется, и судно «садится» в яму собственной волны — это и есть корпусная скорость из урока 1. Быстрее — только выйдя на глиссирование: гидродинамическая подъёмная сила выталкивает корпус, смоченная поверхность падает.

ЦГС и ЦБС

ЦГС — центр гидродинамической силы (центр смоченной поверхности), ЦБС — центр бокового сопротивления подводной части. Дифферент на нос смещает ЦГС в нос, на корму — в корму.

Крен → приведение

При крене ватерлиния становится асимметричной, и яхта сама приводится — нос тянет на ветер. Поэтому в порыве кренящуюся яхту надо «отпускать» рулём меньше, чем кажется.

Раздел 6

Аэродинамика паруса

Парус — мягкое крыло. Закон Бернулли: чем больше скорость потока, тем меньше давление. На подветренной (выпуклой) стороне поток быстрее — там разрежение, и именно оно создаёт основную часть силы.

Угол атаки α

Угол между вымпельным ветром и хордой профиля паруса. Оптимум ≈ 15°: ламинарное обтекание обеих сторон. α > 20° — срыв потока с подветренной стороны, парус «стоит колом», но не тянет. α меньше — передняя шкаторина заполаскивает.

Колдунчики / tell tales

Ленточки у передней шкаторины. Оба назад — идеально. Подветренный вьётся → привестись или потравить шкот. Наветренный вьётся → увалиться или подобрать шкот.

Истинный и вымпельный ветер

Вымпельный = истинный + курсовой (встречный от хода яхты). Яхта всегда идёт под вымпельным. Против ветра он сильнее истинного, по ветру — слабее.

«Пузо» паруса / draft

Глубина профиля, % = d/c × 100. Полный парус — больше тяги И больше крена; плоский — меньше того и другого. Ветер крепчает → парус делают площе.

Стаксель + грот

Поток в щели между парусами ускоряется и «приглаживает» подветренную сторону грота, устраняя срыв. Поэтому угол установки грота к ДП меньше, чем у стакселя.

Попутный ветер

На фордевинде парус работает как парашют — тянет сила сопротивления потоку, за парусом вихри. Отсюда и другая настройка: парус поперёк ветра.

Центровка яхты. Взаимное положение ЦП (центр парусности) и ЦБС: ЦП впереди ЦБС → яхта уваливается (подветренный руль, lee helm); ЦП над ЦБС → сбалансирована; ЦП позади ЦБС → приводится (наветренный руль, weather helm). Баланс моментов: V·b = O·a.

Раздел 7

Курсы относительно ветра

Рис. 2. Картушка курсов. Ветер сверху; чем «полнее» курс, тем дальше от ветра. Внимание: на схеме ветер дует К яхте, поэтому правая половина картушки — курсы ПРАВОГО галса (ветер приходит в правый борт).

Бейдевинд / close-hauled

Острый курс к ветру (крутой и полный). Шкоты выбраны. Круче — только мёртвая зона (левентик).

Галфвинд / beam reach

Ветер перпендикулярно борту, «полветра». Обычно самый быстрый и комфортный курс.

Бакштаг / broad reach

Ветер сзади-сбоку (крутой и полный). Стаксель начинает перекрываться гротом.

Фордевинд / running

Ветер прямо в корму. Парус — «парашютом», риск непроизвольного поворота фордевинд — следите за гиком!

Галс: ветер в правый борт — правый галс (гик слева), в левый — левый. Привестись — повернуть к ветру, увалиться — от ветра. Ветер заходит — смещается к носу (курс острее), отходит — к корме (полнее). При уваливании шкоты травят, при приведении — выбирают.

Раздел 8

Тест: 15 вопросов

Проходной уровень — 13 из 15. Здесь всё, что любят спрашивать на письменном экзамене.

1. Какая остойчивость наиболее важна для яхты?

Кренящие силы паруса действуют поперёк — поперечная остойчивость критична.

2. Категория плавания 2 — это ветер, волна и удаление:

Кат. 2 = 28/7/200. Вариант 24/3,5/50 — это категория 3, «без ограничений» — категории 0–1.

3. Угол заката крейсерской килевой яхты примерно:

≈140°; у катамарана ≈80°. Поэтому килевая яхта после опрокидывания возвращается, катамаран — нет.

4. Дифферент — это наклонение судна:

Продольный наклон — дифферент (ψ), поперечный — крен (θ).

5. Правый винт (по часовой на переднем ходу). Куда пойдёт корма при даче заднего хода?

На заднем ходу правый винт забрасывает корму влево (нос вправо), и руль это не компенсирует, пока нет хода.

6. Почему в начале заднего хода руль неэффективен?

Пока яхта не набрала ход назад, поток вдоль пера отсутствует — работает только заброс кормы от винта.

7. Предел скорости водоизмещающего корпуса соответствует числу Фруда:

При Fr ≈ 0,5–0,6 длина судовой волны сравнивается с корпусом — судно «садится» в свою волну. Дальше — только глиссирование.

8. При крене яхта стремится:

Ватерлиния при крене асимметрична, ЦБС смещается — нос тянет на ветер.

9. Закон Бернулли:

Именно поэтому на быстрой подветренной стороне паруса — разрежение, создающее тягу.

10. Оптимальный угол атаки паруса примерно:

≈15° — ламинарное обтекание с обеих сторон. Больше 20° — срыв потока с подветренной стороны.

11. Наветренный колдунчик вьётся, подветренный лежит ровно. Что делать?

Наветренный вьётся → угол атаки мал (шкаторина на грани заполаскивания) → увалиться или добрать шкот. Подветренный вьётся → наоборот.

12. Яхта идёт против ветра. Вымпельный ветер по сравнению с истинным:

Курсовой ветер складывается с истинным. По ветру — вычитается, и вымпельный слабее.

13. Увеличение «пуза» паруса даёт:

Полный парус мощнее во всём — и в тяге, и в крене. Поэтому в свежий ветер парус делают площе.

14. ЦП находится позади ЦБС. Яхта будет:

Пара сил разворачивает нос к ветру — weather helm. ЦП впереди ЦБС — уваливается (lee helm).

15. Ветер дует в правый борт, перпендикулярно ДП. Ваш курс и галс:

Перпендикулярно борту = галфвинд; ветер в правый борт = правый галс (гик на левом борту).

Дальше: урок 4 — управление яхтой: повороты оверштаг и фордевинд, лавировка, рифление.