Что такое баланс яхты
Ю.В. Катинов и В.Н. Ноздрачёв Москва, Институт Теоретической и Экспериментальной Физики
Казалось бы: что нового можно рассказать о том, что заставляет двигаться судно под парусами? Вроде бы всё уже сказано, рассмотрено и опубликовано. Но существующие теории несколько противоречивы и не дают ответов на многие вопросы.
Мы публикуем с татью, которая полностью меняет концепцию движения парусной яхты и содержит новый подход к описанию её движения. В небольшом цикле из трёх частей мы даём возможность широкой яхтенной аудитории познакомиться с теоретическими разработками Ю.В.Катинова и В.Н. Ноздрачёва и открываем дискуссию на эту тему. Помимо основ теории в материалах статьи вы найдёте методы решения задач яхтенной навигации с использованием полярной диаграммы.
Впервые теория была представлена на Международной Конференции и Школы по стойкости социо-технических систем Resilience 25-28 ноября 2015 г . Доклад опубликован в Трудах Конференции (Изд. ИФТИ, Протвино-Москва, 2015, ISBN 978-5-88835-037-9, С.1-15)
Предисловие. Почему яхта движется?
(Фрагмент лекции, прочитанной в Школе Яхтенного Мастерства)
Если спросить даже опытного яхтсмена: «Что является причиной движения парусной яхты?», то, скорее всего, мы получим ответ, в котором, так или иначе, используется понятие «вымпельный ветер». При этом отвечающий хорошо знает (если он опытный яхтсмен), что вымпельный ветер зависит от действий экипажа и, уже только поэтому, не может быть исходной причиной движения.
Мы утверждаем, что это суждение ошибочно. И причина этой ошибки кроется в том, что такой ответ подсказывает ему множество книг, написанных чаще всего яхтсменами-практиками, описывающими настройку парусов под ветер, который они ощущают на яхте. Однако, в последнее время всё чаще приходится встречаться с полярными диаграммами, численными характеристиками парусов, полученными в аэродинамических трубах, и даже полным расчётом процессов обтекания парусов и корпуса при подготовке яхты к крупным соревнованиям. По нашему мнению, пришло время для общего понимания ответа на вопрос «Почему яхта движется?»
Начнём с общеизвестных фактов.
Зеркальная поверхность воды из-за отсутствия ветра – надёжная гарантия неподвижности парусной яхты относительно воды. С другой стороны, попробуйте остановить яхту на ветру, например, лечь в дрейф для того, чтобы при скорости ветра 10 узлов дать возможность экипажу искупаться в открытом море. Опыт говорит нам, что яхта будет двигаться относительно воды с заметной скоростью. И, что бы мы ни делали, купание будет комфортным разве что для мастеров спорта по плаванию.
Итак, при отсутствии движения воздуха относительно воды яхта не движется. Но, если воздух перемещается относительно воды, можно двигаться почти в любом направлении, при этом невозможно яхту остановить. Мы нашли причину движения яхты и попробуем разобраться, от чего зависит ее скорость и направление.
Яхта живёт на границе двух сред: корпус, плавник и перо руля в воде, надводная часть корпуса, такелаж и паруса – в воздухе. Если есть три тела, яхта, вода и воздух, есть три относительных движения: воздух движется относительно воды, яхта движется относительно воды (или вода относительно яхты) и воздух движется относительно яхты. Движение воздуха относительно воды от нас не зависит и даёт нам энергию, а движение яхты относительно воды и относительно воздуха в некоторых пределах может изменяться.
Паруса, подводный плавник и перо руля – это крылья, которые взаимодействуют с потоками воздуха и воды соответственно. Если удаётся сбалансировать силы, действующие на эти крылья со стороны воздуха и воды, мы наблюдаем установившееся движение яхты. Если мы хотим изменить это движение, можно повернуть перо руля, подтянуть или ослабить шкоты, фалы или брассы, изменив таким способом форму и положение крыльев в потоках воды и воздуха.
С точки зрения экипажа яхты при этом изменяется, во-первых, обтекающий корпус поток воды, скорость которого равна по величине и противоположна по направлению скорости движения яхты и, во-вторых, обдувающий паруса поток воздуха – действующий ветер . Скорость этого потока по законам векторного сложения представляется суммой скорости воздуха относительно воды и скорости переносного ветра, вызванного движением яхты. На острых курсах максимум скорости движения соответствует максимальной величине действующего ветра, на курсах, близких к фордевинду, наоборот, минимальной его величине. Сама причина движения, независимое от действий экипажа перемещение воздуха относительно воды на движущейся яхте непосредственно не наблюдается.
Направление ветра измеряется флюгаркой, а его скорость – анемометром.
Истинный ветер (береговой ветер) – измеряется на берегу или на яхте, стоящей на якоре.
Переносный ветер – возникает от движения воды относительно воздуха (переносный ветер от течения) и движения яхты относительно воды (переносный ветер от движения яхты.
Действующий ветер – измеряется на движущейся яхте. По этому ветру происходит настройка парусов на данном курсе. Действующий (вымпельный) ветер является векторной суммой внешнего ветра и переносного ветра от движения яхты относительно воды.
Расчетный ветер или внешний ветер – измеряется на метеорологическом буе, движущимся по течению. Рассчитывается на яхте как разность между действующим и переносным (возникающим от движения яхты) ветрами. Именно этот ветер и является источником движения парусной яхты, хотя не наблюдается на яхте непосредственно.
Тем более, не наблюдается течение воды относительно дна или берегов, которое тоже приводит к появлению дополнительной составляющей действующего ветра – переносного ветра за счёт течения.
Итак, наблюдаемый на яхте ветер складывается из трёх составляющих: истинного ветра, измеряемого относительно дна (или берегов), переносного ветра, связанного с течением, и переносного ветра, вызванного перемещением яхты относительно воды.
Первые две составляющих не зависят от действий экипажа и в сумме дают внешний ветер, который и является причиной движения. Парусная яхта может двигаться и при полном отсутствии истинного ветра, но при наличии течения, например, в средиземноморских проливах или во время приливов-отливов в Северном море.
Как же может двигаться парусное судно? Какие направления и скорости движения для него невозможны? Какой ветер определяет движение такого судна? Ответы на эти простые вопросы для многих яхтсменов оказываются совсем не простыми. Всё, что будет сказано ниже, относится к любому парусному судну, но чаще мы будем употреблять слово яхта, так как это наиболее популярное парусное судно в XXI веке.
С древних времён по сегодняшний день парусные суда прошли огромный эволюционный путь. Менялось парусное вооружение, менялась конструкция самих парусников. И только взгляды на то, что заставляет их двигаться оставались практически неизменными.
Сейчас можно найти любую книгу про парус, прочитать её в интернете, но огромный поток популярной яхтенной литературы обычно повторяет одни и те же утверждения, одни и те же картинки, большая часть которых появилась тогда, когда парусные суда ходили по морю заметно медленнее ветра. Уже тогда попытка смешивать ветер на яхте и движение воздуха относительно воды приводила к недоразумениям [1].
Сейчас для экипажа спортивного катамарана такое непонимание может кончиться трагически. Конструкторы яхт обычно хорошо разбираются в относительно простой физике движения, но не высказывают желания популяризировать свои знания, яхтсмены-практики, обучившись решать рутинные задачи управления, не задумываются о причинах. Проблема в том, что движение яхты не может быть описано с точки зрения только одного наблюдателя.
Необходимо совмещать три точки зрения: наблюдателя на яхте, где настраивают паруса и возникают силы, наблюдателя на воде, где можно измерять движение воздуха, который приводит яхту в движение, и наблюдателя на берегу, с которым приходится ассоциировать себя при работе на карте. Последние две точки зрения отличаются тем сильнее, чем больше скорость течения воды, а течение есть всегда. Заниматься физикой одновременно в трёх системах отсчёта в школе не учат, поэтому любое подробное описание явлений, имеющих отношение к делу, оказывается непонятным.
К сожалению, вопросы причины движения парусного судна, а также почему оно может двигаться равномерно и прямолинейно под различными углами к внешнему ветру недостаточно освещены в яхтенной литературе.
Так в общеизвестной книге Билла Гладстоуна «Настройка парусной яхты» , читаем: “Какие силы заставляют парусную яхту двигаться? Когда ветер попутный – ответ достаточно очевиден, но как яхта идет против ветра – совсем другая тема.
Хотя это и не чудо, тем не менее, хождение яхты против ветра – против направления той силы, которая приводит ее в движение, — определенно кажется совершенно необычным проявлением современной конструкторской мысли. Силы, которые здесь работают, достаточно сложные, и до сих пор они не нашли исчерпывающего объяснения – по крайней мере, я не могу сказать, что полностью их понимаю”. (Билл Гладстоун «Настройка гоночной яхты» [2]).
Итак, почему движется яхта? Ну, если совсем точно, почему она может двигаться по направлениям, имеющим различные углы к ветру, прямолинейно и равномерно? Яхта может двигаться так потому, что еѐ парус и корпус создают силы под заметным углом к потокам воды и воздуха, а баланс между этими силами возможен в широком диапазоне скоростей потоков и углов между ними.
Когда в результате действий экипажа этот баланс достигнут, устанавливаются скорости яхты относительно воздуха и воды. Установившаяся скорость по поверхности воды с учётом течения позволяет решать задачи навигации, скорость действующего ветра на яхте создаёт аэродинамическую силу [3], а скорость потока воды относительно яхты — поддерживать нужную для баланса гидродинамическую силу. Экипаж, добиваясь баланса сил, обеспечивает максимально достижимые аэродинамические и гидродинамические качества судна для движения в заданном направлении.
Картина движения парусного судна может быть понята при рассмотрении простого построения, которое приведено на рисунке для яхты Volvo Open 70.
Три вектора образуют треугольник скоростей внешнего ветра — причины движения парусного судна, скорости потока воздуха — ветра, действующего на паруса, и скорости потока воды омывающего корпус яхты. Для всех парусных судов можно изобразить подобную картину скоростей.
Яхта существует одновременно в воде и в воздухе и испытывает их воздействие. Собственного источника энергии, если выключен двигатель, она не имеет, значит, будет неподвижна, если нет энергии относительного движения воздуха и воды.
Действительно, все знают, что в штиль парусные суда не могут передвигаться. Поэтому в дальнейшем будем считать, что воздух движется относительно воды, или вода движется относительно воздуха, что, конечно, одно и то же.
В этом случае воздух движется относительно яхты и вода тоже относительно неё. Каждая среда действует на яхту с некоторой силой. Про силу Архимеда мы говорить не будем, она действует по вертикали, уравновешивает вес яхты и заботится о том, чтобы яхта не тонула. Нас интересуют только горизонтальные силы, которые могут двигать яхту по поверхности.
Если установилось прямолинейное и равномерное движение, значит, сумма сил равна нулю. Сил всего две – аэродинамическая сила, возникающая от движения воздуха относительно яхты, и гидродинамическая сила, возникающая от относительного движения воды. Они равны и противоположны, только в этом случае они уравновешивают друг друга. Равными нулю они быть не могут, ведь любой поток такие силы обязательно создаёт. Получается, что яхта должна обязательно двигаться относительно воды и воздуха, она не может быть неподвижна относительно каждой из этих сред. Итак, нам пришлось ввести три скорости:
1. скорость воздуха относительно воды,
2. скорость воды относительно яхты,
3. скорость воздуха относительно яхты.
Первая скорость от экипажа яхты не зависит, вторую экипаж обычно хочет увеличить или изменить её направление, при этом изменяется третья. Конечно, эти скорости связаны между собой.
Проще всего увидеть эту связь, если заметить, что скорость воздуха относительно яхты складывается из скорости воздуха относительно воды и скорости воды относительно яхты. Это одна из форм записи векторного уравнения, его можно записать шестью различными способами, меняя вектор, который мы хотим выразить через два других, и знак скорости относительного движения.
Можно изобразить это уравнение графически, но смысл его останется прежним: в него входит одна постоянная, не зависящая от человека величина — скорость воздуха относительно воды и две переменных, зависящих от экипажа яхты, скорости потоков воды и воздуха относительно яхты.
Причём, разность управляемых переменных скоростей потоков равна постоянной величине – скорости воздуха относительно воды или скорости внешнего ветра. Известно, что одного уравнения для определения двух переменных недостаточно, но вспомним, что у нас есть ещё условие баланса. Сумма сил, действующих на яхту со стороны потоков воды и воздуха, равна нулю. Таких двух уравнений хватит, чтобы определить движение. Решений у нашей системы из двух уравнений много, ведь известно, что яхта может двигаться в различных направлениях с различной скоростью. И надводная часть яхты – паруса, и подводная часть корпуса могут изменять свою форму, этим, собственно, и занимается экипаж, чтобы найти новую точку баланса сил при других скоростях воздуха и воды.
При изменении формы или угла поворота парусов, изменении положения пера руля изменяется величина и направление сил по отношению к направлениям соответствующих потоков, поэтому баланс теперь становится возможным при других углах между потоками и при другом отношении их скоростей. Внешний ветер от этих манипуляций зависеть не может, но ветер на палубе яхты изменяется радикально от сильного ветра в лицо рулевому на острых курсах до относительно слабого ветра в спину на курсе фордевинд.
Конечно, изменением формы парусов и корпуса можно только в ограниченных пределах изменять условия баланса сил, ведь их направление связано с направлением потоков и может отклоняться от этих направлений только на острый угол. Сами силы из условия баланса направлены противоположно друг другу, поэтому угол между потоками не может быть слишком малым, это не даёт яхте развивать очень большую скорость. Одновременно с этим, то же условие баланса не разрешает яхте иметь слишком малую скорость относительно воды или воздуха.
Balans 65, 1979 года
Отличная килевая яхта для прогулок и путешествий под парусом.
Производство — Финляндия, 1979 г.
Выпущено всего 12 корпусов.
Корпус — стеклопластик. Качественный, никакого осмоса.
Паруса и мачта — North Sails (грот, стаксель, генуя).
Спальные места на 4-х человек.
В кокпите для прогулки размещается до 6-ти человек.
Описание можно найти в журнале ″Катера и яхты″ № 169 за 1999 год.
Осмотр — Долгопрудный.
Дополнительные фото — по запросу.
К яхте в комплекте — стояночные кильблоки.
| Читать дальше. |
Предложение опубликовано: 27 октября 2017 года
Расположение на карте:
Расчет баланса кренящего и восстанавливающего моментов
М в = 21,06 × 5 + 31,2 × 7 + 84,24 × 10 + 100 × 7 + 870 × 55 + 674 × 50 + 339 × 52 + 750 × 48 + 500 × 5 + 80 × 15 + 60 × 20 + 54 × 10 + 66 × 10 + 45 × 45 + 25 × 10 + 6 × 15 + 50 × 12 + 10 × 15 + 60 × 15 + 30 × 30 + 70 × 30 + 78 × 45 + 560 × 70 + 30 × 30 = 193759,1 ≈ 193700;
М кр = 460 × 25 + 12 × 30 + 50 × 15 + 12 × 30 + 20 × 30 + 12 × 30 + 66 × 350 + 72 × 300 + 25 × 95 × 16 × 260 = 65165 ≈ 70000;
М в — М кр = ∆М = 193000 — 70000 = 123000 кг у. е.
(Примечание у. е. = 1 мм теоретического чертежа в M l : 20 или 20 мм в натуре.)
Т. е. 123000 кг у. е. = 123000 × 20 : 1000 = 2460,0 кгм, что соответствует 2460,0 : 11 м = 223,6 кг на топе мачты.
Полагая расчет завышенным, выполним перерасчет баланса с учетом изменения масс днищевых участков №1, 2, 3, а также наличие гидроцилиндра, подмачтового пилерса и ограждение палубы релингом:
Весовой КФТ, у. е.
25. Обшивка (вместо п. 3):
— днище
— скула (2 шт.)
— борт (2 шт.)
— палуба
— кокпит
1,6 × 10,5 × 0,8 = 13,5
0,8 × 10 × 2 = 16
0,8 × 10 × 2 = 16
3,5 × 10,5 × 0,8 = 29,4
1,2 × 2,8 = 3,4
Ø25 труба 1 = 40 м
Учтем разницу в Мв по обшивке:
Мв обш — Мв обш = (870 × 55 + 674 × 50 + 339 × 52 + 750 × 48 + 500 × 5 + 80 × 15) — (1572,5 × 55 + 500 × 50 + 374,5 × 5 + 53 × 15) = 47223.
Поправка к Мв — Мкр составит:
-50 × 10 + 18,7 × 5 — 45 × 45 = -2432.
Таким образом вновь полученное
Мв — Мкр = 123000 — 47223 — 2432 ≈ 73000 и далее 73000 кг у. е. соответствует 73000 : 50 = 1460 кг/м или 1460 : 11 м > 100 кг на топе мачты, что приемлемо.
Проверим этот баланс по методике журнала «Катера и яхты» №36 (1972 год).
Ра = 1,28 × 10-1 кгс 2 /м4 — массовая плотность воздуха; S = 53,7 м 2 — площадь основных парусов;
l кр = Z цп + 0,4 × Т шв = 54 + 0,4 × 20 = 62 дм = 6,2 м — плечо кренящего момента (Мкр);
V в — скорость вымпельного ветра; F — сила давления ветра на паруса.
Вычислим для значений:
V в1 = 6 м/с (≈ 3 балла по шкале Бофорта);
V в2 = 9 м/с (≈ 5 баллов по шкале Бофорта);
V в3 = 12 м/с (≈ 6 баллов по шкале Бофорта);
F 1 = 3,437 × 36 = 123,7; F 2 = 3,437 × 81 = 278,4; F 3 = 3,437 × 144 = 494,9.
Коэффициент «Джимкрака» — Куz.
Сила крена: Fyz = Куz × F.
Кренящий момент Мкр = lкр × Fyz = lкр × Куz × F.
Для построения кривых кренящего момента Мкр (Θ°, F) произведем расчеты для V в1 , V в2 и V в3 , сведем их в таблицу:
Расчет кривой восстанавливающего момента М в :
М в = V × h 0 × sinΘ,
где Θ° — угол крена, h 0 — метацентрическая высота (из теоретического чертежа)
Графики М в (Θ) и М кр (Θ)
Из рассмотрения графиков:
М в (Θ) и М кр (Θ, V в ) следует, что яхта не только сохраняет остойчивость, но и имеет большой запас восстанавливающего момента при скорости ветра 12 м/с и полной парусности 53,7 м 2 .
М в — М кр = ∆Мв = 1500 — 200 = 1300 кгм, что соответствует 1500 : 11 м = 118 кг на топе мачты при положении: яхта на боку. Это вполне приемлемая остойчивость, что совпадает с предыдущим расчетом.
Однако проверим соответствие соотношения рекомендациям «К и Я» №36 график рис. 2:
Вывод: для яхты длиной 10 м соотношение «19» не соответствует пределам допуска: «14 ÷ 17», т. е. требуется уменьшить площадь парусности или увеличить водоизмещение.
При этом следует иметь ввиду, что допуск «14 ÷ 17» достаточно условен и имеется возможность взятия рифов. При уменьшении парусности на 20 % соотношение становится равным 15,2, что вполне допустимо.
Вычислим соотношение Р фк /Vх100%, где Р фк = m шв + m дн = 560 + 1572,5 = 2130 кг
Сравнивая критерии V, S, l кр , , h0, Θвх° проектируемой яхты с яхтами, приведенными в табл. 2 журнала «К и Я» №36 (стр. 30) приходим к выводу, что проектируемая яхта не только вписывается в систему параметров, но и превосходит их в части, Θвх° и Θ° для ветра 6, 9 и 12 м/с.
Перерасчет массы корпуса:
1. Обшивка:
— днище
— скула (2 шт.)
— борт (2 шт.)
— палуба
— кокпит
Что такое баланс яхты
Грот. Название этого паруса пришло в русский язык из Голландии. Грот чаще всего бывает самым большим по площади основным парусом яхты, отсюда — его важность. У англичан он – main sail – главный парус. Так — главный или нет?
Конечно, будут правы те, кто скажут, что генуя «главнее», и что именно она обеспечивает основное тяговое усилие, движущее лодку вперёд. Но будут правы и те, кто напомнит о серьёзной роли грота, как в обеспечении правильного обтекания стакселя воздушным потоком, так и в рулевом балансе яхты.
И вообще, не стоит забывать о том, что существуют типы парусных лодок, которые вооружены только гротом и больше ничем.
Если вы хотите, чтобы стаксель работал правильно, чтобы яхта имела сбалансированный руль, чтобы её ход был ровным и стабильным, необходимо научиться правильно настраивать грот.
Как добиться эффективной работы грота? Что нужно сделать для его грамотной настройки?
Приступаем к азам настройки грота. Тем более, что стаксель мы уже настроили (см.статьи «Форма паруса», «Настройка стакселя на острых курсах» и «Особенности настройки стакселя на полных курсах»).
Наверно, излишне напоминать основные параметры настройки грота. Они такие же, как и у стакселя – это угол установки паруса к ветру и форма паруса (твист, пузо и его положение). Но вот инструменты для настройки этих параметров у грота отличаются: и каретка, и шкоты служат для настройки иных параметров паруса, чем в случае со стакселем.
Начинаем смотреть, каким арсеналом настроечных средств мы располагаем.
Настроечные инструменты
Основные инструменты для настройки грота это:
1. Грота-шкот ( main -sheet)
Грота-шкот (main sheet) контролирует глубину в нижней части грота. Чем больше набит грота-шкот, тем более плоской становится нижняя треть грота. И наоборот: для того, чтобы «запузатить» грот в нижней части нужно грота-шкот потравить.
2. Гика-шкот (boom-sheet)
Гика-шкот (2) совместно с кареткой (3) (traveler) управляет углом установки гика к ДП яхты, но в большей степени управляет твистом (twist) грота. Набивая гика-шкот, мы уменьшаем твист («закрываем парус»), а потравливая гика-шкот, мы твист грота увеличиваем («открываем парус»).
3. Каретка гика-шкота (её положение на погоне)
Каретка управляет углом установки гика к ДП яхты. К сожалению яхты не имеют совершенного погона (длинная дуга), он прямой и короткий. Поэтому кареткой можно устанавливать угол паруса только до галфвинда. На бакштаге и более полных курсах угол установки грота регулируется только гика-шкотом.
4. Оттяжка гика (степень её натяжения)
Оттяжка гика (boom vang) на полных курсах контролирует твист, управляя положением гика в вертикальной плоскости. На полных курсах для установки нужного угла паруса к ДП мы вынуждены травить гика-шкот. В результате, нок гика задирается наверх, натяжение задней шкаторины ослабевает и, как следствие, грот получает излишний твист, сбрасывая ветер с верхней части паруса. Для того, чтобы устранить этот ненужный и вредный эффект и применяют оттяжку гика. Оттягивая гик вниз, она уменьшает твист грота.
5. Грота-фал и ахтерштаг (степень их натяжения)
С помощью этих двух инструментов настраивают «пузо» паруса и его положение.
Ахтерштаг (back stay), изгибая верхнюю часть мачты, отвечает в большей степени за размер «пуза» в верхней и средней части грота.
Натяжение грота-фала (halyard) влияет на положение «пуза» (draft) паруса. Чем сильнее набит фал, тем больше «пузо» перемещается вперёд.
Вот и все основные секреты. Можно начинать настройку грота.
Но прежде вернёмся на несколько шагов назад и посмотрим, что произошло до этого момента. После того, как грот был поднят, мы установили его под примерным углом к ДП (плюс-минус два лаптя). Этот примерный угол принимается, исходя из того, что, чем острее курс, тем меньше угол, а чем полнее, тем угол больше. Ясно, что на гоночном бейдевинде грот будет стоять почти в ДП. Есть, как-то поставили. После чего ставим и настраиваем стаксель. А вот после настройки стакселя приходит пора заниматься гротом. И заниматься мы будем всё тем же, чем и на стакселе: установкой угла грота к ветру и приданием ему оптимальной формы.
Основные настроечные операции для грота:
1. Придаём гроту нужный твист с помощью гика-шкота и оттяжки гика;
2. Настраиваем глубину паруса (пузо) с помощью грота-шкота и изгиба мачты;
3. Передвигаем пузо паруса в нужное положение изменяя натяжение грота-фала и (или)
применяя оттяжку Каннингхэма;
4. Настраиваем баланс руля положением каретки гика-шкота.
Грот оказывает большое влияние на рулевой баланс яхты. Настраивая этот парус для получения оптимального баланса руля, особое внимание нужно обратить на заднюю шкаторину.
Закрытая (натянутая) задняя шкаторина увеличивает тенденцию лодки приводиться к ветру.
Открытая (ослабленная) задняя шкаторина уменьшает тенденцию лодки приводиться к ветру.
Но если шкаторина излишне открыта (избыточный твист), то уменьшается сила тяги и острота курса. Замечу, что положение каретки гика-шкота никак не влияет на натяжение задней шкаторины (на твист).
Настройка твиста грота
Твист грота (скручивание грота по вертикали) регулируется:
Положение каретки гика-шкота на погоне практически не влияет на твист грота. И хорошо, что это так: ведь уже выставленный твист при перемещении каретки (для установки угла грота) не меняется. А это значит, что устанавливая необходимый угол грота к ветру, мы не изменяем настроек твиста.
Твист уменьшается натяжением гика-шкота и оттяжки гика.
Твист увеличивается потравливанием гика-шкота и оттяжки гика.
Увеличенный твист часто используют при очень сильных ветрах для того, чтобы «выпустить» в верхней части паруса лишний ветер, не зарифливая при этом паруса.
Неотрегулированный твист паруса может быть серьёзной помехой. Это особенно чувствуется на полных курсах при свежем ветре, когда шкоты потравлены и нок гика задирается вверх. При этом верхняя часть паруса сильно уходит под ветер и почти заполаскивает, а нижняя работает под слишком большим углом атаки. Чтобы избавиться от этого на полных курсах набивают оттяжку гика, натягивая полотно грота и уменьшая твист.
Для уменьшения твиста грота на большинстве яхт применяют оттяжку гика, препятствующую задиранию нока вверх. Свидетельством правильной регулировки натяжения оттяжки гика может служить одновременное (по всей высоте) заполаскивание паруса у передней шкаторины при потравливании шкота.
Регулировка твиста на острых курсах
Базовая настройка твиста заключается в следующем. Потравите гика-шкот. Как только вы ослабите шкот, твист увеличится, и вершина паруса отклонится в подветренную сторону. Чтобы уменьшить твист, шкот нужно выбрать. До какого момента?
Лучшим индикатором настройки твиста является задняя шкаторина. Практика показывает, что нужно набивать шкот, пока верхняя лата грота (либо её задняя часть, 50 см ) не окажется параллельна гику.
В качестве эксперимента попробуйте и дальше выбирать шкот. Очень быстро вы увидите, что верхняя лата окажется направленной в наветренную сторону, верхняя часть шкаторины закроется и парус затормозится. Если на гроте будут колдунчики, вы увидите, что верхний колдунчик изогнулся в подветренную сторону. Вы перетянули шкот и твист слишком мал. Поток воздуха не может обтекать грот без завихрений.
Для того, чтобы исправить ситуацию, потравите шкот до того момента, когда колдунчик выпрямится горизонтально. Ветер будет обтекать парус равномерно, без турбулентности. По окончании регулировки твиста устанавливается угол паруса к ДП с помощью каретки.
Регулировка твиста на полных курсах
В галфвинд или бакштаг для регулировки твиста применяют оттяжку гика. На бакштаге твист должен быть минимальный.
Глубина (пузо) грота
Глубина (пузо) грота настраивается двумя инструментами. Причём каждый из них отвечает за свою часть паруса.
Пузо в верхней части грота регулируют небольшим изгибом мачты, используя ахтерштаг. Изгиб мачты отодвигает заднюю шкаторину от передней, растягивая ткань и уплощая парус.
Уплощенный за счет изгиба мачты грот меньше кренит яхту и не так сильно приводит ее на ветер, особенно на острых курсах.
При слабом ветре и полных курсах мачту, наоборот, стараются держать более прямой, ослабляя ахтерштаг и бакштаги.
Уплощение верхней части паруса оправдано, если:
· вы идёте в хороший ветер, но на спокойной воде;
· вы хотите идти как можно более остро;
· яхта имеет тенденцию к приводу (наветренный руль), а с рифлением вы решили подождать.
Посмотрите, как это делается.
Мы идём бейдевиндом, пузо несколько великовато для ветра в 15-17 узлов. Уплощаем грот, изгибая мачту ахтерштагом. Парус уплостился, но при этом пузо ушло назад. А нам нужно, чтобы оно было ближе к середине, ведь ветер усилился. Для этого выбираем грота-фал: пузо уменьшилось и сместилось вперёд.
Пузо в нижней части грота обеспечивают изменением натяжения грота-шкота. Чем более выбран грота-шкот, тем более плоским будет парус в нижней части. На волнении нужно увеличить тягу грота и обеспечить широкий курсовой сектор. Для этого грота-шкот потравливают, делая нижнюю часть паруса поглубже.
Если вы не в гонке, то для регулировки пуза чаще всего будете пользоваться именно грота-шкотом.
На полных курсах и при слабом ветре нижнюю шкаторину ослабляют, т.к. в этом случае появление большого пуза дает парусу возможность развивать большую тягу.
Если яхта сильно кренится и вдобавок заметно приводится, значит у вас паруса или излишне пузаты, или недостаточно уплощены (а).
После того, как мы подобьём грота-шкот и натянем нижнюю шкаторину как можно более туго, парус заметно уплостится (б).
На острых курсах грот тоже должен быть уплощён — это помогает лавироваться, поэтому грота-шкот должен быть туго набит.
Общее правило для регулировки пуза грота такое же, как и для стакселя:
- слабый ветер — пузо побольше,
- сильный ветер — пузо поменьше,
- на спокойной воде — пузо поменьше,
- на сильной волне — побольше.
А если и ветер сильный, и волну раскатало? Однозначно ответить невозможно. Настройка парусов — это не таблица умножения. Это искусство компромисса. Да, есть определённые правила, но комплекс настроечных операций не является догмой. В этом и заключается искусство яхтсмена, которое во многом приобретается с годами практических походов в море.
Экспериментируйте с формой паруса, наблюдайте за результатами. Используя общие правила и ваш опыт, пытайтесь создать «индпошив». Для каждой лодки, для каждого вида паруса, для конкретных волновых и ветровых условий существует одна-единственная оптимальная форма паруса. И то, что было хорошо для маленьких яхт, окажется не здорово на больших. А, когда вы пытаетесь настроить грот на закрутке, используя свой опыт работы с лейзи-джеком, вдруг оказывается, что тут есть своя специфика. Беря лодку в чартер на неделю, вы каждый раз будете заново привыкать к особенностям неизвестной вам яхты. Но это и интересно!
Но давайте закончим с пузом. Теперь займёмся его положением.
Положение пуза паруса
Настройка пуза не ограничивается регулировкой его величины.
Завершив регулировку грота, нужно установить «пузо» в правильное положение. Наиболее универсальным для различных погодных условий является положение «пуза» 45-50%.
Но «таблица умножения» говорит, что общей рекомендацией для положения пуза будет:
В слабый ветер — пузо ближе к корме (55-60%)
В средний ветер — пузо посередине (45-50%)
В сильный ветер — пузо ближе к мачте (40%)
Перемещают «пузо», используя грота-фал или оттяжку Каннингхэма (downhaul or Cunningham). Чем сильнее будет выбрана та или другая снасть, тем дальше вперёд сместится «пузо».
Именно грота-фал и оттяжка Каннингхэма отвечают за положение пуза грота. Выбирая их, мы перемещаем пузо вперёд, а потравливая — назад. Но оттяжка Каннингхэма даёт больший эффект, чем натяжение фала.
Когда вы набиваете фал, верхняя часть задней шкаторины грота закрывается. А когда вы набиваете оттяжку Каннингхэма — верх задней шкаторины откроется, что и требуется при усилении ветра для того чтобы сбросить лишнее кренящее усилие («лишний ветер»).
Открытая задняя шкаторина правильно настроенного паруса позволяет яхте стабильно придерживается курса.
Закрытая шкаторина вызывает приведение к ветру и требует компенсирующего отклонения руля .
После обтягивания передней шкаторины каннингхэмом полоса грота вдоль гика приобретает некоторую мешковатость, а от люверса к гику собирается пара складок. На это можно не обращать внимание: на качество «скоростных заездов» это не влияет.
Имейте в виду, если паруса изношены фал (или оттяжку) нужно набивать сильнее, чем обычно, так как у старых растянутых парусов пузо всегда смещено назад.
К огда ещё пузо уходит назад? Например, при усилении ветра. Тогда, набивая фал или оттяжку, возвращаем его в правильное положение.
Или другой случай. Решив уплостить верхнюю часть грота, мы изогнули мачту назад. Пузо стало меньше, но переместилось к корме. Нужно сдвинуть «пузо» в первоначальное положение. Для этого необходимо набить грота-фал или оттяжку Каннингхэма. После этого парус будет уплощён, «пузо» возвращено в правильное положение, задняя шкаторина открыта.
Под занавес следует немного потравить гика-шкот, чтобы сохранить прежний твист.
Баланс руля или «Каретку мне, каретку!»
Операции по настройке грота завершает регулировка баланса руля. Регулировка баланса руля на гроте позволяет избавить яхту от излишнего приведения или уваливания.
Фактически — это установка нужного угла грота к ДП (или угла к ветру), без изменения при этом установленного твиста паруса.
Устанавливают угол паруса к ДП яхты, перемещая каретку шкота. Угол установки грота к ДП яхты и к ветру зависит от натяжения шкота и положения каретки на погоне.
Зависимость между положением каретки и натяжением гика-шкота достаточно сложна. Но мы попробуем. Просто представьте себе, что погон является частью окружности с центром, расположенным в мачте. В этом случае вы набиваете (или потравливаете) шкот, придавая парусу определённый твист, а затем можете выставлять угол паруса к ДП, перемещая каретку по погону. Твист не будет меняться, пока вы не измените натяжение шкота.
Действительно, если мы попытаемся, например, увеличить угол установки паруса с помощью шкота (из положения 1 в положение 2, см . рисунок), то нок гика задерётся вверх и тут же увеличится твист. Но, если мы передвинем каретку под ветер, то угол увеличится без изменения твиста.
На большинстве крейсерских яхт устанавливается короткий и прямой погон, что усложняет настройку. В итоге на настройку паруса влияет и положение каретки, и натяжение шкота. А в галфвинд и в бакштаг — ещё и натяжение оттяжки гика.
В зависимости от силы ветра для острых курсов существуют три положения каретки гика-шкота:
1. Слабый и свежий ветер — каретку смещают в сторону наветренного борта. Почему? На слабом ветру необходим сильный твист: разница по векторам вымпельного ветра вверху и внизу значительна. Поэтому мы (при отданной оттяжке гика) травим гика-шкот, позволяя ноку гика уйти вверх создавая необходимый твист.
2. Ветер средней силы (4-5 баллов) — каретку держат посредине погона. Твист должен быть поменьше: мы подобрали гика-шкот и, возможно, оттяжку гика.
3. При дальнейшем усилении ветра нам потребуется плоский парус с минимальным твистом. Поэтому, не отдавая гика-шкота, каретку смещают под ветер. При этом задняя шкаторина освобождается от избыточного давления; яхта теряет способность идти очень остро к ветру, но её крен уменьшается и, соответственно увеличивается скорость выхода на ветер.
Обратите внимание: все манипуляции выполняются с использованием и каретки, и гика-шкота, и оттяжки гика. Но можно утверждать, что угол установки грота к ветру на острых курсах обеспечивается с помощью каретки.
Изменяя угол с помощью каретки, мы сохраняем важный (и уже установленный!) параметр профиля паруса — твист.
На острых курсах оттяжка гика практически не нужна и, как правило, потравлена.
Краткий обзор настроек грота
Можно подводить черту под настройками грота. Коротко повторим всё, что мы сделали.
· При выставленной в ДП каретке гика-шкотов выставляем нужный твист (гика-шкотом)
· Регулируем пузо грота. Чтобы изменить пузо в нижней трети грота используем грота-шкот. Для регулировки пуза в верхней части применяем ахтерштаг: изгибая мачту назад – уплощаем парус, выпрямляя её (ослабляя ахтерштаг), делаем верхнюю и среднюю часть грота более полной
· После чего регулируем положение пуза грота-фалом и оттяжкой Каннингхэма
· Затем кареткой гика-шкотов устанавливаем необходимый угол грота. В бейдевинд — перемещаем каретку, чтобы установить угол грота к ДП. В бакштаг — сдвигаем каретку в подветренную сторону до упора; для дальнейшего увеличения угла установки грота травим гика-шкот; затем набиваем оттяжку гика для того, чтобы восстановить нужный твист паруса.
Чтобы на полных курсах грот работал правильно, оттяжка должна прижимать гик вниз, уменьшая твист. Если оттяжка гика будет выбрана недостаточно, то парус в своей верхней части будет «выпускать ветер». Правило параллельности верхней латы гику (при установке твиста) никто не отменял и на полных курсах. Если вы набили оттяжку гика правильно, то верхние латы будут параллельны гику даже при потравленном гика-шкоте как на острых, так и на полных курсах.
Следите за колдунчиками (если они есть), особенно за верхним! Колдунчики должны гладко струиться и не загибаться вокруг шкаторины. Не допускайте закрытия задней шкаторины, это сразу же усиливает тенденцию яхты к приведению.
Тенденция лодки приводиться к ветру уменьшится, если при усилении ветра каретку переместить в подветренную сторону. Вам потребуется меньший угол перекладки руля, легче станет управлять лодкой, скорость увеличится.
Начало разговора о настройках парусов см.:
При подготовке статьи были использованы материалы учебника «Школа яхтинга», Андрей Иваничкин