Как найти центр парусности

Продолжим серию статей по настройке парусов на яхте. Мы уже научились настраивать стаксель на острых курсах (смотри статью) . Кажется пора переходить к гроту. Но не нужно спешить, яхтинг не любит «торопыг». Как уже упоминалось в вышеназванной статье стаксель является основным тяговым парусом , грот же, в свою очередь, регулирует баланс руля. Поэтому перед настройкой грота на яхте, стоит узнать, что такое баланс, остойчивость, крен и другие не менее интересные в яхтинге вещи. Рассмотрим силы действующие на яхту.

На данном этапе мы рассмотрим такие параметры, как остойчивость лодки, баланс и «чувство» руля. Эти параметры определяют выбор и настройку парусов. Но все эти параметры сложно понять без анализа сил действующих на яхту.

Центр парусности яхты.

Общий геометрический центр парусов яхты называют центром парусности или ЦП. В этой точке приложена результирующая аэродинамическая сила действующая на яхту.

Гидродинамическая сила действующая на яхту. Центр бокового сопротивления.

Погруженная часть корпуса и киль яхты имеют расположенную на боковой проекции судна общую геометрическую точку, в которой приложена гидродинамическая сила действующая на яхту. Эту точку называют центром бокового сопротивления или ЦБС.
В продольном направлении подводная часть яхты имеет центр гидродинамического сопротивления или ЦГС .
Способность судна противостоять кренящим силам действующим на яхту и возвращаться в прямое положение после прекращения их действия называется остойчивостью.

Силы действующие на яхту.Поперечная остойчивость.

Результирующую аэродинамическую силу, действующую на яхту в ЦП, можно разложить относительно корпуса лодки на продольную и поперечную составляющие. Поперечная составляющая V кренит лодку и создает дрейф, а продольная составляющая F двигает лодку вперед. Результирующую гидродинамическую силу действующую на яхту можно разложить на силы R и Н. Сила R возникает вследствие сопротивления дрейфу подводной части корпуса. Это сопротивление, создаваемое, главным образом, килем, позволяет яхте идти круто к ветру. Сила R приложена в ЦБС и действует в противоположном силе V направлении.
Пара сил действующих на яхту V и R, приложенных к ЦП и ЦБС, создают кренящий момент, который кренит лодку. Вес лодки Р и ее плавучесть О создают противодействующий кренящему, восстанавливающий момент. Пока эти моменты имеют равную величину, крен лодки остается постоянным.

Как упоминалось ранее, грот настраивают для получения правильного баланса руля, а стаксель для получения максимальной движущей силы.

Это правило верно и для дробного, и для топового вооружения, так как и на том, и на другом настройка грота оказывает наиболее существенное влияние на рулевой баланс. Но особенно актуален этот принцип настройки для лодок с топовым вооружением, где генуя по размерам больше грота.

Центры сил действующих на яхту. Баланс руля.

Давайте, для начала, рассмотрим поперечные составляющие результирующей силы ветра и результирующей силы бокового сопротивления корпуса. Эти силы действуют на яхту соответственно в ЦП (центре парусности) и в ЦБС (центре бокового сопротивления).
Положение ЦП относительно ЦБС оказывает существенное влияние на ходовые качества лодки.
Представьте яхту, свободно вращающуюся вокруг вертикальной оси, проходящей через ЦБС. Направление вращения, в таком случае, будет зависеть от положения ЦП относительно оси ЦБС. Если будет установлен только стаксель, то лодка увалится, если будет установлен только грот — приведется к ветру. На курсе лодку удерживает руль, на баланс которого влияет взаимное расположение ЦП и ЦБС. Возможны три варианта баланса руля .

Подветренный руль. ЦП находится перед ЦБС, нос яхты стремится отвернуть от ветра, и требуется подворачивать лодку на ветер, чтобы удержать ее на курсе.
Нейтральный руль. ЦП совмещен с ЦБС, силы действующие на яхту уравновешены. Лодка идет точно по курсу практически без отклонения руля от диаметральной плоскости.
Наветренный руль. ЦП находится позади ЦБС, яхта стремится повернуть на ветер, и нам требуется отворачивать лодку от ветра, чтобы удержать ее на курсе.

Незначительная тенденция яхты приводиться к ветру даже желательна. Однако, если тенденция станет чрезмерной, нам придется перекладывать руль на слишком большие углы, чтобы удерживать яхту на курсе. Руль в таких случаях действует как тормоз, уменьшая скорость лодки.

Незначительная тенденция яхты приводиться дает рулевому «чувство руля» и помогает идти остро к ветру. Увеличивается и безопасность яхтинга, поскольку в случае потери рулевым контроля над управлением лодка сама приводится к ветру и сбрасывает ход, давая экипажу возможность среагировать на ситуацию.

Отклонение руля на ветер 3-5° считается оптимальным в яхтинге.
Регулировка положения ЦП и ЦБС для уравновешивания сил действующих на яхту с помощью изменения площади парусов, наклона мачты и дифферента называется центровкой яхты.

Влияние крена на поведение яхты.

Пока крен отсутствует, форма ватерлинии остается симметричной относительно диаметральной плоскости, гидродинамические силы действующие на яхту приложены к ДП и лодка будет идти прямо.
При появлении крена форма ватерлинии станет асимметричной. Гидродинамическое давление носовой волны со стороны борта, в направлении которого накренена яхта, увеличится. Волна начнет выталкивать нос в противоположном крену направлении. В результате у лодки появится стремление повернуть в наветренную сторону.
С увеличением крена тенденция яхты приводиться к ветру растет. Дело здесь в следующем: приложенной в ЦП силе тяги F, движущей лодку вперед, противодействует сила гидродинамического сопротивления Н, состоящая из силы трения и силы волнового сопротивления. Сила Н имеет противоположное силе F направление и приложена в центре гидродинамического сопротивления ЦГС .
При появлении крена ЦП смещается в подветренную сторону. С ЦГС происходит то же самое, но в гораздо меньшей степени. Возникает плечо, на котором пара сил действующих на яхту F и Н создают крутящий момент, направленный в наветренную сторону. С ростом крена плечо увеличивается, и тенденция лодки приводиться к ветру усиливается.Тенденция яхты приводиться к ветру увеличивается с ростом крена из-за появления асимметричности погруженной части корпуса и смещения ЦП к подветренной стороне.

Методы, помогающие уменьшить тенденцию лодки приводиться к ветру.

1.  Смещение ЦП вперед:
   -Переместите мачту вперед.
   -Уменьшите наклон мачты .
   -Уменьшите площадь грота (возьмите рифы).
   -Увеличьте размер генуи
2. Смещение ЦБС в корму:
   -Переместите экипаж в корму.
   -Приподнимите шверт (если он конечно есть).
3. Уменьшение крена:
   -Переместите экипаж на наветренный борт.
   -Сгладьте паруса и потравите гика-шкот.
   -Откройте заднюю шкаторину грота (увеличьте твист).

Если нужно увеличить тенденцию яхты приводиться к ветру — произведите действия, противоположные указанным выше. Однако чаще всего в яхтинге приходится бороться с чрезмерным стремлением лодки привестись, особенно в сильный ветер. И в заключение, необходимо всегда понимать и помнить , что грот приводит яхту , стаксель ее уваливает.

На этом увлекательный разбор сил действующих на яхту закончим. Надеюсь он поможет в дальнейшем разобраться с настройкой грота, рассмотренной в следующей статье.

По материалам книги "Настройка парусов и такелажа" Ивар Дедекам