Теория движения парусного судна

Изучение теории плавания под парусами необходимо туристу-паруснику потому, что как правило, приступая к занятиям этим видом спорта, он не имеет предварительного опыта парусных плаваний. У него отсутствует привычная интуиция, позволяющая подсознательно оценивать действие сил на судно и управлять им так, чтобы достичь эффективного и безопасного продвижения к выбранной цели. Именно развитие такой интуиции и является главной целью изучения теории.

В отличие от яхтсменов, туристы плавают чаще всего не на промышленных яхтах, которые сконструированы квалифицированными кораблестроителями и тем самым вбирают в себя опыт векового развития парусного дела, а на самодельных или самостоятельно приспособленных судах. Поэтому туристу приходится быть не только капитаном своего судна, но и его конструктором и строителем. Даже те суда, которые выпускает промышленность специально для парусного туризма, изготовлены с гораздо меньшей тщательностью чем яхты и требуют значительных усилий владельца по доводке своего судна. В этих условиях туристу необходимо знание теории в достаточно большом объёме, чтобы обнаруживать недостатки судна, устранять их и добиваться от него высоких ходовых качеств.

Исследование движения судна одновременно в двух средах – водной и воздушной – является весьма сложной и до конца не решённой задачей теоретической механики. Для изложения законов поведения парусного судна мы будем основываться не на точных математических доказательствах, а на упрощённых интуитивных представлениях о физической природе явлений обтекания воздухом и водой отдельных частей судна.

Парусное судно можно упрощённо представить состоящим из трёх частей:

— система парусов, каждый из которых работает как вертикально поставленное крыло в набегающем потоке ветра;

— корпус, обеспечивающий равновесие судна на водной поверхности;

— система плавников (шверты и рули), каждый из которых работает как вертикально поставленное крыло в набегающем потоке воды, создаваемом движением судна.

На парусах развиваются аэродинамические силы, часть которых при правильном управлении даёт тягу по курсу, а часть вызывает дрейф в поперечном направлении. Эти силы уравновешиваются равной им суммой сил гидродинамического сопротивления (в соответствии с первым законом Ньютона: действие равно противодействию). Скорость судна определяется именно этим равновесием, т. е. судно разгоняется до тех пор, пока гидродинамическое сопротивление не сравняется с аэродинамической тягой. Поскольку аэродинамические и гидродинамические силы приложены на разной высоте, они образуют опрокидывающее усилие (момент сил). Это воздействие компенсируется восстанавливающими силами, которые развиваются при крене судна, а также за счёт перемещения экипажа. Ниже мы рассмотрим происхождение этих сил раздельно на парусах, корпусе и плавниках, а также совместное действие всех сил на судно.

Аэродинамика судна