Три источника аэродинамической силы

Аэродинамическая сила определяется тремя источниками: углом атаки, полнотой паруса и его твистом. Как настройщики парусов мы, во-первых, трудимся над тем, чтобы паруса работали н полную силу (но не более, чем нам необходимо), и, во- вторых, добиваемся правильного соотношения составляющих общей аэродинамической силы. При настройке яхты мы можем регулировать это отношение, добавляя в одном факторе и снижая влияние другого, добиваясь оптимального результата в преобладающих условиях. Мы более подробно рассмотрим каждый источник чуть ниже, а пока необходимо заметить следующее.

Дизайн и начальная форма. Парусный мастер при покрое и изготовлении паруса преследует две цели: во-первых, добиться правильного профиля, чтобы парус был быстрым, во-вторых, он создает профиль, который можно будет подстраивать под большинство условий, которые могут встретиться.

У нас при настройке парусов те же цели: во-первых, правильно поставить парус в соответствии с заложенной в него формой, а затем подстроить его под преобладающие условия. Этот процесс тонкой настройки вращается вокруг упомянутых трех источников: угла атаки, полноты и твиста.

Угол атаки. Первый фундаментальный источник аэродинамической силы угол атаки. У полощущегося паруса угол атаки нулевой. Подберите его. чтобы получить угол атаки, и вы получите аэродинамическую силу. Потравите паруса, и эта сила уменьшится. Угол атаки контролирует и рулевой. Приводясь к ветру, он уменьшает угол атаки, уваливаясь - увеличивает его (рис. 13).

Рис. 13. Угол атаки - первый источник аэродинамической силы на парусах. На приводимых иллюстрациях сала на парусах увеличивается по мере выбирания шкотов, слева направо (рис. выше). Рулевой также может увеличить угол атаки, если будет уваливаться, идти более полным курсом.

На рисунках внизу: сача на парусах больше у яхты, которая находится правее предыдущей, она идет более полным курсом. Если необходимо снизить салу тяги, потравите шкоты или приведитесь.

Полнота паруса.Глубина профиля паруса, или его пузо, является вторым источником аэродинамической силы паруса. От глубины профиля зависит как величина аэродинамической силы, так и возможность ускорения, а также сила лобового сопротивления паруса.

Более полный парус (с большим пузом) создает большую силу и ускорение; более плоский парус имеет меньше силы и меньше сопротивления. Более полный парус позволяет преодолевать волны, а также ускоряться после поворота оверштаг. Плоский парус будет более быстрым на гладкой воде. Когда ветер слишком сильный, плоский парус будет лучшим (рис. 14а).

Самолеты при взлете и посадке выпускают закрылки для обеспечения более глубокого профиля крыльев, это помогает получить больше подъемной силы при небольшой скорости. Но при полете на крейсерской скорости закрылки убирают, чтобы добиться более плоского профиля крыльев и уменьшить сопротивление.

Положение пуза. Мы можем контролировать не только величину пуза паруса, но и его положение. В общем случае цель обеспечить плавный и ровный профиль паруса и сохранить положение пуза, заданное парусным мастером (около 40-45 % для грота и 30-40 % для стакселя). Если пузо паруса смещено ближе вперед, он обеспечит меньшее сопротивление и будет «прощать ошибки» при управлении яхтой на волнении; когда пузо расположено дальше назад, парус обеспечит больше силы тяги и остроты курса, но сопротивление будет больше - дополнительная сила обеспечит прохождение волн, но не скорость (рис. 14б).

Форма современных парусов обеспечивает быстрое ускорение потока у передней шкаторины с целью получить больше подъемной силы в передней части паруса. Разница скоростей потока у задней шкаторины меньше, так что здесь образуется меньше подъемной силы. Подобный профиль обеспечивает большую составляющую силы тяги и меньшую поперечную составляющую. Если в передней части паруса профиль будет слишком полным, это ухудшит способность идти круто к ветру. В неблагоприятных условиях произойдет отрыв потока и потеря подъемной силы (рис. 15).

Распределение профиля в горизонтальном сечении.Форма паруса определяется не только величиной и положением его пуза. Горизонтальное сечение паруса описывает распределение его формы от передней шкаторины до задней. Для обеспечения безотрывного обтекания паруса потоком воздуха форма большинства парусов имеет плавно изменяющуюся кривизну.

Генуи с большим перекрытием раскраивают более плоскими в задней части - там, где Генуя перекрывает грот. Это позволяет больше выбирать Геную, не создавая больших помех для грота. Профиль грота распределяется от передней до задней шкаторины более плавно. Спинакеры кроят более округлыми у шкаторин и более плоскими в середине. У некоторых парусов можно встретить излом профиля, но не по умыслу парусного мастера (рис. 16).