 |
Управляемость судна — это его способность изменять направление движения (поворачивать) под действием руля и парусов. Схема действия руля показана на рис. 83. При движении судна давление воды на руль направлено примерно перпендикулярно плоскости руля. Силу R давления воды на руль можно разложить на две силы: N и Q. Сила N толкает корму в сторону, противоположную той, в которую положен руль, поэтому судно начинает двигаться не по прямой, а по кривой. Сила Q вызывает добавочное сопротивление движению судна. Если закрепить руль в одном положении, то
судно пойдет примерно по окружности,
которая называется циркуляцией.
Диаметр или радиус циркуляции является
мерой поворотливости судна: Наибольшая поворотливость получается, когда руль положен на определенный угол—обычно не больше 15— 20° на килевых яхтах, у которых руль подвешен на ахтерштевне (например, класс «Дракон») и 30—40° на швертботах и килевых яхтах, где руль стоит отдельно от плавника (например, на монотипах класса «Солинг»). Чрезмерно положенный руль, как видно на рис. 83, только тормозит ход и отнюдь не способствует улучшению поворотливости. Поворотливость тем лучше, чем короче подводная часть судна и чем ближе к середине расположены места с наибольшей осадкой. Судно с равномерно распределенной осадкой (например, военно-морская шлюпка) обладает значительно худшей поворотливостью, чем парусная яхта с ее коротким, глубоким килем. Швертботы еще поворотливее, чем килевые яхты. Излишняя поворотливость понижает устойчивость на курсе, то есть способность судна сохранять прямолинейность движения. Излишне поворотливая яхта резко отзывается на малейшее движение руля, а так как рулем приходится работать в какой-то мере постоянно, рулевой на такой яхте быстро утомляется. Большим дефектом является также рыскливость—склонность судна плохо слушаться руля и произвольно бросаться из стороны в сторону. Причинами рыскания чаще всего бывают люфты в рулевом устройстве (руль болтается относительно румпеля), дифферент на нос, попутная волна, слишком сильно выбранный шверт при попутном ветре (у швертботов). С рыскливостью, вызванной конструктивными дефектами судна, иногда удается справиться «домашними» средствами, без помощи верфи, — дифферент на корму и установление плавников дают желаемый результат. Если в рыскание не устраняется, надо обратиться к специалистам по судостроению или опытным путем найти причину дефекта, вызывающего рыскание, и устранить его, если это возможно. У нетренированного и малоопытного рулевого иногда рыскает и совершенно «здоровая» яхта. Ходкостью (ходовыми качествами) называют способность судна развивать и удерживать скорость хода. Она определяется, с одной стороны, сопротивлением, которое оказывает движению судна вода (и в некоторой степени воздух), а с другой — величиной движущей судно силы, то есть силы тяги парусов. Чем меньше сопротивление корпуса судна и чем больше сила тяги парусов, тем больше скорость судна. Сопротивление воды движению яхты складывается из следующих частей: сопротивление трения корпуса о воду, волновое сопротивление и сопротивление формы корпуса. Кроме того, учитывается и сопротивление надводной части судна воздуху, обдувающему корпус (для парусного судна—при движении против ветра). Для парусных яхт, передвигающихся со скоростями, обычно не превышающими 4—6 узлов, то есть 8—12 км/час, большое значение имеет сопротивление трения поверхности днища о воду. В зависимости от скорости оно составляет от 40 до 80% и более общего сопротивления корпуса. Чем меньше скорость, тем больше доля сопротивления трения в общем сопротивлении корпуса. При малых скоростях движения (до 2—2,5 узла) сопротивление трения составляет 70—80% общего сопротивления яхты. Сопротивление трения зависит от гладкости поверхности днища. Чем меньше шероховатость, тем меньше и сопротивление трения. А так как в девяти случаях из десяти гладкость днища яхты зависит только от умения и трудолюбия ее экипажа, то, значит, в его же руках и возможности повышения скорости яхты. Опытами установлено, что особенно сильно отражается на сопротивлении трения обрастание днища водорослями. Если не мыть днище, то через один-два месяца сопротивление трения увеличится на 40—60 %, что равносильно потере скорости яхты в средний ветер на 8—15%. По сравнению с зеркально-гладким днищем даже такая малая шероховатость, как 0,2—0,3 мм, увеличивает сопротивление трения небольшой яхты на 15—20%, что равноценно потере скорости до 6%. Сопротивление трения зависит также от величины смоченной поверхности, то есть погруженной в воду поверхности корпуса. Чем больше смоченная поверхность, тем больше сопротивление трения. Поэтому, например, на швертботах и яхтах с достаточно полными обводами бывает полезно при слабом ветре слегка закренивать судно: геометрические свойства корпуса яхты таковы, что при крене (до известного предела, обычно до 10— 15°) смоченная поверхность меньше, чем на ровном киле. При этом сопротивление уменьшается и судно идет несколько быстрее. Как видим, уменьшение сопротивления трения чрезвычайно важно для повышения быстроходности парусной яхты. Волновое сопротивление возникает от того, что судно при движении по воде образует на ее поверхности волны. Затрата энергии на их образование определяет величину волнового сопротивления. С увеличением скорости волновое сопротивление растет, причем быстрее, чем сопротивление трения. Этим и объясняется меньшая доля сопротивления трения при больших скоростях движения. Волновое сопротивление, кроме того, зависит от длины судна и его водоизмещения, а также от формы корпуса (как говорят, обводов), в частности от его полноты. Чем больше длина судна, тем меньше, при прочих равных условиях, волновое сопротивление. Точнее говоря, волновое сопротивление
существенно зависит не от самой длины яхты,
а от ее относительной скорости, которую
определяют отношением скорости к
квадратному корню из длины по ватерлинии.
Опыты показывают, что волновое
сопротивление практически отсутствует при
относительной скорости * При больших скоростях волновое
сопротивление увеличивается так сильно,
что прирост скорости водоизмещающей яхты
становится малозаметным даже при
значительном усилении ветра или увеличении
площади парусности. Обычным во-доизмещающим
яхтам практически трудно достичь скорости
большей, чем (1,45—1,5)
Сопротивление формы объясняется возникновением завихрений при обтекании корпуса водой. Эти завихрения (рис. 84) образуются на кривых участках корпуса, а также около выступающих частей (киль, рули, пазы обшивки и пр.). Сопротивление формы, как и волновое сопротивление, зависит от обводов корпуса, а также от соотношения его размеров. Чем плавнее линии, по которым вода обтекает корпус, и чем меньше на нем выступающих частей, тем меньше и сопротивление формы. Экипаж может несколько уменьшить сопротивление формы. Если из пазов обшивки торчит конопатка и выдавилась шпаклевка, если на поверхности днища есть не заделанные заподлицо заплаты, головки винтов, заклепок и т. п., если, наконец, погнут шверт или перо руля, сопротивление формы увеличивается довольно ощутимо. Чтобы уменьшить его, необходимо убрать все ненужные выступы, наплывы краски, выемки на поверхности корпуса, а не убираемым выступающим частям (штевни, плавники, выступающий киль, шверт, руль и т. п.) по возможности придать обтекаемую форму. Сопротивление формы в значительной степени зависит от соотношения главных размеров яхты — длины и ширины. Чем уже и длиннее яхта и чем острее ее обводы, тем меньше сопротивление формы. Большое значение имеет правильная профилировка шверта у швертбота и плавника фальшкиля у килевой яхты. Если шверту или плавнику придать профиль, подобный профилю крыла самолета, то можно несколько уменьшить сопротивление подводной части. Наконец, для получения хороших ходовых качеств при лавировке, то есть когда яхта идет против ветра (при большой силе дрейфа), она должна иметь достаточное боковое сопротивление. Лавировочные качества яхты определяются не только величиной площади ее бокового сопротивления, но и его распределением: чем глубже под воду опущен киль или шверт, тем больше сопротивление дрейфу, а раз дрейф меньше, то она идет круче к ветру. Значительное влияние на сопротивление движению яхты оказывают крен и дрейф. Установлено, что при увеличении крена сверх известного для каждой яхты предела общее сопротивление увеличивается. До крена 10—15° яхты с обычными обводами имеют даже меньшее сопротивление, так как при этом уменьшается смоченная поверхность. Однако при большем крене сопротивление корпуса возрастает довольно резко — на 15—25% при крене 30—35°. Это приводит к уменьшению скорости судна. Кроме того, при крене сильно падает тяга парусов, что еще больше уменьшает скорость хода. Поэтому откренивать швертбот или небольшую килевую яхту нужно не столько для того, чтобы уменьшить возможность опрокидывания или заливания водой через кокпит, сколько для увеличения скорости хода. Именно поэтому опытные яхтсмены на малых судах, где весом экипажа можно существенно уменьшить крен, стараются откренивать яхту, насколько позволяют правила и физические возможности. В ряде классов швертботов разрешается применять «летучие трапеции» — приспособления, позволяющие матросу откренивать судно, вывешиваясь за борт во весь рост. Это дает возможность вести яхту почти без крена на всех курсах и при сильном ветре. Дрейф также очень сильно сказывается на сопротивлении. Обычно килевая яхта имеет дрейф примерно 2—4 , а швертбот — 5—6°. Опыты показали, что увеличение (или уменьшение) дрейфа на 1° вызывает рост (или уменьшение) сопротивления яхты на 8—10%. Таким образом, если бы мы добились уменьшения дрейфа килевой яхты с 3 до 2°, то уменьшили бы ее сопротивление на 8— 10% и судно пошло бы круче на 1°. Это дало бы возможность увеличить скорость прохождения дистанции в лавировку на 4—6% (2—3 мин. на каждый час лавировки). Дрейф и появляющееся в результате добавочное сопротивление также неизбежны (на острых курсах), как неизбежно при этом возникновение и силы дрейфа. К сожалению, невозможно совсем избавиться от дрейфа, но совершенно реально уменьшить добавочное сопротивление от него, умело используя паруса и управляя яхтой с минимально возможным дрейфом. В уменьшении дрейфа швертбота большую роль играет достаточная площадь шверта и правильная центровка. Площадь выступающей части шверта не должна быть меньше 2,5—3% площади парусности, иначе швертбот будет иметь повышенный дрейф и пойдет в лавировку много хуже. * Здесь V — скорость в м/сек, L — длина по ватерлинии в м. |
 |
|
- меньше
0,4—0,45 и начинает интенсивно расти при
-
. При этой скорости
волновое сопротивление составляет уже 60—70%
общего сопротивления.
