Проти вітру
Як парусне судно може рухатися проти вітру? На перший погляд — ніяк. Сама суть вітрила цьому перешкоджає. Але якось воно все ж вдається. Є одна хитрість.
Насправді парусник прямо проти вітру рухатися не може. Але що робити, якщо вітер дме саме звідти, куди потрібно припливти? Не пливти прямо!
Для руху проти вітру використовується спеціальний прийом — лавірування. Тобто рух під кутом до напрямку вітру короткими відрізками, так, щоб загальний напрям “у потрібну сторону” зберігався.
Але звідки взяти ту силу, яка штовхатиме парусник вперед, якщо вітер не на боці капітана? Потрібно застосувати аеродинаміку.
Як працює вітрило?
Звичайне вітрило працює… як вітрило. Наповнюється вітром і, під його тиском, штовхає корабель у той же бік — за вітром. Напрям (курс) можна трохи змінювати, розвертаючи вітрило відносно осі корабля, але сила вітру буде спрямована перпендикулярно до вітрила.
Підйомна сила вітрила
У випадку з косим вітрилом його можна перетворити на крило. Точно таке, як у літака чи птаха, тільки не жорстке. Як працює вітрило проти вітру?
Що таке лавірування?
Вітрило як крило
Якщо наповнити вітрило вітром і встановити його під невеликим кутом, на його вигнутій поверхні створюється підйомна сила (L). Ця сила тягнутиме корабель перпендикулярно до площі вітрила, але корабель туди рухатися не може, йому заважає кіль і сама його форма.
Лавірування. Поворот оверштаг
У цьому напрямку опір дуже великий. А ось уздовж кіля (від корми до носа) опір води буде значно меншим, і саме туди рухатиметься парусник.
Як вітрильник пливе проти вітру?
Вектор підйомної сили вітрила (зелена стрілка) розділиться на дві складові: вектор дрейфу (синій) і вектор тяги (жовтий). Дрейфу форма корпусу і кіль чинять значно більший опір, ніж тязі, тому судно ковзатиме по помаранчевій стрілці під гострим кутом до вітру.
Перша частина шляху, до точки один, пройдена. Тепер потрібно розвернутися носом до вітру, перекласти вітрило на інший борт і змінити галс. Такий маневр називається поворот оверштаг. Після цього парусне судно рухається до точки 2 і повторює маневр, але вже в іншому напрямку.
І так, змінюючи галси, можна дістатися до точки призначення 3.
Є й інший маневр зміни галса — фордевінд. У цьому випадку парусник робить ніби петлю. Лінію вітру в цьому випадку перетинає не ніс, а корма.
Лавірування. Поворот фордевінд
Але які б маневри не використовувалися, суть залишається одна — щоб паруснику пливти проти вітру, потрібно використовувати вітрило як крило і рухатися зигзагом у потрібному напрямку.
Отже, чи може парусник пливти проти вітру? Ні, прямо проти вітру парусник, яким би досконалим він не був, не пливе.
Положення судна відносно вітру, коли вітер зустрічний, називається “левентик”, а коли попутний — фордевінд.
Усі (ну майже всі) терміни мають голландське походження:
- Фордевінд — voor de wind — “за вітром”. Означає попутний вітер, строго в корму
- Бакштаг — bakstaag — Вітер дме під кутом до корми
- Халфвінд — halve wind — “половина вітру”. Вітер у борт корабля, під кутом близько 90 градусів
- Бедевінд — bij de wind — “на вітер”. Означає курс під кутом до вітру відносно носа
- Левентик — le vent — “вітер”. Означає зустрічний вітер. Цей термін, на подив, французький.
Сучасні парусники
Може здатися, що час парусних суден давно минув. Їх будують і сьогодні, і йдеться не лише про спортивні яхти. Ось кілька прикладів:
Інноваційна серія парусних яхт Мальтійський Сокіл і Чорна Перлина. Цільноповоротні щогли дозволяють керувати прямими вітрилами так само вільно, як якби вони були косими.
Інноваційний Мальтійський Сокіл
Величезна п’ятищоглова шхуна Club Med 2, яка використовується як круїзний лайнер.
Парусник для круїзів
І навіть танкери та контейнеровози використовують вітрила і енергію вітру. Хоча, звісно, це радше “проби пера”, ніж трендові інженерні рішення, до того ж кожне з перелічених суден оснащене ще й сучасними двигунами внутрішнього згоряння, і парусник може йти проти вітру за їхньою допомогою.
І все ж таки, і вітрило, і вміння рухатися проти вітру досі актуальні.
