Для подсчета площади парусности, безопасной для данной лодки, существует довольно простая формула:
А = k*L*B*м2,
где А — площадь парусности; L и В — длина и ширина лодки по ватерлинии соответственно, м.
Величина коэффициента k может изменяться от 1 до 1,3. Например, для открытых гребных лодок с высотой надводного борта в минимуме не менее 0,3 м, а также для лодок, имеющих потопчину — узкую палубу вдоль бортов, берется большая величина, т.е. применяется коэффициент 1,3. Если лодка слишком валкая, относительно узкая (L: В > 3,5) или имеет низкий надводный борт, следует ограничиться величиной k = 1,0.
Статью иллюстрирую картинками из книги выборочно — поэтому номера картинок идут в невпопад )))
На рис. 26 показаны три типа парусов, наиболее удобных для любительских моторно-парусных лодок и шлюпок.
Наиболее простым является треугольный — бермудский грот, за ним следует шпринтовый парус. Несколько сложнее устройство люгерного (рейкового) паруса, хотя он также стоит лишь на одном фале. В этом варианте требуется больше усилий, чтобы туго вытянуть фалом переднюю шкаторину и поставить рей круто вверх.
На рис. 27 показаны основные детали парусов и их оснастки.
Края паруса называются шкаторинами: верхней, нижней, передней и задней. Парус обшивают по шкаторинам лик-тросом — тонкой веревкой, предварительно хорошо вытянутой. На углах для крепления снастей делают кренгельсы — петли из того же лик-троса.
Мачту можно сделать из прямой молодой ели с диаметром комля не более 10 см. На мачте не рекомендуется делать круговых канавок или вырезов для снастей, а следует набивать заплечики с проушинами. После определения места установки мачты ее вставляют в гнездо, высверленное в сиденье. Более рационально мачту вставить в вырез с кормовой стороны сиденья, после чего мачта замыкается откидной наметкой, привинченной к сиденью (рис. 27). Нижний конец мачты —шпор —затесывают квадратом и вставляют в специальное гнездо — степс, прочно укрепленное на кильсоне судна.
К верхнему концу мачты —топу крепятся две веревки — ванты, которые раскрепляют (удерживают) мачту по бортам. Ванты привязывают непосредственно к бортам или к подлегарсу — бруску, прикрепленному изнутри к бортам для поддержания сиденья. Ванты крепятся немного в корму от мачты, чтобы исключить ее наклон вперед.
Шпринтов представляет собой ровный и достаточно гибкий шест, на обоих концах которого вырезаны заплечики, чтобы вставлять их в стропку на мачте и в задний верхний кренгельс на парусе (рис. 27).
Шпринтов должен быть такой длины, чтобы под натяжением паруса он слегка изгибался.
Рейковый парус, имеющий форму косого разностороннего четырехугольника, работает лучше шпринтового паруса. На лодке длиной 7 м его стороны могут иметь длину: нижняя — Зм, внутренняя боковая, идущая под прямым углом к нижней — 2 м, внешняя боковая (под косым углом к нижней — 4,5 м и верхняя — 3 м.
Это соотношение сохраняется (при изменении абсолютных величин) и для лодок другого размера.
В качестве рейка люгерного паруса можно использовать еловый шестик, толщина которого примерно на 40% меньше толщины мачты. К концам (нокам) он должен утоньшаться, причем самое толстое место, где крепится фал, должно располагаться у передней трети рейка. Парус к рейку привязывают у ноков и в 3 нескольких местах по длине. С этой целью по верхней шкаторине устанавливают люверсы.
Нижнюю шкаторину растягивают на горизонтальном рейке (гике), закрепленном через вертлюг к мачте. Такая схема улучшает условия работы паруса.
Управление кормовым веслом на лодке с рейковым парусом показано на рис. 28.
Определение центра бокового сопротивления и центра парусноети. Следует учитывать, что в процессе установки мачты (она должна стоять отвесно) может понадобиться корректировка ее положения относительно центра бокового сопротивления (ЦБС), который обычно расположен близко от миделя в подводной части судна и несколько в корму относительно центра парусности (ЦП). Поэтому степс закрепляют после окончательной регулировки мачты.
ЦБС представляет собой центр проекции подводной части лодки на продольную вертикальную плоскость. Наиболее просто его определить, вычертив в уменьшенном виде эту проекцию подводной части (включая руль и, если есть, шверцы) на картоне, вырезать ее, и, положив плашмя на острие ножа, уравновесить.
Несколько нажав на нож, чтобы полученное положение ножа зафиксировать на картоне, поворачивают фигуру на 90°, снова уравновешивают и отмечают новый след от лезвия. На пересечении этих двух линий и находится искомый центр.
У лодки, спущенной на воду ЦБС можно определить следующим образом: загрузив лодку, так как она будет ходить под парусами, ставят ее параллельно берегу, руль фиксируют в прямом положении, опускают киль, шверт или шверцы (если они есть) и привязывают к борту, почти у середины лодки, веревку. Если точка ее крепления находится над ЦБС, то при вытягивании веревки на берег лодка будет перемещаться, не меняя положения корпуса, тоесть её нос или корма не должны отставать. Точку эту находят, перемещая место крепления веревки. Чтобы снизить крен лодки, груз размещают у дальнего борта. В этом месте и находится центр бокового сопротивления, а значит здесь и нужно расположить центр парусности.
Определить ЦП для точной установки мачты можно следующим образом:. Вычерчивают в масштабе предполагаемые паруса и определяют сначала геометрический центр каждого паруса; в треугольниках паруса центр определяют пересечением медиан, в прямоугольниках — диагоналей. Паруса сложной формы разбивают сначала на треугольники, и, соединяя центры последних, делят расстояние пропорционально площадям. Затем, расположив паруса так, как они будут стоять на лодке, соединяют центры парусов и делят эту линию также пропорционально площадям.
Центр сложного по форме паруса можно определить еще проще при помощи ножа, как это было описано для ЦБС.
К слову даже если у вас мачта уже расположена и лодка досталась вас уже оборудованной, лучше проверить эти параметры и их скорректировать если они не совпадают. Сделать это можно изменив форму шверта или руля, а так же сместив груз (балласт) вдоль корпуса. Так вы можете значительно увеличить ходкость или управляемость своего парусника без каких либо серьезных переделок.
Самое быстрое парусное вооружение?
Оригинальное название статьи «The fastest Rig?». В ней описываются результаты сравнительных испытаний бермудского, шпринтового, гафельного и латинского вооружения. Свое личное мнение выскажу в послесловии.
Адрес источника: bateaubois.free.fr/file/rigs.pdf
Похоже, что указанный выше сайт «умирает». Поэтому для сохранности переношу скан статьи на мой сайт.
Перевод с английского мой (Максим Мурадьян). В квадратных скобках размещены его примечания в тексте.
Недавние исследования различных парусных вооружений, используемых на небольших рыболовных судах в странах третьего мира, дали неожиданные результаты, пишет Колин Палмер (Colin Palmer) из Gifford Technology.
Судя по подавляющему большинству современных яхт, будь то гоночные или крейсерские конструкции, бермудское парусное вооружение должно быть лучшим из существующих. Разумеется, есть некоторое несогласие со стороны тех, кто утверждает, что их живописные «старые гафели» лучше работают на попутных курсах и проще управляются, но их немного, и их почему-то считают консерваторами, которые не хотят меняться. Любой современный, дальновидный яхтсмен знает, что бермудское парусное вооружение — это то, к чему надо стремиться. В конце концов, гоночные правила в последнее время стимулировали его развитие.
Но почему? В чем заключается основание для этого предполагаемого превосходства? Посмотрите внимательнее, и вы обнаружите, что корректные сравнения не производятся на подобной основе. Бермудское вооружение, как правило, устанавливается на лодки с легкими обтекаемыми корпусами, тогда как традиционные вооружения обычно появляются на более солидных лодках. В таких условиях невозможно сделать правильные выводы об эффективности парусного вооружения.
Многие тысячи рыбаков стран третьего мира по-прежнему полагаются на использование силы паруса для ежедневной жизни, и для помощи им существует множество проектов развития. Одно из предполагаемых будущих улучшений — это традиционное парусное вооружение, которую они используют. Говорят, что оно должен быть модернизировано, и часто считается что оно должно быть изменено на бермудское парусное вооружение, следуя примеру развитого мира.
Чтобы сделать действительно полезные рекомендации, необходимо установить достоинства различных парусных вооружениях. Единственный способ сделать это — сравнить в справедливых и контролируемых условиях. Возьмите две одинаковые лодки, одну с бермудским парусом, а другую с альтернативным. Отправляйте их соревноваться друг против друга и измеряйте разницу в скорости. Это кажется очевидным, но, как ни удивительно, это, кажется, никогда не было сделано раньше. Мнение о превосходстве одного паруса над другим основано, главным образом, на слухах и результатах очень субъективных сравнений.
В рамках исследования мер по энергосбережению в промышленном рыболовстве стран третьего мира, финансируемых CEC, Gifford Technology из Саутгемптона провела то, что, вероятно, является первым действительно сравнительным испытанием. Используя два идентичных катамарана, мы оснастили один «родным» бермудским парусным вооружением и запустили его соревноваться с другой лодкой, оснащенной в свою очередь латинским, шпринтовым и гафельным парусным вооружением.
Результаты были неожиданными и перевернули общие представления о бермудском вооружении. Лучшим вооружением, со всех точек зрения на парус, был шпринтовый парус. Его превосходство было особенно заметно при движении острыми курсами. Гафельный парус занял второе место, а затем бермудский и латинский.
На первый взгляд эти результаты почти невероятны. Шпринтовый парус лучше на острых курсах, чем бермудский? Как это могло произойти? В поисках причин мы должны рассмотреть основы аэродинамики.
Уже давно признано, что аэродинамически треугольник является очень плохой формой в плане. Паруса должны стремиться к классическому эллипсу, хотя на практике прямоугольник к этому очень близок; намного лучше, чем треугольник. Так что нужен прямоугольный парус, и шпринтовый парус в этом смысле подходит.
В наших испытаниях он использовался с небольшим стакселем, чтобы сгладить поток вокруг мачты и дать дополнительную тягу, возникающую из-за щелевого эффекта [Наличие «щелевого эффекта» из-за взаимодействия грота и стакселя до сих пор вызывает споры и не доказано. — прим. переводчика]. Поскольку общая площадь парусов ограничена, была выбрана комбинация большого грота / малого стакселя. Это может показаться странным в свете гоночных яхт с огромными перекрывающими генуями [генуэзскими стакселями — прим. переводчика], но это вызвано правилами гонок, а не аэродинамикой.
Область перекрытия генуи является «свободной» зоной для гоночных лодок [не входит в обмер — прим. переводчика], поэтому чем больше, тем лучше. Напротив, коммерческий моряк должен заплатить за каждый квадратный метр паруса. Он совершенно не захочет размещать его в больших перекрывающихся парусах; площадь, закрытая другой площадью менее эффективна.
Для тех, кто хочет продолжить эти рассуждения, имеется много соответствующей информации в прекрасной книге C.A. Marchaj «Aero-Hydrodynamics of Sailing» [Ч. Мархай «Теория плавания под парусами» — прим. переводчика]. В самом деле, он посвящает некоторые из тридцати четырех страниц Раздела 2D ясному обсуждению влияния формы паруса и завершает, критикуя ограничительные эффекты гоночных правил на разработку неортодоксальных и потенциально превосходных парусных вооружений [в издании на русском языке это по-видимому «Часть1. Глава 11 Форма паруса» — прим. переводчика]. Все это было написано задолго до наших испытаний и основано на мысленном обзоре известных характеристик парусов и аэродинамической теории. Теперь у нас есть результаты испытаний, которые подтверждают его рассуждения.
Парусные вооружения, используемые в сравнительных испытаниях, были выбраны как подходящие для рабочих судов. Таким образом, бермудский парус не имеет чрезвычайно высокого соотношения сторон [небольшое удлинение — прим. переводчика], и он не снабжен элементами управления для выдавливания последнего маленького прироста скорости. Вместо этого это было простое вооружение, какое можно найти на современной, быстрой крейсерской лодке. Использовался алюминиевый рангоут, такелаж из нержавеющей стали и паруса из терилена (Terylene).
Другие парусные вооружения были более простыми по концепции, использовались деревянный рангоут и шнуровка для крепления паруса. Однако паруса были сделаны из терилена (Terylene).
Для испытаний мы использовали два идентичных шестиметровых катамарана. Они были выбраны, так как катамаран менее чувствителен к кренам и поэтому менее требователен к навыкам рулевого; целью испытаний было сравнение парусного вооружения, а не рулевых. Кроме того, уменьшение качки дало более устойчивый поток воздуха над парусом, поэтому упростилось прямое сравнение.
Другим преимуществом катамарана является то, что, будучи остойчивым, он также имеет малый вес. Это приводит к относительно равномерному повышению сопротивления при росте скорости (по сравнению с более тяжелой водоизмещающей лодкой), это означает, что скорость изменяется быстрее с изменением тяги парусов, что дает более точное измерение различий в производительности парусного вооружения.
Во время испытаний были приняты два разных подхода. Вначале бермудская лодка и латинская лодка шли индивидуально разными курсами мимо пришвартованной лодки, на которой записывалась скорость и направление ветра на магнитной ленте. Скорость лодок измерялась с берега путем триангуляции с теодолитами. Использовался компьютер для записи и анализа данных, и после большого количества прогонов был получен график скорости лодки в зависимости от курса относительно ветра.
Результат показал значительный разброс, и из них было трудно вывести истинную картину разницы между парусными вооружениями.
В качестве альтернативы был проведен еще один ряд испытаний, в ходе которых лодки соревновались друг против друга на заранее определенных курсах. Большое количество фиксированных свай и навигационных знаков вокруг опытной акватории (Calshot около Саутгемптона) дали широкий выбор ориентиров, соответствующих всем условиям ветра.
В кубке Америки модные лодки соревновались друг против друга. Как и в случае с Кубком Америки, экипажам было предложено выжать максимум из своих лодок, экспериментируя со шкотами и техникой парусного спорта, но были и отличия от Кубка Америки. Вместо того, чтобы прикрывать ветер друг другу, они старались держаться подальше друг от друга. Если лодка была перегружена ветром на полном курсе, это было сделано как можно проще [If the boat was overtacking on a down-wind leg this was made as easy as possible. — Не совсем понял эту фразу — прим. переводчика]. Это было совместное соревнование, каждая лодка должна была идти наилучшим образом; сложная дисциплина для моряков-спортсменов, но вскоре они стали привыкать к ней и обеспечили измерение истинной относительной скорости лодок.
Был выбран широкий диапазон курсов от левентика до фордевинда. На каждом курсе было замечено время прохождения двух лодок между фиксированными отметками. Поскольку они плавали вместе, насколько это возможно, эффект прилива и ветра испытывался одинаково на каждой лодке. Испытания проводились на ветрах от 5 до 10 узлов, в зоне защищенной воды.
В отличие от прямых измерений эти сравнительные испытания дали очень последовательные и повторяющиеся результаты. Используя оснащенную бермудским парусом лодку в качестве пробной лошади для каждого из других вооружений, была установлена достоверная картина относительной производительности. Измерения времени, затрачиваемого на покрытие известных расстояний, позволяли измерять разницу скоростей.
Шпринтовое парусное вооружение доказало, что имеет лучшую общую производительность. Оно шло острее и быстрее, давая скорость на остром курсе на 30% быстрее, чем бермудский парус. На полном курсе шпринтовый парус в среднем на 5-10 процентов быстрее. Прямо по ветру (фордевинд) два вооружения дали очень похожие скорости.
Гафельное вооружение также превосходило бермудское на острых курсах, но с меньшим отрывом около 15 процентов. На полном бейдевинде, гафельный парус не быстрее бермудского, но на полных курсах он был на 5-10 процентов быстрее. На фордевинде, опять же, между ними было мало различий.
На очень слабых ветрах латинское вооружение работает очень похоже на бермудское, но по мере того как сила ветра увеличивалась до 8 узлов или более, его производительность снижалась на всех курсах, кроме полных. На бейдевинде оно было на 30 процентов медленнее, чем бермудское вооружение.
Точные измеренные пределы скорости, очевидно, применимы только к конкретным испытаниям, но они, без сомнения, отражают общие тенденции, которые справедливы для относительно легких ветров, обычно встречающихся в тропических странах.
Они также применяются только для шпринтовых, гафельных и латинских парусов, оснащенных эренс-бакштагами — линями, прикрепленным к рейкам, и используемых для удержания их на ветер. Это уменьшает скручивание паруса, что оказывает существенное влияние на производительность на острых курсах. Плохую работу нашего латинского паруса можно отнести частично к трудностям, связанным с управлением его реем.
Послесловие переводчика и, по совместительству, автора блога
При всей моей любви к классическим парусам, столь оптимистические результаты этого эксперимента вызывают большие сомнения – 30% процентов превышения скорости шпринтового паруса по сравнению с бермудским на курсе 40° к ветру, это явная ошибка в методике испытаний или анализе результатов.
Когда я изучал книгу Мархая, запомнился один из выводов: на острых курсах паруса с малым удлинением (низкие и широкие, типа шпринтового) действительно имеют подъемную силу (силу тяги) на 30-50% большую, чем паруса большого удлинения (типа бермудских). Но эти результаты были получены при обдувании жестких пластин. Реальные паруса сильно скручиваются по высоте и их сила тяги падает. Поэтому очень интересно замечание в статье о применении эренс-бакштагов – снастей, позволяющих регулировать закрутку гафельных и шпринтовых парусов по высоте. Это действительно должно повысить их качество.
Но у парусов малого удлинения на острых курсах резко возрастает (в 2-3 раза) сила бокового сопротивления, вызывающая крен и дрейф. Крен резко снижает эффективность любого паруса. Возможно, высокие результаты отчасти объясняются применением катамарана в качестве базового судна, его высокая начальная остойчивость позволила идти с минимальным креном.
Дрейф резко снижает скорость судна по генеральному курсу. Этим, возможно, и объясняются объявленные результаты. Яхта под шпринтовым и гафельным парусом действительно имела высокую скорость на галсе (что и было измерено «путем триангуляции с теодолитами»), но из-за большого дрейфа «полезная» скорость по генеральному курсу наверняка была намного ниже.
Тем не менее, мое мнение неизменно – потенциал «устаревших» парусных вооружений еще явно не раскрыт.
И в заключении фото яхты с вполне себе современным вооружением. Вот только чем является верхняя лата этого великолепного грота, как не гибким шпринтовом?
Нельзя сказать еще и об одном типе паруса которым сейчас часто оборудуют те же катамараны — тип «Стриж», но это уже тема другой статьи.
