Волновое сопротивление
Волновое сопротивление присуще судну, движущемуся на границе сред: вода — воздух в водоизмещающем режиме (т. е. когда гидродинамические силы, направленные вверх невелики и плавучесть обеспечивается, главным образом, за счет архимедовых сил).
Поток воды, наталкиваясь на корпус яхты, притормаживается и, изменяя свое направление движения, по инерции поднимается вверх по форштевню и борту до тех пор, пока его скорость не станет нулевой.
Поднявшаяся масса воды приобретает потенциальную энергию и под действием собственного веса устремляется вниз.
Таким образом, образуется гребень волны, который распространяется вдоль корпуса.
По мере роста скорости яхты высота и длина распространяющейся волны растут.
При дальнейшем росте скорости яхты высота и длина волны становятся такими, что носовая часть яхты всплывает на гребне волны, а кормовая часть оказывается в ее впадине. Яхта вынуждена взбираться на водяную гору, образованную собственным движением.
Скорость яхты для такой ситуации называется критической, которая определяется по формуле:
V ≈ 1,4√L,
где: V — в узлах, L — в футах или
V ≈ 4,75√L,
где: V — в км/ч, L — в метрах.
Дальнейшее увеличение скорости яхты возможно лишь при переходе судна из водоизмещающего режима плавания в режим глиссирования, когда яхта поддерживается на плаву за счет гидродинамических сил, а архимедовы силы незначительны.
Чистого (полного) глиссирования могут достигать яхты на полных курсах с энерговооруженностью не менее 100 кв. м на одну тонну водоизмещения и плоскими кормовыми обводами при достаточной силе ветра. Менее энерговооруженные яхты могут серфинговать, т. е. глиссировать с попутной волны.
Факт зависимости скорости яхты от энерговооруженности подтверждается известной физической формулой:
где: V — скорость тела (яхты); Р — импульс силы (пропорционален площади парусности яхты); m — масса тела (водоизмещение яхты m ≈ V × (1 кг/дм3) в пресной воде.
Именно поэтому опытные яхтсмены стараются перед гонками максимальным образом облегчить яхту.
На образование волн от движущейся яхты затрачивается часть энергии ветра, толкающего яхту вперед. Это и есть волновое сопротивление.
Волновое сопротивление для яхты движущейся в водоизмещающем режиме растет от увеличения скорости примерно по квадратичному закону. То есть, если скорость увеличивается вдвое, то сопротивление увеличивается в четыре раза.
Волновое сопротивление зависит от длины яхты. Чем больше длина, тем меньшая доля волнового сопротивления в общем сопротивлении.
