Распределение элементарных сил на парусе

Для случая 1: силы, продвигающие яхту вперед, отсутствуют. При очень сильном ветре силы сопротивления парусов, рангоута и такелажа возрастают настолько, что возможны поломки на яхте от сильных рывков хлопающих парусов.

Для случая 2: результирующая сила приложена к парусу на некоторой высоте от центра плавучести (Точнее: центра величины — ЦВ.) яхты, примерно в центре площади парусности.

Составная часть этой силы толкает яхту вперед, а часть — действует вбок.

Под действием силы яхта разгоняется вперед, до некоторой скорости , ограниченной возникающими на подводной части яхты силами торможения .

Под действием силы яхта начинает дрейфовать вбок со скоростью и, поскольку дрейфу сильно препятствует плавник, на нем возникает сила , направленная противоположно.

Между точками приложения сил и существует плечо (т. е. — расстояние), что в совокупности создает кренящий момент .

В результате геометрического сложения скоростей  и на плавник и корпус яхты набегает поток воды под некоторым углом относительно диаметральной плоскости.

Таким образом, яхта движется вперед с дрейфом — δ, что означает, что поток воды проходит под яхтой не точно по ее продольной оси, а именно под углом δ.

Кренящему моменту противодействуют моменты от веса плавника и от плавучести борта, погруженного в воду.

В этой же ситуации отметим, что в поперечном сечении яхты сила на парусе находится в стороне от силы на плавнике, и между этими силами образуется плечо, создающее разворачивающий момент — . Результатом действия  является самопроизвольное приведение или (что бывает реже) уваливание яхты. Величина зависит не только от величины и , но и от угла крена — Θ°. Чем больше Θ°, тем больше , поскольку между силами и увеличивается плечо (d2).

Примечание: частными случаями являются моменты: уваливания и приведения.

Во избежание этого явления (т. е. — самопроизвольного приведения или уваливания.) на этапе проектирования яхты заранее предусматривают ситуацию, когда = 0 и яхта идет по прямой без вмешательства в этот процесс пера руля, поскольку при рулении на пере руля возникает дополнительная тормозящая сила. Чтобы был равен нулю, конструктор яхты располагает центр парусности несколько впереди (≈10% от длины ватерлинии яхты.) центра бокового сопротивления подводной части яхты. Однако, = 0 только для одного единственного значения угла крена Θ. Опытным путем установлено, что для большинства яхт оптимальный угол крена лежит в пределах 5° ÷ 10°.

В практике плавания под парусами этот крен поддерживают перемещением веса экипажа на соответствующий борт, а при значительном усилении ветра, когда веса экипажа уже недостаточно для поддержания оптимального крена — уменьшением площади парусности взятием рифов и сменой стакселя на меньший.

Удерживание яхты на выбранном курсе, при увеличении или уменьшении угла крена от оптимального, действием руля не выгодно вследствие возникновения на пере руля дополнительной тормозящей силы:

Когда яхта уцентрована:

М_{увалив.} = М_{привед.},

т. е. М_р = 0.

В случае 3: яхта идет попутным ветром, за счет давления ветра на паруса, рангоут и все прочее: выступающее и мешавшее движению в предыдущих двух случаях. У паруса, стоящего перпендикулярно к направлению ветра (α = 90°), за передней и задней шкаторинами образуются мощные вихри Кармана (Вихри Кармана — см. толковый словарь в конце книги.), которые раскачивают яхту с борта на борт.

В условиях сильного ветра амплитуда раскачки может возрасти настолько, что может произойти опрокидывание яхты или поломки.

Рулевому приходится отрабатывать рулем в противофазе с приведением и уваливанием, что снижает скорость яхты.

Наилучшей мерой борьбы с этим явлением представляется переход с курса чистый фордевинд (α = 90°) на курс близкий к бакштагу (α = 85°-80°). Можно максимально опустить шверт, но это всего лишь замедлит процесс раскачки.

Яхты, вооруженные шлюпом неплохо ведут себя на чистом фордевинде, если паруса поставлены «бабочкой»: стаксель на один борт, а грот — на другой.