Юный техник, 2002 № 07

Собственно говоря, наши яхты без крена ходить вообще не могут (разве что тяжелый матрос на легком швертботе свесится за борт), даже стало считаться красивым, когда яхта в свежий ветер идет с большим креном. Но крен крайне вреден.

Появляется новая составляющая силы Fz, направленная от паруса вниз и еще больше прижимающая его к воде. Сила Fx также смещается от осевой линии яхты влево и «приводит» яхту к ветру. Чтобы противодействовать этому, приходится отклонять руль (говорят, что яхта «лежит на руле»). На руле возникает сила G, которая также раскладывается на две: Gy, которая поворачивает яхту, и Gx, которая тормозит ее.

Крену противодействует лишь большая ширина яхты (тормозящая движение) и тяжелый киль, увеличивающий водоизмещение, что также снижает скорость. Удлинение корпуса, т. е. отношение его длины к ширине, не превосходит обычно 3…6. Таким образом, западные принципы движения под парусами далеки от совершенства.

Рассмотрим полинезийские принципы.

Полинезийцы изобрели лодку с балансиром (проа) и катамаран (двойную лодку). У проа нет носа и кормы (при смене галса, т. е. курса относительно ветра, они просто меняются местами), зато есть наветренный и подветренный борт (рис. 2 и 3).

Очень узкий и высокий основной корпус (удлинение более 10…15) часто даже делают несимметричным — наветренный борт более выпуклым, тогда при движении на корпусе, как на крыле самолета, создается сила Fc, противодействующая дрейфу, хотя и так корпус большого удлинения создает огромную силу бокового сопротивления при ничтожном сопротивлении движению вперед. Корпус почти не создает волн, и сопротивление движению создает лишь трение поверхности днища и бортов о воду. Балансир (аутригер) всегда расположен с наветренной стороны.

Парус проа растянут между двумя длинными реями, верхняя фалом подтягивается к топу мачты, а нижняя отдувается ветром и удерживается шкотом. Передний угол паруса (где сходятся реи) закрепляется на той оконечности лодки, которая на данном галсе служит «носом». Галс меняют, не убирая паруса, просто переносят его передний угол на другую оконечность корпуса.

Парус оказывается наклонным, и сила F, развиваемая на нем ветром и примерно перпендикулярная поверхности паруса, направлена вперед, вбок и вверх. Именно на такие компоненты ее и можно разложить: Fx, Fy и Fz. Первая движет судно вперед, вторая направлена вбок и создавала бы дрейф под ветер, если бы ему эффективно не препятствовал узкий (и глубокий) корпус, а третья… (внимание!) — третья создает подъемную силу! Она направлена вверх и «вытаскивает» корпус лодки из воды, уменьшая его водоизмещение! А как же крен? Давайте разбираться дальше.

На рисунке 2 показан вид проа сзади с рулевым, сидящим на балансире. Центр инерции ЦИ всей системы расположен где-то между корпусом и балансиром, а линия действия силы на парусе (пунктир) проходит рядом с ним. Попробуйте повернуть колесо или штурвал, прикладывая силу, направленную к оси или от оси. Ничего не получится! Так и сила давления ветра на парус проа не создает крена. Если рулевой наклонится в сторону корпуса лодки, ЦИ сместится влево, и балансир выйдет из воды, поднимаясь вверх. Откинется рулевой назад, балансир пойдет вниз, к воде (потому, видимо, он и назван балансиром).

Какие же преимущества это дает? Самое главное — площадь паруса можно теперь увеличивать и увеличивать, практически до тех пор, пока «подъемная сила» Fz не сравняется с весом лодки и проа не взлетит в воздух! Собственно говоря, у рулевого, сидящего на поднятом над водой балансире, учитывая большую скорость, создается полное впечатление полета, откуда и пошло в западной литературе название «Flying ргоа». Итак, мы открыли (для себя) первый секрет древних мореходов: равнодействующая сил на парусе должна проходить вблизи центра инерции судна. Это дает возможность ставить очень большие паруса и развивать огромные скорости в сильный ветер.

Есть и другие секреты. Один из них относится к технике руления. Я даже не буду комментировать наш обычный способ перекладывания руля влево и вправо, что тормозит ход судна. Ничего подобного полинезийцы не делали и ход лодки не тормозили. Обратимся к рисунку 3, где изображена проа со стороны наветренного борта. Рулевое весло опускалось около заднего (по ходу) крепления балансира, и лопасть весла всегда была параллельна корпусу. Весло только поднимали из воды или опускали глубже. Таким образом, весло, как ножом, резало воду и не создавало практически никакого сопротивления движению, работая, как крыло с высоким гидродинамическим качеством.

Игра шла на взаимном расположении центра парусности ЦП и центра бокового сопротивления ЦБС. При опущенном весле ЦБС смещался назад по ходу, а ЦП оказывался впереди. Вспомним, что сила бокового сопротивления Fc приложена к ЦБС, а сила дрейфа Fy — к ЦП. Возникал момент двух равных по величине сил Fy и Fc (рис. 4), поворачивающий лодку влево, т. е. уваливающий ее под ветер.