11.05.2011

Эволюция паруса

Всем давно известно, что лучший по форме парус – это бермудский. Но так ли это? Пытливый ум здесь может привести множество примеров достаточно успешных парусных вооружений, имеющих ряд преимуществ перед уже ставшими классическими бермудскими парусами.

Эту тему на нашем сайте начал ещё Ignat, написав прекрасную статью «Тихоокеанские многокорпусники». Статья замечательная. И мы рекомендуем Вам её к прочтению. Но касательно парусного вооружения, она только затрагивает эту тему. А тема очень интересная, поэтому сегодня мы её продолжим.

Факторов, влияющих на выбор парусного вооружения предостаточно. Здесь, как и в любой области, невозможно создать идеальное вооружение. Для разных целей подходят разные паруса. Но в силу привычки и стереотипа, на большинстве яхт мы наблюдаем вооружение бермудский шлюп. Попробуй производитель предложить совершенно непривычное парусное вооружение, пусть оно и будет отвечать конкретному запросу более качественно, чем классика, и он просто потеряет своих клиентов.

Так что ещё одна из важнейших причин начать строить яхту самостоятельно – это возможность подобрать необходимое именно для себя парусное вооружение. 🙂

Стремление быть первым является важным фактором сегодняшнего прогресса, в том числе и в яхтинге. Парусные синдикаты топовых регат (Кубок Америки, Volvo Ocean Race, Vendee Globe и т. пр.) вкладывают большие средства в испытания, проектирование и строительство совершенных гоночных машин (бюджеты участников 33-го розыгрыша Кубка Америки превысили сумму в полмиллиарда долларов). Логично, что успешные идеи в сфере новых тенденций парусного вооружения транслируются на массовые лодки. Но насколько это правильно, ведь необходимо учитывать минимум два фактора: гоночные машины изначально идут в совершенно в другом режиме плавания, и далеко не все крейсеристы гонятся за скоростью.

Давайте немного вернёмся к истории развития паруса в Старом Свете. Буквально 100 лет тому назад, когда ещё паровой двигатель не завоевал успеха у коммерсантов, именно прямые паруса – узкие и низкие были «в моде». Они неплохо разгоняли суда, особенно на попутных курсах, но были очень плохими лавировщиками. Небольшие рыболовные суда и первые яхты, преследовали чуть другие цели, и к тому же, благодаря меньшим размерам, позволяли использовать в вооружении более сложные конструкции. Гафельное вооружение было классикой. Но вскоре двигатель окончательно «победил» парус, который остался уже только на яхтах, используемых в целях отдыха, развлечения и в спортивных состязаниях. А к гоночным яхтам предъявляется новое требование – безупречно ходить в лавировку. Именно лавировка сегодня является определяющим для победы на классических гоночных дистанциях.

Так яхтсмены отказались от гафеля, и профиля парусов становятся всё уже и выше — бермудские паруса завоёвывают популярность.

И хотя в 60-х годах прошлого столетия Чеслав Мархай и доказал, что форма паруса типа «гуари» эффективней паруса «маркони» (бермудский на жёсткой мачте), требуется ещё время, чтобы паруса эллипсоидной формы пришли на смену бермудским. Сегодня технологии и материалы позволяют без особых проблем создавать рангоут и такелаж, благодаря которому мачты отлично гнутся и не создают слишком большого аэродинамического сопротивления, но в принципе, до сих пор на массовых яхтах негнущиеся мачты и треугольные неэффективные паруса. Правда, не потому что это сегодня не позволяют сделать технологии, как ещё 40 лет тому назад, но потому что теперь удобно закручивать паруса в мачту, но мачта при этом обязана быть ровной.

Прорыв был осуществлён в 2000 году, когда голландец Йенс Никель доказал эффективность широкого грота. Улучшенная аэродинамическая форма с большим горбом грота имела большую тягу, и при большей площади, что удивительно, меньшую кренящую силу. Рыскливость яхты также значительно снизилась. Никель объясняет это что хотя ЦТ такого паруса стал выше, но ЦП, напротив, сместился вниз. И не случайно именно Йенс Никель пришёл к такому выводу — голландские рыбаки со старых времён использовали короткий изогнутый гафель, который позволял парусному вооружению развивать высокую тягу.

Однако эволюция спортивного паруса продолжилась. Теперь не в моде паруса эллиптической формы. Современный грот имеет ярко выраженный нок-бензельный угол, а самая верхняя сквозная лата уж очень напоминает гафель. На America’s Cup такое вооружение было впервые продемонстрировано в 2007 году.

Почему так, неужели знаменитейший теоретик паруса Чеслав Мархай ошибался? Нет. Эллиптическая форма паурса и в самом деле лучшая. но лишь в идеальных и стабильных условиях обтекания. Но яхты движутся по взволнованному морю, и практика вносит свои коррективы.

Кстати, небольшие нюансы, но надо понимать, что современное спортивное вооружение, грамотно уже нельзя назвать бермудским, хотя мы и продолжаем это делать. Грот сегодня имеет явно выраженную верхнюю шкаторину и четыре угла.

Интересным решением сегодняшнего развития парусного вооружения можно считать яхту класса Open 50 Adecco – «Etoile Horizon». Возможно, кому-то это покажется странным, но! У гафельного паруса ниже расположен центр парусности, соответственно при той же площади – меньший кренящий момент. Дальше. Океанские гонщики совершенно не стремятся к лавировке – это невыгодно. Им нужна скорость, и ради поиска нужного ветра, можно сделать лишний крюк в океане, не говоря о том, что на маршрутных гонках встречного ветра изначально не так уж много. А здесь опять-таки гафельный парус лучше тянет, чем бермудский. Да и не так уж и много у бермудского преимущества на лавировке. Это можно увидеть на приведённом здесь графике. Вообще, бермудский «победил» гафель на самом деле не сколько потому что он выгоден на гоночной части дистанции против ветра, но благодаря облегчению рангоута, особенно в верхней его части. А современные технологии и материалы позволяют не только мачты делать лёгкие, но гафели 🙂

Давайте теперь вспомним и о двухмачтовом вооружении. в 60-х годах прошлого столетия вооружение иолом считалось идеальным по многим параметрам. Это большая площадь парусности при отсутствии технологических возможностей делать высокие мачты, и более легкие паруса, с которыми проще работать, и возможность вместо взятия рифов просто убрать один парус… Вообще, яхты длиной более 12-ти метров все были двухмачтовыми.

Но эволюция берет своё, и шлюпы за счёт меньшего сопротивления парусного вооружения отодвигают двухмачтовое вооружение в прошлое. Удачным ренессансом двухмачтового вооружения стала кругосветная гонка «Видбред» 1989-90 гг., когда Питер Блейк и Грант Далтон устроили восхитительную дуэль, имея преимущество на полных курсах за счёт широкого и большого по площади вооружения. Но уже следующая гонка показала несостоятельность двухмачтового вооружения, против современных шлюпов, выходящих в режим серфинга.

До сего момента мы разобрали эволюцию парусного вооружения в Европе.

Кратко резюме:  прогресс отодвинул парус с коммерческого русла в развлекательное и спортивное. Конструкторские соображения, плюс обмерные формулы привели к тому результату, который мы сегодня наблюдаем. Но в странах юго-восточной Азии совсем другие паруса. Для нас не привычные, но что может показаться поразительным, куда эффективней бермудских парусов. И за счёт формы паруса, и за счёт удобства управления, и за счёт низкого центра парусности.


Идеального паруса нет, ведь ничего нет идеального, всё хорошо на своём месте. Но лучшим парусом, наверно, можно назвать так называем «гафельный цветок», родина которого Западная Полинезия. Долгое время этот тип паруса считался примитивным, но стоит отметить, что он очень эффективный. Вы можете просто посмотреть на диаграмму справа, и сразу всё становится ясным.

Почему «гафельный цветок» так эффективен? Исследования Мархая позволили установить, что на верхней и нижней шкаторинах такого паруса возникают развитые вихри, которые значительно увеличивают зону пониженного давления, и как результат, растёт подъёмная сила, которая и увеличивает силу тяги.

Как видно из диаграммы, дельтовидное крыло даёт очень большую подъёмную силу, к тому же здесь ещё и невысокая зависимость подъёмной силы от угла атаки. Подобный парус не требует регулировки шкотов при незначительных отходах и заходах ветра.

Классическое вооружение «выживает» за счёт спинакера или геннакера, который поднимают на полных курсах. Представляете как значительно легче Полинизейцам идти с отличной скоростью, не заморачиваясь с постановкой дополнительных парусов на полных курсах? К тому же низкий центр парусности позволяет при усилении ветра дольше сохранять большую площадь парусности, просто при помощи фала опустив ниже парус, а при слабом ветре — поднять выше. Если требуется быстро сбросить нагрузку с паруса, то просто приподнимают нижний реёк, что открывает заднюю шкаторину и уменьшает площадь парусности.

С рангоутом здесь также проще. Мачта короче и требует более простого стоячего такелажа, нагрузка на неё меньше, и главное, нет претензий к гибкости. Спортивные яхты должны иметь мягкий и гибкий рангоут, в результате, им приходится иметь развитый стоячий такелаж для регулировки изгиба мачты и снятия с неё высоких нагрузок.

На мой субъективный взгляд, это парусное вооружение обладает гораздо большими преимуществами, чем бермудское, и мы не заслуженно не обращаем на это внимание при проектировании яхт.

И если Вас заинтересовало парусное вооружение Юго-Восточной Азии, то рекомендуем к прочтению статью «Лодочные крылья», также подготовленная нашим автором Ignat. В ней Дмитрий подробно раскрывает эту тему.


Но вернёмся к современным швертботам. На ныне популярных и быстрых скифах за счёт длинного бушприта на достаточно плоских, в сравнении с классическими, геннакерах возникает спиралевидный вихревой поток тот же, как и на полинезейских парусах «Гафельный цветок». Вы можете ознакомиться с приведенной схемой.

И если на VOR70 ещё не в ходу длинные бушприты, то на Mini Transat их длина составляет уже половину корпуса!

Итак, подведём общий итог. На моторно-парусных яхтах до сих пор используют паруса типа Маркони, благодаря удобству быстрой уборки и постановки парусов с помощью закрутки в мачту, хотя и эффективность такого вооружения низка.

На современных гоночных яхтах используют узкие паруса прямоугольной формы. Вместо гафеля верхнюю часть паруса поддерживают сквозные латы из современных материалов. Это вооружение высоко-эффективно на лавировке, и на полных курсах дополняется с помощью геннакера или спинакера.

«Гафельный цветок» и не думает сдавать свои позиции. Его не только повсеместно используют рыбаки в Юго-восточной Азии, но и проводят соревнования по парусному спорту на местных лодках. Потенциалом обладают высоким, недаром такие современные швертботы как «Летучий голландец» и «49-тый» используют вихревой эффект путём наклона мачты в корму и длинного бушприта. Но из-за низкой эффективности вооружения на лавировке, видятся бесперспективными исследования в спорте высоких технологий, а производители мейнстримовских лодок, которые с удовольствием копируют современные находки в спортивных яхтах вряд ли рискнут вкладывть средства в исследования и инженерные разработки нового вооружения при высоком риске потерять своих клиентов из-за сложившихся стереотипов.

Но ещё остались исследователи по Духу. Это те яхтсмены, которые готовы экспериментировать, не оглядываясь на финансовые перспективы. Как раз таки именно таким яхтсменам будет очень интерна наша статья.

И в рамках нового проекта Языкова актуально вернуться и нам к исследованияхм в этой области. Вооружение «Гафельный цветок», его модификация от Арта Лейна, а также наклон мачты в корму и длинный бушприт — то направление, которое лично мне, как автору настоящей статьи, кажется перспективным для новой яхты. Но остаются открытым два важных вопроса: взаимодействие яхты с новым вооружением для удержания на всех курсах относительно ветра с закрепленным рулём, а также эффективность вихревых потоков предположительно сильно зависит от скорости яхты — далеко не случайно этот тип вооружения используют на катамаранах и проа. Как это будет работать на однокорпусной яхте, длиной около 6.5 метров, имеющее высокое грузоподъёмное водоизмещение?

С уважением, Виталий Елагин.

В статье использованы материалы (диаграммы) из статьи «Учение о форме» авторов Ларса Болле и Карстена Кеммлинга, публикация в журнале «Yacht Russia», август 2010 г.

Комментарии:

Комментарии читателей статьи "Эволюция паруса"

  • Оставьте первый комментарий - автор старался

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *




Проверочный код *