Ян Проктор - Плавание под парусом: ветер, волнение и течения

• Название: Плавание под парусом: ветер, волнение и течения
• Автор: Ян Проктор
• Издательство: Гидрометеоиздат
• Жанр: Спорт
• Год: 1981

Автор книги — один из видных английских яхтсменов, спортивный корреспондент. Цель книги — научить яхтсменов учитывать влияние таких основных гидрометеорологических факторов, как ветер, течения, волны, приливы, и использовать знание этих факторов в парусных гонках и при подготовке к ним. Изложены наиболее простые приемы предсказания гидрометеорологических явлений, даны рекомендации по использованию официальных прогнозов и т. д.

---

О скоростях яхты на волне можно только догадываться. На рис. 30 показаны значения скоростей, возможных на различных участках волны, которая имеет скорость 16 узлов. По формуле, которую здесь можно не приводить, волна с такой скоростью имеет длину 40 метров и период 5 секунд (подобную волну можно встретить в открытом море). В тыловой части волны лодка, как показано на рисунке, имеет водоизмещающую скорость 5, 5 узла, на подошве она начинает глиссировать и имеет среднюю скорость 8 узлов, на гребне развивает скорость около 12 узлов.

Рис. 29. Участок волны, на котором яхта может глиссировать или «сидеть» на волне

Рис. 30. Возможные скорости яхты на различных участках волны длиной 40 метров

Рис. 31. Время прохождения яхтой различных участков волны, показанной на рис. 30

Рис. 32. Уменьшение скорости яхты на переднем склоне (волны на 1 узел существенно замедляет среднюю скорость.

По данным из примера, приведенного в предыдущем разделе, можно определить, что средняя скорость яхты на такой волне равна примерно 9, 7 узла. Поскольку она на 0, 7 узла больше, чем при таком же ветре на спокойной воде, то использовать волны для глиссирования на гребнях выгодно, несмотря на неодинаковость и неравномерность скорости яхты из-за барашков, замедляющих водоизмещающее плавание.

В приведенном выше примере необходимо учитывать несколько интересных особенностей. Наиболее важно понять соотношение между скоростью яхты и скоростью волны На всех трех участках, на которые мы ее разделили.

Из рис. 31 видно, что на первом участке водоизмещающая скорость яхты 5, 5 узла и волна будет догонять ее с относительной скоростью 10, 5 узла, поэтому яхта будет находиться здесь только 2, 14 секунды. На втором участке яхта движется быстрее (8 узлов), а относительная скорость, с которой волна ее догоняет, также 8 узлов, поэтому яхт, а будет находиться на этом участке дольше — примерно 3, 25 секунды. На третьем участке яхта движется еще быстрее, относительная скорость волны и яхты уменьшается только на 4 узла, поэтому яхта будет оставаться на этом участке 6, 51 секунды.

Отсюда видно, что наиболее важно, чтобы яхта начала глиссировать как можно раньше после прохождения ложбины, а гонщик использовал все мастерство для поддержания максимальной скорости, которую яхта получила от толчка волны, и постарался удержать ее на этом участке как можно дольше.

Вернемся к примеру с волной длиной 40 метров и скоростью 16 узлов. Если на гребне волны (участок 3) скорость яхты вместо 12 узлов достигнет только 11, то средняя скорость по всей волне станет немного меньше — около 9 узлов, то есть фактически будет меньше скорости на спокойной воде (см. рис. 32).

С другой стороны, если скорость яхты в тыловой части волны (участок 1) уменьшится до 3, 5 узла, то средняя скорость изменится ненамного и составит 9, 4 узла. Если на этом же участке скорость упадет до 4, 5 узла, то средняя скорость лодки уменьшится только до 9, 6 узла, что и показано на рис. 33.

Другими словами, уменьшение скорости на 1 узел на гребне (участок 3) уменьшит среднюю скорость лодки на 0, 7 узла, а уменьшение скорости на 2 узла на тыловом склоне уменьшит среднюю скорость всего на 0, 3 узла. Если скорость в тыловой части волны уменьшится на 1 узел (так же, как на гребне), то средняя скорость по всей волне уменьшится только на 0, 15 узла (см. рис. 34).

Рисунки, которые использовались в вышеприведенном примере, являются очень грубым приближением, а все расчеты достаточно произвольны, но результаты убедительны и проясняют рассматриваемый вопрос.

Рис. 33. Уменьшение скорости на тыловом склоне на 2 узла приводит к незначительной потере средней скорости

Рис. 34. Уменьшение скорости яхты на тыловом склоне на 1 узел уменьшает среднюю скорость только на 0, 15 узла.

В этих простых примерах предполагалось, что направление движения волны и лодки одинаково, а легкий ветер достаточен для глиссирования на спокойной воде со скоростью 9 узлов. В действительности маловероятно, чтобы такие условия наблюдались одновременно: обычно лодка, идущая в галфвинд, пересекает волны под углом, однако последнее условие может не выполняться, если ветер повернул, оставив после себя зыбь. Изложенные принципы применимы как для яхты, идущей в направлении волн, так и для яхты, пересекающей их под небольшим углом.

Выбор нужных участков

Из вышеизложенного необходимо извлечь следующий урок: при возможности глиссирования на свободных курсах надо стараться вести яхту с наивыгоднейшей скоростью на ложбинах, гребнях и склонах волн. Конечно, на всех частях волны важно идти как можно быстрее, но практически трудно все время держать яхту на пределе возможностей, то есть постоянно изменять ее дифферент, положение шверта, шкотов или оттяжки гика, а следовательно, заниматься настройкой лодки в ложбинах, гребнях и на передних склонах больше, чем при подъеме на тыловые склоны волн.

При равенстве средних скоростей яхты и волны из этого правила имеется важное исключение: если рулевой позволит яхте скатиться по переднему склону одной волны и сможет поддержать скорость на уровне, достаточном для успешного подъема на гребень следующей, то яхта не только выиграет волну, но станет помехой для лодки за кормой, которая не так искусно плыла на тыловых склонах волн. При таких условиях легко оставаться на переднем склоне волны и следовать с ее скоростью, но очень трудно сойти с нее и взобраться на следующую волну.

Прорваться вперед волны (если она движется примерно со скоростью лодки) можно, только бросившись на нее с максимально возможной энергией, которую удалось приобрести на переднем склоне предыдущей волны. Однако если яхта не смогла подняться по тыловому склону идущей впереди волны и обосновалась в ложбине, то лучше позволить лодке тихо скользить, пока гребень идущей сзади волны опять не поднимет ее, а затем со всей возможной скоростью снова броситься за идущей впереди волной. Находись в ложбинах, только если имеется опасность потерять волну или яхта замедлила ход; качаясь в ложбинах — не имеешь никаких перспектив!

Горизонтальное движение воды при волнении

Рис. 35. Орбитальное движение частиц в волне. Основное направление движения на различных участках волны показано внизу стрелками.

Яхтсмены на маленьких не глиссирующих лодках склонны упрощать волновое движение. Часто подчеркивается, что волны — это только вертикальное движение воды и перемещается лишь форма. В этой связи отмечается, что волны можно заставить бежать по веревке, если один конец ее привязать, а другой трясти, при этом очевидно, что веревка, как и волны, горизонтально не перемещается.

Важно, что горизонтальное перемещение воды невелико по сравнению с вертикальными колебаниями. Главное, что у волны перемещается только форма, а относительное смещение массы воды невелико. Однако чрезмерное выделение этих фактов может привести к игнорированию наличия заметного горизонтального смещения воды. Движение частиц воды на гребне совпадает с генеральным направлением перемещения волны, а частицы на подошве смещаются в обратном направлении. Наблюдения за любым плавающим предметом, низко сидящим в воде и, следовательно, не подверженным действию ветра, подтверждают движение вперед на гребне и назад — в ложбине.

Строго говоря, сочетание горизонтального движения частиц воды и их вертикального перемещения, вызываемого подъемом на гребнях и опусканием в ложбинах, приводит к круговому, или орбитальному, движению, представленному на рис. 35. Здесь частица показана все время на поверхности волны, причем центры орбит находятся на одной и той же высоте. Вращение направлено против часовой стрелки: вперед — на гребнях, вниз — на тыловых склонах, назад — в ложбинах и вверх — на передних склонах.

Мы рассматриваем только горизонтальное движение Частицы движутся по круговым орбитам (рис 35), назад и вперед, вверх и вниз, поэтому можно считать, что диапазон горизонтального движения частиц примерно равен высоте волны. Этот диапазон называется амплитудой.

Скорость поверхностного движения воды

Чем выше волна, тем больше диапазон горизонтального движения, или амплитуда, которая зависит только от высоты и не связана с длиной волны Скорость этого движения зависит от длины волны и гораздо больше для коротких и крутых волн, чем для длинных и пологих.

Рис 36. Направление и скорость движения воды на поверхности волны

Движение волн, на которых, как (правило, соревнуются маленькие яхты, обычно невелико, но оно достигает наибольшей скорости на гребнях (вперед) и в подошвах (назад). Об этом необходимо помнить при плавании на волнах, как будет показано ниже. Рисунок 36 иллюстрирует вышесказанное.