В эпоху дизельных двигателей и атомоходов парусные суда не теряют своей популярности. Основной двигатель такого корабля – ветер. Человеку остается только правильно использовать эту могучую природную силу. Если скорость парусника зависит от ветра, то как же он может плыть быстрее него?
Как работает парусник?
Для управления парусным кораблем используется подъемная или, как ее еще называют специалисты, боковая сила. Можно заметить, что парусник всегда идет в ту сторону, в какую ему прикажет капитан, учитывая, что ветер может быть встречным.
Секрет заключается в самом парусе, который является своеобразным крылом. Например, встречный ветер толкает самолеты вверх, а парус-крыло, расположенный вертикально, направляет корабль вперед.
Парус имеет изгиб, и поток воздуха также будет изгибаться, для того чтобы обойти его. Воздушный поток при этом ускоряется. Этот процесс создает низкое давление и в дальнейшем подъемную силу. Внизу паруса низкое давление «прижимает» судно к воде.
Если говорить другими словами, то область высокого давления смещается к области низкого, и этот процесс давит на парус. Разница высокого и низкого давления создает подъемную силу. С подветренной стороны скорость воздушных потоков выше, чем с наветренной. С внешней стороны создается разрежение. Таким образом, в парус судна «всасываются» воздушные потоки, которые и перемещают корабль.
Движется судно благодаря балансировке разных сил и паруса здесь выступают в роли крыльев. Основная часть подъемной силы направляется в бок, остальная – вперед. В парусниках также есть «невидимый» парус, который называют швертом. Располагается он под днищем судна и создает подъемную силу.
Шверт не дает кренится паруснику и противостоит противоположной силе, которая действует на парус. Движение судна полностью зависит от команды. Нужно знать, когда сделать крен, куда направить парусник для более быстрого хода и т.д.
Может ли парусник идти быстрее ветра?
Может показаться, что скорость парусного судна зависит только от скорости ветра и не превышает ее. К примеру, рассмотрим ситуацию, когда попутный ветер направлен непосредственно в корму корабля. Судно двигается быстрее и постепенно его скорость станет такой же, как и скорость ветра. На палубе будет безветрие.
Однако на практике парусник действительно способен обгонять ветер. Чтобы доказать это, рассмотрим схему, представленную ниже. На ней изображено судно, которое идет по курсу галфвинд – ветер дует перпендикулярно ему.
На схеме четко прослеживается треугольник с прямыми углами. Роль гипотенузы в нем играет вымпельный ветер. Катеты представлены скоростью ветра, а также воздушного потока, который движется навстречу судну и равен его скорости. От вымпельного ветра зависит сила действия на парус и аэродинамический угол атаки.
В ситуации, когда скорость бокового ветра и встречного воздуха становятся одинаковыми, вымпельный ветер увеличивается практически в полтора раза. Кроме того, практически в 2 раза возрастет сила, воздействующая на парус.
Получается, парусное судно действительно способно обгонять ветер. Однако в реальных условиях на него влияет много различных факторов, которые замедляют парусник. Также имеет значение тип корабля. Например, буер может плыть быстрее ветра в 4-5 раз. А виндсерфинг способен двигаться в 2 раза быстрее ветра. Парусное судно класса «буер» поставило скоростной рекорд – 230 км/ч.
Парусные суда при определенных условиях способны плыть быстрее, чем ветер. Это возможно, когда корабль движется по курсу галфвинд – перпендикулярно ветру. При этом парус располагается под определенным углом и скорость судна уже меньше зависит от давления, которое оказывает на него сила ветра.
