Почему оно плавает

однако
знания теории помогут тебе быстрее и лучше освоить практику. Когда
выйдешь на воду в первый раз, из головы вылетят буквально все твои
глубокие познания о парусе. Не удивляйся и прими как должное, через
некоторое время память вернется и ты будешь спокойно разбираться в
том, что раньше прочитал.
Чтобы дело шло быстрее, будь внимателен, смотри, как
делают те, у кого получается, замечай все: как стоит парус, как
добирается шкот, как делается поворот, все до самых незначительных
на первый взгляд, мелочей: наклон мачты, движение рук, поворот головы,
пластику движений и многое, многое другое. Яхтсмен никогда не
перестанет учиться, его наблюдательности и исканиям нет предела.

судна одновременно в двух
средах – водной и воздушной – является весьма
сложной и до конца не решённой задачей теоретической
механики. Для изложения законов поведения парусного
судна мы будем основываться не на точных матема-
тических доказательствах, а на упрощённых интуити-
вных представлениях о физической природе явлений
обтекания воздухом и водой отдельных частей судна.

и уравнениями непростыми для понимания слушателями, находящихся на самом начальном уровне знакомства с парусом…
В нашем курсе мы сделали ставку на простое и наглядное изложение того, почему же парусное судно все же двигается.
В пользу «понятности» материала мы дерзко отступим от основных законов физики, таких как законы Ньютона, не говоря уже о сложных законах гидро- и аэростатитки и динамики.
А дотошные слушатели, не желающие останавливаться на этом «примитивном» уровне могут изучить рукопись Белоозерова и другие учебники на сайте «Паруса народ ру» в разделе Библиотека.

ЛОВЛИ ВЕТРА.
Действительно: парус-мешок наполняется ветром и толкает корабль по ветру:
Сила тяги = Давление ветра х Площадь паруса
(физика 7 кл)
Скорость корабля - при хороших условиях может даже почти приравняться скорости ветра.

Направление движение (курс)
можно немного менять, слегка
разворачивая парус относительно
оси корабля.
Так когда то ходило большин-
ство кораблей. Вспомним, как
мореплаватели в эпоху Великих
открытий месяцами ждали
попутного ветра.

1. Как мешок?

Ветер

Тяга

начинающих мореплавателей, не знавших, что парус должен работать как мешок, повернул его боком к ветру и туго натянул веревки … … и тут, вдруг, появилась тяга, которая заставила корабль двигаться вперед!

Тяга от такого паруса оказалась
не только сильнее тяги от «мешка», но и
позволяла кораблю двигаться под углом к ветру!

2. Как крыло!

Мореплаватели очень обрадовались такому открытию и стали активно использовать «косые» паруса, совершенствуя парус и свое умение. Парус превратился в … КРЫЛО!

Сегодня любой начинающий яхтсмен знает, что высоко-технологичное дорогое изделие «ПАРУС» должно работать как крыло.
А использовать его в качестве мешка для ветра все равно, что забивать гвозди калькулятором!

на ней парус, и смотрим на все это сверху.

Подъемная сила

Ветер

Парус

На парус набегает 2 потока с одинаковым коли- чеством частиц воздуха

Потоки одновременно
огибают парус.

Расстояние между коричневыми частицами больше, чем между синими. Коричневым частицам свободно.
Синие стремятся туда, где свободно.

4. Синие частицы давят на парус.
ВОЗНИКАЕТ ПОДЪЕМНАЯ СИЛА Fп

ПОДЪЕМНАЯ СИЛА зависит от формы профиля
и площади паруса, скорости потока и еще множества факторов

Fп

корпус яхты

Подъемная сила тянет лодку немного ВПЕРЕД ! – Fтяги
.... и СИЛЬНО В БОК! – Fдрейфа

Fп

Fтяги

Fдрейфа

НУЖНО ИЗБАВИТЬСЯ ОТ ДРЕЙФА!

днищем

Ветер

Парус

Установим на яхту
плавник - ШВЕРТ

Яхта движется вперед
и влево. На плавник
набегает встречный
поток воды

Аналогично парусу, на плавнике
возникает подъемная СИЛА,
которая сопротивляется дрейфу

Fп

Fтяги

Fдрейфа

Вода

Эта сила возникает только, когда ЯХТА ДВИГАЕТСЯ!
И эта сила всегда слабее дрейфа. Дрейф ЕСТЬ ВСЕГДА!

Fсопр

парусное судно,
давайте посмотрим, сколько на самом деле на яхту действует разных сил.
Опытный капитан должен знать и помнить о каждой из них!

парусов, каждый из которых работает как вертикально поставленное крыло в набегающем потоке ветра;
Корпус, обеспечивающий равновесие судна на водной поверхности;
Система плавников (шверты и рули), каждый из которых работает как вертикально поставленное крыло в набегающем потоке воды, создаваемом движением судна.

Парус

Корпус

Система
плавников

силы, часть которых при правильном управлении даёт тягу по курсу, а часть вызывает дрейф в поперечном направлении.
Эти силы уравновешиваются равной им суммой сил гидродинамического сопротивления (в соответствии с первым законом Ньютона: действие равно противодействию).
Скорость судна определяется именно этим равновесием, т. е. судно разгоняется до тех пор, пока гидродинамическое сопротивление не сравняется с аэродинамической тягой.
Поскольку аэродинамические и гидродинамические силы приложены на разной высоте, они образуют опрокидывающее усилие (момент сил).
Это воздействие компенсируется восстанавливающими силами, которые развиваются при крене судна, а также за счёт перемещения экипажа.

про работу паруса направление ветра совпадало с хордой паруса.
В этом случае говорят – угол атаки α=0°.
При этом угле подъёмная сила на самом деле ОТСУТСТВУЕТ .
С увеличением угла атаки сила растет.
Наибольшая сила на современных парусах достигается при α=15-30°. Потом сила падает - парус располагается поперек потока и растет его сопротивление.

больше прогиб паруса, тем больше тяга.
Но при увеличении прогиба паруса растет и сила сопротивления, про которую мы нарочно «забыли».

Для современных парусов наилучший результат достигается при
пузе равном 8-15 %

результате качества самого паруса или неправильной его настройки приводят к срыву потока и его завихрениям – турбулентности.
Турбулентность снижает тягу

4. Продуваемость ткани
Если парусная ткань продувается (неправильный выбор ткани, старость), то снижается тяга.
Хорошая парусная ткань полностью не продувается.

5. Растяжимость ткани
Растягивание ткани в результате неправильного покроя, выбора ткани или из- старости приводит к завихрениям потока и снижает тягу.
Парус не тянется (почти)

должен не позволять образовываться завихрениям набегающего потока.
Кроме того, завихрения могут быть устранены путем поворота мачты.

воздуха движению яхты
2. Гидродинамическое сопротивление – сопротивление воды движению яхты

Паруса, корпус, плавники яхты, как и прочие элементы тысячелетиями совершенствовались для движения в двух средах – в воде и воздухе.
Они устроены таким образом, что сами по себе создают минимальное сопротивление движению.
Основной источник сопротивления – это экипаж (как в прямом, так и в переносном смысле).