Наиболее вредное влияние аэродинамического сопротивления проявляется на острых курсах яхты при лавировке.
Часто аэродинамическое сопротивление парусу (а в общих случаях для любого крыла) называют лобовым сопротивлением.
В виду разных физических процессов, имеющих место при рассмотрении вопроса о лобовом сопротивлении, лобовое сопротивление представляют как сумму трех составляющих:
Индуктивное сопротивление возникает вследствие разницы давлений на подветренной (разрежение) и наветренной (повышенное давление) сторонах паруса и появления перетекающих струй потока воздуха в верхней и, главным образом, в нижней частях паруса.
Уменьшение разницы давлений приводит к снижению полезных сил, на парусе продвигающих яхту вперед и полезных сил на нижней части плавника, препятствующих дрейфу.
Перетекание струй воздуха на парусе может быть уменьшено за счет уменьшения зазора между корпусом и нижними шкаторинами парусов и устройством специальных юбок в конструкции паруса.
Индуктивное сопротивление плавника или паруса с эллиптической формой его оконечности оказывается меньше, чем если бы оконечность имела остроугольную или прямоугольную форму.
Самые современные плавники имеют на оконечностях всевозможные утолщения и даже поперечные горизонтальные плоскости для достижения двух целей:
Индуктивное сопротивление составляет меньшую долю общего лобового сопротивления для паруса (плавника, пера руля, в общем случае — крыла.) большего удлинения, чем для паруса (крыла) меньшего удлинения.
Трение воздуха или воды обусловлено их вязкостью. Сопротивление трения возникает вследствие прилипания частиц потока (газа или жидкости) к помещенному в поток телу. Если поверхность гладкая — количество прилипающих частиц меньше.
Форма обтекаемого потоком тела также влияет на место положения зоны начала образования турбулентного слоя. Выбором формы профиля можно эту зону сместить дальше от лобовой кромки и, тем самым, уменьшить объем турбулентного слоя и, значит, торможение.
Точка начала турбулентного слоя зависит и от угла атаки. Чрезмерный угол атаки смещает эту зону к лобовой кромке и увеличивает, соответственно объем турбулентного слоя — т. е. увеличивает торможение.
Кроме того, турбулентный слой является своеобразным катализатором, провоцирующим образование гораздо больших вихрей, чем в самом турбулентном слое. Например, наличие турбулентного обтекания провоцирует возникновение больших вихрей у корпуса яхты, когда яхта идет с увеличенным дрейфом.
Вихри в потоке, за любым предметом в нем находящемся, образуются исключительно вследствие вязкости газа или жидкости. Вихреобразующими предметами на яхте являются: рангоут, такелаж, надстройки, экипаж и все прочее, что резко нарушает воздушный и водяной потоки.
Рис. 12.11
Вихри от подводной части корпуса являются исключительно вредными во всех случаях, особенно на острых курсах яхты при лавировке.
Наиболее выгодной формой с минимальным образованием вихрей является каплевидная форма, ориентированная по потоку закругленным концом вперед.
Худшей формой можно считать пластину поставленную плоскостью поперек потока, т. е. под углом атаки α = 90°.
