Диаграмма, напоминающая по форме кардиоиду (сердечко), описывает величину и направление скорости парусной яхты в зависимости от силы и направления истинного ветра.
Истинный ветер — ветер измеренный относительно неподвижной поверхности земли (дна моря).
Вымпельный ветер — ветер измеренный на движущемся объекте — яхте. Вымпельный ветер получается в результате сложения скоростей истинного ветра и яхты. Ввиду того, что яхта движется под действием вымпельного ветра, скорость которого может значительно превышать скорость ветра истинного, скорость яхты часто бывает больше скорости истинного ветра.
Угол между направлением истинного ветра и ДП яхты называется курсовым углом.
ДП — диаметральная плоскость (плоскость секущая корпус вертикально и вдоль на две симметричные половины).
В штурманском деле курсовым углом называется угол между ДП (диаметральной плоскостью) судна от носа до направления на объект. В данном случае объектом является ветер.
Точно против направления ветра и вправо и влево от него под некоторым острым углом не может идти ни одна яхта. Таково свойство взаимодействия ветра и парусов. Этот угол называется «мертвой зоной» .
Рис. 4.2. Мертвая зона (угол ψ): α — угол атаки паруса; β — курсовой угол яхты; δ — угол дрейфа яхты (δ имеет максимальное значение на курсе бейдевинд особенно в слабый ветер и доходит до 20°, δ плавно уменьшается при уваливании до 0° на курс фордевинд)
Изменяя положение парусного судна относительно ветра, т. е. изменяя курсовой угол, яхта при одной и той же силе ветра будет идти с разной скоростью. Значения скоростей яхты в зависимости от курсового угла и дадут диаграмму скоростей.
Для одной и той же яхты диаграмма скоростей будет иметь несколько разный вид в зависимости от силы ветра и взволнованности поверхности воды.
Однако, общая типичная картина диаграммы не изменится. Типичные диаграммы скоростей для разных парусников показаны в относительном масштабе на рисунке 4.3.
Рис. 4.3. Диаграммы скоростей: 1 — супер-яхты whitebread, развивающие среднюю скорость около 20 узлов и максимальную до 40 узлов (35 и 75 км/ч); 2 — круизная яхта, вооруженная бермудским шлюпом; 2а — то же, но со спинакером; 3 — папирусная лодка «Ра» Тура Хейердала; 4 — большие парусные корабли с прямыми (основными) и другими типами парусов (клиперы); 5 — современный гоночный катамаран
Рис. 4.4. Полярная диаграмма скорости яхты: Vнв — проекция скорости яхты в направлении против ветра
Образование «мертвой зоны» обуславливается аэродинамическими свойствами парусов и яхты в целом как комплекса.
С уменьшением углов атаки парусов от оптимальных значений сила тяги парусов резко падает и уже не в состоянии преодолеть силы лобового сопротивления яхты. Яхта останавливается.
Если углы атаки парусов будут существенно больше оптимального, то яхта будет сильно крениться и дрейфовать вбок.
За счет улучшения аэродинамических качеств парусов (а также рангоута и такелажа и всей надводной части яхты) и гидродинамических свойств подводной части можно мертвую зону уменьшить, но ее наличие неизбежно.
