Распределение элементарных сил на парусе

На каждом квадратном сантиметре площади паруса возникает своя элементарная сила, характеризуемая величиной и направлением.

Распределение этих элементарных сил и их характеристика зависят от угла атаки. Можно выделить три качественно разных случая.

Рис. 12.8. Распределение сил

Случай 1. От положения левентик до курса бейдевинд. Угол атаки настолько мал, что парус не наполняется ветром и полощет. Действуют только хаотические силы, вызывающие дрейф и крен яхты.

Случай 2. Яхта идет острым курсом к ветру. Угол атаки оптимален.

Сразу за мачтой возникает зона завихрений потока воздуха, протяженностью около трех сечений мачты. В этой зоне присутствуют только вредные силы. Для парусов, стоящих на ликтросе за штагом, эта зона составляет 3-4 диаметра ликтроса (и/или штага.) и существенно меньше, чем у парусов, стоящих на мачте (Поскольку диаметр мачты больше диаметра штага.).

Для яхт, оборудованных поворотным обтекателем штага и ликтроса, эту зону удается свести почти до нуля.

Поскольку на подветренной стороне паруса существует разрежение, а на наветренной — повышение давления, то возникает явление выравнивания давлений за счет перетекания воздуха от большого давления к меньшему в районе фалового угла и по нижней шкаторине. Поэтому здесь зоны уменьшения элементарных аэродинамических сил.

Наивысшее значение элементарных сил и их наивыгоднейшее направление располагаются в районе центра тяжести площади паруса со смещением к передней шкаторине.

При продвижении к задней шкаторине элементарные аэродинамические силы от максимальных значений плавно уменьшаются до нуля.

Равнодействующая (результирующая) всех элементарных сил приложена близко к центру тяжести площади паруса с некоторым смещением к передней шкаторине. Смещение равнодействующей к передней шкаторине (от разных причин: изменения угла атаки, изменения формы паруса, применения более аэродинамически выгодной мачты.) сопровождается изменением ее направления в выгодную сторону. Тяговая составляющая увеличивается. Однако, слишком малый угол атаки, приводит к резкому уменьшению равнодействующей аэродинамических элементарных сил. Слишком большой угол атаки также уменьшает равнодействующую , но не так резко. На плавнике возникают силы, препятствующие дрейфу. Действуют также и силы торможения на корпус и плавник.

Случай 3. Яхта идет курсом фордевинд. Угол атаки — 90°. Максимум сил смещается в центр тяжести площади паруса, однако, величина сил уменьшается примерно вдвое по сравнению с максимумом для оптимального угла атаки на курсе бейдевинд. На плавник и корпус яхты действуют только силы торможения.