Парус-автомат

в течении тысячелетий парус правдой и верой служил людям, помогая им преодолевать моря и океаны. Но под натиском электричества и пара ему было нужно уступить собственную монополию единственного судового движителя. Был период, в то время, когда паруса практически провалились сквозь землю с водных просторов.

И все-таки тяга к романтике, желание проверить собственные силы в единоборстве с волнами и ветром в душе человека не погибли.

Возможно, как раз исходя из этого Сейчас парус переживает период восстановления. Сейчас область применения его достаточно широка: это и спортивные яхты — от мелких гоночных швертботов до огромных океанских крейсеров, по своим скоростным качествам превосходящих известные чайные клипера прошлого века; и радиоуправляемые модели, изготавливаемые из современных «авиакосмических» материалов, служащие необычными плавучими лабораториями для апробации новых технических ответов; и вспомогательное парусное оружие для гребных и моторных судов, расширяющее их возможности; и новые классы туристских байдарок, плотов и катамаранов, которым использование паруса разрешает выходить на открытые просторы громадных водохранилищ и озёр.

Научная революция не покинула без внимания парус. Его оптимальная форма, конструкция и методы раскроя подбираются на основании сложных расчетов, проводимых с применением ЭВМ. Часто паруса спортивных судов продуваются в аэродинамических трубах. Созданы новые синтетические материалы с воистину фантастической прочностью. К примеру, используемое для пошива парусов гоночных яхт волокно «кевлар» имеет втрое громадную прочность на растяжение, чем сталь.

Р и с. 1. Схема для расчета скл, действующих на парусное судно:
1 — корпус судна, 2 — парус, L — угол атаки, Т — сила тяги, Д — сила дрейфа, R — результирующая сила.

Рис. 2 Изменение оптимального профиля паруса в зависимости от силы ветра:
1 — для не сильный ветра, 2 — для сильного ветра; В ширина паруса.

Р и с. 3. Методы профилировки паруса (А — посредством серпов, Б — посредством закладок):
1 — серп по передней шкаторине 2 — серп по нижней шкаторине, 3 — закладки.

Рис. 4. Условная схема «самонастраивающегося» паруса:
1 — площадь, которая должна быть легко растяжимой, 2 — площадь, которая должна быть недеформируемой.

Но, пожалуй, наиболее интересным и нужным для использования на практике стало появление парусов, машинально настраивающихся на определенные ветровые условия. Их конструкция владеет тем превосходным свойством, что с трансформацией силы ветра парус самостоятельно меняет форму так, дабы обеспечить большую эффективность соответственно новым условиям.

Перед тем как осознать, каким методом это достигается, и выяснить принцип действия «самонастраивающегося» паруса, отыщем в памяти, как трудится простой парус. На установленном под определенным углом к направлению ветра полотнище появляется сила давление, которая и движет судно вперед. Поток воздуха, встречая на своем пути парус и наталкиваясь на его наветренную часть, давит на нее; на подветренной стороне образуется разрежение.

Давление с наветра и разрежение с подветра складываются в результирующую силу R, направленную приблизительно перпендикулярно к плоскости паруса. Эту силу по правилу параллелограмма возможно разложить на две составляющие, соответственно по направлению перемещения яхты и перпендикулярно к нему. Сила Т, которая тянет судно по направлению перемещения, именуется силой тяги.

Сила Д приводит к сносу судна в сторону (дрейф) и исходя из этого именуется силой дрейфа. Не обращая внимания на то, что сила дрейфа в большинстве случаев образовывает большую величину если сравнивать с силой тяги, парусные суда продвигаются вперед за счет того, что их сопротивление в продольном направлении перемещения многократно меньше, чем в поперечном.

Разумеется, что нужно всемерно стремиться к уменьшению силы силы и увеличению тяги дрейфа, поскольку последняя, приводя к крену судна и снос его под ветер, снижает скорость продвижения в нужном направлении.

соотношение и Величина дрейфа и сил тяги определяется в основном его атаки профилем и углом паруса. Чтобы это соотношение было оптимальным, нужно, дабы профиль паруса соответствовал данным ветровым условиям (рис. 9).

При слабом ветре лучше тянут более «пузатые» паруса, с большим профилем 10…12%. Но с усилением ветра скоро возрастает сила дрейфа, и скорость судна падает. В этом случае более действенным выясняются плоские паруса с относительным профилем 6…8%.

Профилировка парусов создается, в большинстве случаев, особым покроем кривых (выпуклых) нижней шкаторин и передней; эту кривизну принято именовать «серпом» (см. рис. За).

Поставленные на прямом рангоуте либо штаге, эти шкаторины, выпрямляясь, и создают «пузатую» форму паруса. Вторым методом получения профиля есть устройство клиновидных закладок (вытачек) по швам передней шкаторины (рис. 36). На практике довольно часто используют комбинацию этих двух способов.

Главным недочётом для того чтобы классического паруса есть то, что его профиль наилучшим образом подходит лишь для определенного ветра.

Но ветер ни при каких обстоятельствах не бывает постоянным! Исходя из этого с его усилением в парусе многократно возрастают напряжения. Конечно, что ткань растягивается и «пузо» паруса возрастает. А ведь это прямо противоположно тому, что нам хотелось бы иметь.

Так что при свежем ветре для дрейфа яхты и уменьшения крена приходится поменять парус на самый плоский. А при слабом снова нужно будет ставить «пузатый», владеющий лучшими тяговыми чертями.

Как же сделать так, дабы одинаковый парус имел возможность оптимально трудиться в широком диапазоне силы ветра, становясь более плоским при его усилении и полным при ослаблении!

Задача эта в принципе разрешима.

Заберём в качестве упрощенной модели часть сферической поверхности и посмотрим, как возможно уменьшить ее кривизну. Разумеется, что это реально сделать, значительно растянув ее края и оставляя центральную часть неизменной. Итак, первый вывод — середина паруса должна быть пошита из твёрдой нерастяжимой ткани, а шкаторины — из более легкой. Тогда, растягиваясь под нагрузкой, они разрешат парусу покупать более плоскую форму.

На практике из легкой, деформируемой ткани изготавливаются лишь нижняя шкаторины и передняя. Заднюю усиливают, поскольку на протяжении нее действуют все возможные упрочнения. На рисунке 4 продемонстрирована условная схема «самонастраивающегося» паруса, у которого усилены задняя шкаторина и центральная часть.

Р и с. 5. Схема структуры ткани для того чтобы.

Р и с. 6. Темперамент распределения напряжений в полотнище паруса (размеры стрелок соответствуют величине напряжений).

Рис.

7. Типы «самонастраивающихся» парусов:
А — «генуя-компенсатор», Б — парус радиального покроя, В — парус «трирадиального» покроя, Г — парус конструкции В. Скачкова.

Весьма ответственными факторами, воздействующими на конструкцию паруса, являются свойства материала и темперамент появляющихся в нем напряжений.

Ткань складывается из продольных нитей (базы) и переплетенных с ними перпендикулярных (утка). По технологическим требованиям для базы используются самые толстые и крепкие нити, исходя из этого и прочность ткани в продольном направлении больше, чем а поперечном. И в мельчайшей степени ткань способна противостоять растяжению по диагонали.

Исходя из этого, раскройку материала направляться осуществлять так, дабы нити базы лежали на протяжении пинии действия больших напряжений. А в том месте, где ткань обязана растягиваться, целесообразно расположить полотнище так, дабы упрочнения были направлены по диагонали к базе.

Первым практическим воплощением идей «самонастраивающегося» паруса явилось создание в середине 1970-х годов так называемой «генуи-компенсатора» (рис. 7а).

нижняя шкаторины и Передняя у нее сделаны из легкой ткани, а другая часть из более тяжелой (или двухслойной). Сопряжение полотнищ ткани различной жесткости выполнено по радиусу, дабы уменьшить появляющиеся тут местные напряжения. Профилировка паруса осуществлена классическим методом — серпами по закладкам и шкаторинам и по передней шкаторине.

эксперименты и Дальнейшие поиски стали причиной созданию парусов «радиального» покроя. У них полотнища ткани расположены по радиусам, выходящим из шкотового и фалового углов, другими словами находятся на линиях больших напряжений. Это разрешило взять «самонастраивающиеся» паруса, владеющие не только хорошими универсальными чертями, но и значительно меньшим весом. Парус радиального покроя приблизительно на 30…40% легче классического, владеющего такой же прочностью.

Действительно, его профилировка осуществляется пара сложнее: методом размещения закладок по центральному поперечному шву и в передней части нижних полотнищ, и устройством серпов по шкаторинам.

Не смотря на то, что эти паруса по своим эксплуатационным чертям значительно превосходят классические, но и они не лишены недочётов. Пожалуй, самым важным из них есть возможность растяжения по линии АВ (см. рис. 76).

Это приводит к увеличению профиля под действием громадных нагрузок и а финише финишей сводит на нет его преимущества. Дабы избежать аналогичных проблем, было предложено по линии АВ засунуть клин из твёрдой, нерастяжимой ткани, выходящей из галсового угла. Так, четко фиксируется середина паруса и появляется хорошая возможность варьировать профилем паруса в зависимости от сипы ветра.

Потому, что полотнища ткани находятся по радиусам, выходящим из всех трех углов, таковой покрой стал называться «трирадиального» (см. рис. 7в). В первый раз паруса этого типа показались при подготовке к соревнованиям на Кубок Америки, проводившимся в австралийском городе Перте в конце 1986 — начале 1987 года.

Они были такими эффективными, что уже в течение года подобный способ покров стал главным для гоночных судов, в особенности морских крейсерских яхт. Сшить таковой парус достаточно сложно. Профиль его обеспечивается особым покроем радиальных полотнищ, каковые имеют маленькую кривизну боковых сторон.

Причем тут обязана соблюдаться точность до 1 мм и выше. Исходя из этого, приступав к опытам с «трирадикальными» парусами, направляться готовьсяк неудачам и длительным поискам.

Значительно несложнее и эргономичнее в применении второй способ раскроя, предложенный три десятилетие назад советским парусным мастером В. Скачковым. Потом он был незаслуженно забыт, пока во второй половине семидесятых годов прошлого века его не применяли американцы при пошиве парусов яхт-«двенадцатиметровиков».

Сущность этого способа содержится в том, что полотнища ткани находятся перпендикулярно не прямой, соединяющей фаловый и шкотовый углы, как это делается у классического паруса, а некоей вогнутой кривой (продемонстрированной на рисунке 7г пунктирной линией). Стрела прогиба данной кривой обязана пребывать в пределах З…6% длины задней шкаторины. Они определяются экспериментальным методом в зависимости от особенностей используемой ткани.

При большем натяжении и усилении ветра задней шкаторины нити утка, расположенные параллельно вогнутой кривой, будут стремиться растянуться и тем самым оттягивать назад «мякоть» паруса, сделать его более плоским. Профилируется парус простыми методами — устройством серпов по шкаторинам и закладок по швам.

Таковы ключевые принципы действия «самонастраивающихся» парусов и кое-какие неспециализированные изюминки их раскроя и конструкции.

Дать более конкретные советы нереально, поскольку весьма громадную роль имеют свойства используемой ткани, размерения и назначение судна, характеристики рангоута, условия эксплуатации и т. д. Отыскать оптимальный раскрой возможно лишь в следствии поисков и опытов. На этом пути неизбежны и неудачи.

Основное — упорство и настойчивость, и тогда вы сможете взять парус, что будет намного прочнее, легче и долговечнее классического и будет владеть универсальными особенностями, значительно расширяющими область его применения.
В. МУРНИКОВ

Игромир

Рандомные статьи:

Спецподразделение подводных диверсантов ПарусБалтийского флота

Похожие статьи, которые вам понравятся: