Как парусные суда плывут против ветра

Обновлено: 24.04.2024

До изобретения парового двигателя, основным способом получения движения для путешествий по воде было использование энергии ветра . В эпоху парусников движущей силой был именно направленный поток воздуха. Были и весельные корабли или галеры, но там всё практически очевидно и нам это сейчас мало интересно.

Ветер давил на парус, а парус, исходя из третьего закона Ньютона , передавал равное воздействие самому кораблю. Кораблю же ничего не мешало двигаться вперед, поскольку преимущественно он перемещался по спокойной воде без течения. Но даже при наличии течения, сила ветра частенько оказывалась большей и позволяла "перевалить" через имеющийся порог.

Кроме того, правильная система расстановки парусов позволяла использовать не только попутный ветер, но и ветра, направленные с разных сторон . Размещение и ориентировка полотен могли творить чудеса с воздушными потоками и превращать чуть ли не фронтальный противонаправленный ветер в попутный.

Поток попадал в основное полотно, закручивался там нужным образом и, частично отражаясь, ударялся в другой парус, установленный нужным образом. Везде играла роль возможность играть с векторами движущей силы. Тогда уже были известны элементы векторной алгебры и по основам управления кораблем были написаны целые трактаты.

Так же использовалась методика лавирования. Парусник перемещался по змейке, ловя необходимые потоки воздуха и ориентируясь на известное отклонение. Тут играло роль мастерство капитана парусника. Это, кстати говоря, ответ на вопрос, как парусники ходили даже в отсутствии попутного ветра .

И всё было бы хорошо. Даже вот против ветра на парусниках плыть научились. Но бывали дни абсолютно безветренные . Полный штиль - это известное явление природы. Его сильно боялись даже бывалые моряки. Собственно, сразу возникает вопрос, как парусники ходили по морю в штиль .

Секрет в том, что никакого секрета нет. Парусники старались не попадать в штиль, а если такое и случалось, то весь экипаж сидел в ожидании ветра. Люди на тот момент не могли придумать другую движущую силу. В редких случаях, использовались вёсла, которые хоть как-то помогали спастись в подобной ситуации. Ну а всё судоходство ориентировалось на сезонные ветра . Как вы возможно знаете, ветра типа норд-ост и подобные им дуют определенное количество дней в определенные сезоны. Зная эти многолетние закономерности, мореходы и планировали свои маршруты.

Парусное судно – одно из древнейших изобретений человечества. Известно, что они появились по крайней мере несколько тысяч лет назад, в эпоху древних цивилизаций. Удивительно, что сегодня парусники нисколько не устарели, и до сих пор множество судов ходит под парусами, используя бесплатную кинетическую энергию воздушного потока. Разумеется, все коммерческие и пассажирские перевозки давно используют тягу винта, но около 50 больших парусных судов еще бороздят океаны, а бесчисленные парусные яхты и ежегодные регаты давно стали украшением водной стихии.

Несведущий человек может подумать, что парусное судно движется туда, куда его подгоняет ветер – наподобие воздушного шара. Это, конечно, не так: в этом случае большого смысла в парусниках не было бы. Путем взаимного расположения судна и паруса относительно ветра курс может быть выбран в широких пределах. И даже против ветра.

Если говорить строго, то прямо против ветра ни одно парусное судно идти не может. Но зато оно может идти под достаточно острым, около 30-50 градусов, углом к ветру (это называется бейдевинд). После последовательности определенных маневров (лавировки) вектор, соединяющий начальную и конечную точки траектории движения судна, окажется прямо противоположным направлению ветра. Давайте разберемся, как это происходит.

Вначале следует запомнить: ветер всегда толкает парус в направлении, перпендикулярном плоскости паруса . При этом неважно, под каким углом направление ветра находится относительно паруса.

Из рисунка видно, что сила ветра, действуя на парус, толкает его в направлении A (направление, перпендикулярное плоскости паруса). Разложим эту силу на две составляющих, действующих на судно: вдоль киля BC и перпендикулярно ему. Эти силы обозначим, соответственно, D (боковая сила дрейфа) и T (сила тяги). Казалось бы, сила D больше силы T, и судно должно следовать именно боковому курсу D. Но дело в том, что направление D встречает очень большое сопротивление – киль у парусных судов делается довольно глубоким. Это приводит к тому, что сила D практически полностью уравновешивается силой сопротивления воды. И в этом случае главенствующей силой остается сила T, которая и толкает судно вперед.

Любители геометрии могут проверить, что сила T будет иметь наиболее большое значение в том случае, когда плоскость паруса будет делить ровно пополам угол между направлением ветра и килем.

Таким образом, судно может идти под острым углом к направлению ветра. Для того, чтобы достичь точки, находящейся прямо по встречному ветру, приходится применять лавировку. Судно будет двигаться зигзагом, чередуя галсы, и подставляя ветру то левый борт, то правый.

Если тебе понравилась статья, подписывайся на канал, расскажи о нем в соцсетях, а уж мы постараемся не ударить в грязь лицом )

Передвижение парусной яхты по ветру фактически определяется простым давлением ветра на ее парус, толкающим судно вперед. Однако, как показали исследования в аэродинамической трубе, путешествие под парусом против ветра подвергает парус воздействию более сложного набора сил. Когда набегающий воздух обтекает вогнутую заднюю поверхность паруса, скорость воздуха уменьшается, в то время как при обтекании выпуклой передней поверхности паруса эта скорость растет. Вспомните урок "Почему при крученом ударе мяч летит по дуге". Здесь получается аналогичная ситуация. На задней поверхности паруса образуется область повышенного давления, а на передней — пониженного. Разность давлений на двух сторонах паруса создает тянущую (толкающую) силу, которая перемещает яхту вперед под углом к ветру.

Парусная яхта, расположенная примерно под прямым углом к ветру (по морской терминологии — яхта идет галсом), быстро движется вперед. Парус подвергается воздействию тянущей и боковой сил. Если парусная яхта идет под острым углом к ветру, ее скорость замедляется из-за уменьшения тянущей силы и увеличения боковой. Чем сильнее парус повернут к корме, тем медленнее яхта движется вперед, в частности из-за большой боковой силы.

Парусная яхта не может плыть прямо против ветра, однако может продвигаться вперед, совершая серию зигзагообразных коротких перемещений под углом к ветру, называющихся галсами. Если ветер дует в левый борт, говорят, что яхта идет левым галсом, если в правый борт — правым галсом. Для того чтобы быстрее пройти дистанцию, яхтсмен старается увеличивать до предела скорость яхты, регулируя положение ее паруса. Для минимизации отклонения в сторону от прямой линии, яхта передвигается, меняя курс с правого галса на левый и наоборот. Когда яхта меняет курс, парус перебрасывается на другой борт, и при совпадении его плоскости с линией ветра какое-то время полощется, т.е. находится в бездействии. Яхта попадает в так называемую мертвую зону, теряя скорость до тех пор, пока ветер снова на надует парус с противоположной стороны.

Строго против ветра под парусом ходить невозможно. Однако если ветер дует спереди, но чуть под углом, яхта вполне может двигаться. В таких случаях говорят, что судно идет острым курсом.

Тяга паруса образуется благодаря двум факторам. Во‑первых, ветер просто давит на паруса. Во‑вторых, косые паруса, установленные на большинстве современных яхт, при обтекании воздухом работают, как крыло самолета, и создают «подъемную силу», только направлена она не вверх, а вперед. Из-за особенностей аэродинамики воздух с выпуклой стороны паруса движется быстрее, чем с вогнутой, и давление с внешней стороны паруса меньше, чем с внутренней.

Полная сила, создаваемая парусом, направлена перпендикулярно полотну. По правилу сложения векторов в ней можно выделить силу дрейфа (красная стрелка) и силу тяги (зеленая стрелка).

На острых курсах сила дрейфа велика, но ей противостоит форма корпуса, киль и руль: яхта не может идти боком из-за сопротивления воды. Зато вперед она охотно скользит даже при небольшой силе тяги.

Чтобы идти строго против ветра, яхта лавирует: поворачивается к ветру то одним, то другим бортом, продвигаясь вперед отрезками － галсами. Насколько длинными должны быть галсы и под каким углом к ветру идти － важные вопросы шкиперской тактики.

Выделяют пять основных курсов судна относительно ветра. Благодаря Петру I в России укоренилась голландская морская терминология.

Левентик － ветер дует прямо в нос судна. Таким курсом под парусом ходить нельзя, зато поворот к ветру используют, чтобы остановить яхту.

Бейдевинд － тот самый острый курс. Когда идешь бейдевиндом, ветер дует в лицо, поэтому кажется, что яхта развивает очень большую скорость. На самом деле это ощущение обманчиво.

Галфвинд － ветер дует перпендикулярно направлению движения.

Бакштаг － ветер дует с кормы и с борта. Это самый быстрый курс. Быстрые гоночные суда, идущие бакштагом, способны разогнаться до скорости, превышающей скорость ветра, за счет подъемной силы паруса.

Фордевинд － тот самый попутный ветер, дующий с кормы. Вопреки ожиданиям, не самый быстрый курс: здесь подъемная сила паруса не используется, и теоретический предел скорости не превышает скорости ветра. Опытный шкипер умеет предугадывать невидимые воздушные течения так же, как пилот самолета － восходящие и нисходящие потоки.

Просёк эту фишку, когда играл в Sid meier's pirates.
Там всегда бесило, что на запад можно нестись с ветерком (ибо ветер на запад дул), а как надо из крайней левой точки на карте попасть в крайнюю правую - так и приходилось лавировать как раз так, как указано в посте.

В тему. Самый быстрый парусник в мире - тримаран Hydroptere, который развил скорость 61 узел (113 км/ч). На воде это трындец как быстро, тем более на паруснике

Господи, господи, годнота в ленте. У меня аж сердце быстро забилось. Теперь так редко интересные посты появляются. Спасибо тебе, дружище.

Годнота-то какая подъехала

Ну вот, только зря рабов покупал на вёсла в трюм, чтобы против ветра гребли. Где же ты раньше был?

А еще бывает вмордувинд.

Помнится в каком-то советском научпоп журнале конкурсные работы школьников печатали что придумывают в качестве космолета без расхода массы. Ну и был там один вариант с полетом на звездном ветре в том числе в сторону звезды испускающей этот ветер. И киль в космосе не приделаешь

В детстве занимался парусным спортом, ходил на Кадете, потом на Луче, это было самое прекрасное время, так как зависил только от себя и перешел в итоге на 470. Сложно было всем экипажем собраться, со временем забил. эх ностальгия.

Вот с этим парнем я в 10 лет отлично разобрался, как ходить под парусом)

строго против ветра ходить можно, так делал Жак Иф Кусто на яхте Алкиона на турбопарусах. Также можно поставить конструкцию, которая по принципу ветряка перерабатывает энергию ветра в электричество и передает на электродвигатель, тогда направление ветра вообще непринципиально, лишь бы он был.

В классической советской настолке "Пираты" против ветра можно ходить медленным зигзагом.

Как писают против ветра.

Недавно Watch Dogs 2 на платину добивал. В задании с парусниками минут пять голову ломал, как это все устроено.🙃

Кстати, на удивление правдоподобно реализовано (особенно это понимаешь после прочтения поста).

К вопросу в какую сторону развевается флаг на паруснике

про кливер расскажи.читал, что при определенном ветре парусники ходили только за счет кливера, здесь какой "фокус"?

Вот и выросло поколение, которое не читало «Занимательную физику»…

Во, мля, магия. Недавно, когда спать лег (ну, в это время всякая куйня в голову лезет) подумал парусных судах и как они двигаются, если ветер "в харю". Теперь знаю, спасибо).

Совсем недавно узнал, что в мультике про волка "Ну, погоди" нас обманывали. Там есть серия, где волк дует на парус и лодка плывет вперед. По дискавери была передача, на лодку крепили вентилятор и включали его - лодка стоит на месте, никуда она не плывет.

Лет в 13 в клуб юных моряков как пришел, так лет до 20 там ошивался, на Ял4 и Ял6 ходили каждое лето, не яхта конечно, но тоже штука серьезная неубиваемая и непотопляемая.

А я не понял (я инженер). Не хватает векторов реакции киля и силы трения. Нарисовали три стрелки и говорят что все всё поняли.

Спасибо! Пересекала как-то Атлантику на небольшой парусной лодке, в составе парусной регаты. Незабываемые впечатления! Вот тогда я поняла, что такое шкиперская тактика, это точно

Офигенный пост! Спасибо!

Всю жизнь кстати думал об этом, как ходят парусники, если ветер сбоку , но не знал, что даже почти спереди, хотя что то "галсом" слышал, спасибо СССР и "Приключния капитана Врунгеля"

Ебать, это полезная инфа, надо сохранить.

Спасибо за статью!

Все же остался вопрос, каким именно образом возникает подъемная сила при движении Бакштагом?

И почему она не образуется при движении Галфвиндом?

Я в детстве тоже ходил в яхт-клуб. Сначала "Финн", потом "Летучий Голландец". На "Торнадо" чуть погонялся - для меня слишком были в то время острые ощущения. Яхт-клуб "Дружба" КаТЗ, Тольятти. "Оптимист" и "Кадет" как-то стороной меня обошли.

А детей валом занималось в яхт-клубе. сейчас этого практиццки нет.

Одни толстопузы и тостосумы и стайки сосалок при них.

И да, ещё один курс забыл ТС - "Оверкиль", бгг

Корабли лавировали, лавировали, да не вылавировали

про бейдевинд и бахштаг и скорость не всегда правильно то что написано

Это что, прикол? Вчера в гугле набирал вопрос: как парусники ходят против ветра. Почитал, понял сегодня открываю пикабу а тут. кстатм тут нагляднее. Спасибо.

Ненавижу блять с самого детства фордевинд. Сидишь, свесив жопу с кармы, и все равно нос черпает воду, для меня это было страшно раньше, кажется, что яхта вот-вот черпанёт так сильно, но уйдешь на дно. Или ебучий бейдевинд, когда дует так, что никакое откренивание не помогает, просто переворачиваешься и всё. Я бы мог вспомнить сколько раз получил гиком по лбу, но это, пожалуй, неисчислимое количество ._.

Ну, вообще-то, логично что с косым парусом яхта в бакштаг будет быстрее.

Я эти все фишки узнал, когда в детстве книги про пиратов читал. Как галсами ходить и т.д. а по сути интересная эта тема. Но, непрактичная, на данный момент

Капитану соседнего судна: "ПРАВЫЙ ГАЛС!"
Своим: "НА АБОРДАЖ!"

И пожелание на удачу:"ЯКОРЬ ИМ В ЗАДНИЦУ!"

Левентик есть не курс, но положение относительно ветра. Говорят: стать в левентик. Так-то!

Я вот задумался права iyt получить. Школ в рф много, но куда податься? У самого кат надувной, но документов нет толком.

В этом посте прекрасно все: заголовок, содержание, комментарии

Как тогда самолёты летают вверх тормашками?

Все с таким умным видом комментируют, один я, что ли, нихера не понял?

Интересено, большие суда 17 века тоже могли ходить против ветра? И вообще с какого времени массово появились подобные парусники?

Прямо вспомнились лекции по аэродинамике и гидравлике, точнее "истории из жизни" лектора, Тимошина Леонида Ивановича - всегда пояснял суть, когда формулы принимали бесчеловечный характер. Все сильно сложнее, но для понимания - самое оно. Буду ссылку кидать недавним студентам - пусть освежат немного понимание процессов)

Я бы добавил, что и прямые паруса используют при хождении галсами, бейдевинде и багштаге )

Возможно, в сочетании и с косыми там какой-то смысл..

Большие корабли так ходят, барки, например .

Бейдевинд это конечно хорошо, но когда на завершающей петле идешь первым, фордевинд придает величественности моменту, как велосипедисты которые финишируют не держась за руль, главное чтобы конкуренты не перекрывали ветер.

Эх, встрепенули постом, иду через месяц на Майорку на 46 Дюфуре, осталось в одну каюту еще желающих найти и команда готова.

Теперь я начал понимать, как плавать в Корсарах

Прочитала все комментарии. Вот всех вспомнили: и Христофора Бонифатьича, и Кусто, и игрушки. А про капитана Блада забыли!!
Он там тоже в крутом бейдевинде разворачивался и палил из пушек по испанцам!

Случайно фордевинд "медленнее" бакштага не из-за формы парусов? В смысле для прямых парусов та же самая история?

как гонять на кайте по волнам я освоил не сразу. а когда освоил тогда доперло как яхты при боковом ветре движутся прямо.

Я тут в Assassin's creed black flag как раз играю и тоже вопросом этим задалась.

И зазвенит бакштаг как первая струна.

Этим летом на свой ДР повезло сходить под парусом на лодке (помогла группа ВК Парусиновый Город), как здорово, когда швертбот под свежий ветер потащило против течения . Днём теоретический урок, потом вечером практика с инструктором, лепота ! Вечером ужин, есть в лагере баня. Знаю, рекламировать плохо, но там так классно .

Просто к слову. Крыло самолёта создает тягу совсем не благодаря своей форме. Самолеты могли использовать обыкновенный лист но такая конструкция была бы не прочной. А если тольщину листа увеличит то сильно увеличится сопротивление. Поэтому форма крыла это нечто оптимальное между прочным и не создающим много сопротивления. Поэтому самолеты могут летать вверх ногами. Надо только нос держать выше

«Быстрые гоночные суда, идущие бакштагом, способны разогнаться до скорости, превышающей скорость ветра, за счет подъемной силы паруса.»

Т.е. кпд больше единицы? В чём подвох?

быстрее скорости ветра на тяге ветра? что за бред. то есть ветер сам движется со скоростью х, а ты типа с парусом, гонимый этим ветром, еще быстрее? на парус спереди тогда давление должно быть больше чем оттуда, откуда дует ветер. рили бред же

Вот и я говорю жене можно,а она козлина дочке 6 месяцев,нам по 43 года.Против ветра?Только осторожно.

"при обтекании воздухом работают, как крыло самолета, и создают «подъемную силу»"

Это миф, крыло самолёта так не работает.

Честно говоря, задолбал миф о том, что якобы подъемная сила создается благодаря разнице скоростей потока "над" и "под" крылом. Тут как в случае курицы и яйца - разность давлений и скоростей потоков это взаимосвязанные вещи. А подъемная сила возникает по совсем другим причинам. Инженеры, поддержите)

Корабли лавировали, лавировали, да не вылавировали.

Серьёзно полезная инфа. А то моя яхта и мои паруса давно покрылись паутиной. С этим нужно как то бороться.

Bugatti сделала яхту в стиле гиперкара Chiron⁠ ⁠

Что может быть ещё роскошнее и дороже, чем сверхскоростные гиперкары? Конечно же, яхты! Для тех, кто не хочет расставаться с любимой маркой даже на воде, компания Bugatti сконструировала шикарную 20-метровую моторную лодку Niniette 66. Число в названии обозначает длину яхты в футах, что, конечно, в несколько раз больше, чем габаритная длина автомобиля Chiron.

В отличие от гиперкара с его уникальным двигателем W16, Niniette 66 оборудована «всего лишь» мотором V8 производства MAN, который развивает 1200 лошадиных сил, и двумя водомётами шведской компании MJP. Яхта развивает максимальную скорость 44 узла (80 км/ч) и без проблем может эксплуатироваться на мелководье. Разумеется, дизайн обтекаемого двухцветного кузова перекликается с Chiron.

Для отделки интерьера Niniette 66, как можно было ожидать, щедро использовали кожу, алюминий, карбон, дерево и мрамор (да-да), а в качестве штурвала взяли настоящее рулевое колесо от Bugatti. Для обитателей яхты есть бар с шампанским, джакузи, роскошные каюты и отдельная гостевая зона с чашей для костра. На гиперкар такое не установишь ни за какие деньги!

Сколько стоит Niniette 66? Компании не сообщают её стоимость, но, очевидно, там очень много нулей. С другой стороны, если у вас уже есть Chiron и вы вдруг захотели для полного счастья прикупить себе подходящую яхту, её стоимость вряд ли имеет значение.

Очень популярный вопрос от тех, кто далек от лодок, кораблей, парусов и т.п. Вот как я например. А уж сколько в мире существует конструкций парусов вы удивитесь! Знали ли вы например, про Паруса в виде колонн: эффект Магнуса?

Так может быть есть какой то вариант, чтобы двигаться вперед на парусном судне, даже если ветер дует совсем не попутный? Не стоять же на месте и ждать смены ветра. Что делали в таком случае?

Строго против ветра под парусом ходить невозможно. Однако…

1. Строго против ветра под парусом ходить невозможно. Однако если ветер дует спереди, но чуть под углом, яхта вполне может двигаться. В таких случаях говорят, что судно идет острым курсом.

2. Тяга паруса образуется благодаря двум факторам. Во‑первых, ветер просто давит на паруса. Во‑вторых, косые паруса, установленные на большинстве современных яхт, при обтекании воздухом работают, как крыло самолета, и создают «подъемную силу», только направлена она не вверх, а вперед. Из-за особенностей аэродинамики воздух с выпуклой стороны паруса движется быстрее, чем с вогнутой, и давление с внешней стороны паруса меньше, чем с внутренней.

3. Полная сила, создаваемая парусом, направлена перпендикулярно полотну. По правилу сложения векторов в ней можно выделить силу дрейфа (красная стрелка) и силу тяги (зеленая стрелка).

4. На острых курсах сила дрейфа велика, но ей противостоит форма корпуса, киль и руль: яхта не может идти боком из-за сопротивления воды. Зато вперед она охотно скользит даже при небольшой силе тяги.

5. Чтобы идти строго против ветра, яхта лавирует: поворачивается к ветру то одним, то другим бортом, продвигаясь вперед отрезками － галсами. Насколько длинными должны быть галсы и под каким углом к ветру идти － важные вопросы шкиперской тактики.

6. Выделяют пять основных курсов судна относительно ветра. Благодаря Петру I в России (примітка я: також в колоніях бувших і нинішніх, а також на окупованих територіях) укоренилась голландская морская терминология.

7. Левентик － ветер дует прямо в нос судна. Таким курсом под парусом ходить нельзя, зато поворот к ветру используют, чтобы остановить яхту.

8. Бейдевинд － тот самый острый курс. Когда идешь бейдевиндом, ветер дует в лицо, поэтому кажется, что яхта развивает очень большую скорость. На самом деле это ощущение обманчиво.

9. Галфвинд － ветер дует перпендикулярно направлению движения.

10. Бакштаг － ветер дует с кормы и с борта. Это самый быстрый курс. Быстрые гоночные суда, идущие бакштагом, способны разогнаться до скорости, превышающей скорость ветра, за счет подъемной силы паруса.

11. Фордевинд － тот самый попутный ветер, дующий с кормы. Вопреки ожиданиям, не самый быстрый курс: здесь подъемная сила паруса не используется, и теоретический предел скорости не превышает скорости ветра. Опытный шкипер умеет предугадывать невидимые воздушные течения так же, как пилот самолета － восходящие и нисходящие потоки.

Автор статьи

Куприянов Денис Юрьевич

Юрист частного права

Страница автора

Читайте также: