С какой скоростью плавали парусные суда

Обновлено: 18.04.2024

Красивые парусные суда, некогда бороздящие океаны, всецело подчинены воли морских ветров, наполняющих паруса и передающие им свою энергию. На первый взгляд кажется, что скорость парусника определятся исключительно скоростью ветра и не может его превышать.

Действительно, давайте рассмотрим судно, идущее фордевиндом – когда ветер попутный и дует ровно в корму. Увеличивая скорость движения судна, ветер будет всё слабее наполнять паруса, так как разница между скоростью судна и скоростью ветра станет уменьшаться. В идеальном случае скорости судна и ветра сравняются, а для людей на палубе наступит полное безветрие. В реальности, конечно, следует учитывать сопротивление воды и другие факторы, весьма сильно влияющие на ход парусника. Но так или иначе, даже в идеальном случае скорость судна действительно не может превысить скорость ветра.

Но не все так просто, и парусник все же может двигаться быстрее ветра. Давайте рассмотрим схему, где судно идет курсом галфвинд, то есть перпендикулярно направлению ветра.

В этой схеме есть гипотетический прямоугольный треугольник, который образуют два катета (скорость ветра и скорость набегающего встречного потока воздуха, равная по величине скорости судна и противоположная по направлению) и гипотенуза (вымпельный ветер). Вымпельный ветер – это ветер в системе координат самого судна, который определяет аэродинамический угол атаки и силу действия на парус. Определяется он путем суммирования векторов истинного ветра и набегающего встречного воздушного потока. Именно этот ветер создает силу на парусе.

Поэтому в случае, когда скорости набегающего воздушного потока и бокового ветра сравниваются (а это оба катета), то вымпельный ветер имеет значение в 1,4 раза большее. Более того, аэродинамическая сила растет как квадрат от скорости ветра, то есть сила давления на паруса возрастет почти в два раза.

Таким образом, парусник действительно может идти по воде быстрее скорости ветра. Но опять-таки с оговорками, потому что на парусные суда действует множество других факторов, замедляющих их скорость движения. Но, к примеру, на виндсерфинге вполне можно мчаться со скоростью вдвое большей, чем скорость ветра, а на буере запросто можно разогнаться до скоростей, в 4-5 раз превышающих скорость ветра. Так, рекордом скорости буера на сегодняшний день считается скорость 230 км/ч. А на воде рекорд был поставлен в 2012 году на парусном катамаране Vestas Sailrocket 2, разогнавшемся до 121 км/ч.

«Попутного ветра!» – во все века говорили пожелания морякам, покидающим родную гавань. И зря! Желать-то надо было бокового ветра!

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

К сожалению, время белоснежных красавцев-парусников давно ушло в прошлое. Ныне паруса можно увидеть только на небольших судах и спортивных яхтах. Но даже сегодня развитие парусных технологий не стоит на месте и движется вперед, демонстрируя всему миру, что парус еще рано списывать на берег.

Исследования свойств паруса и корпуса судна проводятся специалистами во многих странах. Пытаясь выжать из паруса как можно большую энергию, передаваемую ветром, наибольший интерес инженеров лежит в области скоростей. Какую же максимальную скорость можно развить, используя бесплатный источник энергии?

Этим вопросом озадачилась группа инженеров, спонсируемых датским производителем ветрогенераторов Vestas. Лидером проекта, который длился около 10 лет, стал австралийский спортсмен и экстремал Пол Ларсен. Под его руководством на свет появился Vestas Sailrocket – глиссирующее парусное судно, выполненное по двухкорпусной схеме проа .

Проа – это тип парусников, распространенных у народов Полинезии и Самоа. Это очень длинное симметричное судно, имеющее на одном из бортов балансир, выполненный из бревна. Балансир всегда должен находиться на наветренном борту. Когда балансир требуется с другой стороны борта, рулевое весло переносят с кормы на нос, которые как бы меняются местами. Подобная схема позволяет развивать под парусом очень высокие скорости – до 10 м/с и выше.

Vestas Sailrocket был построен с единственной целью: продемонстрировать все возможности паруса и поставить мировой рекорд скорости. Соответственно, вся конструкция судна была «заточена» под эту задачу. Даже двигаться оно могло только правым галсом.

Первая попытка установить рекорд была предпринята Ларсеном в 2008 году, но была неудачной. Судно разогналось до скорости 96,7 км/ч, после чего потерпело крушение.

После этого судно подверглось значительной модернизации и получило наименование Vestas Sailrocket 2. В ноябре 2012 года была произведена еще одна попытка пойти на рекорд – на сей раз успешная. Рекорд был поставлен близ Уолфиш-Бея, основного порта Намибии на юго-западном побережье Африки.

На мерной дистанции в 500 метров Пол Ларсен, управляя Vestas Sailrocket 2, осуществил несколько попыток достичь наибольшей скорости. В итоге он смог развить скорость 121,21 км/ч, а пиковая скорость была зафиксирована на отметке 125,95 км/ч . Скорость ветра при этом составляла 46 км/ч. Рекорд был подтвержден Всемирным Советом по мировым рекордам среди парусных судов – органом, уполномоченным Международной Федерацией парусного спорта.

Вполне возможно, что данный рекорд не является предельным. Парусные средства передвижения развиваются дальше, и рано или поздно найдется кто-то, кто сможет развить при помощи бесплатной энергии ветра еще большую скорость.

Давайте сначала зададимся вопросом - от чего зависит скорость парусного корабля?

Очевидные вещи мы говорить не будем - понятно, что сила ветра влияет.

И тут окажется, что очень важными параметрами (помимо прочих) является:

а) общий размер парусного вооружения.

в) площадь смачиваемой поверхности.

То есть корабли, у которых все параметры ( а, б и в ) выше - достигают более высоких значений скорости.

Но если бы было все так просто.
Ибо в минус массивным кораблям играют:

неопитимальная форма корпуса;
волновое сопротивление воды.
неудобный ветер, ибо чем больше корабль - тем большую парусность имеет его корпус.

Вот просто проговорив это, посмотрим на практику XVIII-XIX веков.

Максимальные результаты скорости английских фрегатов различных типов из книги Роберта Гардинера Фрегаты Наполеоновских войн (Лондон, 2000), даты относятся ко времени проекта, а не регистрации скорости.

Tribune Class 36s 1801: 12 kts в полный ветер (10-11 более обычная)

Forte 38 1801: 12.4 kts в полный ветер

Leda Class 38 1802: 13 kts в полный ветер (Lacedaemonia 13 kts)

Lively Class 38 1803: 13 kts в бакштаг

Apollon Class 36 1803: 12 kts (13 kts макс.)

Amphion Class 32 (Nereus) 1805: 12kts в полный ветер

Bucephalus 32 1805: 10 kts в полный ветер

Pyramus 36 1805: 13 kts в полный ветер

Hyperion 32 1805: 13 knots 1 румб в бакштаг, 12 kts – обычная скорость

Scamander Class 36 1812: 12-13 kts в фордевинд

Улучшенный Leda Class 36 1812: 13 kts в полный ветер ( Tanais - свыше 13 kts)

Seringapatam 38 1813: 12 kts по ветру

Madagascar 38 1813: 14 kts по ветру

Stag 38 1813: 11 kts в полный ветер

Blonde 38 1816: 13 kts в фордевинд

Magnanime 64 (до того, как был срезан во фрегат): 11 kts по ветру

Magnanime 38 (срезанный): 10 kts в полный ветер

Indefatigable 38 (срезанный): 12 kts по ветру

Endymion 40 1795: 14.4 kts в полный ветер ( "самый быстроходный корабль во флоте" )

Cambrian 40 1795: 13 kts в полный ветер

Acasta 40 1795: 11 kts в бакштаг

Lavinia 44 1797: 12 kts в полный ветер

Goliath and Saturn (срезанные 74-пуш.) 58 1813: 11-12 kts в полный ветер

Улучшенный Endymion Class : 40 1813: 13 kts в полный ветер

Newcastle 50 1813: 14 kts в полный ветер

Essex (приз США) 1815: 11.4 kts в полный ветер

Chesapeake (приз США) 1815: 11 kts в полный ветер

Iris (датский приз): 13 kts по ветру

Rhin (франц. приз): 12.6 kts в фордевинд

Armide (французский приз): 13 kts в фордевинд

Dunira (франц. приз): 13 kts в фордевинд

President (франц. приз): 13 kts в полный ветер

Hamadryad (испанский приз): 12.4 kts в полный ветер

Pomone 40 (франц. приз) 1794: 12 kts при легком ветре/13 kts при крепком ветре

Egyptienne 44 (франц. приз) 1801: 13-14 kts в полный ветер

Указанные цифры характеризуют максимальные величины скорости, достигнутые в определенные моменты плавания, и никоим образом не являются средними величинами.

Идем далее скорости кораблей, на которых плавал Нельсон (по книге Roger Knight, The Pursuit of Victory):

8 Carcasse - 10 knots before the wind.

24 Dolphin - 8.5 knots before the wind.

28 Albemarle - 10-11 knots on the quarter reach.

28 Boreas - 11-12 knots on the quarter reach.

32 Lowestoffe - 10-11 knots on the quarter reach.

38 Medusa - 11 knots "in light winds with all sails set".

38 Minerve - 9-10 knots on the quarter reach.

64 Raisonable - 11 knots "in a stiff gale".

64 Agamemnon - 10 knots before the wind.

74 Elephant - 11 knots before the wind.

74 Captain - 12 knots on the quarter reach.

74 Theseus - 10-11 knots on the quarter reach.

80 Foudroyant - 11 knots on the quarter reach.

100 Victory - 10-11 knots on the quarter reach.

112 San Josef - 9-10-11 knots on the quarter reach.

не знаю, нужны ли тут переводы ветра, мне кажется - все понятно. Ну на всякий случай - before the wind - это фордевинд, quarter reach - бакштаг.
Заметьте, что линкоры (свыше 50 пушек) вполне себе сравнимы по скорости с фрегатами, и даже иногда больше. Например у 100-пушечного Виктори скорость выше, чем у более легкого 74-пушечного Вэнгарда, а так же гораздо больше скорости шлюпов (еще бы, ведь парусное вооружение Виктори намного больше, чем у шлюпов!). Разница только в одном - фрегат скорость набирает быстрее относительно линейного корабля (поскольку у последнего больше масса).
Некоторые корабли при слабом ветре (Минерва) имеют скорость больше, чем при сильном ветре. А вот тот же Ризонистейбл дает максимум скорости только в шторм.
Ну и напоследок - табличка со скоростями кораблей русского Черноморского флота.

Морская миля с давних пор является основной единицей измерения расстояний на море. Длина дуги одной минуты в средней широте земного меридиана принята равной морской миле.

Скорость судна измеряют в узлах. Один узел эквивалентен одной морской миле в час (1,852 км/ч). Термин «узел» возник в XVI веке во времена парусного флота, когда скорость судна начали определять секторным лагом. Лаг состоял из деревянного сектора, окованного железом, прочного лаглиня и вьюшки для сматывания. Лаглинь с помощью узлов разбивали на участки по 50,67 фута. Интервал между узлами был подобран так, чтобы узел соответствовал скорости, равной одной морской миле в час. Сосчитав число узлов, ушедших в воду с кормы судна за полминуты, определяли скорость.

Факторы, определяющие скорость

Скорость парусного судна зависит от различных факторов: его конструкции, силы ветра, способа настройки парусов и такелажа на различные условия плавания, умения экипажа управлять судном на разных курсах.

Движение яхты происходит от взаимодействия ветра с парусом. Воздушный поток, обладающий кинетической энергией, двигает парусное судно. Парус может двигать яхту только в том случае, если находится под некоторым углом к воздушному потоку и отклоняет его. Угол установки парусов к ветру – важное условие получения максимального эффекта в их работе. Правильно подобранный угол создает максимальную разность давлений потоков воздуха с обеих сторон паруса. Инструментом проверки правильной настройки парусов служат «колдунчики». Зафиксированные на обеих сторонах паруса, они растягиваются вдоль воздушных потоков. При образовании завихрения «колдунчики» на этой стороне паруса отклоняются от плавной траектории потока.

Яхта не может идти против встречного ветра. Большинство парусных судов не в состоянии удерживать курс под углом менее 45° к ветру. Отложенные по обе стороны от направления ветра углы по 45°, образуют «мертвую зону». При подходе к ней «колдунчики» на парусах начинают сотрясаться, указывая на потерю скорости яхтой. При встречном ветре яхты ходят галсами – зигзагообразными маневрами.

Теоретическая скорость, до которой можно разогнать водоизмещающую яхту, определяется формулой: корень квадратный длины ватерлинии в футах, умноженный на 1,34.

Различают истинный ветер и вымпельный. Вымпельный ветер представляет геометрическую сумму скоростей истинного ветра и ветра, вызванного ходом яхты.

Фордевинд (при попутном ветре) – не самый быстрый курс. На курсе фордевинд сила, с которой ветер давит на парус, зависит от скорости яхты. Максимальная скорость на этом курсе всегда меньше скорости ветра. С наибольшей силой ветер давит на парус неподвижной яхты. По мере увеличения скорости -давление на парус уменьшается и становится минимальным, когда скорость яхты достигает максимального значения. Сила, с которой ветер давит на парус, пропорциональна квадрату скорости вымпельного ветра, а скорость вымпельного ветра на курсе фордевинд составляет разницу скорости истинного ветра и скорости яхты.

Курсом галфвинд (под углом 90º к ветру) парусные яхты в состоянии двигаться быстрее ветра. На этом курсе сила, с которой ветер давит на паруса, в меньшей степени зависит от скорости яхты.

Все без исключения яхты увеличивают скорость в режиме глиссирования. При выходе на глиссирование резко уменьшается сопротивление движению. Чем легче яхта, тем раньше она выходит на глиссирование. Для быстрого плавания очень важна устойчивость яхты на выбранном курсе.

Важное значение имеют обводы корпуса на уровне ватерлинии и ниже ее. Корпус яхты должен оказывать, по возможности минимальное сопротивление потоку воды, чтобы не уменьшать скорость судна. Наибольшее сопротивление движению проявляется в районе ватерлинии. Понижение сопротивления формы в значительной мере зависит от ухода за судном, гладкости его поверхности, соотношения длины, ширины и обтекаемости бортов и подводных частей – киля и руля. Один раз в год яхту необходимо поднимать из воды для осмотра подводной части корпуса.

Скорость яхты в значительной степени зависит от умения экипажа управлять судном в различных условиях плавания. Неправильное распределение веса экипажа уменьшает скорость и ухудшает управляемость яхтой.

Только практический опыт плавания под парусом, знание основ теории аэродинамики и элементарной метеорологии помогают усовершенствовать навыки и средства управления ходовыми качествами яхты на разных курсах.

Рекорды скорости под парусами

Известным и авторитетным соревнование на скорость парусных яхт считается Кубок «Америки», впервые проведенный в 1851 году. Состязание получило свое название по имени судна, победившего в первой английской регате среди полутора десятка парусных судов. Шхуна развивала максимальную скорость до 17 узлов.

Звание самого быстрого парусника планеты удерживает тримаран Hydroptere. Созданный группой французских инженеров — судно показывает перспективы парусных средств передвижения на воде. На скорости в 12 узлов Hydroptere приподнимается из воды и выходит на подводные крылья. Чем больше парусник набирает скорость, тем выше он поднимается над поверхностью воды. Максимальная скорость, которую развивает Hydroptere, при этом оставаясь устойчивым, составляет 50 узлов. Предельная скорость, достигнутая судном, составила 61 узел.

Давайте сначала зададимся вопросом — от чего зависит скорость парусного корабля?

Очевидные вещи мы говорить не будем — понятно, что сила ветра влияет.

И тут окажется, что очень важными параметрами (помимо прочих) является:

а) общий размер парусного вооружения.

в) площадь смачиваемой поверхности.

То есть корабли, у которых все параметры (а, б и в) выше — достигают более высоких значений скорости.

Но если бы было все так просто….

Ибо в минус массивным кораблям играют:

неопитимальная форма корпуса;

волновое сопротивление воды.

неудобный ветер, ибо чем больше корабль — тем большую парусность имеет его корпус.

Вот просто проговорив это, посмотрим на практику XVIII-XIX веков.

Tribune Class 36s 1801: 12 kts в полный ветер (10-11 более обычная)

Forte 38 1801: 12.4 kts в полный ветер

Leda Class 38 1802: 13 kts в полный ветер (Lacedaemonia 13 kts)

Lively Class 38 1803: 13 kts в бакштаг

Apollon Class 36 1803: 12 kts (13 kts макс.)

Amphion Class 32 (Nereus) 1805: 12kts в полный ветер

Bucephalus 32 1805: 10 kts в полный ветер

Pyramus 36 1805: 13 kts в полный ветер

Hyperion 32 1805: 13 knots 1 румб в бакштаг, 12 kts – обычная скорость

Scamander Class 36 1812: 12-13 kts в фордевинд

Улучшенный Leda Class 36 1812: 13 kts в полный ветер (Tanais — свыше 13 kts)

Seringapatam 38 1813: 12 kts по ветру

Madagascar 38 1813: 14 kts по ветру

Stag 38 1813: 11 kts в полный ветер

Blonde 38 1816: 13 kts в фордевинд

Magnanime 64 (до того, как был срезан во фрегат): 11 kts по ветру

Magnanime 38 (срезанный): 10 kts в полный ветер

Indefatigable 38 (срезанный): 12 kts по ветру

Endymion 40 1795: 14.4 kts в полный ветер («самый быстроходный корабль во флоте»)

Cambrian 40 1795: 13 kts в полный ветер

Acasta 40 1795: 11 kts в бакштаг

Lavinia 44 1797: 12 kts в полный ветер

Goliath and Saturn (срезанные 74-пуш.) 58 1813: 11-12 kts в полный ветер

Улучшенный Endymion Class: 40 1813: 13 kts в полный ветер

Newcastle 50 1813: 14 kts в полный ветер

Essex (приз США) 1815: 11.4 kts в полный ветер

Chesapeake (приз США) 1815: 11 kts в полный ветер

Iris (датский приз): 13 kts по ветру

Rhin (франц. приз): 12.6 kts в фордевинд

Armide (французский приз): 13 kts в фордевинд

Dunira (франц. приз): 13 kts в фордевинд

President (франц. приз): 13 kts в полный ветер

Hamadryad (испанский приз): 12.4 kts в полный ветер

Pomone 40 (франц. приз) 1794: 12 kts при легком ветре/13 kts при крепком ветре

Egyptienne 44 (франц. приз) 1801: 13-14 kts в полный ветер

Идем далее скорости кораблей, на которых плавал Нельсон (по книге Roger Knight, The Pursuit of Victory):

8 Carcasse — 10 knots before the wind.

24 Dolphin — 8.5 knots before the wind.

28 Albemarle — 10-11 knots on the quarter reach.

28 Boreas — 11-12 knots on the quarter reach.

32 Lowestoffe — 10-11 knots on the quarter reach.

38 Medusa — 11 knots «in light winds with all sails set».

38 Minerve — 9-10 knots on the quarter reach.

64 Raisonable — 11 knots «in a stiff gale».

64 Agamemnon — 10 knots before the wind.

74 Elephant — 11 knots before the wind.

74 Captain — 12 knots on the quarter reach.

74 Theseus — 10-11 knots on the quarter reach.

80 Foudroyant — 11 knots on the quarter reach.

100 Victory — 10-11 knots on the quarter reach.

112 San Josef — 9-10-11 knots on the quarter reach.

не знаю, нужны ли тут переводы ветра, мне кажется — все понятно. Ну на всякий случай — before the wind — это фордевинд, quarter reach — бакштаг.

Заметьте, что линкоры (свыше 50 пушек) вполне себе сравнимы по скорости с фрегатами, и даже иногда больше. Например у 100-пушечного Виктори скорость выше, чем у более легкого 74-пушечного Вэнгарда, а так же гораздо больше скорости шлюпов (еще бы, ведь парусное вооружение Виктори намного больше, чем у шлюпов!). Разница только в одном — фрегат скорость набирает быстрее относительно линейного корабля (поскольку у последнего больше масса).

Некоторые корабли при слабом ветре (Минерва) имеют скорость больше, чем при сильном ветре. А вот тот же Ризонистейбл дает максимум скорости только в шторм.

Ну и напоследок — табличка со скоростями кораблей русского Черноморского флота.

Автор статьи

Куприянов Денис Юрьевич

Юрист частного права

Страница автора

Читайте также: