“Чуть-чуть искусства, чуть-чуть науки, но остальное – это опыт, приобретенный за тысячу часов на воде.”
За последние десятилетия параметры для дизайна парусов полого курса значительно изменились, так как яхты стали ходить быстрее и под другими углами к ветру.
Традиционно использовался симметричный парус для полных курсов. Но развитие судостроения в сторону изменения дизайна корпусов и использования новых технологий в строительстве дало возможность лодкам двигаться быстрее, что повлекло за собой и изменение тактики спуска за ветром.
Симметрик против асимметрика.
Способность современных яхт ходить быстрее лодок предыдущих поколений означает увеличение скорости вымпельного ветра, а также изменения угла вымпельного ветра, который сместился вперед.
Этот фактор важен для хождения по ветру, при той же полноте и истинном угле ветра; вымпельный ветер изменяется ближе к острым курсам и поток воздуха обтекает парус быстрее, а не набегает сзади и толкает. Примером могут служить современные катамараны, где фактически независимо от TWA (угол истинного ветра) лодку нужно вести как можно ближе к AW (вымпельному ветру).
Поток ветра, обтекающий парус с двух сторон, – это более эффективный генератор энергии, чем ветер, толкающий с одной стороны паруса.
Этот заход вымпельного ветра обуславливает изменение тактики полных курсов. Идея обтекания, а не толкания привела к появлению асимметриков с бушпритом на многих современных классах яхт вместо традиционных симметричных спинакеров и спинакер гиков.
Когда мы стремимся попасть на нижний знак в кратчайшее время, главной информацией, которую нужно знать, является VMG (velocity made good).
VMG — это производная от нашей скорости и курса относительно истинного ветра. Она говорит нам о том, как быстро мы дойдем до заданной точки. К примеру, что лучше: идти курсом 120 градусов и скоростью 10 узлов или курсом 130 градусов и скоростью 9 узлов?
Максимизация VMG является конечной целью любого проектирования парусов для полных курсов.
Процесс дизайна.
Первая мысль, которая приходит на ум при проектировании парусов для полных курсов – это угол и диапазон ветра, при которых будет использоваться парус. Следующее — тип лодки и какие правила применяются для ее класса. К парусам для полных курсов обычно применяется система кодов (см. диаграмму).
Исходя из рисунка понятно, в каком диапазоне и на каких углах использовать парус.
Например, асимметрик код А1 – для легкого ветра, A2 – умеренно полный и А4 – как правило, для 20 узлов и выше. Для более острых курсов идут А0, А3 и А5.
Для симметричных спинакеров используют такую же кодировку S1,S2 ,S3,S4.
Для старых и тяжелых водоизмещающих лодок зачастую выгоднее использовать симметричные спинакеры, так как эти лодки не могут ходить достаточно быстро, чтобы применять эффект вымпельного ветра на полных курсах.
Гандикап и правила класса также диктуют условия относительно формы паруса, количества парусов на борту и возможности использовать асимметричный парус.
Когда с кодом паруса все решено, переходим к этапу создания формы. Как правило, парусные мастера имеют базу данных основных форм, которые постепенно разрабатывались для широкого ассортимента стандартных форм паруса. При проектировании паруса параметры формы адаптируются для конкретной лодки, при этом учитываются все факторы: размер лодки, материалы мачты, место использования и многое другое.
Что делает парус хорошим, в значительной степени зависит от того, для какого типа лодки его делают. Проектируя асимметрик для лодки, которая обеспечивает наилучшую VMG на относительно больших углах, следует смотреть на возможность вынести парус максимально вперед, создавая максимальную площадь паруса, аналогично, когда мы выносим симметрик вместе с гиком на ветер. Это увеличивает проекционную площадь, что позволяет лодке двигаться с той же скоростью, что и другие, только на пару градусов ниже.
На TP52 или похожих современных быстрых лодках дизайнер должен смотреть, позволяет ли парус получить ускорение раньше, что дало бы преимущество от вымпельного ветра. Один из главных факторов, который позволяет лодкам идти быстрее — это правильное положение паруса, при котором появляется максимальная тяга. Профиль твиста задней шкаторины асимметрика имеет большое влияние на путь оптимизации паруса, в идеале, проектируя парус, мы должны получить максимум силы тяги и минимум кренящего момента. Этого можно достичь с помощью более плоского профиля паруса и уменьшения угла входа на парусе вдоль всей передней шкаторины.
Одна из характеристик парусов для полных курсов для современных лодок нужная форма изменяется незначительно с изменением силы ветра, так как для каждого кода паруса угол вымпельного ветра меняется несущественно.
Для лодок, которые имеют один или два паруса для полных курсов, важно иметь возможность изменять положение шкотового угла с помощью блоков или погона. На высокоскоростных лодках, идущих с низким углом вымпельного ветра угол меняется не так резко, можно полагаться только на регулировку шкотов всего лишь потравив или добрав их, изменяя твист больше или меньше, с изменением ветровых условий. Вход по передней будет неизменным сверху вниз, но парус будет скручен к топу.
Для больших бюджетных проектов используется тестирование в ветровом туннеле, но высокая цена лабораторных испытаний делает неприменимым этот метод анализа для небольших работ. CFD также стала инструментом, который используется, но опять же, — это дорогостоящий и трудоемкий метод, который подходит для больших проектов, таких как VOLVO, кубок Америки или супер-яхты.
Для большинства парусных мастеров остается возможность анализа парусов на воде. Парусный мастер тратит часы на анализ формы паруса, наблюдая за каждой панелью и положением шкотов при изменении курсов .
Из этих наблюдений будут сделаны выводы и в следующий раз мастер сможет сделать парус лучше.
Существуют также различные другие инструменты, которые может использовать любой яхтсмен, стремящийся сделать свою лодку быстрее.
VSPAR system — одна из таких программ для анализа формы паруса. VSPAR использует снимки камеры в реальном времени. Вы получаете полную информацию о форме паруса, включая полноту, положение максимальной полноты, угол входа и угол выхода, твист по отношению к центральной линии.
Эта информация дает дизайнеру возможность понять как изменяется форма в зависимости от натяжения шкотов и фалов.Дизайнер может использовать эти данные для улучшения своих парусов.
Выбор ткани.
Изменение формы паруса заставляет дизайнера следить за характеристиками тканей.
Традиционный нейлон использовался, потому что это относительно стабильная ткань, которая дает долгую жизнь парусу.
Развитие асимметриков увеличило нагрузку на парус из-за более острых углов, поэтому передняя шкаторина остается под постоянной нагрузкой независимо от галса, в отличии от симметрика, где шкаторины меняются при смене галса.
Увеличились также и динамические нагрузки на парус, так как изменился подход к ведению лодки более острыми курсами, плюс динамические нагрузки из-за ведения лодки по волне.
Все это привело к появлению новых более стабильных и прочных материалов.
Для парусов от A0 до A3 может использоваться армированная ткань, сделанная по той же технологии что и ткани для острых курсов.
Прошлое и будущее.
Рост популярности асимметричных парусов не ограничивается только гоночными лодками. Легкость и простота работы с генакером, по сравнению с обычным спинакером, привлекает многих.
Говорит Ричард Боузард, главный дизайнер Doyle sails
“Хорошая компьютерная программа — это всего лишь инструмент в руках дизайнера. Время, проведенное на воде на таких лодках как AC, катамаранах, VOR и компании на TP 52, а также гонки на супер-яхтах — вот где я получаю ценную информацию.
На этих больших проектах отрабатываются новые технологии и идеи, после чего лучшее используется повсеместно.”
Перевод (http://www.mysailing.com.au/news/downwind-sails-design-thinking)
