До останнього часу навіть досвідчені керманичі гоночних і крейсерсько -гоночних яхт керують курсом судна і вибирають шкоти, керуючись поведінкою передньої шкаторини вітрил. Завжди намагаються розташувати вітрила по відношенню до вітру таким чином, щоб вітрило поблизу передньої шкаторини опинився на межі заполасківанія.
Зараз цей метод вже не можна визнати оптимальним для тих, хто розраховує на успіх в гонках. По-перше, для перевірки крутизни ходу і правильності установки вітрил доводиться досить часто, особливо при лавіруванні в крутий бейдевінд, приводити яхту до вітру, або злегка потравливают і підбирати шкоти.
В результаті величина підйомної сили на вітрилах періодично падає і в цілому виявляється нижче, ніж цього можна досягти в кращому випадку. По - друге, з - за періодичних відхилень керма, які робить рульової для перевірки крутизни, підвищується опір води руху яхти.
По - третє, жорсткий дакрон або груба качка на великих яхтах виявляються мало чутливими в слабкий вітер. Заполасківаніе або тремтіння передньої шкаторини можна виявити, коли вже більша частина підвітряного боку вітрила виявляється в зоні дії завихрень, що обумовлюють майже повне падіння підйомної сили.
Кілька років тому провідні спортсмени запозичили у дослідників - аеродинаміків просте, але досить ефективний засіб для контролю за роботою вітрила. Воно являє собою легкі, чутливі до повітряного потоку стрічки тканини, що прикріплюються по обидва боки вітрила поблизу передньої шкаторини.
Ці стрічки в подальшому будемо називати індикаторами, хоча в міжнародній практиці вітрильного спорту утвердилося їх англійська назва «tell tаlls», що в буквальному перекладі означає «пліткарі».
Індикатори можна також вирізати з легкої синтетичної пряжі, тонкого нейлону або магнітофонного стрічки. Довжина кожного індикатора вибирається в межах 200-250 мм. При кріпленні до вітрила пари індикаторів правий у своєму розпорядженні вище лівого. Щоб їх легко можна було відрізнити один від одного, стрічку застосовують контрастних кольорів, відмінних від кольору вітрила - оранжевого, синього, червоного або зеленого.
Важливо, щоб перед індикаторами на вітрилі не було швів, які вносять обурення в потік повітря. Якщо на ходу яхти подветренний і навітряний індикатори витягуються в напрямку задньої шкаторини, значить обидві сторони вітрила обтекаются плавними струменями повітряного потоку, а вітрило розташований під правильним кутом атаки до вітру вимпела.
Якщо ж вітрило недобрали, т. Е. Має занадто малий кут атаки, то відбувається зрив потоку на його вітряної сторони. У цьому випадку так звана критична точка (в якій повітряний потік розділяється на дві частини, огинаючи вітрило) зміщується на подветренную частина передньої шкаторини. Навітряну індикатор, здійснюючи безладні коливання, сигналізує рульовому про необхідність підібрати шкоти або звалитися, в той час як подветренний індикатор спрямований в корму.
Якщо ж вітрило перебраний (кут атаки по відношенню вітрі великий), критична точка знаходиться на вітряної сторони вітрила, а на підвітряного відбувається зрив потоку, створюються завихрення, які приведуть в безладний рух закріплену тут стрічку. В цей час навітряний індикатор буде майоріти по потоку повітря, направленого до задньої шкаторини.
Індикатори ще задовго до того, як почне заполасківать передня шкаторини, сигналізують рульовому про необхідність зміни курсу або настройки вітрил. Налаштування вітрил за допомогою індикаторів особливо ефективна в крейсерських перегонах, коли керманич має можливість протягом тривалого часу повністю зосередити увагу на інформації, яка видається індикаторами.
Якщо індикатори встановлені правильно і екіпаж зможе використовувати їх показання, то середню швидкість можна підвищити від 5 до 10%. Такий ефект, звичайно, може істотно вплинути на результат гонки. Примітно, що в останні роки більшість фірм - виробників вітрил ( «Худ», «Норт» і ін.) Забезпечують всю свою продукцію індикаторами: і вітрила для найлегших швертботів класу «Оптиміст», і для «віндсерфері», і для океанських супер - яхт.
Щоб зрозуміти фізичну сутність що відбуваються у поверхні вітрила явищ, про які сигналізують індикатори, і правильно використовувати видається ними інформацію, зробимо невеликий відступ в область аеродинаміки вітрила. Розглянемо характер обтікання вітрила на курсі щільний бейдевінд як найбільш чутливому до налаштування вітрил.
До слова сказати, дослідники змогли отримати ясну картину обтікання, застосувавши ті ж індикатори, закріплені рядами уздовж хорди в декількох поперечних перетинах жорсткої моделі вітрила. Ці досліди і .показалі, що ідеальне обтікання профілю вітрила, при якому всі індикатори на навітряного і підвітряного сторонах майорять в сторону задньої кромки, можливо лише при дуже маленькому вугіллі атаки, коли підйомна сила на вітрилі дорівнює нулю.
Уже при невеликому збільшенні кута атаки, коли критична точка Lсмещается ближче до вітряної сторони входить кромки, на підвітряного стороні вітрила відбувається відрив найтоншого ламинарного прикордонного шару повітря.
Індикатори на підвітряного стороні вітрила показали освіту тут вихрових потоків, спрямованих назустріч основному потоку повітря: частина стрічок на певній ширині вітрила відхилялася вперед.
Причому зі збільшенням кута атаки а ця ширина охоплювала все більшу частину хорди, отже, розміри турбулентного плями збільшувалися. Деякі індикатори, розташовані ближче до задньої шкаторини від кордону турбулентного плями R, показували стійкий напрямок потоку повітря в сторону виходить кромки, аж до а = 9 °.
Заміри тиску в потоці у підвітряного боку вітрила показали, що турбулентний пляма істотно впливає на величину розрідження і його розподіл по хорді профілю. Нагадаємо, що саме розрідження на підвітряного стороні вітрила грає основну роль в створенні підйомної сили і, отже, сили тяги, рушійною яхту на курсі бейдевінд.
На графіку представлені результати вимірів, отриманих на аеродинамічному профілі МАСА 64А-006, але їх можна поширити і на тонкий опукло - увігнутий профіль, яким є вітрило. Профіль обтекается плавним ламінарним потоком аж до а = 4,5 °, коли починається описаний вище відрив ламинарного прикордонного шару.
У цей момент досягається найвища розрідження, що характеризується коефіцієнтом розрідження Ср = 2,5. У розподілі цього негативного тиску пік добре видно поблизу вхідної кромки. При а = 5 ° турбулентний пляма вже добре помітно, його товщина становить 1% хорди С. Пік розрідження стає меншим і більш плавним.
При а = 9 ° турбулентний пляма охоплює вже всю ширину профілю, його товщина становить 3,5% С.
Коефіцієнт розрідження Ср = 1,0 в 2,5 рази нижче, ніж при а = 4,5 °! поблизу вхідної кромки піку практично немає, розрідження порівняно рівномірно розподілено по всій ширині вітрила. Значить, підйомна сила істотно знизилася, а опір профілю зросла. Можна зробити висновок, що збільшення кута атаки а понад 5 ° для вітрила небажано.
Сигналізувати ж про його перевищенні може індикатор, закріплений поблизу точки R - кормової кордону турбулентного плями, При а = 5 ° ця точка відстоїть від вхідної кромки на 15% ширини вітрила С. Як тільки турбулентний пляма досягне цієї точки, індикатор змінить свій напрямок, підніметься вгору від поверхні вітрила і навіть може показати напрямок потоку вперед проти вітру вимпела.
Подальше вибирання шкотів - збільшення кута атаки не тільки марно, але й призведе до великої втрати підйомної сили. Розподіл розрідження вздовж профілю багато в чому залежить від форми і глибини пуза, тому найвигідніше розташування індикаторів зазвичай визначається дослідним шляхом для кожного вітрила окремо при одночасному спостереженні за поведінкою яхти.
На стакселем найкраще намітити лінію, перпендикулярну передній шкаторини, і тимчасово закріпити з обох її сторін кілька стрічок з інтервалом 100-150 мм.
Вийшовши під цим стакселем на яхті, слід лягти на курс гострий бейдевінд і підібрати стаксель - шкот таким чином, щоб судно мало оптимальну крутизну лавировки і швидкість вибирання на вітер.
Індикатори на підвітряного стороні вітрила своїми безладними коливаннями позначать протяжність турбулентного плями, яке допустимо для даних умов. Після цього в якості індикатора досить залишити одну стрічку, найбільш віддалену від штага. Решта не потрібні, тому що не дадуть надалі корисної інформації.
Зрозуміло, парус повинен бути налаштований відповідно силі вітру, а пробний вихід краще робити в несильний вітер. При посиленні вітру вітрило працює під меншими кутами атаки, потік у підвітряного поверхні стає турбулентним вже у штага, і все індикатори на цій стороні показують стійкий напрямок до задньої шкаторини.
Обраний таким чином положення індикатора використовується для розміщення інших двох - трьох, які розносяться по висоті стакселя, приблизно, в 7-9% хорди від передньої шкаторини в кожному перетині. Ці індикатори дадуть інформацію про розподіл повітряного потоку по всій висоті стакселя або Генуї.
На невеликих човнах, оснащених вітрилами з тонкої синтетичної тканини, індикатори просвічують через тканину і тому спостереження за ними не складає труднощів. На більших яхтах в парус вшивається вікно з прозорої плівки хоча б для однієї пари індикаторів, розташованих на висоті 20-25% висоти вітрила знизу.
Цей так званий курсової індикатор повинен бути добре видно з місця рульового.
Він використовується для ведення яхти за оптимальним курсом під час лавірування. Вибравши цей курс і налаштувавши вітрило, рульовий стежить за обома стрічками, кінці яких повинні бути спрямовані до задньої шкаторини.
Помітивши, що навітряна стрічка затремтіла і вийшла з потоку, він повинен злегка ували яхту, поки підвітряного стрічка не втратить своєї стійкості. Реакція індикаторів на зміну кута атаки настільки чуйна, що коли починає тремтіти подветренний індикатор, яхта ще йде, не зменшуючи ходу.
І звичайно, передня шкаторини ще не виявляє жодних ознак заполасківанія.
Більшість яхт має найвищу швидкість або в тому випадку, коли обидві стрічки чітко орієнтовані в корму, або коли навітряна стрічка злегка тремтить.
У будь-якому випадку ознаки занепокоєння, притаманні Навітряною індикатором, а точніше - недібрані шкоти, не так відчутно позначаються на швидкості, як розвиток турбулентного плями на підвітряного стороні вітрила, коли яхта йде занадто увалісто (або перебрані шкоти).
Поведінка навітряних індикаторів багато в чому залежить від повноти і форми профілю вітрила. Тут немає чітких рецептів: рульової повинен вивчити характер поведінки індикаторів на кожному вітрилі, щоб повніше використовувати що дається ними інформацію. У той же час безладні коливання підвітряних індикаторів однозначно свідчать про необхідність привести або потруїти шкоти.
Кілька індикаторів, розташованих по висоті стакселя, дозволяють оцінити ступінь його закрутки - зміни кутів атаки перетинів вітрила по висоті - і домогтися його більш ефективної тяги шляхом регулювання натягу передньої шкаторини і проводки шкотів. При правильному налаштуванні все три або чотири навітряних індикатора повинні піднятися на однаковий по відношенню до штаг кут і розташуватися однаково по потоку, коли яхта йде в бейдевінд.
Якщо верхній індикатор підніметься більше, значить стаксель сильно «закручений» -точка кріплення шкотів до палубі занадто далеко зрушена в корму або потрібно осадити шкотовий кут вниз за допомогою спеціальної відтягнення.
Якщо ж при приведенні до вітру першим починає тремтіти нижній навітряний індикатор, це означає, що точка кріплення шкота розташована занадто близько до носа або шкотовий кут надмірно притиснутий донизу. Індикатори, встановлені а верхніх перетинах вітрила, можуть іноді вказувати на існування потоку, спрямованого вгору, вздовж підвітряного поверхні вітрила.
Цей потік може бути викликаний прогином штага, так як при великому прогині верхні перетину вітрила працюють під великим кутом атаки, ніж нижні. Відповідно змінюється характер розподілу розрідження в сусідніх перетинах і з'являється потік, спрямований з області з меншим розрідженням.
Тому верхній індикатор, що піднімається вгору, може свідчити про необхідність набити штаг; абсолютно тугий штаг є умовою високоефективної роботи стакселя на гострих курсах. Найчастіше прогин штага враховується при розкрої стакселя, передній шкаторини якого надається S - образність: в нижній частині повинен бути позитивний серп, а у верхній - негативний.
Іноді індикатори можуть вказувати на необхідність перекроїти стаксель. Вітрила з відносно плоскою частиною поблизу передньої шкаторини схильні до утворення розвинених турбулентних плям. У таких вітрил дуже важко утримувати обидва індикатора розправленими в потоці до задньої шкаторини.
Якщо подветренний індикатор замітає або повисне, рульовий починає наводитися до вітру; в той же момент або впаде навітряна стрічка, або заполощет вся шкаторини.
Необхідно зробити профіль вітрила повнішим поблизу передньої шкаторини або злегка потруїти штаг. Індикатори можуть бути поставлені і на гроті.
При озброєнні типу кет (швертботи «Оптиміст», «Фінн» і т. П.) Місце для установки індикаторів вибирають таким чином, що - б вітрило був найбільш чутливим до зміни кута атаки і в той же час не відчувалося вплив щогли на завихрення потоку у вітрила. Найчастіше ставлять два-три індикатора на відстані 30-35 см від передньої шкаторини, рівномірно розподіливши їх по висоті вітрила.
На попутних курсах індикатори на вітрилах виявляються практично марними. Набагато більше інформації можна отримати від традиційних «колдунчіков» - тих же стрічок з легкої тканини, закріплених на вантах і ахтерштаг, а також від вимпела, закріпленого на топі щогли.
До слова сказати, за кордоном замість вимпела набув поширення простий покажчик вітру вимпела типу «Виндекс», який складається з добре врівноваженого флюгера зі стрілкою і оперенням і двох платівок, закріплених нерухомо до вертикальної стійки на розведених під певним кутом штангах.
Цей кут відповідає оптимальному лавіровочному угу щодо вітру вимпела і для кожного судна визначається дослідним шляхом. Стрілка покажчика для кільових яхт має довжину 356 мм, важить прилад всього 71 г. При лавіруванні рульової може судити про крутизну ходу яхти за відносним положенням стрілки: якщо її оперення поєднане з платівкою, значить курс оптимальний.
«Виндекс» вказує також напрямок вітру вимпела і на попутних курсах, чітко визначене щодо курсу яхти завдяки тим же пластинках.
Відомі випадки застосування індикаторів і на спінакера, де вони істотно полегшують підтримку стійкої форми вітрила на бакштаг.
Стрічки, пришиті на навітряного шкаторини, дозволяють більш чуйно керувати брасом, а індикатори у підвітряного шкаторини вчасно сигналізують про появу завихрень і допомагають правильно вибрати поздовжнє положення шкота і ступінь його натягу.
Д. Антонов, І. Греков.
Джерело: «Катери і Яхти», №90.