Виндсерфер поражает воображение с первого взгляда. Все в его облике непривычно, не укладывается в установившийся образ парусного, пусть даже совсем маленького, судна. Вместо корпуса — доска, мачта шарнирно укреплена в степсе и удерживается лишь руками спортсмена, нет паутины шкотов, фалов и прочего такелажа. Но самое необычное и непривычное в виндсерфере — это отсутствие руля, место которого занял неподвижный плавник.
Но, несмотря на отсутствие руля, виндсерфер прекрасно управляется и может маневрировать не хуже любой яхты.
В чем же заключается секрет, позволяющий виндсерферу обходиться без руля?
Рассмотрим силы, действующие на виндсерфер, движущийся под действием ветра.
При обтекании паруса потоком воздуха, направленным под небольшим (порядка 15°) углом к парусу, скорости потоков на наветренной и подветренной сторонах паруса будут различны. В силу законов аэродинамики (по аналогии с крылом) на каждый элементарный участок поверхности паруса будет действовать сила, направленная .перпендикулярно к данному участку (см. рис. 1 на вкладке). Точку приложения равнодействующей F всех аэродинамических сил будем называть центром парусности (ЦП). Располагается ЦП примерно в геометрическом центре паруса.
Возникающая на парусе сила F через различные связи — мачту, такелаж, а у виндсерфера и через тело спортсмена воздействует на корпус судна и вызывает его движение.
Разложим силу F на две составляющие (рис. 2), одна из которых Fт действует вдоль, а другая Fд — перпендикулярно корпусу судна. Первая сила вызывает движение судна вперед и называется силой тяги: вторая создает боковое перемещение судна под ветер (дрейф) и называется силой дрейфа.
Если бы сопротивление движению корпуса было одинаковым во всех направлениях, то судно могло бы двигаться только в одном направлении — по ветру и не могло бы управляться. Чтобы это не происходило, стараются сопротивление движению судна вперед уменьшить, а сопротивление корпуса дрейфу — боковое сопротивление — увеличить. Достигается это установкой в диаметральной плоскости специальных вертикальных пластин — швертов, шверцов, плавников; увеличением подводной части корпуса и приданием ей специальной формы, как это делается у килевых яхт.
Физические принципы работы шверта и всех других упомянутых выше пластин такие же, как и у паруса. Единственное отличие в том, что шверт действует в другой, более плотной среде.
При обтекании шверта потоком воды на нем развивается гидродинамическая сила, направленная в сторону, противоположную силе дрейфа. Точка приложения равнодействующей гидродинамических сил, действующих на шверт и подводную часть корпуса, называется центром бокового сопротивления и обозначается ЦБС.
Сила дрейфа и сила бокового сопротивления, приложенные, к корпусу, судна в разных точках (рис. 3 а и 3 б), образуют момент сил, разворачивающих его.
Если проекция центра парусности на диаметральную плоскость расположена за проекцией центра бокового сопротивления ближе к корме (рис. 3 6), то образовавшийся момент сил начнет разворачивать судно в сторону ветра (приводить к ветру) до тех пор, пока оно не встаёт точно против ветра — в положение левентик.
При переднем расположении проекции центра парусности по отношению к центру бокового сопротивления (рис. 3 а) возникающий момент сил начнёт разворачивать судно от ветра (уваливать) до положения, когда ветер дует прямо в корму (фордевинд).
И наконец, если проекции центра парусности и центра бокового сопротивления лежат на одной линии, то силы дрейфа и бокового сопротивления компенсируют друг друга (рис. 3 в), и судно движется в направлении своей продольной оси. Для обычных парусных судов моменты сил, вызывающие приведение или уваливание, являются вредными, так как они затрудняют управление судном, снижают скорость, а в ряде случаев могут быть просто опасны. Поэтому при проектировании парусных судов форма корпуса, взаимное расположение шверта или фальшкиля и паруса выбираются так, чтобы возникающие при различных условиях плавания моменты сил, разворачивающих судно, были минимальными.
При создании виндсерфера конструкторы пошли по другому пути — вредные моменты сил они сделали полезными и заставили их управлять судном по воле человека.
Для этого они закрепили мачту шарнирно на корпусе только в одной ее точке. Такая конструкция позволяет в широких пределах изменять положение мачты, а следовательно, и положение центра парусности относительно центра бокового сопротивления. Такое смелое решение позволило использовать возникающие моменты сил для управления виндсерфером.
Есть одна интересная особенность в управлении виндсерфером. Если у обычных парусных судов направление поворота зависит только от положения руля (перо руля на левом борту — поворот влево, перо руля на правом борту — поворот вправо), то у виндсерфера направление поворота при перемещении паруса в одну и ту же сторону зависит от того, с какой стороны дует ветер, то есть от галса. Это происходит потому, что, перемещая парус, а следовательно, и центр парусности вперед или назад, спортсмен приводит виндсерфер к ветру или уваливает его.
Таким образом, если виндсерфер идет правым галсом (ветер дует справа), то наклон мачты назад вызовет изменение его курса вправо. И наоборот, если виндсерфер идет левым галсом (ветер дует слева), то наклон мачты назад вызовет изменение курса влево (рис. 4 а).
При наклоне мачты вперед происходит обратная картина — при уваливании виндсерфер, идущий правым галсом, изменит свой курс влево, а идущий левым галсом — вправо.
Эта особенность управления требует некоторых навыков: приходится соизмерять свои действия при маневрировании с положением серфера относительно ветра.
В. ЕВСТРАТОВ, инженер
