Ян Проктор - Плавание под парусом: ветер, волнение и течения
Если лодка обгоняет волну, то, настигнув гребень, выгодно бросить вес тела вперед, наклонив нос вниз и помогая яхте начать скольжение по переднему склону волны. Аналогично, если волны догоняют лодку, то можно держать ее на гребне волны чуть-чуть дольше, наклонив лодку вперед, когда волна проходит под ней.
Когда яхта начинает скользить вниз по переднему склону волны, то для обеспечения лучшего глиссирования вес команды следует перенести назад (частично для компенсации наклоняющего действия силы тяжести, частично для наклона корпуса лодки на угол атаки относительно волны), что противоположно разъяснению на рис. 43.
При плавании на волнах ответственность за основные перемещения веса должна лечь на экипаж яхты. Движения капитана слишком стеснены румпелем и постоянной необходимостью управлять лодкой для исключения рыскания или поворота через фордевинд. Экипажу, сидящему на центральной банке лицом вперед, совсем нетрудно сильно наклоняться вперед или назад. Однако это не книга по технике управления гоночными яхтами, к тому же хороший экипаж вырабатывает собственную технику.
Настройка килевых яхт для «сидения» на волнах затруднительна. Однако интересно отметить, что на килевых яхтах значительная часть веса находится в балластном киле, поэтому центр тяжести гораздо ниже, чем на швертботах. На многих прогулочных яхтах центры тяжести и плавучести могут почти совпадать, а на легких гоночных корпусах с хорошим балластным коэффициентом центр тяжести расположен ниже центра плавучести. Возвращаясь к рис. 43, видим, что если бы центр тяжести был ниже центра плавучести, то картина была бы обратной той, что изображена на этом рисунке. Такая лодка при подъеме на волны шла бы с наклоном на нос, а не на корму.
Когда яхта с низким центром тяжести спускается то склону волны, то относительное положение центров тяжести и плавучести требует дифферентовки на корму. Такое положение выгодно, так как согласуется с действиями экипажа швертбота, который наклоняется назад при скольжении вниз по переднему склону волны. Яхта с наклоном на корму всегда лучше управляется при скольжении вниз по переднему склону крутых волн. Чем ниже центр тяжести, тем более выражено это положительное свойство. Возможно, это вносит свой небольшой вклад в успех современных легких мореходных яхт и хороших морских лодок.
Толкание (учинг) на гребнях волнНесколько лет назад в США для класса «Снайп» была разработана техника более раннего выхода лодки на глиссирование. Эта техника получила название «учинг». Видимо, правильнее было бы сказать, что этот прием способствует более раннему сёрфингу («сидению» на волне) или глиссированию с помощью волны, чем чистому глиссированию.
Учинг заключается в том, что экипаж хватается за любую часть яхты, которая способна выдержать возникающие напряжения, и энергично и многократно (до 50 раз в минуту) выбрасывает весь свой вес вперед. Движение вперед должно быть очень энергичным, а возвращение — более спокойным. Это довольно утомительная процедура, но шести толчков часто бывает достаточно, чтобы лодка начала скользить.
ИЯРУ[9] относит учинг и пампинг (взмахивание парусов) к категории приемов, запрещенных на соревнованиях. Правила соревнований отводят этим способам целую страницу и, среди прочего, там сказано следующее: «Пампинг состоит в быстром, часто повторяющемся выбираний парусов безотносительно к изменению направления истинного или вымпельного ветра. Быстрое выбирание парусов, которое способствует началу глиссирования или „сидения“ яхты на гребне волны, не считается „взмахиванием“… Учинг представляет собой толчки вперед и резкие остановки туловища, для того чтобы продвинуть яхту вперед. Эти действия запрещаются (как и пампинг)».
В правилах сказано, что учинг (или пампинг) разрешается для начала глиссирования или «сидения» на волнах, но этот маневр не разрешен для поддержания состояния глиссирований. В этом разъяснении говорится о способствовании глиссированию или «сидению», а не его сохранении. Яхта, находящаяся на определенной части волны, должна двигаться за счет естественного движения воздуха и воды без дальнейшего учинга. В правилах также говорится, что учинг или пампинг при приближении к знаку или финишной линии должны соответствовать условиям прохождения этого отрезка дистанции, хотя как можно доказать или опровергнуть такую ситуацию, остается непонятным.
Очевидно, что правило нелегко интерпретировать и использовать, и я полагаю, что как само правило, так и приложение к нему должны быть тщательно изучены, прежде чем использовать технику учинга. В противном случае придется отвечать на протест.
ГЛАВА 8. Характеристики волн и течения
При движении против волнения не высота и не длина волн по отдельности, а их крутизна уменьшает скорость яхты и представляет опасность для плавания. Длинная волна, как бы высока она ни была, не опасна для любой маленькой яхты и не должна никого беспокоить, кроме страдающих морской болезнью.
Крутизна характеризуется отношением длины волны к ее высоте. И, поскольку размеры волны зависят от ее высоты, а скорость движения воды — от длины, то эти характеристики должны рассматриваться одновременно — по их влиянию на продвижение и безопасность плывущей яхты. Например, говорят, что метровая волна длиной 20 метров имеет крутизну 1/20. Крутизна может быть выражена в процентах, тогда для предыдущего примера крутизна равна (1/20) х100 %, то есть 5 %.
Крутизна редко превышает 1/10 (10 %), при достижении такой величины начинается обрушение гребня и волна разрушается.[10] Теоретически максимально возможная крутизна равна 1/7 (14, 3 %) и не зависит от высоты волны — будет ли она 10 метров или только 0, 5 метра; в море волны с такой крутизной практически никогда не встречаются.[11]
В крутых волнах орбитальная скорость на гребнях (скорость вращения частиц на гребнях, рис. 35) гораздо больше орбитальной скорости на мелководье, вычисленной теоретически. Когда на гребнях орбитальная скорость превышает скорость самой волны, частицы воды, так сказать, пытаются ее обогнать, и в этот момент происходит обрушение.
Рис. 44. Типичная форма морской волны. Гребни уже ложбины, передние склоны круче тыловых
В определение крутизны не входит максимальный градиент[12] волнового склона. Этот градиент может существенно изменяться и в некоторых случаях бывает направлен к гребням почти вертикально, хотя с такими волнами маленьким судам приходится сталкиваться редко.
Форма волн на поверхности воды может существенно отличаться от большинства других роли в природе. Обычно гребни круче и уже, а ложбины более плоские и длинные. Передний склон волны обычно круче, чем задний (тыловой). На рис. 44 показана типичная форма ветровой волны.
Влияние мелководьяКогда волны набегают на мелководье, где глубины менее половины длины волн, волнение претерпевает значительное изменение. Мелководье не влияет на период волн, но это единственная характеристика, которая остается неизменной. Изменяется форма и уменьшаются длина и скорость волны. Гребни становятся круче и уже, а ложбины площе. В результате на поверхности воды видны изолированные волны, а не следующие друг за другом волновые системы.
Пологие волны могут проходить мелководье без обрушения, но при достижении максимальной крутизны гребни будут опрокидываться. Широко известно, что по обрушению волн можно судить о наличии мелководий, которые не обязательно возвышаются над поверхностью воды.
Причина этих изменений — уменьшение скорости волны из-за ограниченной глубины. Это хорошо видно при наблюдении за лодками, плывущими по очень мелкому месту. При движении любой лодки создаются корабельные волны, которые перемещаются со скоростью лодки. На очень мелкой воде скорость корабельной волны ограничена глубиной воды. Иногда корабельная волна становится крутой, тогда она опрокидывается, сильно препятствуя попыткам ускорить движение лодки.
Рефракция волнЗамедление волн при косом подходе к мелководью приводит к рефракции. Из-за рефракции направление фронта волн, независимо от первоначального угла подхода, разворачивается параллельно берегу. Почти всем хорошо известен вид обрушивающейся гряды волн, движущейся примерно параллельно береговой линии криволинейного залива. Возникает вопрос: «Почему волны не продолжают идти прямолинейным путем, как в открытом море?»
Рефракция вызывается замедлением движения фронта волн при приближении к мелководью. Когда фронт волн подходит под некоторым углом, то вначале тормозится ближайший к берегу участок фронта, а другой его конец в это время идет с прежней скоростью. Постепенно, с уменьшением глубины, внутренняя часть фронта начинает двигаться медленнее, чем внешняя, и наконец весь фронт волн в целом разворачивает к линии берега; это чем-то напоминает поворот шеренги войск, когда внутренний ее конец шагает на месте, а внешний марширует полным шагом.
