Движение под парусом со скоростями быстрее ветра

Вопрос о возможности движения под парусом с весьма большими (быстрее ветра!) скоростями впервые был рассмотрен в конце прошлого века Г. Герлахом [1]. Несмотря на еще низкий уровень развития гидро- и аэродинамики, исследователь пришел к довольно смелому и правильному общему выводу, показав возможность движения парусного судна быстрее ветра и предугадав существование теоретического предела скорости яхты. Однако, по вполне понятным причинам, Герлах не смог указать пути создания таких высокоскоростных парусных судов.

За осуществление этой идеи взялся известный американский конструктор парусных катамаранов Н. Херрешоф. В начале нашего столетия он построил и испытал небольшую (0,76 м длиной) модель катамарана с парусным вооружением в виде плоской рамы-крыла («несущий змей») [2]. Этот парус был так расположен относительно ветра, что противодействовал кренящему моменту, поэтому катамаран мог двигаться при весьма большой силе ветра. По свидетельству Ф. Херрешофа, модель достигала скорости 10 узлов; по его расчетам, судно, построенное по тому же принципу, при длине около 9 м должно было развить скорость 30 узлов. Здесь ru3.on-prava.com вы можете узнать подробнее.

Впоследствии Ф. Херрешоф разработал интересный проект легкого глиссирующего катамарана, на котором в качестве «несущего змея» использовались два крыла выпукло-вогнутого профиля (рис. 1). При перемене галса крылья поворачивались вокруг продольной оси. К сожалению, такое судно построено не было, а интерес к этой проблеме на многие годы угас.

Бурное развитие аэродинамики и совершенствование на ее основе гоночных яхт в последнее время снова дали толчок к исследованиям в области создания скоростных парусных судов. Идеи отца и сына Херрешофов развил проф. X. Баркла. В 1951 г. появилась его статья [3], в которой, анализируя пути создания быстроходных яхт, он выдвинул ряд интересных идей и предложил конструкцию такого судна (рис. 2, а). «Гидродинамический барьер» Баркла решил преодолеть при помощи глиссирования, а для повышения продольной и поперечной остойчивости яхты предложил идею трехточечного тримарана (названного трискафом) с вынесенным назад третьим корпусом. Паруса трискафа выполнены в виде коробки из жестких крыльев, имеющих высокие аэродинамические качества. Крылья так ориентированы в пространстве, что уменьшают или даже ликвидируют кренящий момент ветра (рис. 2,6); таким образом устраняется ограничение скорости, связанное с остойчивостью.

Расчеты X. Баркла показали, что трискаф с площадью парусности 20 м2 способен развить скорость 30—40 узлов при ветре 20—30 узлов (6—7 баллов), т. е. может двигаться в полтора раза быстрее ветра. Баркла разработал несколько проектов подобных судов и построил небольшой трискаф, на котором собирался установить рекорд скорости под парусами.

В 1956 г. проф. К. Дейвидсон [4], отметив безнадежность попыток существенного повышения скорости обычных яхт, указал три возможных пути (рис. 3) улучшения гидродинамики парусных судов (катамараны, глиссирующие яхты, яхты на подводных крыльях). Перспективу дальнейшего роста скоростей он увидел в увеличении отношения выдерживаемой судном силы дрейфа к весу судна. Возможными конструктивными схемами для решения поставленной задачи, по его мнению, являются; схема катамарана, схема яхты на подводных крыльях и схема парусного вооружения типа «несущий змей».

В эти же годы появляются глиссирующие швертботы и катамараны, обгоняющие ветер, а затем и яхта на подводных крыльях «Монитор», установившая рекорд скорости под парусами (30 узлов при скорости ветра 13 узлов).

Сходными проблемами начиная с 1950 г. занимался и автор этих строк. В статье [6] на основе современных представлений была теоретически показана возможность движения быстрее ветра под парусом. При этом найден тот теоретический предел скорости, выше которого не может двигаться никакое парусное судно (или буер). Найден весьма простой критерий, определяющий скоростные режимы движения яхты [6], [7]; введено понятие об идеальном судне и гидродинамическом коэффициенте совершенства парусного судна. Показана важность аэродинамического качества парусного вооружения для современных быстроходных парусных судов.