Парусники и ветроходы

Вначале несколько слов о курсах парусного судна относительно ветра. Парусник не может идти прямо против ветра и при очень острых курсах к ветру – это для него «мертвая зона». В случае необходимости двигаться против ветра парусное судно вынуждено ходить зигзагами – лавировать. Минимальный угол лавировки для самого лучшего парусного судна около 35-45 градусов.

Скорость судна – это один из решающих его показателей. В первую очередь скорость зависит от типа и мощности ветроэнергетической установки. Поэтому выбор наиболее целесообразного двигательно-движетельного комплекса представляет главную, центральную задачу в общей проблеме использования энергии ветра для движения судов.

О важности ветроэнергетической установки говорит тот простой факт, что в бурном потоке изобретений по парусным судам, возникшем в последние годы, основную долю составляют разработки по новым типам парусов и по совершенствованию уже известных.

Ветер может приводить в движение суда с помощью ветряных движителей и ветряных двигателей. Суда, приводимые в движение непосредственны давлением ветра на паруса разных видов (мягкие и жесткие), будем называть парусными. В отличие от них суда, приводимые в движение механическим путем, или требующие для движения дополнительных затрат механической энергии, будем называть ветроходами.

Для движения судов могут использоваться следующие движители:

мягкие паруса разных форм, типов и расположения;

жесткие паруса разных форм в плане, симметричные и механизированные, кольцевые, полукольцевые, полипланные коробки;

полужесткие, состоящие из мачты-крыла и мягкого корпуса;

авторотирующие воздушные винты;

роторы.

Ветродвигатели, приводящие в движение гребные винты судов, можно разделить на три типа:

карусельные, имеющие вертикальную ось и вращающиеся в горизонтальной плоскости;

крыльчатые, имеющие горизонтальную ось и вращающиеся в вертикальной плоскости;

с изменяемой установкой оси вращения.

Таким образом, к парусным судам относятся все суда с мягкими, полужесткими и жесткими парусами, а к ветроходам – суда с авторотирующими пропеллерами, роторные суда и суда со всеми типами ветродвигателей. Кроме того, возможны суда с комбинированными ветроэнергетическими установками.

Жесткие паруса-крылья, как правило, имеют прямоугольную в плане форму. Крылья с симметричным профилем, как видно из поляр, обеспечивают намного меньшую подъемную силу, чем обычный мягкий парус, но при этом они не имеют и меньшее лобовое сопротивление, а значит, и более высокое качество при малых углах атаки. Эта особенность симметричных крыльев, как показали расчеты Ю.С.Крючкова, приводит к тому, что крыло позволяет развивать более высокую скорость только в узкой полосе острых курсовых углов, где проявляется его высокое аэродинамическое качество; на всех остальных курсах судно с симметричным крылом проигрывает в скорости судну с обычным мягким парусом. Возможным выходом из этого противоречия является использование полужестких парусов, состоящих из поворотной мачты-крыла и мягкого паруса. В этом случае на острых курсах работает в основном мачта-крыло, а на полных – мягкий парус.

Второе решение – создание разрезных, механизированных крыльев, включающих предкрылки и закрылки, наподобие авиационного крыла. Такая конструкция сочетает преимущества симметричного крыла и мягкого паруса; она может изменять свой профиль от симметричного до выпукло-вогнутого. Существует в настоящее время множество разработок разного типа, реализующих эту идею.