Как первые мореходы превращали боковой ветер в скорость

Идущий против ветра парусник не нарушает законы физики, а лишь переигрывает их в свою пользу. Ранние корпуса и паруса позволяли превращать боковое давление в поступательную тягу вперёд, играя с силовыми векторами в воздухе и воде.

Ключевым явлением является аэродинамическая подъёмная сила. Когда продольный парус ставят под углом к ветру, поток воздуха разделяется и затем снова сходится, создавая разность давлений по разные стороны полотна. Эта разность порождает подъёмную силу, направленную в основном поперёк корпуса, а не строго назад. Одновременно киль и подводная форма корпуса создают гидродинамическую подъёмную силу, сопротивляющуюся боковому сносу в более плотной среде воды.

С точки зрения физики эти силы складываются, как стрелки на чертеже. Ветер действует на парус с заметной боковой составляющей, реакция воды на киль направлена в противоположную сторону, а оставшаяся составляющая результирующего вектора указывает вперёд, вдоль курса судна. При малом сопротивлении обтекаемого корпуса эта вперёд направленная компонента преобладает, и судно движется против ветра, оставаясь при этом в полном согласии с законом сохранения импульса и ростом энтропии в турбулентном килевом следе.

Цена этого в том, что судно не может идти строго в глаза ветру; ему приходится лавировать под углом, зигзагами, чтобы подъёмная сила на парусе и киле по‑прежнему давала полезную вперёд направленную составляющую. В рамках этого ограничения ранние создатели судов негромко открыли мощный предельный эффект: небольшие улучшения обводов корпуса и эффективности вооружения давали значительный прирост в том, насколько остро к ветру мог идти парусник.

loading...