Особенно трудно приходится, если в первый же выход попадаешь в сильный ветер с крутой волной.
Волны тормозят яхту на остром курсе и подгоняют — на полном, могут остановить ее и залить водой при повороте оверштаг, опрокинуть при повороте фордевинд. Волнение вызывает продольное раскачивание судна, ухудшая обтекание корпуса, шверта, пера руля и работу парусов, увеличивает сопротивление и снижает подъемную силу. Но, с другой стороны, скорость движения гребней волны в открытом море достигает десятка узлов и, если использовать ее на полном курсе, можно много выиграть у соперников. Таким образом, умение ходить при волнении оказывает заметное влияние на скорость судна.
Каким же бывает волнение на море? Волны в зависимости от их формы и характера возникновения подразделяются на ветровые, мертвую зыбь, отраженные (стоячая волна) и разбитые. Основное направление движения частиц воды при волнении — вертикальные перемещения вверх и вниз (рис. 1). Кроме того, существует и так называемое орбитальное движение частиц (рис. 2). Эти перемещения вызывают изменение потенциальной энергии плавающих тел.
Под действием гравитационных сил и сил поддержания запас потенциальной энергии на наклонной поверхности волны переходит в кинетическую энергию, в результате чего плавающие тела пытаются соскользнуть со ската волны вниз.
При ветровом волнении верхний слой воды может двигаться в направлении ветра, вызывая нагон воды к одному берегу. Очень часто по высоте воды можно судить о направлении и силе ветра в соседних районах моря. Перемещение верхнего слоя воды под воздействием ветра, а также орбитальное движение частиц вызывают образование «гребня», который при ветре в 3—4 балла и выше обгоняет волну и заламывается (рис. 3).
На перемещение частиц воды по горизонтали расходуется незначительная часть энергии волн, ее частицы обычно возвращаются в первоначальное положение, и только форма волны движется вперед. При встрече с препятствием — мелью, стенкой, судном — гребень пытается продолжить свое движение; энергия волны расходуется на ускорение водяных частиц и их давление на преграды (рис. 3, г).
Серьезным врагом является гребень волны, заламывающийся под действием ветра и падающий навстречу швертботу. Масса воды, сталкиваясь с судном, идущим бейдевинд, толкает его назад и заливает водой. После удара судно теряет скорость, начинает дрейфовать и долго не может снова набрать ход.
Рассмотрим взаимодействие корпуса с волной и парусов с ветром на курсе бейдевинд.
При движении по подветренному склону центр величины швертбота смещается к наветренному борту, вследствие чего остойчивость его падает (рис. 4). Швертбот взбирается на более крутой подветренный склон волны, преодолевает ее гребень и скатывается с более пологого наветренного. При подъеме на волну сила поддержания, действующая перпендикулярно поверхности ската волны, совместно с силой земного притяжения создают горизонтальную силу, толкающую назад. Скорость судна уменьшается, а дрейф увеличивается (рис. 5). В результате вектор вымпельного ветра уменьшается по величине и изменяет свое направление в сторону увеличения угла с диаметральной плоскостью судна. Это соответствует как бы отходу ветра при уваливании швертбота. Паруса начинают работать с перебранными шкотами, и судно может получить дополнительный крен (рис. 6, а).
При скатывании с волны центр величины смещается к подветренному борту, остойчивость увеличивается. Одновременно скорость судна увеличивается под действием сил гравитации, составляющая которой действует теперь в направлении движения, и из-за уменьшения скорости воды в верхнем слое волны. Вектор вымпельного ветра изменяет свое направление в сторону уменьшения угла с диаметральной плоскостью. Паруса оказываются недобранными, а кренящий момент уменьшается. Судно начинает «раскрениваться» и идет как бы слишком круто к ветру (рис. 6, б).
К аналогичным изменениям силы и направления вымпельного ветра приводит и возникающая при волнении килевая качка. В процессе каждого колебания обтекающий паруса поток смещается вертикально, а угол атаки меняется в широких пределах. Когда топ мачты со значительным ускорением идет вниз, вымпельный ветер резко заходит, угол атаки уменьшается и может упасть до нуля — парус заполаскивает. Когда топ мачты идет вверх, вымпельный ветер отходит, угол атаки увеличивается и может вырасти за пределы допустимого — начнется срыв потока. В результате происходит уменьшение аэродинамической силы, которое значительно сильнее сказывается на ходе судна, чем увеличение гидродинамического сопротивления. Отметим, что уменьшение и увеличение угла атаки паруса при килевой качке происходит практически одновременно с соответствующим колебанием угла атаки вследствие изменения скорости при волне.
Особенно заметно влияет качка на скорость движения, когда период колебаний корпуса попадает в резонанс с частотой волны. Поэтому нужно принять меры, уменьшающие продольный момент инерции швертбота: все тяжелые предметы крепим в районе швертового колодца, рулевой и матрос садятся как можно ближе друг к другу у блока стаксель-шкотов.
Еще более важным является снижение веса рангоута и вооружения. Каждый лишний грамм наверху существенно увеличивает момент инерции и крен. Кроме того, легкая гибкая мачта амортизирует воздушные толчки, вызванные качкой и шкваликами.
При малом угле атаки и большой скорости вымпельного ветра увеличение натяжения вант изгибает мачту и уплощает грот. При большом угле атаки и малой скорости вымпельного ветра натяжение вант уменьшается, мачта выпрямляется и пузо грота увеличивается. Таким образом, гибкая мачта автоматически настраивает грот в соответствии с изменением угла атаки и скорости вымпельного ветра. Постоянное изменение угла атаки паруса увеличивает турбулентность обтекающего потока воздуха, что приводит к его срыву с подветренной стороны при меньших углах атаки. В этих условиях пузатые паруса обеспечивают более стабильное обтекание. Поэтому на большой волне лучше идут суда с пузатыми парусами и гибкими мачтами.
Итак, как же практически учесть перечисленные выше особенности?
При движении на волну следует несколько привестись и, если нужно, увеличить откренивание. Это обеспечивает более выгодное положение парусов относительно вымпельного ветра и компенсирует снижение остойчивости (рис. 7).
При скатывании с волны лучше увалиться и, если потребуется, уменьшить откренивание (рис. 7). Это позволит правильнее использовать паруса и компенсировать возросший восстанавливающий момент. Особенно внимательно следует принимать волны с заваливающимися гребешками. Нужно стараться найти в них места с меньшей высотой и не потерять скорость при преодолении гребня.
Для снижения дрейфа на вершине волны и уменьшения количества воды, попадающей на корпус швертбота, лучше «прорезать» гребень, несколько приводясь — используя запас скорости, и увалиться, как только бак пройдет гребень.
Небольшое замечание: в связи с тем, что горизонтально перемещается только верхний слой воды, а «Летучий Голландец» имеет сравнительно большую осадку, это перемещение заметно сказывается на дрейфе судна только при потере хода. При достаточно высокой скорости дрейф на волне увеличивается незначительно, поэтому основной задачей экипажа является поддержание хорошего хода.
«Летучий Голландец» характеризуется способностью быстро терять и набирать скорость, значительным диапазоном изменения положения центра величины при движении по волне и большими величинами кренящего и восстанавливающего моментов. Поэтому изменения вымпельного ветра и восстанавливающего момента при подъеме на волну и скатывании с нее на «Летучем Голландце» проявляются особенно заметно и требуют мгновенной реакции. При игнорировании этих изменений или запоздалой реакции на них швертбот будет лежать на руле, а на порывах ветра — приводиться и крениться.
«Летучий Голландец» в большей степени, чем остальные швертботы, чувствителен к крену. Если допустить крен больше оптимального (даже в сильный ветер он не должен превышать 10°), при усилении ветра вместо увеличения скорости швертбот резко «затормозит».
Между большими волнами всегда есть участки более спокойной воды. Если такой участок лежит впереди под ветром, нужно увалиться, чтобы пройти по нему. Если такой участок окажется наветрен нее вашего курса, можно немного «подкрутить», однако увлекаться этим не следует, так как судно при этом теряет скорость и получает сильные удары. Матрос в этот момент, естественно, должен уменьшить откренивание.
Искусство лавировки на волне (а это действительно искусство) состоит в том, что экипаж в ритм волне изменяет с помощью руля и правильного откренивания курс судна. Для уваливания следует несколько уменьшить, а для приведения — увеличить крен. Из сказанного выше ясно, какое значение для «Летучего Голландца» имеет правильное откренивание на волне.
Шкотовый и рулевой должны постоянно работать телом, поддерживая определенный крен. Это довольно утомительно физически, однако всегда дает видимые результаты.
Шкотовый должен работать достаточно мягко, применяясь к конкретным условиям. Характерным для действий на волне является легкий рывок (шкотовый, распрямляясь, выбрасывает тело назад и вниз, а рулевой слегка отклоняется назад) при пересечении гребня волны. Это движение помогает судну преодолеть гребень и увалиться. На наветренном склоне волны экипаж принимает первоначальное положение. При выходе на следующий склон экипаж, как бы по инерции, несколько отклоняется вперед.
Указанные движения вполне естественны при волнении, они способствуют более мягкому ходу судна, уменьшают его раскачивание и сопротивление. С этой же целью шкотовый и рулевой должны располагаться как можно ближе к середине судна. Это также позволяет сократить амплитуду колебаний судна.
«Покачивание» следует согласовать с волной, иначе можно получить отрицательный эффект. Совершенно нецелесообразно «дергаться» на чистой воде или при ровном ветре. Рывком следует отвечать только на порывы ветра, причем желательно делать это с небольшим опережением; судно приобретает дополнительный динамический момент устойчивости и более эффективно использует порывы ветра.
Бывают случаи, когда довольно крутой волне сопутствует очень сильный ветер порядка 6 баллов. Несмотря на все ухищрения экипажа, старающегося править по волне, швертбот швыряет, как щепку, приводит, бьет о каждую волну. Подобные явления часто случаются в заливах Балтийского моря. Про эти условия гонщики говорят, что ветер сильнее волны (хотя она тоже достаточно ощутима). Для обеспечения хорошего хода следует максимально использовать свои возможности по открениванию и под них настроить судно так, чтобы швертбот мог идти с нормальным креном несколько полнее острого бейдевинда. Для этого следует «размягчить» мачту, раздвинуть погон гика-шкота и т. д.
Сразу со старта советую лавировать полнее. Первое время будет казаться, что конкуренты (имеются в виду действительные конкуренты, а не экипажи, значительно превосходящие вас по силам), держа несколько круче, уходят на ветер. Не беспокойтесь, главное в таких условиях — скорость. Пройдя 300—500 м, вы убедитесь, что не только не проиграли «круто стоящим» судам, но и выиграли в расстоянии за счет увеличения скорости лавировки, а может быть, и в наветренности за счет уменьшения дрейфа.
В открытом море волны имеют более плавную форму и редко разбиваются о судно. При встрече с вертикальной стеной они отражаются без изменений параметров. На мелководье (при глубинах меньше половины длины волны) волна разбивается в результате трения водяных частиц в нижней ее части о дно. Это замедляет движение волнового фронта и меняет его направление, изгибая волну параллельно контуру мели. Поэтому волны около берега параллельны ему. При замедлении волны ее длина уменьшается, гребень становится неустойчивым. Когда угол между наветренным и подветренным скатами волны становится меньше 120°, происходит заламывание волны.
Разбитые волны являются серьезным препятствием для судна, поэтому нужно любой ценой избегать открытого ветру мелководья (наветренного берега или выдающейся в море косы). При старте от наветренного берега предпочтительнее галс, быстрее уводящий судно от берега. Если ветер дует параллельно или под острым углом к береговой черте, выгоднее лавировать около берега, так как здесь волновой фронт разворачивается параллельно ему. Судно, идущее мористее, встречает волны под большим углом. Кроме того, у берега можно ожидать и более благоприятного направления ветра.
Не следует приближаться слишком близко к высокому берегу и портовым сооружениям. Ветер там слабее, а кроме того, можно попасть в зону прибоя или отраженных волн.
Особенно осторожным нужно быть на барах, узкостях, на выходах из портов. В этих местах преобладают крутые стоячие или разбитые волны. Смещения центра величины у «Летучего Голландца» в таких местах настолько велики, что приходится принимать специальные меры. В гонке не следует заходить в эти места, а при следовании на дистанцию или возвращении не следует форсировать парусами и открениванием. Шкоты должны быть немного потравлены, чтобы иметь возможность при «перекрене» быстро их добрать. Шкотовый откренивает немного согнувшись и готов в любой момент увеличить или уменьшить восстанавливающий момент.
Направления волны и ветра не всегда совпадают, один из галсов может быть выгоднее благодаря более острому углу к фронту волны. На этом галсе судно поднимается на волну под острым углом и тормозится меньше, чем при встрече волны под углом, близким к прямому. Расстояние между гребнями волны увеличивается, что позволяет лучше подготовиться к встрече гребня. Это облегчает главную задачу при лавировке в свежий ветер—поддерживать ход судна. Поэтому в наиболее ответственные периоды гонки (сразу после старта, при подходе к наветренному знаку, встрече с соперником) нужно выбирать более пологий к волне галс» Более круто к волне нужно по возможности идти там, где волна меньше и свобода маневра не ограничена.
В тех случаях, когда галс проложен вдоль фронта волны, после преодоления гребня можно не уваливаться, а приводиться» Это существенно увеличивает крутизну без потери скорости (рис. 8).
Несколько слов о возникающих при волнении опасных положениях:
- 1. При больших волнах для набора скорости (особенно в полосе прибоя) приходится очень сильно уваливаться. В этом случае при сильном ветре во избежание крена следует потравить и при приведении быстро добрать стаксель.
- 2. При усилениях ветра и увеличении крена лучше потравить грот и привестись, ни в коем случае не допуская слишком большого крена. Нормальным для «Летучего Голландца» в сильный ветер считается положение, когда подветренная часть днища располагается горизонтально, что соответствует крену около 10°.
- 3. При очень больших порывах иногда приходится сильно травить грот, после чего судно начинает самопроизвольно уваливаться. Чтобы не допустить этого, следует несколько потравить стаксель, привестись и тут же добирать стаксель. Если этого не сделать, вам придется идти несколько полнее, а при этом увеличивается кренящий момент.
Полные курсы
На попутных курсах волны превращаются в союзника. Однако, чтобы использовать их для увеличения скорости судна, требуется не меньше умения, чем для уменьшения их вредного влияния на лавировке.
В зависимости от соотношения скоростей ветра и перемещения гребня волны швертбот может отставать от волны, идти с ней с одной скоростью, а иногда даже обгонять. В зависимости от этого задача экипажа будет заключаться в том, чтобы или как можно быстрее «оседлать» и как можно дольше удерживаться на переднем скате волны, или же разгоняться на переднем склоне волны до скорости, позволяющей по инерции преодолеть впереди идущую волну.
На переднем склоне волны к аэродинамическим силам, возникающим на парусах, добавляются гравитационные силы, толкающие лодку вперед. Орбитальное вращение частиц воды также подталкивает вперед. Величина этих сил изменяется в зависимости от крутизны волны и положения яхты на склоне. На гребне и во впадине эти силы равны нулю, а в верхней трети склона могут достигать половины веса судна.
Когда силы, движущие вперед, компенсируются силами сопротивления движению швертбота, он сохраняет свое положение на подветренном скате волны. Если движущие силы меньше сил сопротивления, то волна убегает из-под судна вперед. Наоборот, когда силы тяги превышают критический уровень, судно соскальзывает по подветренному склону волны в «долину». При этом составляющая гравитационной силы, движущая судно вперед, уменьшается, а при выходе на наветренный склон впереди идущей волны вообще превращается в отрицательную величину. Вследствие этого скорость может резко упасть, судно тормозится и отстает от своей волны. Для того, чтобы подобного не произошло, следует внимательно следить за создавшейся обстановкой.
Высота волны обычно не постоянна по фронту. Рулевой должен так выбирать курс, чтобы все время находиться на наиболее крутом участке длинного склона.
Так же, как меняется сила и направление ветра, изменяются высота, длина и период волн. Поэтому удержаться на волне трудно даже при постоянном ветре. Практически при хорошем глиссировании рулевой должен править в наиболее низкую точку волны. Это иногда позволяет разогнать судно до такой скорости, что можно преодолеть впереди идущую волну и закрепиться на ее переднем склоне. Делать это нужно только тогда, когда есть обоснованная надежда на успех. При неудачно выполненном маневре судно останавливается на заднем склоне передней волны и теряет скорость. В результате можно пропустить и ту волну, которая послужила для разгона, и даже несколько последующих. А каждая пропущенная вперед волна — это проигрыш от 5 до 50 м.
Если обогнать впереди идущую волну не удается, то следует, постоянно изменяя курс судна и меняя этим силу тяги парусов, оставаться на «своей» волне, поджидая момент, когда она вырастет, а волна впереди нее уменьшится. Для этого, когда ветер усиливается, а волны становятся круче, нужно приводиться. Это позволяет увеличить абсолютную скорость судна, запас которой пригодится при ослаблении ветра или уменьшении уклона переднего ската волны. Скорость яхты в направлении движения фронта волны в этом случае не увеличивается, и она остается в той же позиции на склоне.
При ослаблении ветра, наоборот, нужно уваливаться и, используя запас скорости и силы гравитации, двигаться в направлении перемещения фронта волны. Это позволяет и при некотором уменьшении скорости удерживаться на склоне.
Постарайтесь оторваться от соперников сразу после огибания верхнего знака. Чтобы начать глиссирование и закрепиться на переднем склоне волны при среднем ветре, лучше несколько привестись, усиленно откренивая, перейти на глиссирование и, выбрав подходящую крупную волну, увалиться, когда она будет подходить к корме судна. При этом можно слегка качнуть парусами, кратковременно чуть-чуть перебирая шкоты для увеличения тяги.
Чтобы поддерживать глиссирование, нужно постоянно менять установку парусов в зависимости от изменения скорости судна. Шкоты потравливают, когда судно замедляет ход или уваливается, и подбирают при ускорении и приведении. Подбирать их следует с небольшим опережением, а потравливать с небольшим опозданием. При стихании ветра курс судна должен приближаться к перпендикуляру к самой крутой волне; при увеличении силы ветра и скорости судна можно идти наискось к волне.
Управлять судном лучше при помощи крена: приводиться, несколько закренивая лодку, и уваливаться, уменьшая крен вплоть до «обратного». Это уменьшит сопротивление судна и поможет удержать его на волне, несмотря на периодическое снижение высоты волн и затихание ветра.
Курсы при прохождении гоночной дистанции рассчитайте так, чтобы обеспечить максимальную скорость в «критические» моменты: после огибания верхнего знака, при обгоне соперника, при подходе к нижнему знаку. Для этого придется заранее привестись, чтобы разогнаться и оседлать волну, а затем увалиться.
Главным во всех этих маневрах является обеспечение чистого ветра и свободы маневра — идущие поблизости яхты могут явиться серьезной помехой. Прикрытие значительно уменьшает тягу парусов и может отбросить судно с переднего ската волны на задний, где оно окажется беспомощным в борьбе с обгоняющим соперником. Связанное наветренное судно не может использовать крутую волну под ветром. Лувинг и тому подобные приемы тоже мешают рулевому эффективно использовать волну. Поэтому сразу после огибания знака нужно стараться отклониться на ветер или под ветер от предполагаемого курса ближайших соперников — в зависимости от дальнейших планов борьбы.
На фордевинде рулевой сидит на подветренном борту, управляя одной рукой румпелем. а другой держит гика-шкоты. Желательно подбирать их не через блоки, а напрямую от гика. Это позволяет иногда резким подбиранием грота получить ту небольшую силу тяги, которой не хватает для закрепления на подветренном склоне или для преодоления гребня волны. Так удобнее подбирать парус, когда «Летучий Голландец» при скатывании с волны обгоняет ветер. Для эффективного применения «пампинга» есть только одна-две секунды, когда волна обгоняет судно, не захватывая его с собой. Во все остальные моменты это бесполезно. Качать в «долине» бессмысленно, взобраться на гребень таким способом невозможно. В то же время для оседлания гребня достаточно двух-трех качков.
Но поскольку внимательный рулевой старается не пропустить ни одной волны, то некоторым судьям кажется, что действия рулевого незаконны. Обычно это объясняется тем, что большинство наших судей — крейсеристы. они не ходили на глиссирующих судах и не пользовались техникой выведения швертбота на режим серфинга.
Оттяжка гика при глиссировании должна быть сильно набита. Шкотовый сидит на наветренном борту. Трапеция пристегнута к поясу, однако пользоваться ею обычно не приходится С усилением ветра экипаж смещается назад — рулевой на 0,7—1 м от блока стаксель-шкота, а шкотовый садится около блока. В очень сильный ветер во избежание поломки мачты следует несколько подобрать грот, а шкотовому поддерживать мачту трапецией.
На курсах бакштаг и галфвинд шкотовый обычно выходит на трапецию. Главное на этих курсах — держать яхту на ровном киле и менять курс судна только парусами и открениванием.
На волне «Летучий Голландец» периодически приводится и уваливается, а значит, увеличивается и уменьшается крен. Экипаж изменением курса меняет кренящий момент, а потравливанием грота и подбиранием стакселя заставляет лодку уваливаться под волну. На таких курсах швертбот получает значительные ускорения во всех направлениях, и шкотовый оказывается иногда в состоянии невесомости. Поэтому ему лучше пошире поставить ноги и крепко держаться за шкот, иначе волна может забросить его на корму или, что еще хуже, сбросить в воду. При зарывании швертбота носом в волну шкотового бросает вперед и он может оказаться впереди штага или в стакселе. Если это все же случилось, не поддавайтесь панике — быстро уменьшите кренящий момент (желательно уваливанием и потравливанием шкотов — это не так снижает скорость), занимайте обычное положение и продолжайте гонку. Не пытайтесь отворачиваться от брызг и волн. Если уж решили ходить на «голландце», то придется приучить себя к постоянным ударам по лицу холодной воды.
Если же шкотовый или рулевой попал в воду (бывает такое и со старыми «волками»), ни в коем случае не отпускайте шкот, быстро подтянитесь по нему и с помощью товарища выбирайтесь в кокпит. Член экипажа, оставшийся в кокпите, должен мгновенно справиться с креном и взять управление в свои руки.
Приведенные здесь случаи являются рядовыми в гоночной практике, но чтобы иметь возможность следовать изложенным советам, экипаж должен обладать незаурядной ловкостью и физической силой. Помня это. рулевой и шкотовый должны со всей серьезностью отнестись к увеличению своего веса мокрыми свитерами и телогрейками. Надевать их можно только тогда, когда есть уверенность, что уставший к концу гонки спортсмен уверенно и быстро подтянется по шкоту и выберется на борт судна, что мокрая одежда не будет мешать работе. Не следует совсем отказываться от применения тяжелой одежды — она облегчает борьбу более легких, но достаточно развитых физически экипажей с более тяжелыми.
Подводя итог коротко повторим, что на острых курсах следует избегать других судов, увеличивающих завихренность ветрового потока и стесняющих свободу маневра Прокладывать путь нужно по прикрытым зонам с меньшей высотой волны. Старайтесь выбирать более пологий к волне галс в критические периоды гонки и, по возможности, на большей части лавировки. Поддерживайте ход судна, уваливаясь после гребня волны и приводясь при выходе на подветренный склон.
На полных курсах удерживайте судно на передней верхней кромке большой волны. Эта задача является самой важной и требует полной свободы маневра.