바람 속에서 항해하는 요트의 움직임은 실제로 배를 앞으로 밀어내는 돛에 가해지는 바람의 단순한 압력에 의해 결정됩니다. 그러나 풍동 연구에 따르면 바람을 거슬러 항해하면 돛이 더 복잡한 힘에 노출되는 것으로 나타났습니다.

들어오는 공기가 세일의 오목한 후면 주위로 흐르면 공기 속도가 감소하고, 세일의 볼록한 전면 주위로 흐르면 이 속도가 증가합니다. 그 결과, 돛의 뒷면에는 고기압 영역이 형성되고, 앞면에는 저기압 영역이 형성됩니다. 돛 양쪽의 압력 차이로 인해 요트가 바람에 대한 각도로 앞으로 이동하는 당기는(미는) 힘이 생성됩니다.

바람과 거의 직각을 이루는 세일링 요트(해상 용어로 요트가 태킹됨)는 빠르게 앞으로 나아갑니다. 돛은 당기는 힘과 측면 힘의 영향을 받습니다. 세일링 요트가 바람에 예각으로 항해하면 당기는 힘이 감소하고 측면 힘이 증가하여 속도가 느려집니다. 돛이 선미쪽으로 더 많이 회전할수록 특히 큰 측면 힘으로 인해 요트가 전진하는 속도가 느려집니다.

세일링 요트는 바람을 맞으며 직접 항해할 수는 없지만, 택이라고 불리는 바람의 각도로 일련의 짧은 지그재그 움직임을 만들어 앞으로 나아갈 수 있습니다. 바람이 왼쪽(1)으로 불면 요트는 포트 택으로 항해 중이라고 하고, 우현(2)으로 불면 우현 택으로 항해 중이라고 합니다. 더 빠른 거리를 이동하기 위해 요트맨은 아래 왼쪽 그림과 같이 돛의 위치를 ​​조정하여 요트의 속도를 한계까지 높이려고 합니다. 직선에서 측면으로의 이탈을 최소화하기 위해 요트는 우현 택에서 좌현으로 또는 그 반대로 코스를 변경하여 이동합니다. 요트가 진로를 바꾸면 돛이 반대편으로 던져지고, 요트의 평면이 바람의 선과 일치하면 한동안 펄럭인다. 비활성 상태입니다(텍스트 아래 중간 그림). 요트는 소위 데드 존에 들어가 바람이 반대 방향에서 다시 돛을 부풀릴 때까지 속도를 잃습니다.

나는 우리 중 많은 사람들이 일종의 수중 차량을 타고 심연으로 뛰어들 기회를 가질 것이라고 생각하지만, 여전히 대부분은 범선을 타고 바다 항해를 선호할 것입니다. 비행기나 기차가 없던 시절에는 범선만 있었습니다. 그들이 없었다면 세상은 지금과 같지 않았습니다.

곧은 돛을 가진 범선이 유럽인들을 미국으로 데려왔습니다. 그들의 안정된 갑판과 널찍한 화물창에는 신세계를 건설하기 위한 인력과 보급품이 실려 있었습니다. 하지만 이 고대 선박에도 한계가 있었습니다. 그들은 천천히 바람과 거의 같은 방향으로 걸었습니다. 그 이후로 많은 것이 바뀌었습니다. 오늘날 그들은 바람과 파도의 힘을 제어하기 위해 완전히 다른 원리를 사용합니다. 따라서 현대 자동차를 타고 싶다면 물리학을 좀 배워야 합니다.

현대의 항해는 단순히 바람을 따라 움직이는 것이 아니라, 돛에 작용하여 날개처럼 날게 하는 것입니다. 그리고 이 보이지 않는 "무언가"를 양력이라고 하며, 과학자들은 이를 측면 힘이라고 부릅니다.

세심한 관찰자는 바람이 어느 방향으로 불어도 세일링 요트는 항상 선장이 원하는 곳으로 움직인다는 것을 알아차리지 않을 수 없었습니다. 심지어 바람이 역풍일 때도 마찬가지였습니다. 완고함과 순종의 놀라운 조합의 비결은 무엇입니까?

많은 사람들은 돛이 날개라는 사실조차 인식하지 못하고 있으며, 날개와 돛의 작동 원리는 동일합니다. 날개의 양력만 양력을 기준으로 합니다. 항공기, 역풍을 이용하여 비행기를 위로 밀어 올린 다음, 수직으로 위치한 돛이 범선을 앞으로 나아가게 합니다. 이를 과학적 관점에서 설명하려면 기본, 즉 돛의 작동 방식으로 돌아가는 것이 필요합니다.

돛의 평면에 공기가 어떻게 작용하는지 보여주는 시뮬레이션 과정을 살펴보세요. 여기에서 모델 아래로 공기가 흐르는 것을 볼 수 있습니다. 이 모델은 더 큰 굽힘을 가지며 주위를 돌기 위해 구부러집니다. 이 경우 흐름 속도가 약간 빨라져야 합니다. 결과적으로 압력이 낮은 영역이 나타나며 이로 인해 양력이 발생합니다. 아래쪽의 낮은 압력으로 인해 돛이 아래로 당겨집니다.

즉, 고기압 영역이 저기압 영역을 향해 이동하려고 하여 돛에 압력을 가하는 것입니다. 압력차가 발생하여 양력이 생성됩니다. 돛의 모양으로 인해 바람이 불어오는 쪽 안쪽의 풍속은 바람이 불어오는 쪽보다 낮습니다. 외부에 진공이 형성됩니다. 말 그대로 공기가 돛 안으로 빨려 들어가 항해용 요트를 앞으로 밀어냅니다.

사실 이 원리는 이해하기 매우 간단합니다. 범선을 자세히 살펴보세요. 여기서의 비결은 돛이 어떤 위치에 있든 바람 에너지를 배에 전달하고, 시각적으로 돛이 요트의 속도를 늦춰야 하는 것처럼 보이더라도 힘의 적용 중심이 뱃머리에 더 가깝다는 것입니다. 범선과 바람의 힘이 전진을 보장합니다.

그러나 이것은 이론이지만 실제로는 모든 것이 조금 다릅니다. 실제로 세일링 요트는 바람을 거슬러 항해할 수 없습니다. 소위 압정이라고 불리는 특정 각도로 움직입니다.

범선은 힘의 균형 때문에 움직인다. 돛은 날개와 같은 역할을 합니다. 그들이 생산하는 양력의 대부분은 측면으로 향하며 앞으로는 소량만 전달됩니다. 그러나 이 놀라운 현상의 비밀은 요트 바닥 아래에 위치한 소위 "보이지 않는"돛에 있습니다. 이것은 용골 또는 해상 용어로 센터보드입니다. 센터보드의 리프트도 리프트를 생성하며, 이는 또한 주로 측면으로 향합니다. 용골은 뒤꿈치와 돛에 작용하는 반대 힘에 저항합니다.

리프팅 힘 외에도 롤도 발생합니다. 이는 전진 이동에 해롭고 선박 승무원에게 위험한 현상입니다. 하지만 이것이 바로 승무원이 요트에 존재하는 이유이며, 냉혹한 물리 법칙에 대한 살아있는 평형추 역할을 하는 것입니다.

현대 범선에서는 용골과 돛이 함께 작용하여 범선을 앞으로 나아가게 합니다. 그러나 모든 초보 선원이 확인하듯이 실제로는 모든 것이 이론보다 훨씬 더 복잡합니다. 숙련된 선원은 돛의 굽힘을 조금만 변경해도 더 많은 양력을 얻고 방향을 제어할 수 있다는 것을 알고 있습니다. 숙련된 선원은 돛의 굽힘을 변경하여 양력이 발생하는 영역의 크기와 위치를 제어합니다. 깊게 앞으로 굽히면 만들 수 있습니다. 넓은 영역그러나 굴곡이 너무 크거나 공기 분자의 앞쪽 가장자리가 너무 가파르면 주변의 흐름이 더 이상 굴곡을 따르지 않습니다. 즉, 물체의 모서리가 뾰족하면 흐름의 입자가 회전할 수 없습니다. 이동의 추진력이 너무 강하므로 이러한 현상을 "분리 흐름"이라고 합니다. 이 효과의 결과로 돛은 "휩쓸려" 바람을 잃게 됩니다.

그리고 여기에 몇 가지가 더 있습니다. 실용적인 조언풍력 에너지의 사용. 바람을 향하는 최적의 방향(근거리 바람 경주). 선원들은 이를 '바람을 거슬러 항해'라고 부릅니다. 17노트의 속도를 갖는 겉보기 바람은 파동계를 생성하는 실제 바람보다 눈에 띄게 빠릅니다. 방향의 차이는 12°입니다. 겉보기 바람 방향 - 33°, 진풍 방향 - 45°.

지금까지 우리는 요트가 정지 상태에 있다고 가정하고 부력과 중량이라는 두 가지 힘만이 요트에 미치는 영향을 생각해 왔지만, 요트는 돛을 이용해 전진하기 때문에 복잡한 힘의 체계가 작용하게 된다. 선박. 이는 그림 1에 개략적으로 표시되어 있습니다. 4는 요트가 근거리로 이동하는 가장 일반적인 경우를 고려한 것이다.

공기 흐름(바람)이 돛 주위로 흐르면 결과적인 효과가 돛에 생성됩니다. 공기 역학적 힘 A(2장 참조)는 돛 표면에 거의 수직으로 향하고 수면 위 높은 돛 중앙(CS)에 적용됩니다. 역학 제3법칙에 따르면 신체가 직선으로 꾸준히 움직이는 동안 신체에 가해지는 각 힘(이 경우 마스트, 스탠딩 리깅 및 시트를 통해 요트 선체에 연결된 돛)에 가해지는 각 힘은 다음과 같아야 합니다. 크기가 같고 방향이 반대인 힘에 의해 반작용을 받습니다. 요트에서 이는 선체의 수중 부분에 가해지는 유체역학적 힘 H의 결과입니다. 따라서 이러한 힘 사이에는 알려진 거리 암이 있으며 그 결과 한 쌍의 힘의 모멘트가 형성됩니다.

공기 역학적 힘과 유체 역학적 힘은 모두 평면이 아닌 공간에서 지향되는 것으로 밝혀졌습니다. 따라서 요트 운동 역학을 연구할 때 이러한 힘이 주 좌표 평면에 투영되는 것이 고려됩니다. 언급된 뉴턴의 세 번째 법칙을 염두에 두고 공기 역학적 힘의 모든 구성 요소와 해당 유체 역학 반응을 쌍으로 작성합니다.

요트가 안정된 항로를 유지하기 위해서는 각 힘의 쌍과 힘의 모멘트 쌍이 서로 같아야 합니다. 예를 들어, 표류력 Fd와 표류 저항력 Rd는 경사 모멘트 Mkr을 생성하며, 이는 복원 모멘트 Mv 또는 측면 안정성 모멘트와 균형을 이루어야 합니다. MV는 무게 D의 힘과 어깨에 작용하는 요트의 부력 gV의 작용으로 인해 형성됩니다. 엘. 동일한 무게와 부력이 트림 또는 모멘트에 대한 저항 모멘트를 형성합니다. 세로 안정성중 엘, 크기가 동일하고 트리밍 모멘트 Md에 대응합니다. 후자의 조건은 쌍의 순간입니다 힘 T-R및 Fv-Nv.

특히 경요트의 경우 승무원이 힘의 작용에 대한 다이어그램을 크게 수정했습니다. 바람이 불어오는 쪽이나 요트의 길이를 따라 이동하는 승무원은 무게로 인해 배를 효과적으로 기울이거나 뱃머리 방향으로 트림을 반대합니다. 실속 모멘트 Md를 생성할 때 결정적인 역할은 해당 조향 편향에 의해 수행됩니다.

롤링 외에도 공기 역학적 측면 힘 Fd는 측면 드리프트-드리프트를 유발하므로 요트는 DP를 따라 엄격하게 이동하지 않고 드리프트 각도 l이 작습니다. 요트의 용골에 드리프트 저항력 Rd가 형성되는 것은 바로 이러한 상황입니다. 이는 다가오는 흐름에 대한 공격 각도에 위치한 비행기 날개에서 발생하는 양력과 본질적으로 유사합니다. 날개와 유사하게, 근거리 항해는 코스에서 작동하며, 공격 각도는 돛 현과 겉보기 바람 방향 사이의 각도입니다. 따라서 현대 선박 이론에서 세일링 요트는 물 속에서 움직이는 선체와 겉보기 바람의 영향을 받는 돛이라는 두 날개의 공생으로 간주됩니다.

안정

이미 말했듯이 요트는 가로 방향과 세로 방향으로 기울어지는 경향이 있는 힘과 힘의 모멘트를 받습니다. 이러한 힘의 작용을 견디고 그 작용이 멈춘 후에 수직 위치로 되돌아오는 선박의 능력을 호출합니다. 안정.요트에서 가장 중요한 것은 측면 안정성.

요트가 기울어짐 없이 떠 있을 때 CG와 CV에 각각 적용되는 중력과 부력은 동일한 수직을 따라 작용합니다. 롤 중에 승무원이나 질량 부하의 다른 구성 요소가 움직이지 않으면 편차가 발생하더라도 CG는 DP(점)에서 원래 위치를 유지합니다. G그림에서 5) 배와 함께 회전합니다. 동시에 선체 수중 부분의 모양 변경으로 인해 CV가 Co 지점에서 경사면 쪽으로 이동하여 C1 위치로 이동합니다. 덕분에 몇 가지 힘의 순간이 발생합니다 디그리고 g VS어깨 l은 요트의 CG와 새 CG 사이의 수평 거리와 같습니다. 이 순간은 요트를 수직 위치로 되돌리는 경향이 있으므로 복원이라고 합니다.

롤링할 때 CV는 곡선 궤적 C 0 C 1, 곡률 반경을 따라 이동합니다. G라고 불리는 가로 메타 중심반경, r 해당 곡률 중심 중 -가로 메타센터. 반경 r의 값과 그에 따른 곡선 C 0 C 1의 모양은 신체의 윤곽에 따라 달라집니다. 일반적으로 힐이 증가함에 따라 메타센트릭 반경은 감소하는데, 이는 그 값이 흘수선 폭의 4제곱에 비례하기 때문입니다.

분명히 복원 모멘트 암은 거리에 따라 달라집니다. GM-무게 중심 위의 메타센터 높이: 크기가 작을수록 롤링 중에 숄더 l도 작아집니다. 크기 기울기의 초기 단계에서 GM또는 시간조선소에서는 선박 안정성의 척도로 간주하며 다음과 같이 불립니다. 초기 가로 메타 중심 높이.더 시간,요트를 특정 롤 각도로 기울이는 데 필요한 굽힘 힘이 클수록 선박은 더욱 안정적입니다. 순항 및 경주 요트에서 메타 중심 높이는 일반적으로 0.75-1.2m입니다. 순항 작은 배에서-0.6-0.8m.

GMN 삼각형을 사용하면 복원되는 어깨가 임을 쉽게 결정할 수 있습니다. gV와 D의 동등성을 고려한 복원 순간은 다음과 같습니다.

따라서 메타센터 높이가 다양한 크기의 요트에 대해 다소 좁은 한계 내에서 변한다는 사실에도 불구하고 복원 모멘트의 크기는 요트의 변위에 정비례하므로 더 무거운 선박은 더 큰 경사 모멘트를 견딜 수 있습니다.

오른쪽 어깨는 두 거리 사이의 차이로 표현될 수 있습니다(그림 5 참조): l f - 형태 안정성 어깨 및 l b - 무게 안정성 어깨. l in은 C 0 바로 위의 초기 위치에서 중량 힘의 작용선이 굴러가는 동안의 편차에 의해 결정되고 l in은 풍하측으로의 변위이기 때문에 이러한 양의 물리적 의미를 확립하는 것은 어렵지 않습니다. 선체의 잠긴 부피 값의 중심 쪽. Co에 대한 힘 D와 gV의 작용을 고려하면 중량 힘 D가 요트를 훨씬 더 기울게 하는 경향이 있고 반대로 힘 gV가 선박을 곧게 펴는 경향이 있음을 알 수 있습니다.

삼각형으로 CoGK여기서 CoC는 요트의 수직 위치에서 CB 위의 CG 높이입니다. 따라서 중량력의 부정적인 영향을 줄이기 위해서는 가능하면 요트의 무게중심을 낮추는 것이 필요하다. 이상적인 경우에는 CG가 CV 아래에 위치해야 하며, 그러면 중량 안정성 암이 양의 값을 갖게 되고 요트의 질량이 힐링 모멘트의 작용에 저항하는 데 도움이 됩니다. 그러나 이러한 특성을 지닌 요트는 소수에 불과합니다. CV 아래의 CG가 깊어지는 것은 요트 변위의 60%를 초과하는 매우 무거운 밸러스트의 사용과 선체, 스파 및 리깅의 과도한 경량화와 관련이 있습니다. 승무원을 바람이 불어오는 쪽으로 이동하면 CG 감소와 유사한 효과를 얻을 수 있습니다. 가벼운 배에 대해 이야기하고 있다면 승무원은 일반 CG를 너무 많이 이동하여 힘의 작용선을 디 CV보다 훨씬 낮은 DP와 교차하며 무게 안정성 암은 긍정적인 것으로 나타났습니다.

용골에서는 무거운 밸러스트 용골 덕분에 무게 중심이 매우 낮습니다(대개 흘수선 아래 또는 약간 위). 요트의 안정성은 항상 긍정적이며 요트가 물 위에 돛을 달고 있을 때 약 90°의 굽힘에서 최대에 도달합니다. 물론 이러한 목록은 데크의 개구부가 안전하게 닫혀 있고 자체 배수 조종석이 있는 요트에서만 달성할 수 있습니다. 개방형 조종석이 있는 요트는 훨씬 낮은 굽 각도(예: 드래곤 클래스 요트, 52°)에서 물에 잠겨 몸을 곧게 펴지 않고도 바닥으로 내려갈 수 있습니다.

항해에 적합한 요트에서는 마스트가 이미 물 속에 있고 표면에 대해 40° 각도로 아래쪽을 향하고 있을 때 약 130° 각도에서 불안정한 평형 위치가 발생합니다. 롤이 더 증가하면 안정성 암이 음수가 되고 전복 모멘트는 무게 중심이 롤보다 높은 위치에 있을 때 180° 롤(용골)로 불안정한 평형의 두 번째 위치를 달성하는 데 도움이 됩니다. 배가 다시 정상적인 위치를 잡을 수 있도록 충분히 작은 파도의 무게 중심-용골. 요트가 360° 완전한 회전을 하며 내항성을 유지하는 경우가 많습니다.

용골 요트와 소형 보트의 안정성을 비교해 보면 소형 보트의 올바른 순간을 만드는 주요 역할은 다음과 같습니다. 안정모양 및 용골 요트의 경우 - 무게 안정성.이것이 선체의 윤곽에 눈에 띄는 차이가 있는 이유입니다. 작은 배는 넓은 선체를 가지고 있습니다. L/B = 2.6-3.2, 작은 반경의 차인과 흘수선의 충만도가 높습니다. 선체의 모양은 쌍동선의 안정성을 훨씬 더 크게 결정하며, 여기서 체적 변위는 두 선체 사이에 균등하게 분배됩니다. 약간의 롤링에도 선체 사이의 변위가 급격히 재분배되어 물에 잠긴 선체의 부력이 증가합니다(그림 6). 다른 선체가 물에서 떠날 때(8-15° 각도) 안정성 암은 최대 값에 도달합니다. 이는 선체 DP 사이 거리의 절반보다 약간 작습니다. 롤이 더 증가하면 쌍동선은 승무원이 공중 그네에 매달려 있는 작은 배처럼 작동합니다. 롤이 50-60°일 때 불안정한 평형 상태가 발생하고 그 후 쌍동선의 안정성이 부정적으로 변합니다.

정적 안정성 다이어그램.분명히 요트 안정성의 완전한 특징은 복원 순간의 변화 곡선일 수 있습니다. Mv롤 각도 또는 정적 안정성 다이어그램에 따라 달라집니다(그림 7). 이 다이어그램은 최대 안정성 순간(W)과 배가 자체적으로 전복되는 최대 롤 각도(정적 안정성 다이어그램의 3일몰 각도)를 명확하게 구분합니다.

예를 들어, 선박의 선장은 다이어그램을 사용하여 특정 강도의 바람에서 특정 바람을 견디는 요트의 능력을 평가할 수 있는 기회를 갖게 됩니다. 이를 위해 롤 각도에 따른 힐링 모멘트 Mkr의 변화 곡선이 안정성 다이어그램에 표시됩니다. 두 곡선의 교차점 B점은 요트가 정적인 바람의 작용 하에서 부드럽게 증가하는 힐 각도를 나타냅니다. 그림에서. 7, 요트는 D 지점(약 29°)에 해당하는 목록을 받게 됩니다. 복원도의 하향 분기가 명확하게 정의된 선박(보트, 타협 및 쌍동선)의 경우 복원도의 최대 지점을 초과하지 않는 경사 각도에서만 항해가 허용됩니다.

쌀. 7. 순항 경주용 요트의 정적 안정성 다이어그램

실제로 요트 승무원은 외력의 동적 작용을 처리해야 하는 경우가 많으며, 이 경우 경사 모멘트는 상대적으로 짧은 시간 내에 상당한 값에 도달합니다. 이는 돌풍이나 파도가 바람이 불어오는 차인에 부딪힐 때 발생합니다. 이러한 경우 경사 모멘트의 크기뿐만 아니라 선박에 전달되고 복원 모멘트의 작업에 의해 흡수되는 운동 에너지도 중요합니다.

정적 안정성 다이어그램에서 두 모멘트의 작업은 해당 곡선과 세로축 사이에 둘러싸인 영역의 형태로 표시될 수 있습니다. 외부 힘의 역동적인 영향 하에서 요트의 평형을 위한 조건은 OABVE(work Mkr) 및 OBGVE(work Mv) 영역의 동일성입니다. OBVE의 영역이 공통적이라는 점을 고려하면 OAB와 BGV의 영역이 동일하다고 생각할 수 있습니다. 그림에서. 도 7에서 동적 바람 작용의 경우 롤링 각도(점 E, 약 62°)가 정적 작용 동안 동일한 강도의 바람에 의한 롤링보다 눈에 띄게 높다는 것을 알 수 있습니다.

정적 안정성 다이어그램에서 확인할 수 있습니다. 최대 동적 힐링작은 배가 전복되거나 조종석이 열려 요트의 안전이 위협받는 순간. 분명히 복원 모멘트의 효과는 조종석의 침수 각도 또는 정적 안정성 다이어그램의 초기 감소 지점까지만 고려할 수 있습니다.

무거운 밸러스트를 장착한 용골 요트는 사실상 전복될 수 있다는 것이 일반적으로 받아들여지고 있습니다. 그러나 이미 언급된 1979년 패스트넷 경주에서는 77척의 요트가 90° 이상의 힐 각도로 전복되었고, 그 중 일부는 일정 시간(30초~5분) 동안 용골이 위로 떠 있는 상태를 유지했으며, 몇몇 요트는 그런 다음 다른 보드를 통해 정상 위치로 올라갔습니다. 가장 심각한 피해는 마스트(12척의 요트), 배터리, 대형 조리실 스토브 및 기타 장비가 소켓에서 떨어지는 손실이었습니다. 건물 내부로 물이 들어가는 것도 바람직하지 않은 결과를 초래했습니다. 이는 25~30m/s의 풍속으로 바다에서 얕은 아일랜드 해로 전환하는 동안 갑자기 부서진 가파른 9~10m 파도의 역동적인 영향으로 발생했습니다.

측면 안정성에 영향을 미치는 요소.따라서 우리는 요트 디자인의 다양한 요소가 안정성에 미치는 영향에 대해 특정 결론을 도출할 수 있습니다. 낮은 힐 각도에서 복원 모멘트를 생성하는 주요 역할은 요트의 너비와 흘수선 영역의 충만 계수에 의해 수행됩니다. 요트가 넓고 흘수선이 넓을수록 선박이 굴러갈 때 무게 중심이 DP에서 멀어질수록 형상 안정성 암이 커집니다. 상당히 넓은 요트의 정적 안정성 다이어그램은 좁은 요트보다 더 가파른 상승 지점을 갖고 있습니다(최대 = 60-80°).

요트의 무게중심이 낮을수록 안정성이 높아지며, 깊은 흘수와 큰 밸러스트의 영향은 요트의 안정성 선도에 거의 영향을 미친다. 요트를 현대화할 때 다음과 같은 간단한 규칙을 기억하는 것이 좋습니다. 흘수선 아래의 1kg마다 안정성이 향상되고 흘수선 위의 1kg마다 안정성이 악화됩니다.특히 안정성을 위해 무거운 스파와 리깅이 눈에 띕니다.

동일한 무게 중심 위치에서 건현이 과도한 요트는 정상적인 측면 높이를 가진 선박에서 데크가 물에 들어가기 시작할 때 30-35° 이상의 힐 각도에서 더 높은 안정성을 갖습니다. 고측면 요트는 최대 복원 모멘트가 큽니다. 이 품질은 충분히 큰 부피의 방수 갑판실을 갖춘 요트에도 내재되어 있습니다.

화물창 내 물과 탱크 내 액체의 영향에 특별한 주의를 기울여야 합니다. 이는 단순히 액체 덩어리를 뒤꿈치 쪽으로 이동시키는 문제가 아닙니다. 주요 역할은 넘치는 액체의 자유 표면, 즉 세로 축에 대한 관성 모멘트의 존재에 의해 수행됩니다. 예를 들어 화물칸의 수면의 길이가 /이고 너비가 비,그런 다음 메타 중심 높이가 양만큼 감소합니다.

, 중. (9)

자유 표면의 폭이 넓은 화물창의 물은 특히 위험합니다. 따라서 폭풍우가 치는 상황에서 항해할 때는 적시에 화물칸의 물을 제거해야 합니다.

액체의 자유 표면의 영향을 줄이기 위해 세로 방향 펜더 격벽이 탱크에 설치되어 너비를 따라 여러 부분으로 나뉩니다. 액체의 자유로운 흐름을 위해 격벽에 구멍이 만들어집니다.

측면 안정성그리고 요트의 성능.롤이 10-12° 이상으로 증가하면 요트의 움직임에 대한 물의 저항이 눈에 띄게 증가하여 속도가 저하됩니다. 따라서 바람이 증가할 때 요트가 과도한 기울어짐 없이 오랫동안 효과적인 항해를 유지할 수 있는 것이 중요합니다. 상대적으로 큰 요트에서도 경주 중에 승무원은 바람이 불어오는 쪽에 위치하여 목록을 줄이려고 하는 경우가 많습니다.

화물(승무원)을 한쪽으로 이동시키는 것이 얼마나 효과적인지는 가장 간단한 공식을 사용하여 상상하기 쉽습니다. 이는 롤의 작은 각도(0-10° 이내)에 유효합니다.

, (10)

중 o-순간, 요트를 1° 기울입니다.

디-요트의 변위, t;

시간-초기 가로 메타 중심 높이, m.

이동하는 화물의 질량과 DP로부터 새로운 위치까지의 거리를 알면 횡경사 모멘트를 결정하고 이를 다음과 같이 나눌 수 있습니다. 모,롤 각도를 도 단위로 구합니다. 예를 들어 배수량이 7톤이고 A = 1m인 요트에서 5명이 DP에서 1.5m 떨어진 측면에 있으면 그들이 생성하는 힐링 모멘트는 요트에 4.5의 롤을 제공합니다. ° (또는 반대쪽으로 롤을 대략 같은 양만큼 줄입니다).

종방향 안정성.요트의 세로 기울기 동안 발생하는 현상의 물리적 현상은 롤 동안의 현상과 유사하지만 세로 메타센터 높이의 크기는 요트의 길이와 비슷합니다. 따라서 종방향 경사와 트림은 일반적으로 작으며 각도가 아닌 드래프트 활과 선미의 변화로 측정됩니다. 그러나 모든 능력이 요트에서 압착된다면 요트를 뱃머리로 다듬고 크기 중심을 앞으로 이동시키는 힘의 작용을 고려할 수밖에 없습니다(그림 4 참조). 이는 승무원을 이동시켜 대응할 수 있습니다. 후미데크.

활을 다듬는 힘은 백스테이에서 항해할 때 가장 큰 규모에 도달합니다. 이 코스에서는 특히 강한 바람이 불 때 승무원을 가능한 한 멀리 후미로 이동해야 합니다. 근거리 코스에서는 트림 모멘트가 작으므로 승무원이 함선 중앙 근처에 위치하여 함선을 기울이는 것이 가장 좋습니다. 지베에서 트림 순간은 백스테이에서보다 적은 것으로 나타났습니다. 특히 요트가 특정 양력을 제공하는 스피니커와 블로퍼를 운반하는 경우 더욱 그렇습니다.

쌍동선의 경우 종방향 메타센터 높이는 횡방향 높이와 비슷하며 때로는 더 낮습니다. 따라서 용골 요트에서는 거의 감지할 수 없는 트림 모멘트의 효과로 인해 동일한 주요 치수의 쌍동선이 전복될 수 있습니다.

사고 통계에 따르면 바람이 많이 부는 순항 쌍동선의 통과 코스에서 뱃머리 위로 전복된 사례가 나타납니다.

1.7. 드리프트 저항

횡력 Fd(그림 4 참조)는 요트를 굽힐 뿐만 아니라 측면 드리프트를 유발합니다. 처짐.드리프트의 강도는 바람에 대한 요트의 코스에 따라 달라집니다. 근거리 방향으로 항해할 때 요트를 앞으로 이동시키는 추력보다 3배 더 큽니다. 걸프윈드에서는 가파른 백스테이(진풍은 요트 코스에 대해 약 135°)에서 두 힘이 거의 같고 추진력은 표류력보다 2~3배 더 큰 것으로 나타났습니다. 드리프트 력이 전혀 없습니다. 결과적으로, 선박이 근거리에서 걸프윈드까지의 코스에서 성공적으로 전진하려면 코스를 따라 요트의 움직임에 대한 물의 저항보다 훨씬 더 큰 표류에 대한 충분한 측면 저항이 있어야 합니다.

현대 요트에서 표류에 대한 저항력을 생성하는 기능은 주로 센터보드, 핀 용골 및 방향타에 의해 수행됩니다.

우리가 이미 말했듯이 드리프트에 대한 저항력의 출현을 위해 없어서는 안될 조건은 요트가 DP에 대해 작은 각도, 즉 드리프트 각도로 움직이는 것입니다. 얇은 대칭 공기 역학적 프로파일 형태의 단면을 가진 날개인 용골에서 직접 물 흐름에서 어떤 일이 일어나는지 고려해 보겠습니다(그림 8).

드리프트 각도가 없으면 (그림 8, a) 물 흐름이 해당 지점에서 용골 프로파일을 충족합니다. ㅏ,두 부분으로 나누어져 있습니다. 임계라고 불리는 이 지점에서 유속은 O이고 최대 압력은 속도 수두와 같습니다. 여기서 r은 물의 질량 밀도(담수의 경우)입니다. V-요트의 속도(m/s). 유동의 상부와 하부가 동시에 프로파일 표면 주위를 흐르며 그 지점에서 다시 만난다. 비나가는 가장자리에. 분명히 흐름을 가로지르는 힘은 프로파일에 발생할 수 없습니다. 물의 점성으로 인해 하나의 마찰 저항력만 작용합니다.

특정 공격 각도로 인해 프로필이 벗어나는 경우 ㅏ(요트 용골의 경우 - 드리프트 각도), 프로파일 주변의 흐름 패턴이 변경됩니다(그림 8, 비).임계점 ㅏ프로필의 "노즈" 아래쪽으로 이동합니다. 물 입자가 프로파일의 상단 표면을 따라 이동해야 하는 경로가 길어지고 지점이 비 1여기서 흐름 연속성 조건에 따라 프로파일의 상부 표면과 하부 표면 주위를 흐르는 입자가 만나야 하며 동일한 경로를 통과한 후 상부 표면에 도달하게 됩니다. 그러나 프로파일의 날카로운 나가는 가장자리를 돌 때 흐름의 아래쪽 부분이 소용돌이 형태로 가장자리에서 분리됩니다(그림 8, c 및 d). 시계 반대 방향으로 회전하는 시작 소용돌이라고 불리는 이 소용돌이는 물이 프로파일 주위를 반대 방향, 즉 시계 방향으로 순환하게 합니다(그림 8, 디).점성력에 의해 발생하는 이 현상은 작은 구동 기어와 맞물린 큰 기어의 회전(순환)(시작 와류)과 유사합니다.

순환이 발생한 후 시작 와류는 신흥 가장자리에서 이탈하여 지점 비 2이 가장자리에 더 가까이 이동하여 결과적으로 흐름의 위쪽과 아래쪽 부분이 날개를 떠나는 속도에 더 이상 차이가 없습니다. 날개 주위의 순환은 흐름을 가로질러 향하는 양력 Y의 출현을 유발합니다. 날개의 상부 표면에서는 순환으로 인해 물 입자의 속도가 증가하고, 하부 표면에서는 순환과 관련된 입자를 만날 때 속도가 느려집니다. 따라서 날개 앞부분의 흐름에 비해 윗면에서는 압력이 감소하고, 아랫면에서는 압력이 증가한다. 압력 차이로 양력이 생긴다 와이.

또한 힘은 프로필에 작용합니다. 정면(프로필) 저항 엑스,프로파일 표면의 물 마찰과 전면 부분의 유체 역학적 압력으로 인해 발생합니다.

그림에서. 그림 9는 풍동에서 만들어진 대칭 프로파일의 표면에서 압력을 측정한 결과를 보여줍니다. y축은 계수의 값을 나타냅니다. 와 함께 p는 속도 수두에 대한 초과 압력(총 압력 - 대기압)의 비율입니다. 프로파일의 위쪽에서는 압력이 음(진공)이고, 아래쪽에서는 양(+)의 압력입니다. 따라서 모든 프로파일 요소에 작용하는 양력은 그에 작용하는 압력과 희박력의 합이며 일반적으로 프로파일 코드(그림 9에서 음영 처리)를 따라 압력 분포 곡선 사이에 둘러싸인 영역에 비례합니다.

그림에 제시된 데이터. 9를 통해 요트 용골 작동에 관한 여러 가지 중요한 결론을 내릴 수 있습니다. 첫째, 측면 힘을 생성하는 주요 역할은 바람이 불어오는 쪽에서 핀 표면에 발생하는 진공에 의해 수행됩니다. 둘째, 희박화의 정점은 용골의 들어오는 가장자리 근처에 위치합니다. 따라서 결과적인 양력이 적용되는 지점은 핀 현의 앞쪽 1/3 지점입니다. 일반적으로 양력은 15~18°의 받음각까지 증가한 후 갑자기 감소합니다.

희박측의 소용돌이 형성으로 인해 날개 주위의 원활한 흐름이 중단되고 희박성이 떨어지며 흐름이 정지됩니다(이 현상은 돛에 대해 2장에서 자세히 설명합니다). 받음각의 증가와 동시에 항력도 증가하여 a = 90°에서 최대에 도달합니다.

현대 요트의 드리프트는 거의 5°를 넘지 않으므로 흐름이 용골에서 이탈되는 것을 걱정할 필요가 없습니다. 그러나 날개 원리에 따라 설계 및 작동되는 요트 방향타의 경우 임계 받음각을 고려해야 합니다.

표류에 저항하는 힘을 생성하는 데 있어 효율성에 중요한 영향을 미치는 요트 용골의 주요 매개변수를 고려해 보겠습니다. 마찬가지로, 아래에 설명된 내용은 훨씬 더 큰 받음각으로 작동한다는 사실을 고려하여 방향타로 확장될 수 있습니다.

용골의 두께와 단면 모양.대칭 에어포일의 테스트는 더 두꺼운 에어포일(더 큰 단면적 두께 비율을 가짐)을 보여주었습니다. 티그의 화음에 맞춰 비)더 큰 리프팅 힘을 제공합니다. 상대적인 두께가 더 작은 프로파일보다 항력이 더 높습니다. 다음과 같은 경우 최적의 결과를 얻을 수 있습니다. t/b = 0.09-0.12. 이러한 프로파일의 양력량은 요트의 속도에 상대적으로 덜 의존하므로 용골은 약한 바람에도 표류할 수 있는 충분한 저항력을 갖습니다.

현 길이를 따라 최대 프로파일 두께의 위치는 드리프트 저항력의 크기에 중요한 영향을 미칩니다. 가장 효과적인 것은 최대 두께가 "코"에서 코드의 40-50% 거리에 있는 프로파일입니다. 높은 받음각에서 작동하는 요트 방향타의 경우 최대 두께, 앞쪽 가장자리에 다소 더 가깝게 위치 - 코드의 최대 30%.

프로파일의 "노즈" 모양(들어오는 가장자리의 둥근 반경)은 용골의 효율성에 일정한 영향을 미칩니다. 가장자리가 너무 날카로우면 용골로 흐르는 흐름이 여기에서 큰 가속도를 받고 소용돌이 형태로 프로필에서 이탈됩니다.

이 경우 양력 저하가 발생하며 특히 높은 받음각에서 현저하게 나타납니다. 따라서 들어오는 가장자리를 날카롭게 만드는 것은 방향타에 허용되지 않습니다.

공기 역학적 확장.날개 끝 부분에서는 고압 영역에서 프로파일 뒤쪽으로 물이 흐릅니다. 결과적으로 날개 끝에서 소용돌이가 발생하여 두 개의 소용돌이 거리가 형성됩니다. 에너지의 상당 부분이 유지 관리에 소비되어 소위 유도 리액턴스.또한 날개 끝 부분의 압력 균등화로 인해 그림 1의 날개 길이에 따른 분포 다이어그램에 표시된 것처럼 양력의 국부적인 저하가 발생합니다. 10.

날개 길이가 짧을수록 엘그 코드와 관련하여 비,즉, 신장률이 작을수록 L/b,상대적으로 양력 손실이 클수록 유도 항력도 커집니다. 공기 역학에서는 공식을 사용하여 날개 종횡비를 추정하는 것이 일반적입니다.

(여기서 5는 날개 면적), 어떤 모양의 날개와 지느러미에도 적용할 수 있습니다. 직사각형 모양의 경우 공기 역학적 종횡비는 비율과 같습니다. 델타윙의 경우 l = 2Llb.

그림에서. 그림 10은 두 개의 사다리꼴 지느러미 용골로 구성된 날개를 보여줍니다. 요트에서는 용골이 바닥에 넓은 바닥으로 부착되어 있으므로 진공 측으로 물의 흐름이 없으며 선체의 영향으로 양쪽 표면의 압력이 균등해집니다. 이러한 영향이 없으면 공기 역학적 측면 비율은 용골 깊이와 흘수 비율의 두 배로 간주될 수 있습니다. 실제로 이 비율은 용골 크기, 요트 윤곽, 뒤꿈치 각도에 따라 1.2~1.3배만 초과됩니다.

용골의 공기역학적 신장이 발생하는 표류 저항력의 크기에 미치는 영향 아르 자형 d는 프로파일을 갖는 핀의 테스트 결과로부터 추정할 수 있습니다. 나카 009 (결핵=9%), 면적은 0.37m2이다(그림 11). 유속은 요트의 속도 3노트(1.5m/s)에 해당합니다. 흥미로운 점은 받음각 4~6°에서 드리프트 저항력의 변화입니다. 이는 근거리 코스에서 요트의 드리프트 각도에 해당합니다. 그 힘을 받아들인다면 아르 자형 d 신장률 l = 1(a = 5°에서 6.8), l이 2로 증가하면 드리프트 저항이 1.5배(10.4kg) 이상 증가하고 l = 3 - 정확히 두 배(13.6) 킬로그램). 동일한 그래프는 받음각이 큰 영역에서 작동하는 다양한 확장 방향타의 효과에 대한 질적 평가에 사용될 수 있습니다.

따라서 용골핀의 신장률을 증가시킴으로써 필요한 횡력을 얻을 수 있다. 아르 자형 d 용골 면적이 더 작으므로 젖은 표면적이 더 작고 요트 움직임에 대한 방수 기능이 있습니다. 현대식 순항 및 경주용 요트의 용골 길이는 평균 l입니다. = 1-3. 선박을 제어하는 ​​역할을 할 뿐만 아니라 요트의 저항을 생성하는 데 필수적인 요소인 방향타 깃털은 훨씬 더 큰 연신율을 가지며 l에 접근합니다. = 4.

용골의 면적과 모양.대부분의 경우 용골의 크기는 설계된 요트를 잘 입증된 선박과 비교하여 통계 데이터에 의해 결정됩니다. 용골과 분리된 방향타를 갖춘 현대식 순항 및 경주용 요트에서 용골과 방향타의 총 면적은 요트 항해 면적의 4.5~6.5%이고, 방향타 면적은 20~40%입니다. 용골 지역.

최적의 신장률을 얻기 위해 요트 설계자는 항해 조건이나 측정 규칙에서 허용하는 최대 흘수를 채택하려고 노력합니다. 대부분의 경우 용골은 앞쪽 가장자리가 기울어진 사다리꼴 모양입니다. 연구에 따르면 종횡비가 1 ~ 3인 요트 용골의 경우 -8° ~ 22.5° 범위의 앞쪽 가장자리와 수직 사이의 각도는 용골의 유체역학적 특성에 사실상 영향을 미치지 않습니다. 용골(또는 중앙판)이 매우 좁고 긴 경우, 앞쪽 가장자리의 수직에 대한 15° 이상의 경사는 프로필 아래로, 아래쪽 뒤쪽 모서리를 향한 물 흐름 선의 편차를 동반합니다. 결과적으로 양력이 감소하고 용골 항력이 증가합니다. 이 경우 최적의 기울기 각도는 수직에 대해 5°입니다.

용골과 방향타에 의해 발생하는 양력의 양은 표면 마감 품질, 특히 프로파일 주변의 흐름이 형성되는 앞쪽 가장자리에 의해 크게 영향을 받습니다. 따라서 용골과 방향타는 프로파일 현의 최소 1.5% 거리에서 연마하는 것이 좋습니다.

요트 속도.날개의 양력은 다음 공식에 의해 결정됩니다.

(11)

CY-날개의 매개변수(프로파일 모양, 종횡비, 계획 윤곽 및 공격 각도)에 따른 양력 계수는 공격 각도가 증가함에 따라 증가합니다.

아르 자형- 물의 질량 밀도, ;

V- 날개 주위를 흐르는 흐름 속도(m/s)

에스- 날개 면적, m2.

따라서 표류에 대한 저항력은 속도의 제곱에 비례하는 가변 값입니다. 예를 들어 태킹 후 선박의 속도가 떨어지거나 붐에서 바람 방향으로 멀어지는 등 요트 이동의 초기 순간에는 용골에 가해지는 양력이 작습니다. 힘을 내기 위해서는 와이드리프트 력과 동일 F·D용골은 높은 받음각에서 다가오는 흐름을 향해 위치해야 합니다. 즉, 선박은 큰 드리프트 각도로 움직이기 시작합니다. 속도가 증가함에 따라 드리프트 각도는 정상 값(3-5°)에 도달할 때까지 감소합니다.

선장은 이러한 상황을 고려하여 요트를 가속할 때나 새로운 방향으로 선회할 때 풍향을 잡을 수 있는 충분한 공간을 제공해야 합니다. 시트를 약간 당겨 속도를 빠르게 얻으려면 큰 초기 드리프트 각도를 사용해야 합니다. 그건 그렇고, 이것은 돛에 가해지는 표류력을 감소시킵니다.

또한 시작 와류가 분리되고 안정적인 순환이 발생한 후에만 핀에 나타나는 양력 생성 메커니즘을 기억할 필요가 있습니다. 현대 요트의 좁은 용골에서는 용골에 방향타가 장착된 요트의 선체, 즉 큰 현이 있는 날개에서보다 순환이 더 빠르게 발생합니다. 두 번째 요트는 선체가 표류를 방지하는 데 효과적이기 전에 바람이 부는 방향으로 더 많이 표류하게 됩니다.

제어 가능성

제어 가능성주어진 경로를 따르거나 방향을 변경할 수 있는 선박의 품질입니다. 방향타 이동에 적절하게 반응하는 요트만이 제어 가능한 것으로 간주될 수 있습니다.

조종성은 선박의 두 가지 특성인 방향 안정성과 민첩성을 결합합니다.

코스 안정성- 이는 바람, 파도 등 다양한 외부 힘의 영향을 받아 주어진 직선 이동 방향을 유지하는 요트의 능력입니다. 코스의 안정성은 요트의 설계 특징과 요트의 특성에 따라 달라집니다. 외부 힘의 작용뿐만 아니라 선박이 코스에서 이탈하는 것에 대한 조타수의 반응, 조향 감각에도 영향을 미칩니다.

요트의 돛과 선체에 가해지는 외부 힘의 작용 다이어그램을 다시 살펴보겠습니다(그림 4 참조). 두 쌍의 힘의 상대적인 위치는 코스에서 요트의 안정성에 결정적으로 중요합니다. 굽힘력 에프 d 및 드리프트 저항력 아르 자형 d는 요트의 뱃머리를 바람 방향으로 밀어내는 경향이 있는 반면, 두 번째 보조 추력 힘은 티그리고 움직임에 대한 저항 아르 자형요트를 바람에 실어 보냅니다. 요트의 반응은 고려 중인 힘과 어깨의 크기 비율에 따라 달라진다는 것은 명백합니다. ㅏ그리고 비,그들이 운영하는 곳. 롤 각도가 증가함에 따라 드라이브 쌍의 암은 비또한 증가합니다. 넘어지는 커플의 어깨 ㅏ돛 중심(CS) - 결과적인 공기 역학적 힘이 돛에 적용되는 지점과 측면 저항 중심(CLR) - 결과적인 유체 역학적 힘이 선체에 적용되는 지점의 상대적 위치에 따라 달라집니다. 요트. 이 지점의 위치는 바람에 따른 요트의 경로, 돛의 모양과 설정, 요트의 목록과 트림, 용골과 방향타의 모양과 프로필 등 다양한 요인에 따라 변경됩니다.

따라서 요트를 설계하고 재장착할 때 요트의 중심면에 설치된 돛인 평평한 형상의 무게 중심에 위치하는 점과 DP의 수중 윤곽선을 고려하여 기존 CP 및 CB를 사용하여 작동합니다. 용골, 지느러미 및 방향타(그림 12).

삼각형 돛의 무게중심은 두 중앙선의 교차점에 위치하고, 두 돛의 공통 무게중심은 양쪽 돛의 CP를 연결하는 직선 선분에 위치하며, 이 선분을 분할하는 것으로 알려져 있다. 면적에 반비례합니다. 일반적으로 고려되는 것은 지브의 실제 면적이 아니라 전방 세일 삼각형의 측정된 면적입니다.

중앙 중심의 위치는 얇은 판지로 잘라낸 DP 수중 부분의 프로파일을 바늘 끝 부분에 균형을 맞춰 결정합니다. 템플릿이 정확히 수평으로 배치되면 바늘은 중앙 중심의 일반적인 지점에 위치합니다. 표류에 대한 저항력을 생성하는 데 있어 주요 역할은 지느러미 용골과 방향타에 속한다는 것을 기억합시다. 예를 들어 상대 두께가 있는 프로파일의 경우 프로파일의 유체 역학적 압력 중심을 매우 정확하게 찾을 수 있습니다. 결핵약 8%에서 이 지점은 앞쪽 가장자리에서 현의 약 26% 떨어져 있습니다. 그러나 요트의 선체는 횡력 생성에 약간 참여하지만 용골과 방향타 주위의 흐름 특성에 일정한 변화를 주며 힐과 트림의 각도에 따라 변화합니다. 요트의 속도도 마찬가지다. 대부분의 경우 근거리 코스에서는 실제 무게 중심이 앞으로 이동합니다.

설계자는 일반적으로 중추 신경계 앞에서 어느 정도 거리를 두고(고급) CPU를 배치합니다. 일반적으로 납은 흘수선에서 선박 길이의 백분율로 지정되며 버뮤다 슬루프의 경우 15-18%입니다. 엘 kvl.

실제 CP가 CS보다 너무 앞서 있는 것으로 밝혀지면 근거리 코스의 요트는 바람에 쓰러지고 조타수는 지속적으로 방향타를 바람에 맞춰 유지해야 합니다. CP가 CB 뒤에 있으면 요트는 바람 방향으로 이동하는 경향이 있습니다. 보트를 점검하려면 지속적인 조향이 필요합니다.

요트가 가라앉는 경향은 특히 불쾌합니다. 방향타에 사고가 발생하는 경우 돛만으로는 요트를 근거리 코스로 이동할 수 없으며 드리프트도 증가합니다. 사실 요트의 용골은 선박의 DP에 더 가까운 곳에서 흐르는 물의 흐름을 편향시킵니다. 따라서 방향타가 직선이면 용골에 비해 눈에 띄게 낮은 받음각으로 작동합니다. 방향타를 바람이 불어오는 쪽으로 기울이면 방향타에 생성된 양력은 돛의 표류력과 같은 방향으로 풍하측으로 향하게 됩니다. 이 경우 용골과 방향타가 서로 다른 방향으로 "당겨져" 요트가 항로에서 불안정해집니다.

또 다른 점은 요트의 운전이 용이하다는 점이다. 바람이 불어오는 방향으로 작은 각도(3~4°)로 이동하는 방향타는 용골과 동일하거나 약간 더 큰 받음각으로 작동하며 표류에 대한 저항에 효과적으로 참여합니다. 방향타에서 발생하는 측면 힘으로 인해 전체 중앙 조향 시스템이 선미쪽으로 크게 변위되고 동시에 드리프트 각도가 감소하며 요트는 코스에 안정적으로 놓이게 됩니다.

그러나 근거리 코스에서 방향타를 바람에 따라 3~4° 이상 지속적으로 이동해야 하는 경우 중앙 스티어링 휠과 중앙 제어 장치의 상대적인 위치를 조정하는 것을 고려해야 합니다. 이미 제작된 요트에서는 CPU를 앞으로 이동하고 마스트를 최대한 단계적으로 설치하면 이 작업을 더 쉽게 수행할 수 있습니다. 코 위치또는 앞으로 기울입니다.

요트가 표류하는 이유는 주돛 때문일 수도 있습니다. 너무 "배불뚝이"이거나 러프가 재건된 경우입니다. 이 경우 중간 부분(높이)의 마스트를 앞으로 구부려 돛을 더 평평하게 만들고 러프를 약화시킬 수 있는 중간 스테이가 유용합니다. 메인세일 러프의 길이를 줄일 수도 있습니다.

중앙 조향 컬럼을 선미로 이동하는 것이 더 어렵습니다. 이를 위해서는 방향타 앞에 선미 핀을 설치하거나 방향타 블레이드의 면적을 늘려야 합니다.

우리는 이미 롤링이 증가함에 따라 요트의 롤링 경향도 증가한다고 말했습니다. 이는 내전하는 힘 쌍의 팔이 증가하기 때문에 발생하는 것이 아닙니다. 티그리고 아르 자형.굴러가는 동안 활파 영역의 유체 역학적 압력이 증가하여 중추 신경계가 앞으로 이동합니다. 따라서 신선한 바람이 불 때 요트가 표류하는 경향을 줄이려면 메인 세일을 앞으로 움직여 메인 세일에 암초를 걸거나 이 코스에서 약간 암초를 잡아야 합니다. 지브를 더 작은 것으로 변경하는 것도 유용합니다. 그러면 뱃머리에 있는 요트의 목록과 트림이 줄어듭니다.

숙련된 디자이너가 사전 값을 선택할 때 ㅏ일반적으로 힐링 중 주행 모멘트의 증가를 보상하기 위해 요트의 안정성을 고려합니다. 안정성이 낮은 요트의 경우 큰 전진 값이 설정되고, 보다 안정적인 선박의 경우 전진이 최소화됩니다.

중심이 잘 잡힌 요트는 종종 백스테이 코스에서 요를 증가시켰는데, 이때 메인 세일이 끌어당긴 메인 세일이 요트의 뱃머리를 바람 방향으로 돌리는 경향이 있습니다. 이는 또한 DP에 대해 비스듬히 선미에서 오는 높은 파도에 의해 도움이 됩니다. 요트가 항로를 유지하려면 방향타를 열심히 작동하여 방향타의 바람이 불어오는 쪽 표면으로부터의 흐름이 가능할 때 방향타를 임계 각도로 편향시켜야 합니다(이것은 일반적으로 받음각 15-20°에서 발생합니다). 이 현상은 방향타의 양력 상실과 결과적으로 요트의 제어 가능성을 동반합니다. 요트는 갑자기 바람에 몸을 던져 큰 목록을 얻을 수 있으며 방향타 블레이드의 심화 감소로 인해 수면의 공기가 희박쪽으로 뚫릴 수 있습니다.

이 현상에 맞서 싸우는 것을 브로칭,방향타 깃털의 면적을 늘리고 길이를 늘려 방향타 앞에 핀을 설치해야하는데, 그 면적은 깃털 면적의 약 1/4입니다. 방향타 앞에 핀이 있기 때문에 방향타의 흐름이 체계화되고 방향타의 임계 공격 각도가 증가하며 공기 돌파가 방지되고 경운기에 가해지는 힘이 감소됩니다. 백스테이를 사용하여 항해할 때 승무원은 과도한 굽힘을 방지하기 위해 스피니커의 추력이 옆이 아닌 최대한 앞쪽으로 향하도록 노력해야 합니다. 또한 스티어링 휠의 깊이를 줄일 수 있는 노즈에 트림이 나타나는 것을 방지하는 것도 중요합니다. 브로칭은 또한 스피니커의 공기 흐름이 중단되어 나타나는 요트의 롤링에 의해 촉진됩니다.

외부 힘의 영향과 적용 지점의 상대적 위치를 고려하는 것 외에도 항로에서의 안정성은 DP 수중 부분의 구성에 따라 결정됩니다. 이전에는 장거리 항해를 위해 오픈 워터용골 라인이 긴 요트를 선호합니다. 회전에 대한 저항력이 더 크고 그에 따라 코스에서의 안정성도 높기 때문입니다. 그러나 이러한 유형의 선박은 침수 표면이 크고 조종성이 좋지 않은 등 심각한 단점을 가지고 있습니다. 또한 코스 안정성은 DP의 측면 투영 크기가 아니라 중앙 스티어링 시스템에 대한 스티어링 휠의 위치, 즉 스티어링이 작동하는 "레버"에 따라 달라지는 것으로 나타났습니다. 바퀴가 작동합니다. 이 거리가 25% 미만인 경우 엘 kvl , 그러면 요트가 흔들리고 방향타 편향에 제대로 반응하지 않습니다. ~에 엘=40-45% 엘 kvl(그림 12 참조) 선박을 특정 코스로 유지하는 것은 어렵지 않습니다.

민첩- 방향타와 돛의 영향을 받아 이동 방향을 변경하고 궤적을 설명하는 선박의 능력입니다. 방향타의 작용은 요트 용골로 고려된 유체역학적 날개의 동일한 원리를 기반으로 합니다. 스티어링 휠이 특정 각도로 이동하면 유체역학적 힘이 발생합니다. 아르 자형,구성 요소 중 하나 N방향타가 설치된 방향과 반대 방향으로 요트의 선미를 밀어냅니다(그림 13). 그 영향으로 배는 곡선 궤적을 따라 움직이기 시작합니다. 동시에 힘이 난다. 아르 자형요트의 진행 속도를 늦추는 항력인 Q 성분을 제공합니다.

방향타를 한 위치에 고정하면 선박은 대략 순환이라는 원을 그리며 움직일 것입니다. 순환의 직경 또는 반경은 혈관의 회전 능력을 측정한 것입니다. 순환 반경이 클수록 회전 능력이 나빠집니다. 요트의 무게 중심만이 순환을 통해 이동하고 선미가 수행됩니다. 동시에 선박은 원심력과 부분적으로 힘에 의해 표류를 경험합니다. N스티어링 휠에.

순환 반경은 요트의 속도와 질량, CG를 통과하는 수직 축에 대한 관성 모멘트, 방향타의 효율성(힘의 크기)에 따라 달라집니다. N주어진 방향타 편향에 대한 CG에 대한 어깨. 요트의 속도와 변위가 클수록 선박의 끝 부분에 더 많은 무거운 질량(엔진, 앵커, 장비 부품)이 위치하므로 순환 반경이 커집니다. 일반적으로 요트의 해상 시험 중에 결정되는 순환 반경은 선체 길이로 표시됩니다.

민첩성은 선박의 수중 부분이 짧을수록 좋고 선박의 주요 영역이 중앙에 가까울수록 더 좋습니다. 예를 들어, 용골이 긴 선박(예: 해군 보트)은 회전 능력이 좋지 않으며, 반대로 회전 능력이 좋습니다(중앙판이 좁고 깊은 작은 배).

방향타의 효율성은 깃털의 면적과 모양, 단면 프로필, 공기 역학적 종횡비, 설치 유형(용골과 분리된 선미 기둥 또는 지느러미) 및 개머리판과 날개 사이의 거리에 따라 달라집니다. 중앙 스티어링 칼럼. 가장 널리 퍼진 것은 공기 역학적 단면 프로파일을 가진 날개 형태로 설계된 방향타입니다. 최대 프로파일 두께는 일반적으로 코드의 10-12% 이내로 간주되며 앞쪽 가장자리에서 코드의 1/3에 위치합니다. 방향타 면적은 일반적으로 요트 DP의 침수 부분 면적의 9.5-11%입니다.

종횡비(방향타 깊이의 제곱과 면적의 비율)가 큰 방향타는 낮은 받음각에서 큰 측면 힘을 발생시키므로 드리프트에 대한 측면 저항을 제공하는 데 효과적으로 참여합니다. 그러나 그림에 표시된 것처럼. 도 11에 도시된 바와 같이, 서로 다른 종횡비의 프로파일의 특정 받음각에서 흐름은 희박 표면에서 분리되고 그 후에 프로파일의 양력이 크게 떨어집니다. 예를 들어, 엘= 6 임계 방향타 각도는 15°입니다. ~에 l=2- 30°. 절충안으로 확장 기능이 있는 핸들바가 사용됩니다. 내가 = 4-5(직사각형 스티어링 휠의 종횡비는 2-2.5)이며 임계 변속각을 높이기 위해 스티어링 휠 전면에 스케그 핀을 설치합니다. 종횡비가 큰 방향타는 변속에 더 빨리 반응합니다. 왜냐하면 양력을 결정하는 흐름 순환이 선미 포스트에 방향타가 장착된 선체의 전체 수중 부분 주변보다 작은 현이 있는 프로파일 주변에서 더 빠르게 전개되기 때문입니다.

스티어링 휠의 상단 가장자리는 ±30°의 작동 편차 내에서 본체에 단단히 맞아야 물이 통과하는 것을 방지할 수 있습니다. 그렇지 않으면 조향 성능이 저하됩니다. 때로는 방향타 막대에 트랜 섬에 장착되는 경우 공기 역학적 와셔가 흘수선 근처에 넓은 판 형태로 부착됩니다.

용골 모양에 대해 말한 내용은 방향타에도 적용됩니다. 직사각형 또는 약간 둥근 아래쪽 가장자리가 있는 사다리꼴 모양이 최적으로 간주됩니다. 경운기에 가해지는 힘을 줄이기 위해 스티어링 휠은 때때로 프로파일의 "노즈"에서 코드의 1/4-1/5 위치에 회전축이 있는 밸런싱 유형으로 만들어집니다.

요트를 조종할 때 방향타의 구체적인 작동을 고려해야 합니다. 다른 조건, 그리고 무엇보다도 그 뒤에서 흐름이 붕괴된다. 회전이 시작될 때 탑승 시 스티어링 휠을 갑자기 움직일 수 없으며 흐름이 멈추고 측면 힘이 발생합니다. N스티어링 휠은 떨어지지만 저항력은 빠르게 증가합니다. 아르 자형.요트는 천천히 그리고 큰 속도 손실을 보이며 순환에 들어갈 것입니다. 방향타를 작은 각도로 이동하여 회전을 시작해야 하지만 선미가 바깥쪽으로 굴러가고 방향타의 받음 각도가 감소하기 시작하면 요트의 DP에 비해 더 큰 각도로 이동해야 합니다.

요트의 속도가 증가함에 따라 방향타에 가해지는 측면 힘이 급격히 증가한다는 점을 기억해야 합니다. 약한 바람이 불 때 방향타를 큰 각도로 이동하여 요트를 빠르게 회전시키려는 것은 쓸모가 없습니다. 그런데 임계각의 값은 속도에 따라 달라집니다. 낮은 속도에서는 흐름 분리가 더 낮은 각도에서 발생합니다. 공격).

요트 코스가 바뀔 때 방향타의 저항은 형태, 디자인, 위치에 따라 요트 전체 저항의 10~40%에 이릅니다. 따라서 방향타를 조종하는 기술(및 코스의 안정성이 좌우되는 요트의 센터링)을 매우 심각하게 고려해야 하며 방향타가 필요 이상으로 큰 각도로 벗어나는 것을 허용해서는 안 됩니다.

판매율

판매율요트가 풍력 에너지를 효율적으로 사용하면서 특정 속도에 도달할 수 있는 능력을 말합니다.

요트가 도달할 수 있는 속도는 돛에 작용하는 모든 공기역학적 힘 때문에 주로 풍속에 따라 달라집니다. 견인력을 포함하여 겉보기 풍속의 제곱에 비례하여 증가합니다. 또한 선박의 전원 공급 장치, 즉 항해 면적과 크기의 비율에 따라 달라집니다. 에너지 가용성의 특성으로 가장 자주 사용되는 비율은 다음과 같습니다. S" 1/2 /V 1/3(여기서 S는 바람에 의한 면적, m2입니다. V-총 배수량, m 3) 또는 S/W(여기서 W는 용골과 방향타를 포함하여 선체의 젖은 표면입니다).

추력, 즉 요트의 속도는 항해 장비가 풍향에 따라 다양한 코스에서 충분한 추력을 발생시키는 능력에 따라 결정됩니다.

나열된 요소는 풍력 에너지를 원동력으로 변환하는 요트의 추진 돛과 관련됩니다. 티.그림과 같이 4, 요트의 등속 운동 중 이 힘은 운동에 대한 저항력과 동일하고 반대여야 합니다. 아르 자형.후자는 신체의 젖은 표면에 작용하는 모든 유체역학적 힘을 이동 방향으로 투영한 것입니다.

유체역학적 힘에는 두 가지 유형이 있습니다. 즉, 물체 표면에 수직으로 작용하는 압력력과 이 표면에 접선 방향으로 작용하는 점성력입니다. 점성력의 결과는 힘을 제공합니다 마찰 저항.

압력력은 요트가 움직일 때 수면에 파도가 형성되어 발생하므로 그 결과 힘은 다음과 같습니다. 파도 저항.

선미 부분의 선체 표면 곡률이 크면 경계층이 외피에서 벗겨지고 소용돌이가 형성되어 추진력 에너지의 일부를 흡수할 수 있습니다. 이는 요트의 움직임에 대한 또 다른 저항 요소를 생성합니다. 모양 저항.

요트가 DP를 따라 직선으로 움직이지 않고 특정 드리프트 각도와 롤로 움직이기 때문에 두 가지 유형의 저항이 더 나타납니다. 이것 유도 및 힐저항. 유도 저항의 상당 부분은 돌출 부분(용골과 방향타)의 저항이 차지합니다.

마지막으로, 요트의 전진 움직임은 선체, 승무원, 장비 케이블 및 돛 시스템의 개발로 인해 공기 세척에 의해 방해를 받습니다. 이 저항 조각을 공기.

마찰 저항.요트가 움직일 때 선체 표면에 바로 인접한 물 입자가 선체에 달라붙어 배와 함께 운반되는 것처럼 보입니다. 몸체에 대한 이들 입자의 속도는 0입니다(그림 14). 첫 번째 입자 위로 미끄러지는 다음 입자 층은 이미 선체의 해당 지점보다 약간 뒤쳐져 있으며 선체로부터 특정 거리에서 물은 일반적으로 움직이지 않거나 선체에 대한 속도가 요트의 속도와 같습니다. V.점성력이 작용하고 선체에 대한 물 입자의 이동 속도가 0에서 선박 속도까지 증가하는 이 물 층을 경계층이라고 합니다. 그 두께는 상대적으로 작고 흘수선을 따라 선체 길이의 1~2% 범위입니다. 그러나 물 입자의 특성이나 이동 모드는 마찰 저항의 양에 상당한 영향을 미칩니다.

chasgitz의 이동 모드는 선박의 속도와 젖은 표면의 길이에 따라 달라지는 것으로 확인되었습니다. 유체역학에서 이러한 의존성은 레이놀즈 수로 표현됩니다.

n은 물의 동점도 계수입니다(담수의 경우 n = 1.15-10-6m 2 /s).

엘-젖은 표면 길이, m;

V-요트 속도, m/s.

Re = 10 6의 상대적으로 작은 숫자로 경계층의 물 입자는 층을 이루어 이동하여 형성됩니다. 층류의흐름. 그 에너지는 입자의 가로 이동을 방해하는 점성력을 극복하기에 충분하지 않습니다. 입자 층 간 속도의 가장 큰 차이는 하우징 표면에서 직접 발생합니다. 따라서 마찰력은 여기에서 가장 큽니다.

경계층의 레이놀즈 수는 물 입자가 줄기에서 멀어짐에 따라 증가합니다(습윤 길이가 증가함에 따라). 예를 들어, 2m/s의 속도로 이미 약 2m 거리에 있습니다. 답장경계층의 흐름 영역이 소용돌이, 즉 난류가 되어 경계층을 가로질러 향하는 임계값에 도달합니다. 층 사이의 운동 에너지 교환으로 인해 하우징 표면 근처의 입자 속도는 층류보다 더 크게 증가합니다. 속도차 DVD여기서 마찰 저항은 그에 따라 증가합니다. 물 입자의 횡방향 이동으로 인해 경계층의 두께가 증가하고 마찰 저항이 급격히 증가합니다.

층류 체계는 선수 부분에 있는 요트 선체의 작은 부분과 저속에서만 덮습니다. 결정적인 가치 답장,몸체 주위에 난류가 발생하는 정도는 5-10 5-6-10 6 범위에 있으며 표면의 모양과 부드러움에 따라 크게 달라집니다. 속도가 증가함에 따라 층류 경계층이 난류로 전환되는 지점이 기수쪽으로 이동하고 충분히 빠른 속도에서는 선체의 젖은 표면 전체가 난류로 덮이는 순간이 올 수 있습니다. 사실, 유속이 0에 가까운 피부 바로 근처에는 층류 체제를 갖는 얇은 막, 즉 층류 하위층이 여전히 남아 있습니다.

마찰 저항은 다음 공식을 사용하여 계산됩니다.

(13)

아르 자형 tr - 마찰 저항, kg;

ztr - 마찰 저항 계수;

r-물의 질량 밀도;

담수의 경우:

V-요트 속도, m/s;

W-습윤 표면, m2.

마찰항력계수는 경계층의 흐름특성과 몸체의 길이에 따라 변하는 값이다. 엘 kvl의 속도 v 및 하우징의 표면 거칠기.

그림에서. 그림 15는 마찰 저항 계수 ztr의 숫자에 대한 의존성을 보여줍니다. 답장그리고 하우징의 표면 거칠기. 매끄러운 표면에 비해 거친 표면의 저항 증가는 난류 경계층에 층류 하위층이 존재한다는 사실로 쉽게 설명할 수 있습니다. 표면의 결절이 층류 하위층에 완전히 잠겨 있으면 하위층의 층류 특성에 큰 변화가 발생하지 않습니다. 불규칙성이 하위층의 두께를 초과하고 그 위로 돌출되면 경계층의 두께 전체에 걸쳐 물 입자 이동의 난류가 발생하고 그에 따라 마찰 계수가 증가합니다.

쌀. 15를 통해 우리는 마찰 저항을 줄이기 위해 요트 바닥 마감의 중요성을 인식할 수 있습니다. 예를 들어 길이 7.5m의 요트가 흘수선을 따라 빠른 속도로 움직인다면 V= 6노트 (3.1 m/s), 해당 숫자

요트 바닥에 거칠기(요철의 평균 높이)가 있다고 가정합니다. 케이== 0.2 mm, 이는 상대 거칠기에 해당함

L/k = 7500/0.2 = 3.75 10 4. 주어진 거칠기와 수에 대해 답장마찰 계수는 z tr = 0.0038(점 G).

이 경우 기술적으로 매끄러움에 가까운 바닥 표면을 얻는 것이 가능한지 평가해 보겠습니다. ~에 R = 2-10 7 이러한 표면은 상대 거칠기에 해당합니다. L/k= 3 10 5 또는 절대 거칠기 케이=7500/3 10 5 = 0.025mm. 경험에 따르면 바닥을 고운 사포로 조심스럽게 샌딩한 다음 광택제를 칠하면 이를 달성할 수 있습니다. 노력할 만한 가치가 있을까요? 그래프는 마찰 항력 계수가 z tr = 0.0028(D 지점) 또는 30%로 감소한다는 것을 보여줍니다. 물론 이는 경주 성공을 기대하는 승무원이 무시할 수 없습니다.

라인 B를 사용하면 다양한 크기와 속도의 요트에 허용되는 바닥 거칠기를 추정할 수 있습니다. 흘수선 길이와 속도가 증가함에 따라 표면 품질에 대한 요구 사항도 증가하는 것을 볼 수 있습니다.

방향을 위해 다양한 표면의 거칠기 값(mm 단위)을 제시합니다.

나무, 조심스럽게 광택 처리 및 광택 처리 - 0.003-0.005;

목재, 페인트 및 샌딩 - 0.02-0.03;

특허 코팅 - 0.04-0.C6으로 칠해졌습니다.

나무, 빨간색 납으로 칠함 - 0.15;

일반 보드 - 0.5;

껍질로 자란 바닥 - 최대 4.0.

우리는 이미 요트 길이의 일부를 따라 스템에서 시작하여 층류 경계층이 유지될 수 있다고 말했습니다. 과도한 거칠기가 흐름의 난류에 기여하지 않는 한 말입니다. 따라서 선체의 뱃머리, 용골의 모든 들어오는 가장자리, 지느러미 및 방향타를 조심스럽게 처리하는 것이 특히 중요합니다. 작은 가로 치수(현)의 경우 용골과 방향타의 전체 표면을 연마해야 합니다. 경계층의 두께가 증가하는 선체 후방 부분에서는 표면 마감 요구 사항이 다소 줄어들 수 있습니다.

해조류와 조개껍질로 바닥이 오염되는 것은 마찰 저항에 특히 강한 영향을 미칩니다. 지속적으로 물 속에 있는 요트의 바닥을 주기적으로 청소하지 않으면 2~3개월 후에 마찰 저항이 50~80% 증가할 수 있습니다. 이는 평균 풍속 15~25에서 속도 손실에 해당합니다. %.

형태 저항.유선형의 선체라도 이동 중에 물이 소용돌이 운동을 하는 후류를 감지할 수 있습니다. 이는 특정 지점에서 몸체로부터 경계층이 분리된 결과입니다(그림 14의 B). 점의 위치는 몸체의 길이에 따른 표면 곡률의 변화 특성에 따라 달라집니다. 선미 끝의 윤곽이 매끄러울수록 선미로 갈수록 경계층이 분리되고 와류 형성이 덜 발생합니다.

신체 길이와 너비의 비율이 정상이면 형태 저항이 낮습니다. 날카로운 광대뼈, 부러진 선체 선, 잘못 프로파일된 용골, 방향타 및 기타 돌출 부분으로 인해 증가할 수 있습니다. 영역의 범위, 층류 경계층이 감소함에 따라 형태 저항이 증가하므로 페인트 침전물을 제거하고, 거칠기를 줄이고, 스킨의 오목한 부분을 밀봉하고, 돌출 파이프에 페어링을 배치하는 등의 작업이 필요합니다.

파도 저항.선박이 이동하는 동안 선체 근처에 파도가 나타나는 것은 물과 공기 사이의 경계면에서 액체의 중력 작용으로 인해 발생합니다. 선체가 물과 만나는 선수 끝 부분에서는 압력이 급격히 상승하고 물은 특정 높이까지 상승합니다. 선박 선체의 팽창으로 인해 흐름 속도가 증가하고 Bernoulli의 법칙에 따라 압력이 떨어지고 수위가 감소하는 중앙부에 가까울 것입니다. 압력이 다시 상승하는 후방 부분에서는 두 번째 파동 피크가 형성됩니다. 물 입자는 몸 근처에서 진동하기 시작하여 수면의 2차 진동을 유발합니다.

선수파와 선미파의 복잡한 시스템이 발생하며 이는 모든 크기의 선박에 대해 본질적으로 동일합니다(그림 16). 저속에서는 선박의 뱃머리와 선미에서 발생하는 발산파가 명확하게 보입니다. 능선은 중앙 평면에 대해 36-40° 각도로 위치합니다. 더 빠른 속도에서는 횡파가 방출되며, 그 정점은 선박의 DP에 대해 18-20° 각도로 제한되는 종파/시대의 한계를 넘어 확장되지 않습니다. 횡파의 선수 및 선미 시스템은 서로 상호 작용하여 선박 선미 뒤의 전체 파도 높이가 증가하고 감소할 수 있습니다. 파동이 배에서 멀어짐에 따라 파동의 에너지는 매질에 흡수되어 점차 감쇠됩니다.

파도 저항의 정도는 요트의 속도에 따라 달라집니다. 진동 이론에 따르면 파동의 전파 속도는 파동의 길이와 관련이 있는 것으로 알려져 있습니다. 엘비율

어디 피 = 3,14; V-요트 속도, m/s; g = 9.81 m/s 2 - 중력으로 인한 가속도.

파도 시스템은 요트와 함께 움직이기 때문에 파도 전파 속도는 요트의 속도와 같습니다.

예를 들어 흘수선을 따라 길이가 8m인 요트에 대해 이야기하는 경우 4노트의 속도에서는 선체 길이를 따라 약 3개의 횡파가 발생하고 6노트의 속도에서는 - 한개 반. 길이가 Lkvl인 물체가 생성하는 가로 파장 X 사이의 관계! 빠른 속도로 움직이다 V,파도 저항의 값을 크게 결정합니다.

바람과 관련된 코스.현대 요트와 범선에는 대부분의 경우 다음이 장착되어 있습니다. 비스듬한돛. 그들의 독특한 특징은 돛의 주요 부분 또는 전체가 돛대 또는 포스테이 뒤에 위치한다는 것입니다. 돛의 앞쪽 가장자리가 마스트를 따라 (또는 그 자체로) 단단히 당겨지기 때문에 돛은 바람에 대해 상당히 예각에 위치할 때 플러싱 없이 공기 흐름 주위를 흐릅니다. 이 덕분에(그리고 적절한 선체 윤곽을 통해) 선박은 바람 방향에 대해 예각으로 이동할 수 있는 능력을 얻습니다.

그림에서. 그림 190은 바람을 기준으로 다양한 경로에서 범선의 위치를 ​​보여줍니다. 일반 범선은 바람을 거슬러 직접 항해할 수 없습니다. 이 경우 돛은 물과 공기의 저항을 극복할 수 있는 견인력을 생성하지 않습니다. 중간 바람에서 최고의 경주용 요트는 바람 방향에 대해 35~40° 각도로 근거리 항해를 할 수 있습니다. 일반적으로 이 각도는 45° 이상입니다. 따라서 범선은 바람의 반대 방향에 있는 목표물에 도달해야 합니다. 시침- 교대로 우현과 좌현 압정. 선박의 한 택과 다른 택의 침로 사이의 각도를 다음과 같이 부릅니다. 태킹 각도, 그리고 바람을 직접적으로 향하는 뱃머리를 가진 선박의 위치는 다음과 같습니다. 좌익. 선박이 바람에 직접 최대 속도로 접근하고 이동할 수 있는 능력은 범선의 주요 특성 중 하나입니다.

선박의 항구에 대해 90° 방향으로 바람이 부는 근거리 코스부터 반풍 코스라고 합니다. 날카로운; 걸프윈드(gulfwind)에서 지베(jibe)까지(바람이 바로 후진으로 분다) - 가득한. 구별하다 험한(바람에 대한 코스 90-135°) 및 가득한(135-180°) 백스테이 및 근거리 운반(각각 바람에 대해 40-60° 및 60-80°).

쌀. 190. 바람에 따른 범선의 항로.

1 - 가파른 근거리; 2 - 완전 근접 촬영; 3 - 걸프윈드; 4 - 백스테이; 5 - 지베; 6 - 좌파.

명백한 바람.요트의 돛 주위를 흐르는 공기의 흐름이 방향과 일치하지 않습니다. 진정한 바람(스시와 관련하여). 배가 움직이면 공기의 역류가 나타나며 그 속도는 배의 속도와 같습니다. 바람이 불면, 다가오는 공기 흐름으로 인해 선박에 대한 방향이 특정 방식으로 벗어납니다. 속도의 크기도 변합니다. 따라서 전체 흐름은 다음과 같습니다. 겉보기 바람. 방향과 속도는 실제 바람과 다가오는 흐름의 벡터를 추가하여 얻을 수 있습니다(그림 191).

쌀. 191. 바람과 관련된 요트의 다양한 코스에서 겉보기 바람.

1 - 근거리; 2 - 걸프윈드; 3 - 백스테이; 4 - 지베.

V- 요트의 속도; V및 - 실제 풍속; V in - 겉보기 풍속.

근거리 코스에서는 겉보기 풍속이 가장 크고 지베에서는 가장 작다는 것이 분명합니다. 후자의 경우 두 흐름의 속도가 정확히 반대 방향으로 향하기 때문입니다.

요트의 돛은 항상 겉보기 바람의 방향으로 설정됩니다. 요트의 속도는 풍속에 정비례하여 증가하지 않고 훨씬 더 느리게 증가합니다. 따라서 바람이 증가하면 진풍과 겉보기 바람의 방향 사이의 각도가 감소하고, 약한 바람에서는 겉보기 바람의 속도와 방향이 실제 바람과 더 눈에 띄게 달라집니다.

날개와 마찬가지로 돛에 작용하는 힘은 흐름 속도의 제곱에 비례하여 증가하므로 움직임에 대한 저항이 최소인 범선은 속도가 바람의 속도를 초과하는 "자기 가속" 현상을 경험할 수 있습니다. . 이러한 유형의 범선에는 얼음 요트(얼음 보트, 수중익선 요트, 바퀴 달린(해변) 요트 및 프로아(아웃리거 플로트가 있는 좁은 단일 선체 선박))가 포함됩니다. 이러한 유형의 선박 중 일부는 풍속의 최대 3배에 달하는 속도를 기록했습니다. 그래서 우리의 국내 아이스보트 속도 기록은 140km/h이고, 속도가 50km/h를 넘지 않는 바람 속에서 세워졌습니다. 우리는 그것을 전달하면서 주목합니다 절대적인 기록물 위의 항해 속도는 훨씬 낮습니다. 1981년에 특별히 제작된 2개의 돛대를 갖춘 쌍동선 "Crossbau-II"에 설치되었으며 속도는 67.3km/h입니다.

기존 범선은 활주용으로 설계되지 않은 한 변위 속도 제한 v = 5.6 √L km/h를 거의 초과하지 않습니다(1장 참조).

범선에 작용하는 힘.범선에 작용하는 외력 시스템과 기계 엔진으로 구동되는 선박 사이에는 근본적인 차이가 있습니다. 전동 선박에서는 프로펠러의 추력(프로펠러 또는 워터 제트)과 그 움직임에 대한 방수력이 중앙 평면에 위치하며 수직으로 서로 작은 거리에 있는 수중 부분에 작용합니다.

범선에서는 추진력이 수면보다 높은 위치에 적용되므로 항력의 작용선보다 높은 위치에 가해집니다. 선박이 바람의 방향에 대해 비스듬히 이동하는 경우(근거리 운반), 선박의 돛은 2장에서 논의한 공기 역학적 날개의 원리에 따라 작동합니다. 돛 주위에 공기가 흐를 때 바람이 불어오는 쪽(볼록한 쪽)에 진공이 생성되고 바람이 불어오는 쪽에는 증가된 압력이 생성됩니다. 이러한 압력의 합은 결과적인 공기 역학적 힘으로 감소될 수 있습니다. ㅏ(그림 192 참조), 세일 프로필의 코드에 거의 수직으로 향하고 수면 위 높이의 세일 중앙(CS)에 적용됩니다.

쌀. 192. 선체와 돛에 ​​작용하는 힘.

역학 제3법칙에 따르면 신체가 직선으로 꾸준히 움직이는 동안 신체(이 경우 마스트, 스탠딩 리깅 및 시트를 통해 요트 선체에 연결된 돛)에 가해지는 각 힘은 다음과 같아야 합니다. 크기가 같고 방향이 반대인 힘에 의해 상쇄됩니다. 범선에서 이 힘은 결과적인 유체역학적 힘입니다 시간, 선체의 수중 부분에 부착됩니다 (그림 192). 그리하여 세력들 사이에 ㅏ그리고 시간알려진 거리가 있습니다. 그 결과 한 쌍의 힘의 순간이 형성되어 공간에서 특정 방식으로 배향된 축을 기준으로 선박을 회전시키는 경향이 있는 어깨입니다.

범선의 이동 중에 발생하는 현상을 단순화하기 위해 수력 및 공기 역학적 힘과 그 모멘트를 주 좌표축에 평행한 구성 요소로 분해합니다. 뉴턴의 제3법칙에 따라 이러한 힘과 모멘트의 모든 구성 요소를 쌍으로 작성할 수 있습니다.

ㅏ	- 공기역학적 합력;
티	- 배를 앞으로 움직이는 돛의 추진력:
디	- 굽힘력 또는 드리프트 힘;
ㅏ V	- 수직(코까지 트리밍) 힘;
피	- 선박의 질량력(변위);
중디	- 트리밍 순간;
중 cr	- 힐링 순간;
중피	- 바람이 부는 순간
시간	- 유체역학적 합력;
아르 자형	- 선박의 움직임에 대한 방수의 힘;
아르 자형디	- 표류에 대한 측면 힘 또는 저항;
시간 V	- 수직 유체역학적 힘;
γ· V	- 부력;
중 엘	- 트림에 대한 저항의 순간;
중 V	- 복원 순간;
중~에	- 가라앉는 순간.

배가 항로를 따라 꾸준히 움직이려면 각 힘 쌍과 모멘트 쌍이 서로 같아야 합니다. 예를 들어 드리프트 력 디및 드리프트 저항력 아르 자형 d 힐링 순간을 만들어라 중 kr, 이는 복원 토크와 균형을 이루어야 함 중측면 안정성의 순간 또는 순간. 이 순간은 대중 세력의 작용으로 인해 형성됩니다. 피그리고 선박의 부력 γ· V, 어깨에 작용 엘. 동일한 힘이 트림에 대한 저항 모멘트나 세로 안정성 모멘트를 형성합니다. 중 엘, 크기가 동일하고 트리밍 순간에 반대 중 d. 후자의 항은 힘 쌍의 모멘트입니다. 티 - 아르 자형그리고 ㅏ V - 시간 V .

따라서 바람에 대한 비스듬한 항로에서 범선의 움직임은 롤과 트림, 그리고 횡력과 관련이 있습니다. 디, 롤 외에도 드리프트-측면 드리프트도 발생하므로 모든 범선은 기계 엔진이 있는 선박처럼 DP 방향으로 엄격하게 이동하지 않지만 드리프트 각도 β가 작습니다. 범선의 선체, 용골 및 방향타는 수중익선이 되며, 그 위로 다가오는 물의 흐름이 표류 각도와 동일한 받음각으로 흐릅니다. 요트의 용골에 드리프트 저항력의 형성을 결정하는 것은 바로 이러한 상황입니다. 아르 자형 d는 양력의 성분이다.

항해 선박의 이동 및 중심 조정의 안정성.힐로 인해 돛의 추력 티그리고 저항력 아르 자형서로 다른 수직면에서 작동하는 것으로 보입니다. 그들은 배를 바람 방향으로 이끄는 한 쌍의 힘을 형성하여 배를 따라가는 직선 코스에서 떨어뜨립니다. 이는 두 번째 힘 쌍(힐링)의 순간에 의해 방지됩니다. 디표류 저항력 아르 자형 d, 작은 힘뿐만 아니라 N코스를 따라 요트의 움직임을 수정하기 위해 적용되어야 하는 스티어링 휠에 있습니다.

이 모든 힘의 작용에 대한 선박의 반응은 힘의 크기와 팔의 비율에 따라 달라집니다. ㅏ그리고 비그들이 행동하는 것. 롤이 증가함에 따라 드라이브 쌍의 암 비또한 증가하고 하락하는 쌍의 레버리지도 증가합니다. ㅏ상대적 위치에 따라 다름 돛의 중심(CP - 결과적인 공기역학적 힘이 돛에 적용되는 지점) 및 측면 저항 중심(CBS - 결과적인 유체역학적 힘이 요트 선체에 적용되는 지점).

이러한 지점의 위치를 ​​정확하게 결정하는 것은 다소 어려운 작업입니다. 특히 바람에 대한 선박의 항로, 돛의 절단 및 튜닝, 요트의 목록 및 트림, 용골과 방향타의 모양과 윤곽 등

요트를 설계하고 재장착할 때 DP에 설정된 돛을 나타내는 평면 형상의 무게 중심과 용골이 있는 DP의 수중 부분의 윤곽을 고려하여 기존 CP 및 CB로 작동하며, 지느러미와 방향타(그림 193). 예를 들어 삼각형 돛의 무게 중심은 두 중앙선의 교차점에 위치하며, 두 돛의 공통 무게 중심은 두 돛의 CP를 연결하는 직선 선분에 위치하여 이 선분을 다음과 같이 나눕니다. 면적에 반비례합니다. 돛이 사각형 모양인 경우 해당 영역은 대각선으로 두 개의 삼각형으로 나뉘며 CP는 이 삼각형의 공통 중심으로 얻어집니다.

쌀. 193. 요트 항해의 조건부 중심 결정.

중앙 중심의 위치는 얇은 판지로 잘라낸 DP의 수중 프로파일 템플릿을 바늘 끝에 균형을 맞춰 결정될 수 있습니다. 템플릿이 수평으로 배치되면 바늘은 조건부 중심점에 있게 됩니다. 그러나 이 방법은 DP의 수중 부분이 넓은 선박에 어느 정도 적용 가능합니다. 용골이 긴 전통적인 유형의 요트의 경우, 선박의 보트기타 날개 이론을 기반으로 윤곽이 설계된 현대 요트에서는 표류에 대한 저항력을 생성하는 주요 역할은 일반적으로 용골과 별도로 설치되는 핀 용골과 방향타에 의해 수행됩니다. 프로필에서 유체 역학적 압력의 중심을 매우 정확하게 찾을 수 있습니다. 예를 들어 상대 두께가 δ/인 프로파일의 경우 비약 8% 이 지점은 현의 약 26% 거리에 있습니다. 비들어오는 가장자리에서.

그러나 요트의 선체는 어떤 방식으로든 용골과 방향타 주위의 흐름 특성에 영향을 미치며, 이러한 영향은 선박의 롤, 트림 및 속도에 따라 달라집니다. 대부분의 경우, 바람이 부는 급경사 코스에서 실제 무게 중심은 고립된 프로파일과 마찬가지로 용골과 방향타에 대해 결정된 압력 중심에 대해 앞으로 이동합니다. CP와 중앙 중심의 위치를 ​​계산할 때의 불확실성으로 인해 범선 설계를 개발할 때 설계자는 CP를 특정 거리에 배치합니다. ㅏ- 앞서 - 중앙 은행보다 앞서. 전진 정도는 수중 윤곽, 안정성 및 설계에 가까운 항해 장비를 갖춘 잘 입증된 요트와의 비교를 통해 통계적으로 결정됩니다. 리드는 일반적으로 흘수선에서 선박 길이의 백분율로 설정되며 버뮤다 슬루프가 장착된 선박의 경우 15-18%입니다. 엘. 요트의 안정성이 낮을수록 바람의 영향으로 더 많은 롤링을 받게 되며 중앙 조향 시스템 앞으로 CPU가 더 많이 전진해야 합니다.

항해 중 요트 테스트 시 CP와 CB의 상대적인 위치를 정밀하게 조정할 수 있습니다. 선박이 바람에 빠지는 경향이 있는 경우, 특히 중간 및 신선한 바람에서 이는 심각한 정렬 결함입니다. 사실 용골은 선박의 DP에 더 가까운 곳에서 흐르는 물의 흐름을 편향시킵니다. 따라서 방향타가 직선이면 그 프로필은 용골보다 눈에 띄게 낮은 받음각으로 작동합니다. 요트가 가라앉는 경향을 보상하기 위해 방향타를 바람 방향으로 이동해야 하는 경우, 방향타에 생성된 양력은 표류력과 같은 방향인 바람이 부는 방향으로 향하게 됩니다. 디항해 중. 결과적으로 선박의 드리프트가 증가하게 됩니다.

또 다른 점은 요트의 운전이 용이하다는 점이다. 풍하측으로 3~4° 이동한 방향타는 용골과 동일하거나 약간 더 큰 받음각으로 작동하며 표류에 대한 저항에 효과적으로 참여합니다. 측면력 시간방향타에서 발생하는 는 전체 무게 중심을 선미쪽으로 크게 이동시키는 동시에 드리프트 각도를 감소시킵니다. 그러나 요트를 근거리 항로로 유지하기 위해 방향타를 2~3° 이상의 각도로 바람이 잘 통하는 쪽으로 지속적으로 이동해야 하는 경우 CPU를 앞으로 이동하거나 중앙 조향 시스템을 이동해야 합니다. 뒤로, 그게 더 어렵습니다.

완성된 요트에서는 마스트를 앞으로 기울이고 앞으로 이동(스텝 설계가 허용하는 경우)하고, 러프를 따라 메인 세일을 줄이고, 메인 지브의 면적을 늘려 CPU를 앞으로 이동할 수 있습니다. 중앙 스티어링 휠을 뒤로 이동하려면 스티어링 휠 앞에 핀을 설치하거나 스티어링 블레이드의 크기를 늘려야 합니다.

요트가 가라앉는 경향을 없애려면 CPU를 뒤로 이동하거나 중앙 센터를 앞으로 이동시키는 반대 조치를 적용해야 합니다.

추력 및 드리프트 생성에서 공기역학적 힘 구성요소의 역할.경사 돛의 작동에 대한 현대 이론은 날개의 공기 역학 조항을 기반으로 하며 그 요소는 II장에서 논의되었습니다. 겉보기 바람에 대해 받음각 α로 설정된 돛 주위에 공기 흐름이 흐르면 ​​공기 역학적 힘이 생성됩니다. ㅏ, 이는 두 가지 구성요소의 형태로 표현될 수 있습니다. 와이, 공기 흐름(겉보기 바람)에 수직으로 향하고 드래그합니다. 엑스- 힘 예측 ㅏ공기 흐름 방향에. 이러한 힘은 일반적으로 돛과 항해 장비의 특성을 고려할 때 사용됩니다.

동시에 힘 ㅏ견인력은 두 가지 다른 구성요소의 형태로 표현될 수 있습니다. 티, 요트의 운동 축을 따라 향하고 이에 수직인 드리프트 힘 디. 범선(또는 경로)의 이동 방향은 드리프트 각도 β의 값에 따라 코스와 다르지만 추가 분석에서는 이 각도를 무시할 수 있습니다.

근거리 코스에서는 돛의 양력을 다음 값까지 높일 수 있습니다. 와이 1, 정면 저항은 변하지 않고 그대로 유지됩니다. 와이 1과 엑스, 벡터 추가 규칙에 따라 추가되어 새로운 공기 역학적 힘을 형성합니다. ㅏ 1 (그림 194, ㅏ). 새로운 구성 요소를 고려하면 티 1과 디도 1로부터, 이 경우 양력이 증가함에 따라 추력과 표류력이 모두 증가함을 알 수 있다.

쌀. 194. 추진력 생성에 있어서 양력과 항력의 역할.

유사한 구조를 사용하면 근거리 코스에서 항력이 증가하면 추력이 감소하고 표류력이 증가한다는 것을 확신할 수 있습니다. 따라서 근거리 항해를 할 때 돛의 양력은 돛의 추진력을 생성하는 데 결정적인 역할을 합니다. 드래그는 최소화되어야 합니다.

근거리 코스에서는 겉보기 바람의 속도가 가장 빠르므로 공기역학적 힘의 두 구성 요소는 모두 와이그리고 엑스꽤 큽니다.

걸프윈드 코스(그림 194, 비) 양력은 견인력이고 항력은 표류력입니다. 돛의 항력 증가는 견인력의 양에 영향을 미치지 않으며 표류력만 증가합니다. 그러나 걸프풍의 겉보기 풍속은 근거리 바람에 비해 감소하므로 드리프트가 선박 성능에 미치는 영향은 적습니다.

백스테이 온 코스(그림 194, V) 돛은 높은 받음각에서 작동하며, 이 각도에서는 양력이 항력보다 훨씬 작습니다. 항력을 높이면 추력과 표류력도 증가합니다. 양력이 증가할수록 추력은 증가하고 표류력은 감소한다(그림 194, G). 결과적으로, 백스테이 코스에서는 양력과 항력이 모두 증가하면 추력이 증가합니다.

지베 코스 동안 돛의 받음각은 90°에 가까우므로 돛의 양력은 0이고 항력은 선박의 운동 축을 따라 향하며 견인력입니다. 드리프트 력은 0입니다. 따라서 지베 코스에서는 돛의 추력을 높이려면 항력을 높이는 것이 좋습니다. 경주용 요트에서는 추가 돛(스피니커 및 블로퍼)을 설정하여 이 작업을 수행합니다. 이 돛은 넓은 면적과 유선형 모양이 좋지 않습니다. 지베 코스에서는 요트의 돛이 최소 속도의 겉보기 바람의 영향을 받아 돛에 상대적으로 적당한 힘이 가해집니다.

드리프트 저항.위에 표시된 것처럼 드리프트의 힘은 바람에 대한 요트의 코스에 따라 달라집니다. 근거리 항해 시 추진력은 약 3배 티, 배를 앞으로 이동시키는 것; 걸프윈드에서는 두 힘이 거의 동일합니다. 가파른 백스테이에서는 세일 추력이 표류력보다 2~3배 더 큰 것으로 나타났으며 순수한 지베에서는 표류력이 전혀 없습니다. 결과적으로 범선이 근거리에서 만풍(바람에 대해 40-90° 각도)으로 성공적으로 전진하려면 물의 저항보다 훨씬 더 큰 표류에 대한 충분한 측면 저항이 있어야 합니다. 코스를 따라 요트의 움직임에.

현대 범선에서 표류에 대한 저항력을 생성하는 기능은 주로 핀 용골이나 센터보드 및 방향타에 의해 수행됩니다. 용골, 중앙판, 방향타와 같은 대칭 프로필을 가진 날개의 양력 생성 메커니즘은 2장에서 논의되었습니다(67페이지 참조). 현대 요트의 드리프트 각도(용골 또는 센터보드 프로필의 받음각)는 거의 5°를 초과하지 않으므로 용골이나 센터보드를 설계할 때 최적의 치수, 모양 및 단면 프로필을 선택해야 합니다. 낮은 받음각에서 최소한의 항력으로 최대의 리프팅 힘을 얻기 위해.

공기역학적 대칭형 익형에 대한 테스트에서는 익형이 더 두꺼울수록(단면적 두께 비율이 더 높음) 티그의 화음에 맞춰 비) 얇은 것보다 더 큰 리프팅 힘을 제공합니다. 그러나 저속에서는 이러한 프로파일이 더 높은 항력을 갖습니다. 용골 두께에 따라 항해 요트에서 최적의 결과를 얻을 수 있습니다. 티/비= 0.09 0.12, 이러한 프로파일의 양력은 선박 속도에 거의 의존하지 않기 때문입니다.

프로파일의 최대 두께는 용골 프로파일의 앞쪽 가장자리로부터 코드의 30~40% 거리에 위치해야 합니다. NACA 664‑0 프로파일은 코에서 현의 50% 거리에 최대 두께가 위치하여 품질이 좋습니다(그림 195).

쌀. 195. 요트의 윤곽이 잡힌 용골 지느러미.

요트 용골 및 센터보드 섹션의 권장 프로필 세로좌표

	주둥이로부터의 거리 엑스, % 비
	2,5	5	10	20	30	40
	세로좌표 와이, % 비
NACA-66; δ = 0.05	2,18	2,96	3,90	4,78	5,00	4,83
	2,00	2,60	3,50	4,20	4,40	4,26
	-	3,40	5,23	8,72	10,74	11,85
프로필; 상대 두께 δ	주둥이로부터의 거리 엑스, % 비
	50	60	70	80	90	100
	세로좌표 와이, % 비
NACA-66; δ = 0.05	4,41	3,80	3,05	2,19	1,21	0,11
센터보드용 프로필; δ = 0.04	3,88	3,34	2,68	1,92	1,06	0,10
요트 NACA 664-0의 용골; δ = 0.12	12,00	10,94	8,35	4,99	2,59	0

빠른 속도로 활주하고 도달할 수 있는 경량 경주용 보트의 경우 더 얇은 프로파일의 센터보드와 러더가 사용됩니다( 티/비= 0.044±0.05) 및 기하 신장률(심화율) 디중간 코드까지 비수) ~ 4.

현대 용골 요트의 용골 신장 범위는 1 ~ 3, 방향타 - 최대 4입니다. 대부분의 경우 용골은 앞쪽 가장자리가 기울어 진 사다리꼴 형태이며 경사각은 방향타에 일정한 영향을 미칩니다. 용골의 양력과 항력의 양. λ = 0.6 주위에서 용골을 확장할 때 앞쪽 가장자리의 경사는 최대 50°까지 허용될 수 있습니다. λ = 1 - 약 20°에서; λ > 1.5의 경우 수직 앞쪽 가장자리가 있는 용골이 최적입니다.

드리프트에 효과적으로 대응하기 위한 용골과 방향타의 전체 면적은 일반적으로 메인 돛 면적의 1/25~1/17로 간주됩니다.

남쪽에서 부는 바람 태평양불어넣다 서부 제국. 그래서 우리의 경로는 세일링 요트 "줄리엣"을 타고 동쪽에서 서쪽으로, 즉 바람이 등쪽으로 불도록 설계되었습니다.

그러나 우리의 경로를 살펴보면 예를 들어 사모아에서 토켈라우까지 남쪽에서 북쪽으로 이동할 때 바람에 수직으로 이동해야 하는 경우가 많다는 것을 알 수 있습니다. 그리고 때로는 바람의 방향이 완전히 바뀌어서 우리는 바람을 거슬러 가야만 했습니다.

줄리엣의 루트

이 경우 어떻게 해야 합니까?

범선은 오랫동안 바람을 거슬러 항해할 수 있었습니다. 고전 Yakov Perelman은 "Entertaining Physics" 시리즈의 두 번째 책에서 오래 전에 이에 대해 간단하게 썼습니다. 나는 이 작품을 그림과 함께 그대로 여기에 제시한다.

"바람을 거슬러 항해하다

범선이 어떻게 "바람을 거슬러" 항해할 수 있는지 또는 선원들이 말했듯이 "근거리 항해"를 할 수 있는지 상상하기는 어렵습니다. 사실, 선원은 바람을 거슬러 항해할 수는 없지만 바람의 방향에 대해 예각으로만 움직일 수 있다고 말할 것입니다. 그러나이 각도는 작습니다 (직각의 1/4 정도). 그리고 바람에 직접 대항하여 항해할지 또는 22 ° 각도로 항해할지 여부도 똑같이 이해하기 어려운 것 같습니다.

그러나 실제로 이것은 무관심하지 않으며 이제 바람의 힘에 의해 약간의 각도로 그것을 향해 이동할 수 있는 방법을 설명하겠습니다. 먼저, 바람이 일반적으로 돛에 어떻게 작용하는지, 즉 돛이 불 때 바람이 밀어내는 위치를 살펴보겠습니다. 당신은 아마도 바람이 항상 돛을 부는 방향으로 밀어낸다고 생각할 것입니다. 그러나 이것은 그렇지 않습니다. 바람이 불 때마다 돛은 돛 평면에 수직으로 밀립니다. 실제로, 아래 그림의 화살표 방향으로 바람이 불도록 하십시오. 라인 AB는 돛을 나타냅니다.

바람은 항상 돛을 비행기에 직각으로 밀어 넣습니다.

바람은 돛 전체 표면을 고르게 누르기 때문에 풍압을 돛 중앙에 가해지는 힘 R로 대체합니다. 우리는 이 힘을 두 가지로 나눌 것입니다: 돛에 수직인 힘 Q와 이를 따라 향하는 힘 P(위 그림 오른쪽 참조). 캔버스에 가해지는 바람의 마찰이 미미하기 때문에 마지막 힘은 돛을 아무데도 밀지 못합니다. 돛을 직각으로 미는 힘 Q가 남아 있습니다.

이것을 알면 범선이 어떻게 바람을 향해 예각으로 항해할 수 있는지 쉽게 이해할 수 있습니다. 선 KK가 선박의 용골선을 나타낸다고 가정합니다.

어떻게 바람을 거슬러 항해할 수 있나요?

바람은 일련의 화살표로 표시된 방향으로 이 선에 대해 예각으로 분다. 라인 AB는 돛을 나타냅니다. 평면이 용골 방향과 바람 방향 사이의 각도를 이등분하도록 배치됩니다. 그림의 힘 분포를 따르십시오. 우리는 돛에 가해지는 풍압을 힘 Q로 표현합니다. 이 힘은 돛에 수직이어야 합니다. 이 힘을 두 가지, 즉 용골에 수직인 힘 R과 선박의 용골 선을 따라 앞으로 향하는 힘 S로 나누겠습니다. 선박이 R 방향으로 이동하면 강한 물 저항에 직면하게 되므로(용골이 범선매우 깊어짐) 힘 R은 물의 저항과 거의 완전히 균형을 이룹니다. 보시다시피 앞으로 향하는 힘 S는 단 하나뿐입니다. 따라서 마치 바람을 향하는 것처럼 배를 비스듬히 움직입니다. [돛의 평면이 용골과 바람 방향 사이의 각도를 이등분할 때 힘 S가 가장 크다는 것이 증명될 수 있습니다.] 일반적으로 이 이동은 아래 그림과 같이 지그재그로 수행됩니다. 선원들의 언어에서는 이러한 선박의 움직임을 엄밀한 의미에서 "태킹(tacking)"이라고 합니다."

이제 모든 것을 살펴 보겠습니다. 가능한 방향보트의 방향에 따른 바람.

바람을 기준으로 한 선박의 항로 다이어그램, 즉 풍향과 선미에서 뱃머리까지의 벡터(항로) 사이의 각도입니다.

바람이 얼굴에 불면(레벤틱) 돛이 좌우로 매달려서 돛과 함께 움직일 수 없습니다. 물론 언제든지 돛을 내리고 엔진을 켤 수 있지만 이는 더 이상 항해와 관련이 없습니다.

바람이 바로 뒤에서 불면(지베, 순풍) 가속된 공기 분자가 한쪽 돛에 압력을 가해 보트가 움직입니다. 이 경우 배는 풍속보다 느리게만 이동할 수 있습니다. 바람 속에서 자전거를 타는 것과 같은 비유가 여기에 적용됩니다. 바람이 등 뒤로 불고 페달을 돌리는 것이 더 쉽습니다.

바람을 거슬러 이동할 때(근접 운반) 돛은 지베의 경우처럼 뒤에서 돛에 가해지는 공기 분자의 압력 때문에 움직이는 것이 아니라, 서로 다른 공기 속도로 인해 생성되는 양력 때문에 움직입니다. 돛을 따라 양쪽에. 더욱이 용골 때문에 배는 배의 항로에 수직인 방향으로 움직이지 않고 앞으로만 움직인다. 즉, 이 경우의 돛은 근거리 돛의 경우처럼 우산이 아니라 비행기 날개입니다.

우리가 통행하는 동안 우리는 주로 백스테이와 만풍을 따라 걸었습니다. 평균 속도풍속 15노트에서 7~8노트로. 때때로 우리는 바람을 거슬러 항해했고, 반바람과 근거리 항해를 했습니다. 그리고 바람이 잦아들자 그들은 엔진을 켰습니다.

일반적으로 돛을 달고 바람을 거슬러 가는 배는 기적이 아니라 현실이다.

가장 흥미로운 점은 보트가 바람을 거슬러 항해할 수 있을 뿐만 아니라 바람보다 더 빠르게 항해할 수 있다는 것입니다. 이는 보트가 백스테이하여 자체적으로 바람을 생성할 때 발생합니다.