Как работает парус?
Парус - гениальное изобретение, сравнимое по своему значению с колесом. Если колесо позволило людям передвигаться по суше, то благодаря парусам люди научились ходить по морю. (Моряки не любят слово «плавать» и заменяют его словом «ходить». Они считают, что плавает в воде только всякая дрянь. Корабли же ходят по морям, по волнам.)
Парус - это кусок прочного полотна, верхняя часть которого закреплена на поперечной мачте, рее, а нижняя часть прикрепляется к палубе. Такие паруса называются прямыми. Если ветер дует в прямой парус, этот парус тянет корабль вперед.
А вот теперь разберемся, как возникает тянущая сила. Полотно паруса образует препятствие на пути ветра. Воздушный поток пытается обойти это препятствие, разделяется на потоки и огибает парусину. При этом за парусом воздушные потоки превращаются в вихри. В вихревой зоне воздух движется быстрее. Согласно одному из главных законов гидро- и аэродинамики, открытом в 1738 году Даниилом Бернулли, чем быстрее скорость движения потока, тем ниже в нем внутреннее давление. Таким образом, за парусом, там, где образуется вихревая зона, возникает область пониженного давления. Под влиянием разницы давлений парус выгибается вперед и как бы втягивается в зону разряжения сам и втягивает туда вслед за собой весь корабль.
Ясно, что если ветер крепкий и попутный, корабль будет нестись вперед в согласии с описанием А.С.Пушкина:
Ветер по морю гуляет
И кораблик подгоняет.
Он летит себе в волнах
На раздутых парусах.
Ну, а если ветер не «гуляет»? Или «гуляет», да не в ту сторону? Сидеть у моря и ждать погоды? Нет, конечно.
Во-первых, парусные суда часто используют движение под углом к попутному ветру, или как говорят моряки «ходят галсами». Движение галсами возможно благодаря тому, что у любого уважающего себя морского судна имеется киль, подводная часть, препятствующая боковому смещению корабля. Поэтому когда ветер дует в паруса немного сбоку, его силу тяги можно разделить на две силы - по оси корабля и перпендикулярно этой оси. Первая тянет корабль вперед (под некоторым углом к направлению ветра), вторая толкала бы корабль в сторону, но этому движению препятствует сопротивление киля корабля.
Моряки различают движение левым галсом, когда ветер дует в левый борт, и движение правым галсом, когда ветер дует в правый борт.
Но мореходные хитрости позволяют двигаться даже навстречу ветру. Для этого на кораблях, кроме прямых парусов ставят также паруса косые. Передняя часть косого паруса (передняя шкаторина) закрепляется на одной из мачт корабля, что позволяет парусу поворачиваться на некоторый угол по отношению к оси судна. При таком повороте встречный поток воздуха обдувает парус, который при этом выгибается наподобие самолетного крыла. Так же как и в крыле при обтекании его набегающим потоком воздуха возникает подъемная сила, направленная вверх, в косом парусе под воздействием встречного ветра возникает сила тяги направленная навстречу дующему ветру. Благодаря косым парусам корабль может двигаться против ветра! Такое движение называется движением «встречными галсами»
Благодаря высоким мачтам, оснащенным прямыми парусами, корабли стал быстрыми, а косые паруса позволили им стать более маневренными. Вплоть до 1870-х годов парусники царили на морях, а потом их сменили пароходы, суда более быстрые, более грузоподъемные, но, конечно, гораздо менее романтичные.
Опубликовано на сайте Топавтор
Полезные ссылки: