площ паруса

О выборе площади паруса , использованы некоторые материалы журнала Boards
(Aleon 2001г) редакция 2008г

Парус , как известно является единственной движущей силой для виндсерфинга, источником тяги .
Современный гоночный парус - это хорошее аэродинамичное крыло .
Не углубляясь в тонкости аэродинамики , это крыло на практике очень динамично меняет свою форму под нагрузкой , твистует ,кроме того движется постоянно в вертикальном направлении вверх вниз на чопе. Поток ,которым оно обтекается , неоднороден, повернут полнее и большей скорости в верхних секциях паруса .С носа доски сходят постоянно завихрения , усложняющие картину обтекания нижней части паруса. Одним словом все очень сложно .Поэтому вкратце дадим общую картину.

Как для любого крыла, сила действующая на парус пропорциональна квадрату скорости набегающего потока ( вымпельного ветра) и площади паруса . Это обозначет ,что без движения, на берегу например, при возрастании скорости природного ветра в два раза, максимальная сила на том же парусе увеличивается в 4! раза.
Коэффициент пропорциональности выше у более пузатых парусов (но пузатые паруса также имеют и большее сопротивление )и растет с увеличением угла атаки ( угол добора паруса задней рукой) до некоторого максимального значения( угол обширного срыва потока) лежит в диапазоне 20-30град относительно потока , после которого увеличение угла существенно снижает тягу и увеличивает сопротивление.

Максимальный углы и соответственно максимальна сила выше у более правильно обтекаемых аэродинамичных парусов с более широким мачт карманном ,большим количеством лат удерживающих заданную форму паруса при нагрузках, хорошо сглаженной   передней кромкой ,которая обеспечивает также верхний предел скорости плавного безотрывного обтекания

Еще заметим что из общих соотношений следует , что наравне со свойствами доски, чем более высокое возможное аэродинамичными качество у   паруса тем ( кроме выигрыша в скорости ) острее может быть возможный курс движения.
Попробуйте вырезаться на wave парусе и на парусе с упорами. Разница будет ощутима и при сильном и даже при слабом ветре без глиссирования.

Гоночные паруса за счет упоров, большого количества лат и широкого мачт кармана имеют более аэродинамическую форму передней части профиля, обладают высокой стабильностью центра положения центра давления на парусе ,более широкий диапазон применимости по силе ветра.
Но сдругой стороны , имеют больший вес , более сложны для набивки ,(размеры выше 8м вообще сложно набить по мачте без крутилки-набивалки ), сложнее старт из воды. Очень чувствительны к набивке по мачте и по гику , что существенно изменяет расслабленность верхушки , пузатость и положение центра давления на парусе. У разных фирм конечно свои взгляды на выбор профиля и форму паруса . Одно время была мода на более плоские и с более твистующей     верхушкой . В последние годы из-за роста соревнований по скорости у многих фирм паруса,наоборот, стали более полными в нижней секции.
Это очень дорогие паруса так еще и очень желательно( особенно для больших площадей) иметь к ним родную легчайшую мачту типа карбон 100!сравнимой по цене с самим парусом. Такие паруса созданы для гонок, где на счету каждый метр дистанции.

.А для большей маневренности ,комфорта, легкости при выполнении маневров больше подходят паруса freeride с меньшим кол-вом упоров или совсем безупорные паруса. Эти паруса - более дружественные в использовании. Проще набивка ,проще водный старт. Меньший вес , как считается, легче выводят доску на глиссирование ,у многих производителей они лучше пампируются ,проще в управлении на несильных ветрах , и совсем немного проигрывают гоночным в предельных скоростях и стабильности.

Площадь паруса , как видно ,увеличивает максимально возможную тягу и приближает радостный момент выхода на глиссирование .

Но большая площадь имеет свой предел ветра , после которого удерживать нагрузку на парусе становится не комфортно и при порывах , которые приводят не только к росту скорости вымпельного ветра но и к росту угла атаки ,часто не возможно . За последние же два-три года паруса большой площади стали иметь более широкий диапазон настроек для широкого диапазона ветров , стали более плоскими и управляемыми даже на более сильных ветрах .
.

В журналах приводят такие ориентировочные верхние границы предельных ветров до которых можно ощущать себя комфортно без чрезмерной нагрузки человеку среднего веса 80 кг и границу ветра и площадей паруса на которых возможно глиссирование для парусов различной площади. (1 узел ~ 0.5 м.сек )

(150 КБ)

Видно что при уменьшение минимального ветра для глиссирования необходимая площадь на небольших ветрах быстро растет , и диапазон применимости больших парусов меньше чем у их меньших братьев.

НО если говорить о скорости движения .То что можно удержать нагрузку на самом большом парусе ,не значит что он наиболее оптимальный для этого ветра . Дело в том ,что с ростом площади , увеличивается вес паруса , его высота .Центр давления находится выше у парусов большей площади, и часто эта площадь оказывается лишней после выхода на глиссирование и разгона. С более низким расположением центра давления на парусе можно удержать б'ольшую нагрузку и передать доске. ( см стойка) Кроме того, с набором скорости и ростом вымпельного ветра парус меньшей площади справлялся бы с обеспечением нужной силы с меньшим сопротивлением трения и скорость была бы выше .Если доска быстроходна и небольшая, и ее скоростные характеристики выше чем у другого экземпляра для текущих погодных условий и воды , то и парус для нее можно, как правило , брать поменьше , такая же ситуация и с плавниками.

О диапазоне ветров и выборе площади парусов при слабом ветре интересно пишет журнал
Boards июнь 2001 при тестировании больших досок и парусов :

"В качестве упражения при сравнении размеров досок мы выбрали день когда ветер был 7-13( 3.5-7м.сек) узлов и утром сравнили различные комплекты оборудования .Мы сравнивали F2 X speed280 c 9.5 метровым парусом , Mistral Vision 161с 8.5 м И Bic Techno 273 с 7.5 метровым парусом .
Скорость ветра : очень редко можно встретить по-настоящему ровный ветер , он всегда слегка усиливается и ослабевает. Поэтому из нашего опыта не бывает такого дня , когда Bic 273c 7.5 парусом не глиссирует а F2 280 с 9.5 все время на глиссере .Правда заключается в том , что во время дня с небольшим ветром , все эти доски будут глиссировать некоторое, но разное время. Однако , даже с самым опытным серфером , разница в том, сколько времени они глиссируют, очевидна.
При ветре 7-13 узлов(3.5-6.5 м.сек) тестового дня 7.5м комплект глиссировал две трети времени ,
8.5 комплект - около 80% и 9.5 м набор- 95% времени.
Выход на глиссирование :Несмотря на то что один из тестеров был большим асом в выводе досок на глиссирование, было заметно что тот. кто был на большем наборе оборудования всегда имел преимущество в выходе на глиссер и поддержании глиссирования. Приблизительно на 1 узел ветра по мере увеличения наших 3 комплектов. Это конечно не кажется большим, но проделав большое кол-во таких тестов до этого, на самом деле было большое различие чем мы ожидали. Причина, в-основном заключалось в том, что размеры паруса, доски, килька в каждом комплекте хорошо соответствовали друг другу. Если же мы просто использовали б'ольшую доску с тем же размером паруса, или наоборот две идентичные доски с б'ольшим парусом на одной из них ,различие было не таким заметным .Так что если вы хотите получить максимальную отдачу от большого комплекта , вы должны проверить что ни один их компонентов: доска , парус , килек не выходят за рамки соответствия.

Движение острыми курсами: Б'ольшие паруса и доски имеют совершенно неоспоримое преимущество
перед меньшими тестируемыми комплектами .Тут уж ничего менять из набора: большой плавник, большой парус , большая доска , нельзя.

Скорость: Очевидно , когда меньший комплект был недогружен ветром , он был медленный. Тем не менее, если же обе доски глиссировали , также было очевидно что этот же самый маленький комплект имел неоспоримое преимущество в скорости, даже когда нагрузка была не самая большая. При среднем ветре 11-12 узлов комплект BIC Techno с 7.5 м парусом был явно быстрее чем 8.5 м набор .И при 10-11 узлов 8.5 комплект ( Mistral Vision 161) был быстрее 9.5 метрового комплекта с F2X speed 280.

Ощущения, маневренность , отклик:
Люди проводившие тесты были примерно равного веса 75 кг , и для такого веса различия в наборе с 7.5 м парусом и 8.5 м парусом сильно ощутима. Катание на 7.5 м парусе на более узкой доске требовало большего опыта , езда была более увлекательная м все ощущалось много меньшим, более легким и более чувствительным. После того как вы переходите на 8.5 м набор, вы становитесь как пассажир, и по сравнению это ощущается как будто вы просто стоите на палубе и держите вертикально парус .Тем не менее , требовалось намного меньшей подготовки и владения техникой вывода доски на глиссирование при слабых ветрах.
Переходя к 9.5 м комплекту физические ощущения "пассажира " усиливалось .Все начинает ощущаться как не поддающимся вашему контролю , Даже для продвинутых виндсерфингистов среднего уровня
эти огромные паруса казались просто громадными и неповоротливыми , и повороты с таким парусами были для них не самыми легкими и приятными. Тем не менее , многие могут возразить , что с потерей
ощущения легкости и скорости , вы получаете дополнительное время глиссирования .
Удивительно, естественное предположение, что при выборе, виндсерфингист будет стремиться к возможно большему времени глиссирования , оказался не всегда верным. Для любительского катания при таких ветрах , все тестеры выбрали самый меньший набор с 7.5 м парусом , несмотря на то что они глиссировали только от половины до двух третей времени катания. Дополнительные волнительные ощущения скорости, маневренности , управляемости оказались большей наградой за меньшее соотношение времени глиссирования по сравнению с 9.5 м комплектом . Если бы это соотношение упало до 30-40% времени , мы не сомневаемся , выбор был бы другим."

обзор Aleon 2001 г(редакция 2008