3.1.3.2 Влияние продуваемости паруса

Остановимся еще на одном свойстве парусной ткани, существенной для аэродинамического качества, на ее продуваемости.

Как мы видели выше, аэродинамическая сила на парусе возникает, главным образом, за счет разницы давления по разные стороны от парусины. Если же материал паруса заметно пропускает воздух, давления выравниваются, и силы на парусе убывают. При этом давления в максимальной степени выравниваются там, где разность была наибольшей, т.е. в передней части парусной поверхности, которая направлена почти параллельно набегающему потоку. Следовательно общая аэродинамическая сила снижается именно здесь, где она является чистой подъемной силой. Поэтому из-за продувания снижается именно подъемная сила, а лобовое сопротивление даже увеличивается, так как протекающий через поры ткани воздух интенсивно затормаживается парусом, отбирает от паруса энергию, а на подветренной стороне, поступая в поверхностный слой, увеличивает его толщину и провоцирует переход в турбулентный режим. Таким образом, действие продуваемости сродни действию шероховатости парусины.

Выбирая материал для паруса, следует испытывать его на продувание ртом. Хороший парусный материал вызывает ощущение полной непроницаемости. Во всяком случае, он должен требовать значительного усилия для продувания ртом. При визуальном контроле в ткани, пригодной для шитья парусов, не просматриваются на просвет дырочки между волокнами. Практически, подходящими хлопчатобумажными тканями кроме специальных являются разнообразные брезенты (для больших тяжелых парусов), пропитанные плащпалаточные ткани и плотные ткани для пера (для легких парусов). Специальные синтетические парусины проходят особую обработку (каландрирование), при которой поры между волокнами заплавляются материалом ткани. Такие парусины, а также пленочные материалы являются лучшими для паруса с точки зрения аэродинамики.

3.1.3.3. Влияние растяжимости ткани

Для завершения разговора о свойствах парусных материалов упомянем еще о растяжимости. В этой связи следует иметь в виду два аспекта - абсолютная величина и неравномерность растяжения по направлению.

Определенная степень растяжимости является полезной для паруса, так как она под действием ветровой нагрузки помогает парусу принять плавную выпуклую форму, оптимальную для работы. Но избыточная растяжимость, особенно при неравномерности по направлению, приводит к выдуванию паруса мешком и образованию на его поверхности фалд (складок). О влиянии излишней пузатости паруса мы поговорим ниже, здесь же ограничимся анализом влияния неровностей поверхности паруса.

Любой резкий изгиб на обтекаемом теле приводит к значительному отклонению поверхности от направления набегающего потока и к отрыву потока от поверхности тела. Поэтому фалды на парусе приводят к отрыву потока, образованию завихрений и застойных зон, где повышается давление воздуха с подветренной стороны паруса. В результате выравнивания давлений в застойных зонах снижается подъемная сила, а в результате потери энергии на вихреобразование повышается сила лобового сопротивления. В итоге резко снижается аэродинамическое качество.

Особенно вредны фалды и другие неоднородности вблизи передней шкаторины паруса. Образовавшиеся здесь завихрения распространяются на всю подветренную поверхность и нарушают обтекание на большой площади. Одной из таких неоднородностей на передней шкаторине является сама мачта, которая редко образует с парусом вполне совершенный аэродинамический профиль.