Как парусник ходит против ветра: курсы, лавировка и повороты

Кажется очевидным: ветер дует в паруса и толкает корабль вперёд. Но тогда как парусник может идти туда, откуда дует ветер? А ведь корабли веками ходили и против ветра — пусть не напрямую, а зигзагом. В этой статье разбираем простую физику паруса, морские названия курсов, лавировку и повороты — и объясняем, как всё это помогает сделать модель корабля живой и достоверной.

Как работает парус

Парус может работать двумя способами, и в этом весь секрет.

Ветер сзади: парус толкает

Когда ветер дует сзади, всё просто: он давит в парус и толкает корабль, как ладонь толкает лодку. Так ходили первые парусные суда древности. Но у этого способа есть предел: корабль не может идти быстрее ветра, а двигаться можно только туда, куда ветер дует.

Ветер сбоку: парус тянет, как крыло

Когда ветер дует сбоку, начинается самое интересное. Наполненный парус выгибается и становится похож на крыло самолёта. Воздух обтекает его с двух сторон, и с выпуклой, подветренной стороны он движется быстрее. Там возникает разрежение, и парус тянет в эту сторону — вперёд и вбок. Это та же сила, что поднимает в воздух самолёт: она называется подъёмной.

Именно подъёмная сила позволяет парусу работать, когда ветер дует сбоку и даже немного спереди. Чем лучше форма паруса — чем ровнее он выгнут и чем меньше полощет, — тем сильнее он тянет.

Почему корабль не сносит вбок

Сила, с которой парус тянет корабль, направлена не строго вперёд, а вперёд и вбок. Боковую составляющую гасит корпус: длинный киль и борта сопротивляются движению вбок, а вперёд, по длине корпуса, корабль движется легко. В итоге ему остаётся в основном один путь — вперёд.

Это похоже на то, как вишнёвая косточка, зажатая между пальцами, выстреливает вперёд, хотя вы давите на неё сбоку. Или на конёк, который легко едет вдоль лезвия и почти не скользит поперёк.

Полностью боковой снос всё же не исчезает: корабль идёт немного боком, и его курс отличается от направления, куда смотрит нос. Моряки называют это дрейфом и учитывают при прокладке курса. Чем круче к ветру идёт корабль, тем сильнее дрейф, — особенно у старых парусников с высокими бортами и надстройками, которые парусят сами по себе.

Истинный и вымпельный ветер

На движущемся корабле ветер ощущается не таким, каким он дует на самом деле. К настоящему, истинному ветру добавляется встречный поток воздуха от движения самого корабля — тот самый, что дует в лицо, когда вы едете на велосипеде в безветренную погоду. Ветер, который получается в сумме, называют вымпельным: именно его показывает вымпел на мачте и именно он работает в парусах.

Вымпельный ветер всегда дует чуть больше спереди, чем истинный. Поэтому паруса настраивают по вымпельному ветру, и это одна из причин, почему на быстром ходу реи приходится брасопить круче.

Курсы относительно ветра

У моряков есть свои названия для каждого направления движения относительно ветра.

Ещё одно важное слово — галс. Если ветер дует в правый борт, корабль идёт правым галсом, если в левый — левым. Сменить галс — значит повернуть так, чтобы ветер стал дуть в другой борт.

Мёртвая зона: почему нельзя прямо против ветра

Ни один парусник не может идти прямо против ветра. Вокруг направления ветра есть «мёртвая зона», где паруса не тянут, а полощут. Её ширина зависит от типа парусов:

• суда с косыми парусами — шхуны, тендеры, современные яхты — идут примерно под 45° к ветру, а лучшие гоночные яхты ещё круче;
• корабли с прямыми парусами — фрегаты, линейные корабли, бриги — не круче примерно 6 румбов, то есть около 67° к ветру.

Почему так? Косой парус стоит вдоль корабля и может работать, как крыло, почти при любом направлении ветра. А чтобы прямой парус работал в бейдевинд, рей нужно развернуть почти вдоль корпуса. Но реи упираются в ванты и штаги — те самые снасти стоячего такелажа, которые держат мачту. Дальше повернуть рей просто некуда.

Именно поэтому шхуны с их косыми парусами так любили контрабандисты и каперы: при встречном ветре они легко уходили от тяжёлых военных кораблей. А корабли с прямыми парусами, в свою очередь, лучше всего чувствовали себя на попутных курсах и в океанских переходах с устойчивыми ветрами.

Лавировка: зигзагом к цели

Если цель находится против ветра, корабль идёт к ней зигзагом — сначала одним галсом в бейдевинд, затем другим. Это называется лавировкой.

Путь при этом получается гораздо длиннее прямой линии. Простой расчёт: если корабль с прямыми парусами идёт под углом около 67° к ветру, то каждая пройденная миля приближает его к цели против ветра лишь примерно на 0,4 мили. Значит, путь выходит в два с половиной раза длиннее, а с учётом дрейфа и потерь на поворотах — ещё больше. Поэтому парусники порой неделями ждали попутного ветра у выхода из гавани, а не лавировали.

Шхуне с её 45° к ветру лавировать гораздо выгоднее: каждая миля приближает её к цели примерно на 0,7 мили.

Повороты: оверштаг и фордевинд

Чтобы сменить галс, кораблю нужно повернуть. Есть два способа.

Поворот оверштаг — носом через ветер

Корабль поворачивает навстречу ветру, и его нос проходит через линию ветра. Это быстрый поворот: корабль почти не теряет того, что с таким трудом отвоевал у ветра.

Но для большого парусника это сложнейший манёвр. По команде «Пошёл все наверх, к повороту!» вся команда занимает места у снастей. Рулевой кладёт руль, корабль идёт к ветру, паруса начинают полоскать. В нужный момент брасами разворачивают реи грот-мачты на другой борт, а паруса фок-мачты, которые ветер теперь давит спереди, помогают развернуть нос. Как только нос перешёл линию ветра, перебрасопливают и передние реи.

Если не хватило скорости или команда замешкалась, корабль застревает в левентике и начинает пятиться назад. Говорили, что корабль «не взял оверштаг». Тогда приходилось поворачивать вторым способом.

Поворот фордевинд — кормой через ветер

Корабль поворачивает в обратную сторону — от ветра, проходит курсом фордевинд, кормой к ветру, и выходит на другой галс. Такой поворот надёжен: он получается всегда, даже при слабом ветре или в шторм. Зато корабль описывает большую петлю и уходит под ветер, теряя часть пройденного пути.

Важно. Для судов с косыми парусами поворот фордевинд опасен: тяжёлый гик с парусом резко перелетает с борта на борт. Он может сломать рангоут и сбить с ног зазевавшегося матроса.

Зачем кораблю весь этот такелаж

Теперь понятно, для чего нужны снасти, которые так пугают моделистов:

• Брасы разворачивают реи, чтобы поставить паруса под нужным углом к ветру на каждом курсе.
• Шкоты и галсы растягивают нижние углы парусов и задают их форму.
• Булини оттягивают наветренную кромку паруса вперёд в бейдевинд, чтобы он не заполаскивал.
• Топенанты держат реи горизонтально, когда паруса убирают или ставят.
• Стоячий такелаж держит мачты, когда нагрузка меняется с каждым поворотом. В бейдевинд корабль кренится, и вся сила ветра ложится на ванты наветренного борта.

Каждый поворот парусника — это слаженная работа десятков и даже сотен людей и десятков снастей одновременно. Подробнее о снастях — в нашей статье о стоячем и бегучем такелаже.

Как показать курс на модели

Модель под парусами — это застывшее мгновение. Решите, каким курсом «идёт» ваш корабль, и сделайте всё согласованно.

• Реи на всех мачтах развёрнуты в одну сторону и на похожий угол, соответствующий выбранному курсу. В бейдевинд — почти вдоль корпуса, насколько позволяют ванты, в бакштаг — под углом, в фордевинд — поперёк.
• Паруса наполнены ветром с одной стороны. Для модели это значит, что все паруса выгнуты в одном направлении — от наветренного борта к подветренному.
• Флаги и вымпелы развеваются в ту же сторону, куда дует ветер в паруса. Флаг, который «смотрит» против парусов, — самая частая и самая заметная ошибка.
• Брасы и шкоты на наветренном и подветренном бортах натянуты по-разному: тянущие снасти — туго, ослабленные — с лёгким провисом.
• Если паруса убраны, корабль стоит на якоре, и реи разворачивают прямо поперёк корпуса.

Совет. Если вы не уверены, что справитесь с наполненными парусами, сделайте модель без парусов или с убранными парусами и реями поперёк корпуса. Это исторически достоверно и выглядит очень аккуратно. А перебрасопленные реи и наполненные паруса оставьте для следующей модели — они делают корабль живым, будто он вот-вот двинется с места.

Частые вопросы

Может ли парусник идти прямо против ветра?

Нет. Вокруг направления ветра есть мёртвая зона, где паруса не работают. Против ветра парусник идёт зигзагом — лавировкой, меняя галсы.

Какой курс самый быстрый?

Для большинства парусников — бакштаг, когда ветер дует сзади-сбоку: все паруса работают и не закрывают друг друга от ветра. Фордевинд, когда ветер прямо в корму, медленнее, чем кажется.

Чем поворот оверштаг отличается от поворота фордевинд?

При повороте оверштаг корабль проходит через линию ветра носом, при повороте фордевинд — кормой. Оверштаг быстрее и экономнее, но сложнее и может не получиться. Фордевинд надёжен, но корабль теряет часть пути.

Почему шхуны ходили круче к ветру, чем фрегаты?

Косые паруса шхун стоят вдоль корпуса и работают как крыло почти при любом ветре. Прямые паруса фрегатов висят на реях, а реи нельзя развернуть дальше, чем позволяют ванты и штаги.

Как правильно поставить паруса на модели?

Выберите курс и сделайте всё согласованно: реи развёрнуты в одну сторону, паруса наполнены с одной стороны, флаги развеваются по ветру. Если паруса убраны, реи ставят поперёк корпуса.