Всем яхтенным капитанам известно с сызмальства: не Ветер главный оппонент яхтсмена. Ветер он главное действующее лицо на море. Ветер рождает волны. Он, впрягаясь в паруса, движет яхту по маршруту. Даже если ветер дует в сторону противоположную движению по маршруту, если он встречный, то хитроумные люди всё равно научились его "запрягать" в свои паруса и двигаться на своих яхтах против ветра, можно сказать вопреки воле Ветра.
Это главный феномен парусной яхты. А когда ветра нет - штиль, это главная беда морехода. Паруса тогда безжизненны, смысл жизни потерян, движения нет.
Главный оппонент морехода это волна, особенно когда она встречная и против движения по маршруту, простите меня за жаргонизм "в морду". С точки зрения науки волны никуда не бегут, они вроде как неподвижны, лишь передают свои колебания друг другу, а вместе с этим и энергию.
Подробнее о физике волн много информации в интернете, но наиболее понятно и доходчиво можно посмотреть здесь, на дружественном ресурсе дзен в сюжете "Про волны" известного яхтенного капитана и инструктора Е. Любимовой: https://dzen.ru/video/watch/62477dff23dd421c3165f1cf
Но я поверить в это не могу, что волны никуда не бегут.
Волны всегда бегут по морю, я всегда это видел и далеко в море и потом, когда волны достигнув берега обрушиваются на него грозной прибойной волной. Тут уж наука физика не властна над моим неправильным сознанием.
Бывалые яхтенные капитаны, которые работают профессионально и часто перегоняют по заявкам владельцев их яхты с одного края моря на другой, с одного берега океана на другой, считают что лавировать против ветра (и главное волны!) непродуктивно и небезопасно: конструкция яхт подвергается тяжким испытаниям от ударов о волны, могут рваться паруса и ломаться мачты. С их точки зрения маршрут не должен быть прямым, как стрела, с преодолением встречного ветра и волнения. Маршрут должен быть пусть и "кривым", но безопасным, "нормальные герои всегда идут в обход". Яхта на маршруте должна идти устойчиво подолгу одним галсом, не испытывая прочность корпуса встречной волной.
Огромное число яхтсменов, рассматривая прогнозные карты ветра и волны во время своего кратковременного ( в неделю - две) отпускного свидания с морем на арендованной (чартерной) яхте, всё-таки принимают решение лавировать против ветра (и волны) на каком-то из участков своего маршрута. Многие яхтсмены в такой ситуации это считают настоящей удачей и возможность полавировать против ветра для закрепления мореходных навыков очень полезным делом. Среди яхтсменов встречаются и гонщики, которые в молодые годы, участвовали в парусных гонках и регатах. А в гонках, как известно лавирование против ветра, - основная часть спортивной борьбы. Им всем хочется хотя бы немного полавировать против ветра, чтобы вдохнуть полной грудью встречный солёный морской ветер, обруливать волну и т.п. и т.д.
Но когда подобный ветер дует достаточно долго и на достаточного размера акватории имеется так называемый разгон волны, т.е. ветер за более менее длительную свою работу на морском просторе разгоняет волну, сообщает ей свою энергию. И волна становится всё выше и выше. Лавировать на 40-футовой яхте против волны высотой в метр и достаточно короткой, становится не так уж и приятным занятием, и это желательно было бы предвидеть, изучая прогнозы.
По этому поводу прогнозные системы выдают обычно информацию о высоте волны в метрах, и её периоде в секундах.
Чем меньше период в секундах тем короче и круче волна. И это очень удобно видеть на прогнозной карте, видишь "всю поляну" и более того, эту прогнозную ситуацию видишь во временной развёртке, в анимации волны предстоящего времени. Кроме того прогнозные системы предлагают и карту ветра на акватории с указанием скорости ветра, также во временной развертке-анимации ветра в предстоящем времени. В подавляющем большинстве яхтсмены пользуются прогнозными системами https://www.windy.com/ и https://www.predictwind.com/
А вот прикинуть насколько волна плавная или напротив крутая - короткая, - или длинная волна непонятно как. Мы ориентируемся косвенно на период волны. 2-4-6 секунд, - волна короткая, 10-12 секунд волна длинная, и возможно пологая.
Такие формулы, в т.ч. по расчету длины волны, от английского яхтенного конструктора, гонщика- яхтсмена Яна Проктора, предлагает дружественный нам дзен ресурс "Я люблю лодки".
Скорость волны = Скорость ветра х 3/4
(при устойчивом ветре и длительном времени его действия
Скорость волны (узлы) = Период (секунды) х 3
Длина волны (метры) = 1,5 х Период (секунды)^2 (символ "^" обозначает возведение в степень, в данном случае во вторую)
Сам автор , Ян Проктор, говори приблизительном прикидочном значении своих формул, но они вполне приемлемы для оценочных суждений.
Для конкретных условий на Чёрном море:
Вычисления для Чёрного моря, для той ситуации, что на картинках выше.
Скорость волны = 3/4 х скорость ветра = 23 х 3/4 = 17 узлов.
Период = скорость волны / 3 = 17 / 3 = 5.7 с.
Длина волны = 1.5 х Период^2 = 1.5 х 5.7^2 = 49 м.
Более полно о этих расчётах можно посмотреть в статье телеграмм ресурса " Я люблю лодки": " Связь между длиной волны, высотой, скоростью. Формулы для яхтсменов" https://dzen.ru/a/Z4aDWv21MUYv1FxK
Получается подветренная часть волны (допустим катимся под горку, когда идём с северо востока ко входу в пролив Босфор) это примерно половина длины волны , или около 24 метров, и далее наветренная часть волны, идём вверх на подьём, этот участок примерно также половина длины волны или 24 метра (измеряем по горизонтали). Для ветровой волны обычно склон (подветренная сторона волны) круче, а "в гору" (наветренная сторона) волны несколько длиннее, но на вершине заканчивается гребнем. При сильном ветре гребень, обрушивается вниз и с него и начинается подверенная часть ( половина) волны. В более остром случае и при усилении ветра почти вся подветренная часть вместе с гребнем становится обрушивающейся. В этом лучае говорят об обрушивающихся волнах. Смотрите иллюстрацию выше.
Нюанс: при таком движении попутно волне и ветру есть опасность воткнуться в толщу воды у подошвы впереди идущей волны, скатываясь вниз в ложбину между волнами.
При такой встрече с волной, как в сюжете выше, яхта притормаживает, как - будто встретилась со стеной, а мачта с парусами ещё "летит" вперёд и может "улететь" - сломаться, или паруса могут порваться. О превратностях судовождения при больших волнах можно посмотреть в нашей статье дзен "Кувырки в Океане" https://m.dzen.ru/a/YuPQ27JmVVZfCsEA
Напротив, лавируя в крепкий ветер под парусами против ветра и волны, можно оказаться в ситуации когда носовая часть яхты регулярно зависает над волной, а потом "ухает" вниз, ударяясь о воду. Смотрим иллюстрацию ниже:
Если яхта в длительном переходе ударов-падений может набраться не один -два - десять, , а сотни и может тысячи. Если это гоночная яхта, то такие оплошности экипаж может себе простить, всё нацелено на победу и корпуса зачастую служат всего несколько регат. К тому же флот обеспечивается подстраховкой спасательными судами оргкомитета соревнований. А вот если это частный рейс, то вы рассчитываете в основном только на себя и на прочность корпуса своей яхты, который испытывает невидимые глазу деформации сгиб-разгиб , кручение или точнее их комбинацию. Тут экипажу нужно проявить стойкость и мастерство судовождения, чтобы уж ударов о которых написано выше не было, или их было поменьше.
Как же волшебным образом удлинить волну и сделать её склон хоть немного длиннее и пологим?
Такое естественное судовождение парусной яхты при лавировании против ветра (примерно под углом 45 градусов к ветру) не только удлиняет траекторию движения яхты по конкретной волне но и делает спуск яхты по склону волны и восхождение к её вершине не перпендикулярным фронту волны и энергетически менее затратным, ("перпендикуляр" к фронту волны рекомендуется для моторных судов ), а по "косой" (длинной) траектории спуска- подъёма ходят парусные яхты. Такое движение яхты как бы удлиняет волну при той же ее высоте. Это похоже на такие наклонные участки движения автомобиля по горному серпантину при подъёме и спуске. Смотрите иллюстрацию ниже.
Такая траектория движения не только позволяет яхте постепенно ( посильно) взбираться на волну и плавно с неё скатываться. Всё дело в том, что движитель яхты парус , и его энергетические способности ограничены для того, чтобы поднять яхту к гребню волны, а при косом подъёме к вершине волны этой энергии в основном хватает. В условиях волны лавирование часто приходится выполнять по разным причинам под углами и 50-60 градусов и более, лавируя почти так "тупо", как лавировали корабли и Федора Ушакова и Горацио Нельсона, которые были оснащены прямым парусным вооружением. Получается примерно так, чтобы не хлопать носовой частью яхты при сходе с гребня волны на склон волны, как на нашем рис. 8, нужно идти даже более увалисто о чём тут и написано немного выше.
А что рекомендуют учебники при лавировании против ветра в условиях волны?
На иллюстрации уже упомянутый нами однажды автор , английский яхтсмен и гонщик и яхтенный конструктор Ян Проктор приводит эту иллюстрацию течения поверхностных слоев воды при волнении. Така схема течения воды связана с орбитальным течением, здесь круговым течением воды в вертикальной плоскости рисунка внутри в толще горба волны и внутри ложбины. В поверхностном слое воды, вода не течёт вместе с бегущей волной. Чем круче волны тем больше влияние этого орбитального перемещения воды. Взбираемся по склону волны к гребню, лавируя против ветра и волны, и поверхностное течение работает против нас. Но ход нужно сохранять.
В ложбине поверхностное движение помогает нам разгоняться, но с этим тоже нужно уметь обращаться. Как уже упомянуто, такое поведение воды связано с циркулярным движением масс воды под её горбом и ложбиной. Не будем такой иллюстрацией орбитального вращения воды внутри горба или под.ложбиной волны перегружать наш скромный текст. Как было записано нами ранее: взбираться лучше "наклонно", и в ложбине волн нужно рулить соответствующим образом, В классическом российском учебнике "Школа яхтенного капитана" (под ред. Леонтьева Е.П.) даётся такая иллюстрация для манёвров при лавировании против ветра и волны, смотрим ниже:
Это при лавировании против ветра и волны, похожая иллюстрация у нас уже была. Разница между картинками примерно десять лет. Здесь несколько подробнее, и автор нагрузил картинку отдельными нюансами.
Если внимательно рассмотреть картинку тут отражены случаи встречи с вершиной невысокой волны и с вершиной большой волны, с обрушивающимся гребнем. Но зачем переписывать учебник, кто хочет, - сам может прочитать. Книга есть в PDF в интернете.
Автор отмечает особо что "не нужно кланяться любой волне" это нужно понимать так, что не нужно пересекать вершину и гребень каждой волны перпендикулярно фронту волны, что отчасти он рисует в своей иллюстрации. При таком манёвре неизбежна потеря хода и частично управляемости. Напротив при движении вниз в ложбину между волн рекомендуется разогнаться, чтобы была инерция для восхождения на следующий склон, следующей волны.
Почему такая забота о скорости движения яхты при её движении в условиях волнения? Всё дело в том, что яхта погружаясь в ложбину между волн уходит часто на половину "роста" мачты, в ветровую тень между волн, а основная масса воздуха-ветра проносится над гребнями. В этом случае половина парусного вооружения не работает, и это обычно в тех условиях, когда на парусах взяты рифы. Меньше скорость- хуже управляемость яхты. Не дай бог вода под под корпусом яхты будет обгонять яхту, тогда на пере руля будет образован обратный ток воды и начнёт работать эффект "обратного руля". Чтобы это понять, представьте что вы идете под мотором задним ходом. Но скатываясь с волны вырулите носом яхты в нормальной конфигурации и психологически ничего не подозреваете. Вот поэтому нужно сохранять скорость и инерцию движения при движении среди волн.
Чтобы не очень потерять ход на повороте оверштаг при лавировании против ветра, нужно высматривать среди волн наиболее плоский участок, вершину волны без выраженного гребня. При этом нужно помнить и знать, что волны идут по морю "пачками" по нескольку штук в партии-серии, и за самой большой волной будут волны в поменьше, сравнительно "спокойные" и их "спокойные" вершины могут быть кандидатами для вашего поворота оверштаг. Нужно сказать, что и пачки- серии волн могут отличаться друг от друга и нужно избегать "чемпионских" по высоте и мощи волн. Нужно просто наблюдать. Обычно через пару тройку волн после большой волны, в сравнительно спокойно серии, нужно увидеть свою сравнительно покладистую волну и тогда, имея ход решительно сделать поворот на вершине этой волны.
Тема про волны бесконечная, и кое что удалось рассказать о судовождении парусной яхты среди волн при лавировании против ветра. Тема о судовождении по волне при попутном ветре лишь слегка здесь упомянута и наверное нужно о ней составить отдельный текст.
*Другие статьи досуговой учебно - познавательной ленты "А.Б.С. Морская академия" для курсантов, преподавателей и выпускников академии, а также для всех любителей яхтинга можно посмотреть по ссылке. Ссылка активна: https://dzen.ru/profile/editor/id/5fd4dd442073d8706d992c02/publications
Наши иллюстрированные учебные пособия для начинающих яхтсменов и не только для них, в постоянном доступе ( как и статьи здесь) нашем сайте morakademy.ru. . Там же на сайте можно заполнить специальную форму -заяления о зачислении на курс обучения в Академии.
Всем счастливых морских миль под парусами !