Все мы помним, как тяжело бежать даже по колено в воде. Казалось бы, вода такая мягкая и скользкая, но ее плотность в 825 раз больше воздуха, а потому и сопротивление немалое. Поговорим о сопротивлении воды, и что влияет на его величину.
Корпус
Наверняка вы уже обратили внимание, как маленькие легкие парусники при небольшом бризе легко обгоняют 22-футовые гоночные яхты. Почему это происходит? Оказывается, чем больше площадь смоченной поверхности (т.е. части корпуса, что ниже ватерлинии), тем больше сопротивление воды. Эту силу можно наблюдать, глядя на пузырьки, тянущиеся за идущим судном. Кроме площади, конечно, на степень сопротивления будет влиять и грубость обработки корпуса (чем грубее, тем сложнее скользить по воде).
Волны
Чем быстрее идет судно, тем выше сила сопротивления воды. Например, при скорости 22-футового Этчелза (спортивная яхта) 3 узла, эта величина равна 15 фунтам; при 5 узлах – 70 фунтам; при 7 узлах – до 450. Впечатляющая цифра. Но почему так происходит? А все из-за того, что огромное количество энергии уходит на образование волн – когда мы идем по воде, мы толкаем ее одновременно вперед, в стороны и вниз, а позади нас она смыкается. Если мы возьмем все тот же Этчелз, то около половины сопротивления при трех узлах создают именно образованные при движении волны. А если лодка будет идти вдвое быстрее, то они уже будут обеспечивать 75 процентов противодействия. Кроме того, на величину этой силы, зависящей именно от поднимаемых волн, будет влиять и форма корпуса лодки, и ее вес.
Отношение скорости к длине корпуса
Длина волны измеряется от гребня до гребня. Так вот, чем она длиннее, тем быстрее двигается и она, и лодка, которая ее поднимает. Рассмотрим такое понятие как “отношение (коэффициент) скорости к длине – ОСД”. То есть, она является функцией длины ватерлинии. Возьмем пример: наш Этчелз выдает 3 узла – при этом он оперирует ОСД = 0,64. При этом она тащит за собой короткие волны всего футов по 5 длиной. Лодка ускоряется, и количество волн уменьшается, но возрастает их длина. При 6,3 узлах и ОСД = 1,34 останется только одна довольно большая волна, гребень которой будет у носа, а ее окончание далеко за транцем кормы. Что из этого следует: ОСД = 1,34 является значением максимальной скорости, которую может развить 22-футовая спортивная яхта Этчелз, и разогнаться она может не более чем на 6,3 узла.
Глиссирование
При малейших попытках плыть быстрее, то есть превысить показатель 1,34, будет затрачиваться огромная энергия, и яхта уткнется в т.н. барьер волнового сопротивления. Иными словами, стену воды, которую невозможно преодолеть водоизмещающим судном. Выход есть – увеличение площади паруса до максимума, правда этот вариант больше подходит для легких лодок с широким корпусом и плоской кормой. При порывах ветра, лодочка будет взбираться на носовую волну, оставляя позади кормовую, и как бы выстреливать вперед. При таком способе преодоления сил противодействия задействованы не только силы поддержания на воде, но и динамические усилия. Такой метод и называется глиссированием.
Но, каким бы умелым ни был яхтсмен, какие бы методы он ни использовал, всякой скорости есть предел, потому что законы физики никто не отменял, и от сопротивления никуда не деться.