Из книги "ПОДГОТОВКА ЯХТСМЕНА-ГОНЩИКА".
Авторы: Ларина Ю.А., Пильчин Ю.В.

Как известно, существуют два вида информации о движении. К первому относятся данные, поступающие от собственных рецепторов человека, расположенных в мышцах, сухожилиях, связках и суставах. Эти рецепторы информируют об изменении длины мышц, их напряжении и расслаблении скорости и ускорении движений, взаимном расположении звеньев тела, позе и ее изменениях, о точности движений в пространстве и во времени. Информация от рецепторов двигательного аппарата дополняется информацией от рецепторов кожи, органов зрения, слуха, вестибулярного аппарата. Сигналы от органов чувств информируют не только о взаимных перемещениях частей тела, но и о его взаимодействии с внешней средой - о направлении и быстроте его перемещений в окружающем пространстве, взаимодействии с предметами.

Вся информация, поступающая от собственных органов чувств, относится к основной или собственной информации. Она не обязательно вся адресуется сознанию: часть ее поступает в системы автоматического управления движениями, позно-тонические рефлексы, безусловные рефлексы, осуществляя выполнение автоматизированных навыков.

Новые движения, двигательные навыки образуются и закрепляются лишь в том случае, если они дают какой-то полезный эффект. Именно эти движения закрепляются и образуют прочный навык, в то время как остальные движения, ни разу не давшие результата, не закрепляются, поскольку живой организм представляет само развивающуюся систему. Такой процесс самосовершенствования осуществляется и в системе управления движениями. В основе его лежит информация об эффективности работы управляемой системы.

Второй вид информации о движениях, именуемой сторонней, поступает из внешней среды в форме дополнительных сведений в основном от тренера. Тренер получает информацию о движениях своего ученика лишь зрительно. Казалось бы, эта информация беднее основной, которую по многочисленным каналам получает о своих движениях сам спортсмен. Однако тренер может увидеть то, что не осознает обучаемый, и главное может оценить правильность выполнения того или иного движения.

Зрительная информация о движениях ученика, получаемая тренером, сопоставляется с информацией, хранящейся в его памяти. Уведенное он сопоставляет со своими собственными двигательными ощущениями, своим личным опытом, знаниями. В этом отношении эрудиция тренера играет исключительно важную роль. Тогда информация, сообщаемая тренером обучаемому, неизмеримо богаче полученной им зрительной информации о движениях ученики. Это может быть замечание или показ правильного выполнения того или иного приема либо схема, поясняющая мысль тренера. Существенное значение имеет соответствие формы информации адресату дополнительной информации (начинающий спортсмен или квалифицированный юноша или взрослый).

Но, как бы опытен ни был тренер, он не в состоянии на основе только зрительных наблюдений точно определить, как велико усилие, развиваемое мышцами спортсмена, какова амплитуда движения в точных мерах и т. д. Информация, получаемая тренером и передаваемая спортсмену, носит субъективный характер. Например, в парусном спорте, оценивая характеристики той или иной мачты, чаще определяют ее состояние неопределенными категориями по принципу "мягче жестче". С аналогичной оценкой сталкиваемся мы и при оценке качества настройки стоячего такелажа, когда о ней пишут как о "тугой", "легкой", "сильно натянуть", "натянуть в тугую" и т.п.

Между тем практика парусного спорта настоятельно требует, чтобы подобная информация носила объективный количественный характер. Она свободна от недостатков, свойственных информации, основанной на субъективных впечатлениях, но вместе с тем не исключает, а лишь дополняет информацию тренера, вкладывающего в педагогический процесс свои знания, опыт, творчество.

Понятие "срочная информация" не определяет степени срочности. Информация может быть подана немедленно или в течение какого-то периода времени. Конечно, чем раньше спортсмен получает ее, тем она эффективнее. Но главное в том, чтобы она могла обеспечить возможность вносить необходимые коррективы в то или иное действие.

Следовательно, методический принцип использования срочной информации сводится к тому, что основная, собственная, информация спортсмена, субъективные ощущения сличаются с объективной.

Средства срочной информации могут быть самыми различными, но все они должны удовлетворять обязательному требованию возможно быстрее выдавать информацию об определяемом параметре. Важно, чтобы получаемые данные не требовали длительной обработки, были краткими и понятными. Последнее исключительно важно (особенно для детей), потому что информация должна соответствовать уровню знаний обучаемого.

Поскольку парусный спорт является представителем технических видов спорта, то и результат в соревнованиях определенным образом зависит от того, какая материальная часть используется для достижения этого результата. Если проанализировать динамику спортивного результата, то можно установить, что рост его носит постепенный характер, определяемый постепенностью спортивного совершенствования яхтсмена. В то же время практика свидетельствует, что результативность некоторых яхтсменов иногда имеет ярко выраженный скачкообразный характер, что можно объяснить, прежде всего, резким улучшением или ухудшением качества используемой парусной техники. Особенно важно это в гонках яхтсменов высокой квалификации, уровень спортивной подготовки которых нередко одинаковый. Поэтому улучшение качества материальной части становится одним из основных резервов, позволяющих увеличить скорость хода парусного судна, а, следовательно, и улучшения спортивного результата.

Остановимся на некоторых технических устройствах и приемах их использования, апробированных в нашей практике, которые позволяют объективизировать процесс настройки судна, а, следовательно, и повысить эффективность использования парусной техники.

Предлагаемые технические средства в парусном спорте могут быть классифицированы на две основные группы: для предварительной настройки судна, проводимой на берегу при подготовке к гонке или тренировке, и для текущей настройки, осуществляемой непосредственно при управлении судном на воде.

Тензометрия.

Тензометрию используют для получения характеристик рангоута.
В практике парусного спорта распространен способ измерения жесткости мачт путем замера стрелок прогиба при нагружении их определенным грузом (см. описание в книге П. Эльвстрёма "Искусство плавания под парусами" и статью В. Манкина, опубликованную в журнале "Катера и яхты" № 32 за 1971 г.). Основное достоинство этого способа - простота, поскольку для его реализации не требуется специального оборудования. Однако надо отметить и ряд недостатков. Прежде всего, это существенное различие между условиями эксплуатации и измерения: подвешивание груза к середине мачты не моделирует ее поведения в реальных условиях, нельзя получить и характеристик рангоута совместно с парусами. Кроме того, данный способ не позволяет судить о прочности рангоута, о распределении жесткости по всей длине мачты, особенно и районе точек опоры, а ведь мачты судов класса "Финн" и "Ок-Динги" в большинстве случаев ломаются именно в районе пяртнерса.

В основу предлагаемого нами метода регистрации характеристик рангоута положена тензометрия, широко используемая в технике для измерения деформаций.

Для примера покажем, как можно получить характеристики мачт в классе "Финн". Однако данную методику можно использовать для измерения рангоута (мачт и гиков) практически в любом классе судов, при этом может меняться лишь способ закрепления рангоута. Используя тензодатчики, можно проводить измерения рангоута и непосредственно на судне. Суть предлагаемого тен-зометрического метода в следующем. На исследуемую мачту со лба и с обоих ее боков через 90° по периметру (рис. 1) через определенные интервалы наклеивают тензодатчики сопротивления), овлетворительные результаты получают уже при наклейке тензодатчиков с интервалом 1 м). Затем мачту с наклеенными тензо-датчиками закрепляют горизонтально в подставке, имеющей отверстия, равные диаметрам степса и пяртнерса. Места закрепления мачты в подставке соответствуют местам закрепления мачты в швертботе. Измерителем деформации тензодатчиков (для наших целей пригодны самые простые измерители типа ИД-62) последовательно измеряют нулевые значения деформации Е0 тензодатчиков сопротивления, наклеенных на лобовую часть мачты, затем после поворота мачты на 90 и 180° - соответственно наклеенных на боковые ее части.

Рис. 1 Расположение тензодатчиков на мачте:

1, 2, 3 - тензодатчики.

Для моделирования действия силы натяжения гикашкотов на мачту (на ее топе, но не на середине мачты) закрепляют груз (рис. 2), под действием которого мачта изгибается, деформируя наклеенные тензодатчики. Затем измеряют величины деформаций всех тензодатчиков уже в нагруженном состоянии - Ен.

Рис. 2. Измерение деформации мачты:
1 - крепление шпора мачты, 2 - имитатор упора крепления тензодатчиков, 11-груз.

Вычитая из полученных значений Ен значения Е0 соответствующих тензодатчиков, получают истинные значения деформации мачты в данных точках Ен - по полученным значениям Еи строят графики распределения деформации но всей длине мачты при изгибе со лба назад (в продольной плоскости) и при изгибе в левый и правый бок (поперечный изгиб влево и вправо). По оси абсцисс откладывается длина мачты в метрах, по оси ординат-значение Еи. Сделав в одном масштабе графики измерений нескольких мачт, легко видеть, в каких именно местах и как отличаются эти мачты. Чем меньше ордината графика, тем жестче мачта в данном месте Погрешность измерений деформации статического характера, по данным специальной литературы, не превышает 1-2%.

Для примера на (рис. 3) приведены графики деформации, полученные при измерении различных мачт фирмы "Брудер" и металлической мачты (Д) фирмы "Нидл-сиар". Как видим, у мачты Д более жесткий топ, а в нижней своей части она мягче, чем исследованные мачты фирмы "Брудер".

Поскольку часть рангоута до сих пор изготавливают из древесины, определенный интерес представляет исследование влияния длительного хранения (или эксплуатации) деревянного рангоута на его характеристики. Для этого было произведено два измерения характеристик одной и той же деревянной мачты (серийного изготовления таллиннской экспериментальной верфи судостроения) с интервалом в год. Мачта после первого измерения в течение года хранилась на складе при температуре +10-25°. Оказалось, что при высыхании древесины мачта стала жестче по всей длине (рис. 3, нижняя линия), причем наибольшее изменение произошло в районе пяртнерса (17%).

Рис. 3. Графики деформации различных мачт класса «Финн» при изгибе вбок

Сравнение мачт одной и той же фирмы-изготовителя, выполненных из различного материала для крепления передней шкаторины грота (с пластмассовым и металлическим лик пазом), показало, что мачта с пластмассовым пазом мягче мачты с металлическим пазом по всей своей длине, причем максимальное различие получено в верхней ее части (37%).

Рис. 4. Характеристики деформаций одной и той же деревянной мачты, полученные с интервалом в 1 год.

Применение тензометрии позволяет контролировать изменения жесткости мачты при различных переделках. На рис. 4 представлены характеристики мачты до переделки (сплошная линия) и после (пунктир) при изгибе ее назад и вбок.

Данная методика в некоторых случаях позволяет обнаруживать скрытые дефекты рангоута (внутренние трещины, слабые места), что выражается в резком увеличении деформации в измеряемом месте, а значит, прогнозировать надежность использования рангоута в парусных гонках.

Достоинством предлагаемого метода является также возможность получить характеристики рангоута совместно с парусами. На рис. 4 представлены графики, показывающие характер деформации мачты швертбота "Летучий голландец", полученные непосредственно на судне при измерении совместно с парусами при силе натяжения гикашкотов (Рт) от 10 до 80 кг.

Рис. 5. Графики деформаций мачты класса "Финн" до переделки (сплошная линия) и поело переделки (пунктирная линия): 1 - изгиб назад, 2 - изгиб вбок

Рис. 6. Характер деформации мачты швертбота "Летучий голландец" при различной силе натяжения гикашкотов

Нельзя не отметить и возможность получать динамические характеристики рангоута. Как известно, мачты, обладающие одинаковыми характеристиками на изгиб, определяющими его статические параметры, иногда по-разному ведут себя при изменении погодных условий, особенно характера волнения. Это связано с различными их динамическими качествами, и прежде всего с различиями в частоте собственных колебаний и времени затухания свободных колебаний.

Для получения динамических характеристик рангоута необходим самописец, позволяющий записывать характер колебаний мачты. Для примера даны результаты измерения динамических параметров мачт различных фирм в классах судов "Финн" и "470".

Как видим, характеристики мачт даже в одном и том же классе судов значительно разнятся. В результате по разному ведут себя эти мачты и при эксплуатации на воде. Данное обстоятельство необходимо учитывать в практике подготовки к гонкам, особенно при возможных резких изменениях в характере волнения (например, при переезде с одной акватории гонок на другую).

Возможность с помощью метода тензометрии регистрировать совместную работу комплекса мачта-парус открывает широкие перспективы для глубокого анализа работы всего вооружения парусной яхты в различных погодных условиях, позволяет исследовать влияние различных режимов работы экипажа по открениванию судна на эффективность работы парусного вооружения, добиваясь максимальной скорости судна.

Регистрация силы натяжения стоячего такелажа. Положение мачты на большинстве яхт или швертботов регулируется вантами и штагами, и от этого зависит, как быстро и круто к ветру может идти яхта. Регулируя величину натяжения тросов, изменяют наклон и жесткость мачты в зависимости от погодных условий и используемых парусов. Каждый класс судов имеет свои тонкости в настройке такелажа, которые следует рассматривать отдельно.

В настоящее время выставление мачты осуществляют часто приблизительно. Один из таких распространенных на практике методов определения идентичности натяжения такелажа описал X. Донат. По этой методике для проверки правильности натяжения вант нужно, стоя перед мачтой, продавить оба троса внутрь руками, одновременно визуально контролируя изгиб мачты. Затем на ходу проверяется изгиб мачты на левом и правом галсах одинакового курса. Если изгиб различен, следовательно, натяжение тросов асимметрично. Тогда снова производят настройку такелажа в поперечной плоскости.

Когда говорят о настройке стоячего такелажа, в основном употребляют такие неопределенные рекомендации о силе натяжения тросов: "тугая набивка", "набивать до звона", "хорошо натянуть" и т. д. Для количественной оценки состояния такелажа рекомендуем использовать измерители натяжения тросов. В последнее время некоторые гонщики стали применять для настройки такелажа механические измерители типа ИН-11. Мы предлагаем для этого тензоизмеритель, имеющий ряд преимуществ перед механическим. Состоит он из трехопорного датчика, на который наклеены тензосопротивления, соединитель этого кабеля, электронного блока и регистрирующего прибора.

Электронный блок состоит из тензометрического моста (п одно плечо которого включен активный тензодатчик, наклеенный на пружину датчика, а в другое-компенсационный датчик), генератора синусоидального напряжения для питания схемы моста, усилителя и источника питания.
Для измерения динамических процессов к выходу электронного блока необходимо подключать самописец или шлейфовый осциллограф.

Рис. 7. Датчик для измерения величины натяжения тросов:
1 - скоба, 2 - прорези, 3 - трос, 4 - пружинная пластина, 5 - активный
тензодатчик, 6 - компенсационный тензодатчик, 7 - шток, t - защелки.

Основным конструктивным элементом такого измерителя является трехопориый датчик (рис. 7), представляющий собой жесткую скобу, имеющую прорези 2 для измеряемого троса 3. Сверху на основание крепится пружинная пластина 4, на которую наклеен активный тензодатчик 5, являющийся одним плечом мостовой схемы; такой же тензодатчик 6, подключенный к соседнему плечу мостовой схемы, наклеен на другую сторону пружинной пластины и служит для компенсации возникающей температурной погрешности. К пружине снизу крепится шток 7, передающий нагрузку троса на упругую пластину. Датчик фиксируется на тросе двумя защелками.

Для проведения измерения датчик закрепляют на тросе. Натяжение троса через шток передается пружине, последняя деформирует наклеенные на нее тензодатчики. Происходит раз баланс мостовой схемы, который усиливается и подается на регистрирующий прибор. Жесткость пружины и величина штока выбираются из расчета необходимой чувствительности, предельной нагрузки и линейности шкалы измерительного прибора.

Преимуществом предлагаемого тензоизмерителя натяжения троса перед аналогичными механическими измерителями являются, прежде всего, его большая чувствительность, более высокая точность измерения, более широкий диапазон измеряемых нагрузок. Кроме того, малогабаритность самого датчика позволяет производить измерения в труднодоступных местах, располагая регистрирующее устройство в удобном для наблюдателя месте.
Важным свойством предлагаемого измерителя является также возможность измерять динамические процессы в такелаже во время движения парусного судна, однако для этого требуется соответствующая регистрирующая аппаратура. В этом случае, зная максимальные нагрузки, можно обоснованно выбирать необходимую величину диаметра троса, рассчитывать прочность крепления этих тросов.

Применение такого измерителя позволило обнаружить, что у разных лодок одного и того же класса судов существуют значительные отличия в абсолютных величинах натяжения тросов. Одновременно отмечена асимметрия в натяжении вантин левого и правого бортов. Замеры этих же величин после выходов судна в море при 6-7-балльном ветре показали, что натяжение тросов может заметно уменьшаться. Это происходит в результате вытягивания тросов, систем их крепления и регулирования.

Использование в практике подготовки к гонкам тензо-динамометра (или других подобных регистрирующих устройств) для измерения величины натяжения тросов позволяет спортсменам более точно настраивать стоячий такелаж, набирать конкретную цифровую статистику, касающуюся оптимальной величины регулировки такелажа в различных погодных условиях. Применение такого устройства совместно с самописцем для регистрации динамики нагрузок на такелаж на ходу судна дает возможность обоснованно рассчитывать прочность тросов и мест их крепления.
Электронный флюгер. При управлении парусным судном яхтсмену необходимо знать направление вымпельного ветра, которое, как известно, является равнодействующей направлений истинного ветра и курса лодки. По направлению вымпельного ветра соответствующим образом устанавливается угол атаки парусов.

Яхтсмены определяют это направление чаще всего или по обычному флюгеру, который располагают на топе мачты (6-12м от палубы), или по "колдунчикам" (тонким ниткам, привязанным на вантинах, удерживающих мачту), либо ориентируются по тактильным ощущениям.
Недостатками этих способов являются: в первом случае трудность определения точного направления из-за сравнительно большого расстояния от флюгера до наблюдателя, во втором - неточность расположения нити по направлению ветра, так как она находится в возмущенном потоке воздуха (к тому же не во всех классах судов есть стоячий такелаж). Определение направления ветра по тактильным ощущениям требует достаточно большой практики хождения под парусами.

Применение электронного флюгера позволяет более точно фиксировать угол между направлением вымпельного ветра и диаметральной плоскостью судна, а следовательно, облегчает установку парусов на судне при любой силе ветра. Практика показывает, что подобный прибор особенно полезен на стадии начального обучения управлению парусным судном.

Поскольку нашей промышленностью не освоен выпуск подобных конструкций, можно рекомендовать изготовление несложного электронного флюгера собственными силами.

Электронный флюгер состоит из обычного флюгера (сбалансированный флажок), ось вращения которого соединена с датчиком поворота. Провода от датчика, располагаемого обычно на топе мачты, проходят вниз и здесь соединяются с регистрирующим устройством, в качестве которого можно использовать микроамперметр со шкалой, градуированной в градусах отклонения флюгера от направления диаметральной плоскости судна влево и вправо.

Опыт использования такого флюгера в тренировках яхтсменов, и особенно при неустойчивом ветре, показал, что наиболее стабильных результатов добивались спортсмены, имевшие на своем судне электронный флюгер. Рулевые, имеющие на вооружении такой прибор, раньше других замечают небольшие изменения в направлениях ветра, а это позволяет им и раньше реагировать на такие отклонения.
Зарубежные гонщики в своей подготовке широко применяют подобные устройства.

Можно с успехом использовать подобное устройство и в качестве тренажера для обучения новичков навыкам управления парусами (см. раздел о тренажерах).

И, конечно, особенно важен такой прибор для крейсерских гонок, которые проходят и в темное время суток, когда значительно сложнее, чем днем, следить за направлением ветра.

Датчик скорости хода. Полезно в тренировочном процессе использовать прибор, позволяющий регистрировать скорость передвижения яхты.
Существующее понятие о "чувстве скорости" яхты, которое достаточно важно и в определенной степени характеризует квалификацию яхтсмена, в основном сводится к оценке скорости по принципу "больше или меньше", т. е. при изменении какого-то фактора (настройки судна, его курса, ветровых условий) спортсмен определяет, увеличилась или уменьшилась скорость по сравнению с предыдущим состоянием. Не имея датчика скорости, можно лишь расчетным путем определить среднюю скорость судна на дистанции гонок, разделив ее длину, а это обычно определяется приближенно, на время, затраченное для ее прохождения.

Выпускаемые отечественной промышленностью судовые лаги непригодны для спортивных яхт, да и импортные парусные лаги, появившиеся в последнее время на наших крейсерских яхтах, мало пригодны для яхт олимпийских классов.

Любителями-конструкторами разработаны различные экземпляры, описание которых можно найти в литературе. Несколько конструкций в разное время было представлено в журнале "Катера и яхты"

Мы изготовили и испытали несколько типов малогабаритных датчиков, использующих различные принципы регистрации скорости хода парусного судна. Один из таких датчиков был построен на основе использования эффекта трубки Пито, другой - измерял прогиб пружинной пластины от встречного потока воды, третий-измерял величину натяжения троса, соединяющего буксируемый поплавок с яхтой (для этой цели использовался тензоиз-меритель натяжения троса, уже описанный ранее). Наиболее приемлемым для наших условий оказался датчик, выполненный в виде крыльчатки, расположенной на оси ротора генератора. Такой прибор состоит из генератора напряжения, расположенного в водонепроницаемом корпусе, усилителя и регистратора.

Использование подобного лага в тренировочной практике позволяет сравнивать скорость хода яхты при различных изменениях в ее настройке и дифферентовке. Настройка судна в этом случае заключается в том, что при неизменном курсе судна, изменяя угол установки парусов либо их взаимное расположение, наклон мачты, размещение экипажа и т. п., постепенно добиваются максимально возможной скорости судна по показаниям прибора.

Аналогичным образом можно сравнивать эффективность той или иной материальной части, заменяя паруса, рангоут, шверт и т. п., добиваясь наиболее полного использования парусной техники. С помощью датчика скорости можно оценить и эффективность работы различных сочетаний парусов на полном курсе. Применение такого прибора в тренировочном процессе позволяет яхтсмену совершенствовать "чувство скорости" парусного судна, сопоставляя свои субъективные ощущения скорости и показания приборов.

Материал подготовил Дымко Юрий.

20.12.2001