XXVIII Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

Парусный корабль: как природа помогала мореплавателям

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы

Назарчев Т.Д. 1

---

1МБОУ "Лицей при УлГТУ № 45"

Давлетшина Л.Х. 1

---

1МБОУ "Лицей при УлГТУ № 45"

Работа в формате PDF

499.7 KB

Введение

Однажды летом после дождя мы с папой запускали самодельные кораблики в образовавшемся ручье. Они постоянно переворачивались. Я очень удивился, ведь я видел по телевизору огромные парусные яхты, которые не тонут и даже плывут против ветра. Мне захотелось стать «корабельным мастером» и разобраться в секретах парусов. Оказалось, что главный секрет кроется в дружбе человека и природы — ветра и воды.

Сначала люди придумали простые плоты, потом стали строить огромные корабли с парусами, которые мчались быстрее ветра. И у них не было никаких моторов! Только ветер надувал паруса и нёс их через океаны.

На этих кораблях люди перевозили грузы, искали новые земли, а иногда и воевали. Представляете, целые империи зависели от того, подует ветер или нет? Моряки боялись, когда ветра не было (это называется штиль), потому что корабль просто застывал на месте и непонятно было, что делать. А еще на кораблях возили не только еду и оружие. Люди из разных стран узнавали друг о друге.

Я предположил, что в строении парусного корабля есть определенная особенность, которая не дает ему перевернуться от сильного ветра. Сейчас, конечно, все большие корабли плавают на дизеле, как большие машины. Но парусники не исчезли совсем! Теперь они стали как музеи или как школа для моряков. На них учатся плавать по-настоящему. А еще на них просто красиво смотреть — как будто из сказки. Мне кажется, парусник похож на живое существо. Поэтому я и захотел сделать свой корабль и узнать про него больше.

Объект моего исследования - парусный корабль.

Предмет исследования: особенности парусного корабля как одного из видов водного транспорта.

Я хочу доказать, что парусный корабль — это не просто красивая игрушка, а настоящая машина, которая работает от силы ветра. И если правильно сделать корпус и паруса, корабль сможет плыть быстро и слушаться капитана.

Цель моего исследования - изучить историю появления парусного судна и узнать, как он помогал мореплавателям преодолевать большие расстояния.

В процессе моего исследования были поставлены следующие задачи:

- изучить историю развития парусного корабля;

- рассмотреть принцип движения парусного корабля и его характеристики;

- изготовить собственный макет парусного корабля.

1. История развития парусных кораблей

Первое судно, оснащённое парусом, появилось, вероятно, в Египте около 5,5 тысяч лет назад. Это был прямоугольный («прямой») парус, который своей верхней кромкой крепился к горизонтальной рее. Прямой парус мог использоваться только при попутном ветре. Прямое парусное вооружение было у финикийцев, греков, римлян, похожими были ладьи викингов и славян (рисунок 1).

Рисунок 1. Первое судно, оснащённое парусом

В 8-9 веках в Средиземноморье появляется косые паруса. Жители Северной Европы называли их «латинскими» — так же, как они называли и страны Южной Европы. Такие паруса оказались удобными для плавания под острым углом к ветру. Парус такой формы был придуман в эпоху арабского завоевания на Средиземном море. Арабы были достаточно хорошими моряками, и латинский парус получил широкое распространение (рисунок 2).

Рисунок 2. Судно с латинским парусом

До 14 века в Европе ходили только суда с одной мачтой и одним парусом на этой мачте. Никаких многомачтовых и многопарусных судов ещё не было. Конструктивно эти суда почти ничем не отличались от ладьи викингов [2].

За первую половину 15 века в парусном вооружении и в судостроении вообще происходит настоящая революция. К концу 15 века зарождается классический трёхмачтовый корабль, который потом совершенствуется в частностях и деталях и доживает до Крымской войны 1853–1856 годов.

Почему в середине 15 века суда начинают строить с тремя мачтами? Когда переделывали одномачтовое судно, добавляя лишь одну мачту (спереди или сзади), судно получалось трудно управляемым. Чтобы получить сбалансированное парусное судно нужно было иметь именно 3 мачты (рисунок 3).

Рисунок 3. Трёхмачтовое судно 15 века

Если мы уберём переднюю и заднюю мачты, то мы увидим типичное судно 14 века. Большее количество мачт было неудобным — суда были ещё довольно маленькие. Хотя в 16 веке были эксперименты с четвёртой мачтой, это так называемая бонавентур-мачта, которая стояла на самом кормовом срезе, но к 17 веку она исчезла. И на каждой из мачт вначале появилось по одному парусу. Потом стали делать дополнительные паруса сверху, и уже в 16 веке нормой было три паруса на грот-мачте (центральной), два–три на фок-мачте (передней) и два паруса на бизань-мачте (задней) [2].

Т
акже в 16 веке постепенно появляется бушприт - наклонная мачта на носу судна (рисунок 4). Бушприт увеличивал жёсткость всей конструкции, и мачта держалась прочнее.

Рисунок 4. Парусное судно с наклонной мачтой на носу судна

Развитие парусного вооружения в 16 веке приводит к тому, что и на бушприте появляются паруса. Для того, чтобы маневрировать «в узкостях», на бушприте стали ставить небольшой прямой парус, который получил название «блинд». Он обеспечивал небольшую скорость, но хорошее маневрирование. Недостатком этого паруса было то, что он затенялся носовой надстройкой. Наличие носовых и кормовых надстроек было связано с тем, что 16 веке абордаж всё ещё оставался основной формой боевого столкновения.

Постепенно корабли оснащаются трёхъярусным парусным вооружением. В силу природных закономерностей ветер на высоте 20–30 метров над уровнем моря дует сильнее, чем непосредственно над поверхностью. Поэтому паруса второго яруса (марселя) являлись наиболее ходовыми (зачастую ходили только под марселями, а нижние паруса не ставили вовсе). Паруса делались из парусины разной толщины.

Паруса были очень тяжёлыми. Вес марселя или нижнего паруса большого линейного корабля мог быть несколько сот килограммов только одной парусины, не считая, рея и тросов. Поэтому, парусные суда 16-18 веков не соответствуют современным требованиям к остойчивости. Например, современная копия известного фрегата «Штандарт», первого фрегата Балтийского флота, не имеет регистрации в российском морском регистре. Опрокидывание парусных судов происходило регулярно, например, когда налетал шквал, и не успевали убрать паруса.

Можно вспомнить шведский боевой корабль «Ваза». Из-за внезапно налетевшего шквала он накренился и стремительно затонул при первом же выходе из гавани. Через три с лишним века корабль подняли и отреставрировали. Сейчас этот образец судостроения 17 века превосходной сохранности — один из главных памятников Стокгольма. Нет в мире ни одного старинного корабля, который был бы в таком же прекрасном состоянии.

Таким образом, я узнал, что сначала люди плавали на маленьких лодках с одним парусом, который работал только если ветер дул в спину. Потом они придумали треугольный парус — с ним можно было плыть даже боком к ветру! Со временем корабли стали больше и красивее. Люди догадались поставить три мачты и повесить на них много парусов, чтобы ловить даже самый слабый ветерок. Так корабли научились плавать быстрее и дальше. Но даже огромные парусники иногда переворачивались, если налетал сильный ветер.

2.Устройство парусного корабля

Парусные корабли — важная часть морской истории. Эти суда, использующие силу ветра для движения, развивались на протяжении веков. На рисунке 5 представлено его строение.

Рисунок 5. Строение парусного корабля.

Из каких же частей состоит корабль? Представьте, что мы стоим на берегу и смотрим на него.

Корпус – это сама лодка, которая держится на воде. У неё есть нос (спереди) и корма (сзади), на котором висит якорь – он нужен, чтобы остановиться. Внизу, под водой, проходит киль – длинная балка, которая не даёт кораблю перевернуться. Сзади прикреплён руль, чтобы поворачивать. На палубе стоят высокие мачты, к которым привязаны реи – поперечные перекладины, на которые крепятся паруса. Чтобы мачты не упали, их держат толстые верёвки – ванты (они похожи на лесенки), а маленькие блоки, через которые проходят верёвки, называются юферсы, с помощью них матросы натягивают снасти. Спереди на носу есть бак – это часть палубы, а в бортах прорезаны порты – окошки для пушек.

Существуют различные виды парусных кораблей. Некоторые из них я представил в таблице 1.

Классификация парусных кораблей

Таблица 1. Классификация парусных кораблей

Интересно, что самым грандиозным парусным флотом в истории считается китайский флот империи Мин начала 15 века, возглавляемый адмиралом Чжэн Хэ. Этот флот состоял из сотен судов, включая гигантские девятимачтовые «корабли-сокровищницы» длиной более 100 метров, превосходившие по размерам все деревянные суда своего времени и совершавшие дальние экспедиции.

Таким образом, корабль — это большой плавучий дом. У него есть всё самое нужное, чтобы не утонуть и плыть туда, куда нужно. Дно корабля (киль) держит его прямо, как хвост у самолёта. Руль помогает поворачивать, а якорь — останавливаться и никуда не уплывать. Высокие мачты с парусами ловят ветер. Паруса бывают разными: одни помогают плыть быстро, другие — разворачиваться на месте. Каждая деталь на корабле придумана не просто так. Вместе они делают одно большое дело — везут людей через океаны и моря.

3. Как движется парусник?

Из «Детской морской энциклопедии» я узнал, что парусный корабль движется за счет использования энергии ветра, который создает силу тяги, действующую на паруса. При попутном ветре парус работает как экран, «ловя» ветер. При боковом или встречном ветре парус действует как крыло самолета: создается разница давлений (подъемная сила), которая тянет судно вперед, а киль предотвращает снос [1, с. 94]. 

При этом можно наблюдать законы аэродинамики: парус, расположенный под углом к ветру, обтекается воздухом. С выпуклой стороны паруса давление меньше, чем с вогнутой, что создает тягу, направленную вперед.

Чтобы продемонстрировать этот основной физический принцип, проведем небольшой опыт: подуем между двумя висящими листами бумаги и увидим, как они притянутся друг к другу (рисунок 6).

Рисунок 6. Демонстрация опыта с бумагой

Кроме этого, при движении парусника действуют еще некоторые физические законы и принципы:

• Взаимодействие с водой: киль или шверт обеспечивает сопротивление движению боком, заставляя судно двигаться вперед.

• Лавировка: чтобы идти против ветра, судно идет зигзагом под углом к ветру, используя подъемную силу парусов.

• Роль киля: подводная часть (киль) создает сопротивление боковому сносу, преобразуя силу ветра в движение вперед. 

• Кажущийся ветер: при движении судно ощущает ветер, который является суммой истинного ветра и встречного потока воздуха, что позволяет быстроходным судам идти быстрее ветра.

• Попутный ветер (Фордевинд): ветер дует прямо в парус, толкая корабль вперед [3, с. 41].

Физика позволяет судам двигаться за счет ветра, даже когда он дует почти в лицо, превращая парус в эффективный двигатель. Таким образом, благодаря правильной настройке парусов и балансу между силой ветра и сопротивлением воды, судно движется эффективно, несмотря на направление ветра. 

4.Практическая часть. Изготовление модели парусного корабля

Итогом моей работы по изучению парусных кораблей стала работа по изготовлению его макета, изготовить который мне помогала моя мама. Данный макет изготовлен из подручных материалов (ткань, картон, бумага, нитки, шпажки). Мне очень было интересно строить свой корабль, назвал его «Ярослав Мудрый», ведь как известно, как корабль назовёшь, так он и поплывет. Хочу, чтобы его плавания были удачными, а решения его капитана - мудрыми.

Рисунок 7. «Ярослав Мудрый»

Заключение

В процессе работы над проектом я, пользуясь доступными источниками информации, постарался исследовать историю и то, как развивался парусный флот. Проект помог мне расширить знания в области мореплавания. Считаю, что благодаря полученной и обработанной информации, я достиг поставленную цель проекта.

Узнал, что парусный корабль - древний тип судов, классифицируемый как несамоходный (без двигателя), используемый в наши дни для туризма, спорта, учебных целей, а также как вспомогательный экологичный транспорт. В отличие от современных судов, парусники передвигаются исключительно за счет энергии ветра, хотя большинство современных парусных яхт оснащены вспомогательным мотором. 

В своем проекте я построил модель и проверил на опытах, как форма корабля и паруса помогают использовать силу ветра.

Список использованной литературы

1. Золотов, А. В. Детская морская энциклопедия / А.В. Золотов. - М.: Росмэн, 2022. – 94 с.

2. История парусных кораблей // «Коротко и ясно о самом интересном». Режим доступа: https://xn----stb8d.xn--p1ai/Portfolio/127/?ysclid=mn3j5tcqfo50965819 (дата обращения: 20.02.2026 г.)

3. Чернышев, А. А. Российский парусный флот: в 2 т. Справочник / А. А. Чернышев. — М.: Воениздат, 2024. – 203 с.

4. Широкорад, А. Б. 200 лет парусного флота России. 1696–1891 гг. / А. Б. Широкорад. — М.: Вече, 2023. – 183 с.