Будова вітрила

Пряме вітрило є симетричним, має прямокутну, квадратну або трапецієподібну форму. Кріпиться верхньою шкаториною до реї, розтягується за нижні кути шкотами (у деяких вітрил додатково галсами). Встановлюється перпендикулярно діаметральній площині (під кутом 90°), але в деяких курсах відносно вітру може змінювати цей кут за допомогою брасів, галсів і булінів. Прямі вітрила найбільш ефективні при курсах, близьких до 180° (фордевінд і бакштаг)[1][2].

Косі вітрила, на відміну від прямих, ставляться своєю площиною ближче до діаметральної площини судна. Можуть кріпитися до гафелів, рейків, гіків або ходити по штагах чи леєрах.

Схема гафельного вітрила: 1 — передня шкаторина, 2 — нижня шкаторина, 3 — задня (вільна) шкаторина, 4 — верхня шкаторина, 5 — верхній галсовий кут, 6 — галсовий кут, 7 — шкотовий кут, 8 — нок-бензельний кут, 9 — верхній галсовий люверс, 10 — передній рифовий люверс, 11 — галсовий люверс, 12 — шкотовий люверс, 13 — задній рифовий люверс, 14 — нок-бензельний люверс, 15 — бант, 16 — ліктрос, 17 — латкишеня, 18 — секція вітрила, 19 — риф-бант, 20 — риф-гат, 21 — риф-штерт

Чотирикутні вітрила

Чотирикутне косе вітрило має форму неправильного чотирикутника. До таких вітрил належать гафельне, шпринтове, гуарі, люгерне і джонкове. Мають чотири кути і чотири шкаторини.

Трикутні вітрила

Трикутні вітрила мають три кути і три шкаторини. Бермудські нижньою шкаториною розтягуються по гіку, латинські — верхньою шкаториною кріпляться до похилого рейка, клівери і стакселі — підіймаються на фалах вздовж штагів або леєрів.

Назви кутів вітрила утворені від назв тих снастей, які до цих кутів приєднуються.

У прямого вітрила нижні кути називаються шкотовими: до них кріпляться шкоти, а в нижніх вітрил — ще й галси. Залежно від кута атаки вітряного потоку розрізняють навітряний та підвітряний шкотові кути. При зміні галса ці кути (так само як і відповідні шкоти) змінюються назвами. Верхні кути прямих вітрил називають нок-бензельними — нок-бензелями вони кріпляться до ноків реї (один з них також називається навітряним, другий — підвітряним)[3].

У косому трикутному вітрилі верхній кут називається фаловим: до нього кріплять фал для підйому вітрила. З двох нижніх кутів передній називається галсовим, а задній — шкотовим: до першого кріпиться галс, до другого — шкот[3]. У латинського вітрила передній кут (прикріплений до нижчого нока рейка) називається галсовим, задній нижній — шкотовим, а задній верхній — нок-бензельним. У шпрайцгафельного вітрила, що здебільшого має форму перевернутого трикутника (рідше чотирикутника), шкотовим є задній кут, прикріплений до нока шпрайцгафеля, фаловим — верхній, а галсовим — нижній.

У косому чотирикутному вітрилі нижні кути називаються так само, як у трикутного. Верхній передній кут гафельного вітрила називається зазвичай верхнім галсовим, верхній задній  — нок-бензельним. У люгерних вітрил обидва верхні кути носять назву нок-бензельних[3]. У розрізному вітрилі (фок+клівер) передній верхній кут фока називається бензельним, задній верхній — нок-бензельним[4].

Галсовий кут жорстко закріплений в будь-якій точці (наприклад, на вертлюгу гіка для грота або на палубі для стакселя). Шкотовий кут може переміщатися і встановлюється залежно від галса.

Схема генуї: 1 — фаловий кут, 2 — бант, 3 — передня шкаторина, 4 — задня шкаторина, 5 — протиультрафіолетове покриття, 6 — передня накладка з фольги, 7 — смуги парусини, 8 — чаклунчики, 9 — бант, 10 — галсовий кут, 11 — відтяжка задньої шкаторини, 12 — шкотовий кут, 13 — відтяжка нижньої шкаторини, 14 — нижня шкаторина, 15 — позначки для рифування

Шкато́рина (від нід. schoothorn — «кут вітрила»)[5] — крайка вітрила, обшита для міцності ліктросом[6]. Залежно від форми, вітрило може мати від трьох до п'яти шкаторин. У прямих вітрил шкаторин чотири: верхня, нижня і дві бічні. У косих трикутних вітрил виділяють передню, задню і нижню шкаторини, у косих чотирикутних — передню, задню, верхню і нижню шкаторини. Передня шкаторина в кліверів і задня шкаторина інших трикутних вітрил може також називатися ко́сою. Ще одне позначення передньої шкаторини трикутних вітрил — стояча, а задньої — шкотова[7]. Якщо нижня шкаторина косого вітрила не кріпиться до гіка, вона може також називатися «борідкою»[8].

Прямі, латинські і гафельні вітрила кріпляться до реї (гафеля) верхньою шкаториною. Нижньою шкаториною кріпляться до гіка бермудські вітрила і деякі гафельні (останні можуть мати і вільну нижню шкаторину).

Вітрила для різних вітрів викроюються з різною кривизною. Для слабких вітрів застосовують більш пузаті вітрила, для сильних — більш плоскі. Утворення пуза досягається за допомогою лат, вкладених у латкишені, або за рахунок натягання шкотів[9].

Серп (серповина) вітрила — опуклість, ділянка у формі сегмента, що утворюється прямими лініями, проведеними між кутами вітрила (у чотирикутних вітрил — між сусідніми кутами) і шкаторинами. За правилами вимірювань яхт, площа вітрила береться рівною площі трикутника, проведеного по трьох кутах — фаловому, галсовому і шкотовому. Таким чином, серпи додають трохи «зайвої» площі, яка збільшує загальну площу вітрила, підвищуючи і його ефективність. Кожна шкаторина має свою серповину, і будучи випрямленими, ці шкаторини віддають «зайву» тканину, яка утворює пузо вітрила. У бермудського грота передня шкаторина кріпиться до щогли, а нижня — до гіка, тому ефект пуза в них проявляється тільки за рахунок серповини задньої шкаторини. У деяких бермудських гротів площа задньої серповини доходить мало не до 30-35 % площі, отриманої шляхом обмірювання вітрила.

Зазвичай штормові вітрила серповин не мають, або викроюються навіть з від'ємними серповинами, щоб зробити вітрило якомога більш плоским. Природно, вітрила для слабких вітрів крояться більш пузатими.

У прямих вітрил від'ємну серповину часто має нижня шкаторина: для проходу під вітрилом штагів[10].

Характеристики вітрила залежать від крою, будови і якості тканини. Існує кілька ключових чинників, використовуваних при оцінці волокна для парусини:[1][11]

• Модуль пружності — здатність опиратися розтяганню. Ця якість важлива при плаванні на гострих курсах.
• Опірність на розрив — вимірюється як сила, що діє на площу поперечного перерізу.
• Повзучість — описує тривале розтягання волокна. Волокно з підвищеною повзучістю може мати високу пружність, але з часом тканина з нього втрачає форму.
• Опірність ультрафіолетовому світлу — втрата міцності внаслідок дії ультрафіолетового проміння вимірюється на установленому випробуванні.
• Стійкість до тривалих згинань — втрата міцності внаслідок згинання, складання, коливань, часто вимірюється на промисловому випробуванні на 50 згинань.
• Економічна ефективність — визначається початковою вартістю і довговічністю матеріалу.

Традиційно вітрила шилися з лляного чи бавовняного полотна[11]. Товщина парусини може бути різною (у Російській імперії розрізнювали 8 номерів), і а товщина вітрила залежить від його розмірів: нижні вітрила шиють з товстішої парусини[12]. Матеріали XXI століття включають нейлон для спінакерів (де вимагається легкість і пружний опір різким навантаженням), і широкий спектр синтетичних волокон для інших вітрил, включаючи лавсан, арамід (у тому числі кевлар), та інші рідкокристалічні полімери (у тому числі Vectran)[11][1].

Міцність тканих матеріалів, таких як лавсан, може бути визначена на основі системи нумерації в деньє (неметричних одиницях лінійної густини). Лавсан високої міцності має нумерацію, кратну 220, 350 і 570 деньє, у той час як лавсан низької міцності має нумерацію, кратну 150, 250, і 400 деньє. Парусину зазвичай піддають термоусадці для стягання переплетення, потім проклеюють меламіном. Нумерацію зазвичай вказують окремо для основи і утоку, наприклад, 220/570[13].

Елементи нижнього вітрила (D), марселя (C), брамселя (B) і бом-брамселя (A). Видно риф-банти, стоплати марселя і брамселя, діагональні боути

Полотно вітрила шиється з кількох викроєних за спеціальними лекалами шматків парусини (секцій, полотнищ). Існує два основні способи зшивання секцій полотна — поперечне і радіальне. При першому способі секції пришиваються паралельно одна до однієї, часто паралельно до нижньої шкаторини. Секції трикутних вітрил викроюють по діагоналі ткацького переплетення (тобто щоб передній і задній кінці, де вітрило має дотикатися до щогли і штага, припадали на місце перехрещування ниток основи і утоку): це дозволяє вітрилу розтягатися вздовж передньої шкаторини, але мінімізує розтягання нижньої шкаторини[14]. При радіальному способі зшивання секцій вони йдуть «променями» з кутів. Такі вітрила краще переносять навантаження до центру, і зазвичай мають більшу продуктивність порівняно із зшитими поперечно. Бірадіальними називають трикутні вітрила, чиї секції виходять з двох кутів, трирадіальними — вітрила, у яких секції йдуть з усіх трьох кутів. Бермудські гроти зазвичай шиються бірадіальними, оскільки галсовий кут у них не зазнає великих навантажень, у той час як стакселі і спінакери роблять частіше трирадіальними, оскільки сильні навантаження припадають на всі їхні кути[11].

Навкоси, вздовж чи поперек полотна можуть пришиватися підсилювальні смуги — боути[15], у місцях кріплення риф-сезнів пришиваються риф-банти. З лицьової (кормової) сторони марселя біля нижньої шкаторини пришивається трапецієподібний бант — стоплат, призначений для захисту вітрила від тертя о марс і салінг.

• 
  Поперечно зшиті секції
• 
  Бірадіально зшиті секції
• 
  Трирадіально зшиті секції

Кути вітрила сприймають величезні зосереджені навантаження від фалів, галсів і шкотів. Тому кути вітрил зміцнюють особливо ретельно. На м'якоть вітрила в кутах пришивають у кілька шарів спеціально викроєні сектори з щільної парусини — банти. Бант пробивають, і в отвір вставляють металевий люверс, який ретельно прошивають. На великих і штормових вітрилах боути додатково посилюються металевими пластинами з листової сталі — фаловими пластинами.

Кріплення нижнього галсового кута гафельного вітрила

Оскільки шкаторина повинна витримувати значні навантаження, її додатково підсилюють тонким слабкокрученим тросом — ліктросом. Край шкаторини підвертають, а ліктрос вкладають всередину і ретельно прошивають. Ліктрос укладають таким чином, що уздовж шкаторини через певний крок він утворює кренгельси — невеликі петлі, через які можна протягнути снасть для кріплення, наприклад, слабліня або реванта.

Передню шкаторину трикутного вітрила додатково підсилюють ще поздовжнім бантом. Часто обшивають бантом і нижню шкаторину. Штормові вітрила завжди мають банти по всіх шкаторинах.

Латкишеня являє собою довгу порожнину, пришиту до м'якоті вітрила, майже паралельно нижній шкаторині (перпендикулярно задній шкаторині), і відкриту в бік задньої шкаторини. У ці кишені вставляються довгі металеві, дерев'яні або пластикові дощечки — лати. По суті, лата виконує функцію нервюри.

На сучасних перегонових яхтах лати не тільки підтримують серповину задньої шкаторини, але і регулюють жорсткість вітрила. Такі латкишені виконують наскрізними, тобто вони досягають передньої шкаторини. Одне вітрило може оснащуватися декількома комплектами лат. Для слабких вітрів служать більш м'які лати, для сильних вітрів — більш жорсткі.

Рифи служать для оперативного зменшення площі вітрила при посвіжілому вітрі. Вони являють собою довгі горизонтальні смужки щільної парусини (риф-банти), пришиті прямо до м'якоті вітрила. З певним кроком у риф-бантах пробиті отвори — риф-гати і посилені люверсами. У люверси протягнуті короткі слабкокручені штерти — риф-сезні. Обв'язуючи риф-сезні навколо рангоуту, моряки зменшують площу вітрила — «беруть рифи». Зазвичай на вітрилі від двох до чотирьох рифів.

Для кріплення до вітрил рангоутних дерев і снастей такелажу використовуються отвори — кренгельси і люверси. Перші утворюються зі сталок троса (наприклад, при пришиванні ліктроса) і розташовуються на шкаторинах. У кренгельси ув'язуються шпрюйти кількох снастей рухомого такелажу (штик-болтів, горденів, булінів). Люверси утворюються пробиттям отворів у парусині з наступним їх зміцненням обшиванням нитками чи обтисканням плоскими металевими кільцями. Використовуються для просилювання шкотів, галсів, фалів, ревантів, слаблінів, риф-сезнів, риф-штертів, риф-шкентелів.

Найстаріший спосіб зменшити площу вітрила — взяття рифів (рифування). Для цього косе вітрило (і невелике пряме) згортають знизу і підв'язують згорнуту частину риф-штертами; пряме вітрило підбирають догори і захоплюють його риф-сезнями до леєра на реї.

Інший спосіб зменшити площу вітрила — намотування його на рангоут або такелаж. Для цієї мети застосовуються пристрої, що називаються патент-рифами. Патент-риф на гіку дозволяє намотувати вітрило на гік чи на стрижень всередині гіка, зменшуючи тим самим вітрильну площу, патент-риф на штагу — аналогічним чином зменшити площу стакселя.

Вигином середини щогли назад можна збільшити пузо вітрила, тим самим збільшивши і тягу, що буває потрібно при слабкому вітрі. Відповідно, вигинанням середини щогли допереду пузо вітрила і разом з тим тяга зменшуються.