Loading article…
セーリングは、帆、ウィングセイル、またはカイトに作用する風を利用して、水面（帆船、ヨット、いかだ、ウィンドサーフィン、またはカイトサーフィン）、氷上（アイスボート）、または陸上（ランドヨット）で、選択されたコースに沿って船を推進します。このコースは、多くの場合、より大きな航海計画の一部です。
先史時代から19世紀後半まで、帆船は海上貿易と輸送の主要な手段でした。海や大洋を横断する探検は、最短距離を除いて帆に頼っていました。この時代の海軍力は、利用可能な技術に応じて様々な程度で帆に依存しており、帆船時代の砲を備えた帆走軍艦で頂点に達しました。19世紀後半にかけて、蒸気技術が多くの発展段階を経て徐々に向上するにつれ、船舶の推進方法として帆は徐々に蒸気に取って代わられました。[ a ]蒸気船は、帆船よりも平均速度の高い定期航路を可能にしました。燃費の大幅な改善により、蒸気船は徐々に帆船を凌駕し、最終的にはあらゆる商業状況において、船舶所有投資家に高い資本収益率をもたらしました。[ 2 ]： 9、16
21世紀において、セーリングのほとんどはレクリエーションまたはスポーツの一形態である。レクリエーションとしてのセーリングやヨットは、レースとクルージングに分けられる。クルージングには、外洋航海や大洋横断、陸地が見える範囲での沿岸航海、日帰りセーリングなどが含まれる。
セーリングは帆の物理法則に依存しており、帆は風から動力を得て揚力と抗力の両方を生み出します。特定のコースでは、帆は見かけの風（動いている船から感知される風）によって決まる風力の発達を最適化する角度に設定されます。帆を介して伝達される力は、帆船の船体、竜骨、舵からの力、アイスボートのスケートランナーからの力、またはコースを操舵する陸上帆船の車輪からの力によって抵抗されます。この力の組み合わせにより、風上と風下の両方のコースを航行することが可能になります。真の風向（静止した旗で示される方向）に対するコースは、帆走点と呼ばれます。従来の帆船は、風に近すぎる帆走点で風力を得ることができません。
帆走技術は、少なくとも2つの地域、すなわち東南アジアの島嶼部と地中海（ナイル川やその他の中東の河川を含む）で独自に発明されたと考えられている。温暖な海域と互いに見える島々という、海洋実験の「育成地」としての条件を満たすカリブ海では、帆走技術は開発されず、ヨーロッパの探検家が到来した後に採用された。ナイル川の地理的条件は、北向きの流れと逆方向に吹く卓越風によって、初期の帆走技術の利用に適していた。エクアドルのグアヤキル川における同様の風と流れの組み合わせ、そしてこの地域の帆船の起源が他に説明されていないことから、独立した発明の3番目の場所が示唆されるかもしれない。[ 3 ]： 4-10
歴史を通じて、航海は陸上移動よりも優れた機動性をもたらす重要な推進手段であった。この機動性の向上は、特に陸上移動と比較して、探検、貿易、輸送、戦争、漁業の能力を高めた。[ 4 ]：第2章
19 世紀に陸上輸送が大幅に改善されるまで、水上輸送が選択肢としてあれば、同じ距離を陸路で移動するよりも速く、安く、安全でした。これは、海を渡る、沿岸航海、河川や湖での航行に等しく当てはまりました。その例として、古典期の地中海における大規模な穀物貿易が挙げられます。ローマのような都市は、必要な大量の穀物を運ぶために帆船に完全に依存していました。ローマ帝国の帆船が地中海を横断して穀物を運ぶ費用は、同じ量の穀物を道路で 15 マイル運ぶ費用よりも安かったと推定されています。ローマは、西暦最初の 3 世紀の間、毎年約 15 万トンのエジプト産穀物を消費していました。[ 5 ] : 297 [ 4 ] : ch. 2 [ 6 ] : 147 [ b ]
同様の、しかしより最近の石炭貿易は、タイン川近くの炭鉱からロンドンへのものでした。遅くとも14世紀には始まり、都市の人口増加とともに拡大しました。1795年には、4,395回の石炭輸送がロンドンに届けられました。これには、約500隻の帆走石炭運搬船（年間8～9回の航海）が必要だったでしょう。この量は1839年までに倍増しました。（最初の蒸気石炭運搬船は1852年まで進水せず、帆走石炭運搬船は20世紀まで稼働し続けました。）[ 8 ] [ c ]
船に帆が使われていることを示唆する最も古い画像は、紀元前6千年紀に遡るメソポタミアの陶器の破片にあると考えられています。この画像は、葦舟の船体に取り付けられた二脚マストを示していると考えられており、帆は描かれていません。 [ 9 ]帆の最古の表現はエジプトのもので、紀元前3100年頃とされています。[ 5 ] :図6ナイル川は、推進力として帆を初期に使用するのに適した場所と考えられています。これは、川の流れが南から北に流れているのに対し、卓越風の方向が北から南であるためです。したがって、当時の船は流れを利用して北に向かい、750マイルの障害のない旅をし、帆を張って戻ることができました。[ 5 ] : 11初期の船乗りの証拠は、クウェート、トルコ、シリア、ミノア、バーレーン、インドなど、他の場所でも発見されています。[ 10 ]
オーストロネシア人は紀元前2000年より前の時期から帆を使用していた。[ 11 ] : 144彼らの現在の中国南部と台湾からの拡大は紀元前3000年に始まった。彼らの技術にはアウトリガー、カタマラン、[ 12 ]カニの爪帆、[ 13 ]が含まれるようになり、紀元前3000年から1500年頃にオーストロネシア人が東南アジアの島々に拡大し、そこからミクロネシア、メラネシア島、ポリネシア、マダガスカルへと広がった。中国の船の技術とオーストロネシア人の船の技術には共通点がないため、これらの特徴は拡大の開始時またはそれ以降に発達したに違いない。[ 14 ]彼らは棒海図などの航海方法を使用してアウトリガーカヌーで広大な外洋を移動した。[ 15 ] [ 16 ]オーストロネシアの船の風上航行能力により、探検航海では風上に向かって航行し、発見を報告するため、または陸地が見つからなかった場合は風下に向かって戻るという戦略が可能になった。これは太平洋諸島が着実に植民地化されていった当時の卓越風によく適していた。[ 14 ]
15世紀に始まった大航海時代には、横帆式の多本マスト船が主流となっていた。これらの船は、磁気コンパスや太陽や星の観測を含む航海技術によって航行し、大洋横断航海を行うことができた。[ 17 ]
大航海時代には、帆船はヨーロッパの航海において、アフリカ大陸を周航して中国や日本へ、また大西洋を横断して北米や南米へと至る上で重要な役割を果たしました。その後、帆船は北極海へと進出し、北極の航路を探検したり、天然資源を調査したりしました。18世紀から19世紀にかけては、帆船は航海図を作成するための水路測量を行い、時には科学者を乗せて航海することもありました。ジェームズ・クックの航海や、博物学者チャールズ・ダーウィンが乗船したビーグル号の第2次航海がその例です。
1800 年代初頭、高速の封鎖突破スクーナーやブリガンティン（ボルチモア・クリッパー）は、3本マストの、通常は船のような帆装の帆船へと進化し、船のラインは細くなって速度が向上したが、中国産の茶などの高価な貨物の積載量は減少した。[ 18 ]マストの高さは100 フィート (30 m)にも達し、 19 ノット (35 km/h)の速度を達成でき、24 時間あたり最大465 海里 (861 km)の航行が可能だった。クリッパーは、より大型で低速の船に取って代わられ、19 世紀半ばには、それらの船が経済的に競争力を持つようになった。[ 19 ]縦帆のみの帆装 (スクーナー) や、縦帆と横帆を組み合わせた帆装 (ブリガンティン、バーク、バーケンティン) が登場した。[ 17 ] 2人程度の少人数の乗組員で帆の操作を行う沿岸トップセイルスクーナーは、タッキング中は前帆の手入れだけで済み、帆や錨を上げるために蒸気機関が利用できることが多かったため、大量の貨物を運ぶ効率的な方法となった。[ 20 ]
鉄製の船体を持つ帆船は、帆船時代の終わりに帆船の最終進化形として登場しました。19世紀から20世紀初頭にかけて、長距離にわたって大量の貨物を運ぶために建造されました。[ 21 ] 3本から5本のマストと四角帆、その他の帆装を備えた、商船帆船の中では最大級のものでした。大陸間で大量の貨物を運びました。鉄製の船体を持つ帆船は、主に1870年代から1900年にかけて建造されましたが、風に関係なくスケジュール通りに航行できる蒸気船が経済的に追い抜き始めました。ほぼ同時期に、鉄製の船体も鋼鉄製の船体に取って代わりました。20世紀に入っても、帆船は石炭や蒸気用の真水を必要とせず、通常8ノット（15 km/h）しか出せなかった初期の蒸気船よりも速かったため、オーストラリアからヨーロッパなどの大洋横断航海で十分に活躍できました。[ 22 ]最終的に、蒸気船は風の影響を受けず、スエズ運河やパナマ運河を通ってより短い航路をとれるようになったため、帆船は非経済的になった。[ 23 ]
船の重量を支えるために内部の骨組み構造に依存し、側面に砲門を切り込むカーベル構造の船が一般的に採用されるまで、帆船は戦闘員を敵に送り込んで交戦させるための乗り物に過ぎなかった。 [ 24 ]初期のフェニキア、ギリシャ、ローマのガレー船は互いに体当たりし、敵の船の甲板に飛び込んで手作業で戦闘を続けたため、これらのガレー船には速度と機動性が求められた。[ 25 ]この速度の必要性から、船体側面に複数のオール列を持つ、二段櫂船や三段櫂船として知られるより長い船が生まれた。[ 26 ]通常、この時代の帆船は商船であった。[ 27 ]
1500年までに、砲門によって帆船は敵船の横に並んで複数の大砲で一斉射撃することが可能になった。 [ 28 ]この発展により、海軍艦隊は戦列を組むことができ、軍艦は戦列内で位置を維持し、平行または垂直の線で敵と交戦するようになった。[ 29 ]
商業や海軍力としての帆船の使用はエンジン駆動の船舶に取って代わられたが、今でもセーリングクルーズを提供する商業的な事業は存在する。[ 30 ] [ 31 ]現代の海軍は、士官候補生に航海術を訓練するためにも帆船を使用している。[ 32 ]現代のボートでのセーリングの大部分はレクリエーションやスポーツである。
レクリエーションとしてのセーリングは、大きく2つのカテゴリーに分けられます。日帰りセーリングは、夜は船を降りて過ごすもので、クルージングは、船上で過ごすものです。
日帰りセーリングは、主にボートを操縦する喜びを体験できるという利点があります。目的地は必要ありません。他の人と体験を共有する機会でもあります。[ 33 ]宿泊設備のない、 10フィート（3.0m ）から30フィート（9.1m ）を超えるサイズのさまざまなボートが日帰りセーラーとみなされます。[ 34 ]
セーリングヨットでのクルージングは、沿岸付近を航行する場合と、陸地が見えない海域を航行する場合があり、夜間の長期滞在が可能な帆船の使用を伴います。[ 35 ]沿岸クルージングの海域には、地中海と黒海、北ヨーロッパ、西ヨーロッパ、北大西洋の島々、西アフリカ、南大西洋の島々、カリブ海、北米と中央アメリカの地域が含まれます。[ 36 ]帆走による航海は、世界中の海洋を横断する航路で行われます。アメリカ大陸とヨーロッパの間、および南アフリカと南アメリカの間には、周回航路があります。アメリカ大陸、オーストラリア、ニュージーランド、アジアから南太平洋の島々への航路は多数あります。世界一周クルーズを行う人もいます。[ 37 ]
スポーツとしてのセーリングは、ヨットクラブレベルから始まり、国内および国際連盟に至るまで、階層的に組織されています。レース用ヨット、セーリングディンギー、アイスボートやランドヨットを含むその他の小型オープンセーリング艇などが含まれます。セーリングレースはワールドセーリングによって統括されており、ほとんどのレース形式はセーリングレース規則を使用しています。[ 38 ]セーリングには、次のようなさまざまな競技が含まれます。
帆船が風から動力を得る能力は、帆走のポイント、つまり水面上の実際の風向に対する帆走時の進行方向によって決まります。主な帆走ポイントは、風に向かって0°から始まる円の45°セグメントにほぼ対応します。多くの帆船にとって、風の両側45°にまたがる弧は「進入禁止」ゾーンであり[ 45 ] 、帆は風から動力を得ることができません[ 46 ] 。風にできるだけ近いコース（約45°）で航行することを「クローズホールド」と呼びます。風から90°離れているときは「ビームリーチ」です。風から135°離れているときは「ブロードリーチ」です。風から180°離れているとき（風と同じ方向に航行しているとき）は「ダウンウィンド」です。
クローズホールドからブロードリーチまでの帆走状態では、帆は実質的に翼のように働き、揚力が主に船を推進します。ブロードリーチからダウンウィンドまでの帆走状態では、帆は実質的にパラシュートのように働き、抗力が主に船を推進します。アイスボートやランドヨットなど、前進抵抗の少ない船では、この変化は帆船や帆走船よりも風下側で起こります。[ 46 ]
帆走の際の風向は、常に真風（静止した観測者が感じる風）を指します。見かけ風（航行中の帆船に乗った観測者が感じる風）は、帆船の推進力を決定します。
波は実際の風向を示し、旗は見かけの風向を示します。
真風速 ( V T )と帆船の速度 ( V B )を合わせて見かけの風速( V A ) が得られます。見かけの風速は、航行中の帆船の計器や乗組員が感じる風速です。見かけの風速は、任意の帆走方向における帆の推進力となります。見かけの風速は、航行禁止区域で停止している帆船の真風速から、帆船の速度が真風速に加算されるにつれて真風速よりも速くなるまで変化します。真下風で航行している帆船では、見かけの風速はゼロに近づきます。[ 47 ]
帆船Aは風上に向かって航行している。帆船Bは横風を受けて航行している。帆船Cは横風を受けて航行している。船速（黒線）は、等しく逆向きの見かけの風成分（図示せず）を生成し、これが真風と合わさって見かけの風となる。
帆船の水上速度は、船体の水中抵抗によって制限されます。氷船は通常、あらゆる帆船の中で前進に対する抵抗が最も少ないです。[ 46 ]その結果、帆船は氷船よりも広い範囲の見かけの風向を経験します。氷船は通常、速度が十分速いため、見かけの風が航路の片側数度から吹いてくるため、ほとんどの帆走方向で帆を張って航行する必要があります。従来の帆船では、帆の先端を見かけの風に合わせることができる帆走方向で揚力を発生させるように帆が設定されます。[ 47 ]
ヨットの場合、帆の向きは横方向の力に大きく影響します。帆走中に船が風上に向かうほど、横方向の力は強くなり、キールやダガーボード、センターボード、スケグ、ラダーなどの水中翼による抵抗が必要になります。横方向の力はヨットの傾斜も引き起こしますが、これは乗組員や船自体のバラストの重さ、そして特にカタマランでは船の形状によって抵抗されます。船が風下に向かうにつれて、横方向の力とそれに抵抗するために必要な力は小さくなります。[ 48 ] アイスボートでは、横方向の力は氷上のブレードの横方向の抵抗とブレードの間隔によって相殺され、一般的に傾斜を防ぎます。[ 49 ]
風と海流は、外洋航海と沿岸航海の両方を計画する上で重要な要素です。風の有無、強さ、方向を予測することは、目的の航路に沿って風の力を活用する上で鍵となります。海流、潮汐、河川の流れは、帆船を目的の航路から逸らす可能性があります。[ 50 ]
目的の航路が航行禁止区域内にある場合、帆船は目的地またはウェイポイントに到達するために、風上に向かってジグザグ航路を進まなければなりません。追い風の場合、高性能帆船は、一連の広い風域をジグザグ航路で進むことで、より早く目的地に到達できます。
障害物や水路を通過する際には、風向きに対して方向を変える必要があり、船体の反対側の風に合わせて進路を変えなければならない場合もある。
船が旋回する際に風が船首を横切る場合をタッキング、風が船尾を横切る場合をジャイビング（またはジャイビング）と呼ぶ。
帆船は、航行禁止区域外であればどこでも航行できます。[ 51 ]次のウェイポイントまたは目的地が、船の現在位置から航行禁止区域によって定義される弧内にある場合、ジグザグのルートでそこに到達するために一連のタッキング操作を実行する必要があります。これを風上へのビートと呼びます。[ 52 ]そのルートに沿った進行はコース・メイド・グッドと呼ばれ、ルートの開始点と終了点の間の速度はスピード・メイド・グッドと呼ばれ、2点間の距離を移動時間で割って計算されます。[ 53 ]帆船がウェイポイントから風下側に離れることを許可するウェイポイントへの制限線はレイラインと呼ばれます。[ 54 ]バミューダリグの帆船の中には風に対して30°近くまで航行できるものもありますが、[ 53 ] 20世紀のほとんどのスクエアリガーは風下に対して60°に制限されています。[ 55 ]縦帆は風が両側から吹くように設計されているのに対し、横帆や凧は風が帆の片側からしか吹かないように設計されています。
横風は風上に向かって航行しているときに最大となるため、横方向の動きや横流れを制限するには、船のキール、センターボード、舵、その他の水中翼の周りの水の抵抗力も最大にする必要があります。アイスボートやランドヨットは、ブレードやホイールの抵抗を利用して横方向の動きを最小限に抑えています。[ 56 ]
タッキングまたは方向転換とは、帆船が船首を風上（「風の目」[ 57 ]と呼ばれる）に向け、風向きを左右に変えることで、反対側のタックで前進できるようにする操縦のことである。[ 58 ]帆装の種類によって、タッキング操縦を行う手順と制約が決まる。縦帆装では、タッキング時に帆がたるむ。横帆装では、左右に方向転換する際に帆の正面全体を風に向けなければならない。ウィンドサーファーは、柔軟に回転し、完全に回転するマストを左右にひっくり返す。
帆船は風速よりも遅い速度でしか真下風下へ進むことができません。しかし、アイスボート、サンドヨット、一部の高性能帆船などの帆船は、一連のブロードリーチを航行し、その間にジャイブを挟むことで、より高い風下速度を達成できます。これは1975年から帆船で研究され、現在では高性能スキフ、カタマラン、フォイリング帆船にも広がっています。[ 59 ]
障害物の間を航行する水路や追い風コースでは、方向転換が必要になる場合があり、そのためにはタックの変更が必要となる。タックの変更は、ジャイビングによって行われる。
ジャイビングまたはジャイビングは、帆船が風の目を越えて船尾を回転させて見かけの風を片側からもう片側に変え、反対のタックで前進できるようにする帆走操作です。（風上に向かって進むときにこれを行うと、通常はウェアリングと呼ばれます。）この操作は、小型ボートでは、舵柄を自分の方（帆の反対側）に引くことによって行うことができます。[ 58 ]タッキングと同様に、帆装の種類によって、ジャイビングの手順と制約が決まります。ブーム、ガフ、またはスプリットを備えたほとんどの縦帆は、自由端が風の目に向かっているときに不安定になり、反対側への激しい変化を避けるために制御する必要があります。ラテン帆は、シートを解放して帆をマストの周りで回転させる（「悪いタック」を避ける）ウェアリングによってタッキングされることがよくあります。スクエアリグは、帆の全面が後方からの風を受けるため、ジャイビング時の操作性に大きな変化がなく、ステーに引っかかるリスクを避けるために、タックではなくウェーイングを選択する場合もあります。一方、ウィンドサーフィンでは、マストが柔軟に回転し、左右に反転させることができます。
風と海流はどちらも、太陽がそれぞれの流体媒体に作用することによって生じる。風は帆船を推進させ、海は帆船を航路に沿って運ぶ。海流は、海や川を航行する帆船の進路を変えることがある。
トリミングとは、帆を制御する索具を調整することを指し、これには風に対する帆の角度を制御するシート、帆を上げたり張ったりするハリヤード、そして船体の傾き、横揺れ、または水中での進行に対する抵抗の調整が含まれます。
最も発展した形態では、横帆は2本のシート、2本のブレース、2本のクルーライン、2本のリーフタックル、および4本のバントラインによって制御され、帆の調整時にそれぞれを乗組員が操作することができます。[ 65 ]帆船時代の終わり頃には、蒸気機関によって帆の調整に必要な乗組員の数が減りました。[ 66 ]
見かけの風に対する縦帆の角度の調整は、「シート」と呼ばれるロープで制御されます。クローズホールドとブロードリーチの間の帆走ポイントでは、通常、揚力によるパワーを最大化するために帆に沿って流れを作り出すことが目標です。帆の表面に配置された「テルテール」と呼ばれるストリーマーは、その流れが滑らかか乱流かを示します。両側の滑らかな流れは、適切なトリムを示しています。ジブとメインセールは通常、「スロット効果」と呼ばれる、一方から他方へと流れる滑らかな層流を作り出すように調整されるように構成されています。 [ 67 ]
追い風の帆走では、垂れ下がった風向計が示すように、主に風が帆に押し付ける力によって推進力が得られます。スピンネーカーは軽量で面積が大きく、大きく湾曲した帆で、追い風での帆走に適しています。[ 67 ]
見かけの風に対する角度を調整するためにシートを使用することに加えて、他のロープ、特にアウトホール、ハリヤード、ブームバング、バックステイによって帆の形状が制御されます。これらは風速に適した曲率を制御します。風が強いほど、帆は平らになります。風の強さがこれらの調整で対応できる範囲を超え、帆船が過負荷にならないようにするには、リーフィング、より小さな帆への交換、またはその他の方法によって帆面積が縮小されます。[ 68 ] [ 69 ]
横帆船の帆を減らすには、各帆の露出面積を減らし、リーフィングポイントでより高い位置で固定する方法がある。[ 66 ]さらに、風が強くなるにつれて、帆を巻き上げたり、マストから完全に外したりして、船が「裸のマスト」でハリケーン並みの強風に耐えられるようにすることができる。[ 62 ] : 137
縦帆船では、帆面積を減らす方法として、ジブを巻き上げてメインセイルを縮帆するか、部分的に下げる、つまり、実際に小さな帆に交換することなく帆面積を小さくする方法があります。これにより、帆面積が減少するだけでなく、帆の作用点が低くなり、傾斜モーメントが軽減され、船体をより直立した状態に保つことができます。
メインセールを縮帆する一般的な方法は3つあります。[ 68 ] [ 69 ]
船体トリムには3つの側面があり、それぞれが回転軸と結びついており、制御している。[ 62 ]： 131-5
それぞれは帆にかかる力に対する反作用であり、重量配分、あるいは水中翼（キール、ダガーボードなど）の力の中心と帆にかかる力の中心との比較によって実現される。
帆船が傾くとは、帆にかかる風の力に反応して船体が片側に傾くことを指す。
帆船の形状安定性（船体形状と重心位置から得られる）は、傾斜に抵抗するための出発点となる。カタマランやアイスボートは幅広の船体形状を持つため、傾斜に抵抗力がある。帆船の傾斜を制御するための追加のトリム調整方法には、以下のものがある。[ 62 ]： 131-5
帆の力の中心と船体およびその付属物の抵抗の中心の位置関係によって、操舵入力がほとんどなくても船が直進するか、風上に向かって旋回する（風上舵）か、風下に向かって旋回する（風下舵）かを防ぐために修正が必要になるかが決まります。力の中心が抵抗の中心より後ろにあると風上舵になり、力の中心が抵抗の中心より前にあると風下舵になります。両者がほぼ一致している場合、舵は中立で、進路を維持するために必要な入力はわずかです。[ 62 ]： 131-5
船首と船尾の重量配分は、水中での船体の断面形状を変化させる。小型帆船は乗組員の配置に敏感である。通常、船体抵抗を最小限に抑えるため、乗組員は船体中央部に配置されるように設計されている。[ 62 ]： 131-5
航海術は、帆船を港に出入りさせ、目的地まで航行させ、錨泊または桟橋に係留するすべての側面を網羅しています。航海術の重要な側面には、帆船内で共通の言語を使用することや、帆や索具を制御するロープを管理することが含まれます。[ 71 ]
船舶の要素を表す航海用語:右舷(スターボード)、左舷 (ポートまたはラーボード)、前方 (フォア)、後方 (アフトまたはアバフト)、船首 (船体の前方部分)、船尾 (船体の後方部分)、幅 (最も広い部分)。帆を支えるスパーには、マスト、ブーム、ヤード、ガフ、ポールが含まれます。帆やその他の機器を制御する可動ロープは、まとめて船舶のランニングリギングと呼ばれます。帆を上げるロープはハリヤードと呼ばれ、帆を降ろすロープはダウンホールと呼ばれます。帆を調整 (トリム) するロープはシートと呼ばれます。これらは、制御する帆の名前 (メインシートやジブシートなど) で呼ばれることがよくあります。ガイは、スピンネーカーポールなどの他のスパーの端を制御するために使用されます。ボートを横付けする際に使用するロープは、ドックライン、ドッキングケーブル、または係留ロープと呼ばれます。ロープは、停泊中のボートをアンカーに繋ぐものです。[ 72 ]右舷と左舷以外に、ボートの側面は風との関係によって定義されます。2つの側面を表す用語は、風上と風下です。ボートの風上側は風上側であり、風下側は風下側です。
帆船でロープやラインを扱う際によく使われる結び方は次のとおりです。[ 73 ] [ 74 ]
ロープやハリヤードは通常、保管や再利用のためにきちんと巻かれています。[ 75 ]
帆走の物理学は、帆船が帆を通過する際に風によって推進される力と、帆船が風に流されて進路を外れないようにする抵抗力との間の力のバランスから生じます。この抵抗力は、水中では帆船のキール、舵、水中翼、その他の船底部品によって、氷上ではアイスボートのランナーによって、陸上では帆走式陸上車両の車輪によって提供されます。
帆にかかる力は、風速と風向、そして船の速度と方向によって決まります。帆走時の船の速度は、「見かけの風」（動いている船上で測定される風速と風向）に影響を与えます。帆にかかる見かけの風は、総空力力を生み出し、これは抗力（見かけの風の方向の力成分）と揚力（見かけの風に垂直な（90°）力成分）に分解できます。帆と見かけの風の向き（迎角）によって、揚力または抗力のどちらかが推進力の主成分となります。見かけの風に対する一連の帆の迎角によって、各帆は、揚力が支配的な付着流または抗力が支配的な剥離流のいずれかによって、帆走船に推進力を与えます。さらに、帆は互いに作用し合い、各帆を単独で使用した場合の個々の寄与の合計とは異なる力を生み出すことがあります。
「速度」という用語は、速さと方向の両方を指します。風に適用される場合、見かけの風速( VA )は、最も前方の帆の先端に作用する空気の速度、または航行中の帆船の計器や乗組員が経験する空気の速度です。航海用語では、風速は通常ノットで、風向は度で表されます。すべての帆船は、特定の真風速 (VT) と帆走方向に対して一定の前進速度 (VB) に達します。帆走方向は、特定の真風速に対する速度に影響を与えます。従来の帆船は、船の種類にもよりますが、真風から約 40° ～ 50° 離れた「航行禁止」区域では風から動力を得ることができません。同様に、すべての従来の帆船の真風下速度は真風速に制限されます。帆船が風から遠ざかるにつれて、見かけの風は小さくなり、横方向の成分も小さくなります。船速は横風で最大になります。翼型のように機能させるため、ヨットの帆は、コースが風下に向かうにつれて、より外側に張られます。[ 47 ]アイスボートが風下に向かうにつれて、見かけの風はわずかに増加し、ボートの速度はブロードリーチで最大になります。翼型のように機能させるため、アイスボートの帆は、3つの帆走方向すべてでシートが引き込まれます。[ 46 ]
帆が翼型として作用する際の揚力は、入射気流（ヘッドセイルの見かけの風速）に垂直な方向に発生し、風上面と風下面の圧力差によって生じ、迎角、帆の形状、空気密度、見かけの風速に依存します。揚力は、帆の風上面の平均圧力が風下側の平均圧力よりも高いことによって生じます。[ 76 ]これらの圧力差は、湾曲した気流と関連して生じます。空気が帆の風上側に沿って湾曲した経路をたどると、流れの方向に垂直な圧力勾配が生じ、曲線の外側で圧力が高く、内側で圧力が低くなります。揚力を発生させるには、帆は帆の弦線と見かけの風速との間に「迎角」を持たなければなりません。迎角は、船の帆走方向と、見かけの風に対する帆の調整方法の両方の関数です。[ 77 ]
帆によって発生する揚力が増加すると、揚力誘導抗力も増加し、これは寄生抗力とともに総抗力を構成し、入射気流と平行な方向に作用します。これは、帆のトリムや進路変更によって迎角が増加すると発生し、揚力係数が空力失速点まで増加し、揚力誘導抗力係数も増加します。失速の開始時には、揚力と揚力誘導抗力が急激に減少します。見かけの風が背後にある帆（特に追い風を受けている帆）は失速状態で動作します。[ 78 ]
揚力と抗力は、帆にかかる全空力力の構成要素であり、水（ボートの場合）または航行面（アイスボートや陸上帆走艇の場合）の力によって抵抗されます。帆は基本的に2つのモードで動作します。揚力が支配的なモードでは、帆は両面に気流が付着した翼に似た挙動を示します。抗力が支配的なモードでは、帆は分離流の気流が帆の周りを渦巻くパラシュートに似た挙動を示します。
帆は、揚力を発生させる能力（およびそれによって生じる横方向の力に抵抗する船の能力）のおかげで、帆船が風上に向かって進むことを可能にします。各帆の形状には、実験的に決定したり理論的に計算したりできる、固有の揚力係数と抗力係数があります。帆船は、進路が変わっても、帆の進入点と見かけの風との間の好ましい迎角で帆を向けます。揚力を発生させる能力は、揚力を発生させる有効な迎角が得られないほど風に近づきすぎると（ラフィングの原因となる）、また、流れの剥離による帆の失速を防ぐために帆を好ましい迎角に向けられないほど風から十分に離れると制限されます。
帆船が帆と見かけの風との間の角度（迎角）が最大揚力点を超えるコースを進むと、流れの剥離が発生します。[ 79 ]剥離が次第に顕著になるにつれて迎角が増加すると、抗力が増加し、揚力が減少します。帆が見かけの風に垂直になると、揚力は無視できるほど小さくなり、抗力が支配的になります。風上で使用する帆に加えて、スピンネーカーは、パラシュートと同様に、風下方向の帆走時に剥離流を伴うセーリングに適した面積と曲率を提供し、揚力と抗力の両方を提供します。[ 80 ]
風速は地表からの高度とともに増加するが、同時に突風として短時間のうちに変化することもある。
風のシアは、マストに沿って異なる高さで風速と風向が異なるため、航行中の帆船に影響を与えます。風のシアは、水面上の摩擦によって空気の流れが遅くなるために発生します。[ 81 ]海面上の風と水面からの高さでの風の比は、海洋上では指数が0.11～0.13のべき乗則で変化します。これは、水面から3mの高さでの5m /s（9.7kn ）の風は、水面から15m （50ft）の高さでは約6m /s（12kn ）になることを意味します。水面で40m /s（78kn）のハリケーン級の風の場合、15m （50ft）の高さでの風速は49m /s（95kn）になります。 [ 82 ]これは、水面から高く伸びる帆は、より強い風力にさらされ、帆にかかる力の中心が水面からさらに高い位置に移動し、傾斜モーメントが増加することを示唆しています。さらに、見かけの風向は水面からの高さとともに後方に移動するため、高さとともに流れが維持されるように帆の形状に相応のねじれが必要になる場合がある。[ 83 ]
突風は、風速シアの指数として用いられる値と同じ値を突風係数として用いることで予測できます。したがって、突風は卓越風速の約1.5倍の強さになると予想されます（10ノットの風は最大15ノットの突風となる可能性があります）。これは、風向の変化と合わせて、帆船が特定のコースで突風に合わせて帆の角度をどの程度調整する必要があるかを示唆しています。[ 84 ]
水上を航行する帆船は、帆の推進力に抵抗する前方抵抗を最小限に抑え、帆の横方向の力に最大限抵抗するように、船体とキールの設計に依存しています。現代の帆船では、船体の形状（鈍いか細いか）、付属物、滑りやすさを制御することで抵抗を最小限に抑えています。キールやその他の水中翼は、帆にかかる力に対する横方向の抵抗を提供します。傾斜は、抵抗と船が目的のコースに沿って進む能力の両方を増加させます。排水型船体における波の発生は、船速を制限するもう1つの重要な要因です。[ 85 ]
形状による抵抗は、プリズム係数C p = 船体の排水量÷水線長×最大排水断面積で表されます。C pの最大値は1.0 で、これはバージ船に見られるような一定の排水断面積の場合です。現代の帆船では、船体の両端に向かってテーパー形状になっているため、0.53 ≤ C p ≤ 0.6 の値になる可能性が高いです。内部容積を減らすことで、抵抗の少ないより細い船体を作ることができます。キールやその他の水中翼は揚力を発生させるため、抵抗も発生し、船が傾くと抵抗が増加します。船体の濡れ面積は、水と船体表面間の総摩擦に影響を与え、抵抗の別の成分を生み出します。[ 85 ]
ヨットは、帆走中に船の進行方向を維持するために、何らかの水中翼を使用して揚力を発生させます。帆は風に対して10°から90°の迎角で機能しますが、水中翼は通過する水に対して0°から10°の迎角で機能します。迎角も表面積も調整できません（可動式水中翼を除く）。また、水中を進む際に意図的に失速させることもありません。船が水に対して垂直から傾くと、風上に向かう船の能力が著しく低下します。[ 85 ]
船体速度とは、船首波の波長が喫水線長と等しくなる速度であり、喫水線長の平方根に比例する。出力を増やしても、排水型船舶の速度は船体速度を超えて大幅には増加しない。これは、出力が増加するにつれて船首波が急勾配になり、波の伝播速度が速くならないためである。[ 85 ]
滑走艇や水中翼艇は、動力を加えることで船首波を発生させることなく水面から浮き上がるため、船体速度に制限されません。カタマランのような細長い船体は、船首波を突き抜けることで船体速度を超えます。氷上ランナーや車輪で航行する帆船は水を押し退けないため、船体速度は適用されません。[ 86 ]
{{cite book}}: CS1メンテナンス: 場所の発行元が見つかりません (リンク){{cite book}}: CS1メンテナンス: 場所の発行元が見つかりません (リンク){{cite book}}:|website=無視されました (ヘルプ){{citation}}: CS1メンテナンス: 場所の発行元が見つかりません (リンク)