Что нам мешает бросать дальше?

Тема дальности заброса — ровесница спиннинга. О ней написаны сотни страниц. Непрекращающиеся обсуждения — верный признак того, что ясность в этом вопросе пока не достигнута. Задача настоящей статьи — рассмотреть влияющие факторы с полнотой, достаточной для осознанного подхода к компоновке наиболее дальнобойной снасти. Все сказанное в равной мере будет касаться и других видов ловли, где применяется дальний заброс с помощью удилища и катушки. Для полноты описания процессов придется привлечь некоторые понятия физики, в основном известные из курса средней школы.

Источником движения приманки является переданная ей спиннингистом кинетическая энергия, или, как раньше образно говорили, «живая сила». В процессе полета энергия приманки расходуется на преодоление а) силы тяжести, б) сопротивления воздуха и в) трения лески. Увеличение дальности заброса может быть достигнуто двумя способами: увеличением начальной скорости и уменьшением мешающих факторов. Увеличение начальной скорости ограничено свойствами удилища и физическими возможностями человека. Применение качественных удилищ и улучшение техники заброса позволяют увеличить начальную скорость процентов на 30—40, а вот влияние мешающих факторов можно снизить в несколько раз. Рассмотрим состав и характеристики мешающих факторов на примере безынерционной катушки.

Сопротивление приманки

Сопротивление приманки определяется не только ее габаритами, но и формой. Причем влияние формы намного существеннее. Идеальная форма известна — это тело, получаемое в результате вращения профиля, вычисленного еще основоположником современной аэродинамики Н. Е. Жуковским. Такую форму имеет, например, поплавок сбирулино. Сопротивление пластмассового сбирулино сравнимо с сопротивлением свинцового шара такой же массы. Чтобы понять, почему же профиль Жуковского имеет минимальное сопротивление, необходимо рассмотреть механизм возникновения сопротивления. В процессе полета приманка приводит в движение некоторое количество воздуха вблизи себя, образуя вихри и зоны пониженного давления. Вихри и разрежения образуются на любых резко выступающих элементах. В диапазоне скоростей, характерных для приманки, сопротивление определяется в основном формой не головной, а хвостовой части. Для наилучшего обтекания хвостовая часть приманки должна быть заостренной, а боковая поверхность не должна иметь резких выступов или впадин, поскольку впадины работают как «вихреобразователи». Все сказанное касается тел, имеющих симметричный профиль и нулевой угол атаки. Нарушение симметричности или появление угла атаки приводят к появлению боковой силы, которая при определенных условиях становится подъемной, но в случае с приманкой чаще всего приводит к появлению вращения — штопора. В режиме штопора сопротивление резко увеличивается, а дальность падает. Хотя здесь известны и исключения. Лет десять назад я приобрел на Птичьем рынке «колебалку», которая вела себя весьма необычно. При забросе под углом примерно 45 градусов она летела, как и другие, сходные по массе и форме. Но стоило забросить ее под углом градусов 20—25, особенно против несильного ветра, блесна входила в режим планирования, и дальность полета возрастала раза в полтора.

Сопротивление лески

Следующей причиной, снижающей дальность, является сопротивление лески. Суммарное сопротивление, которое создает леска при забросе состоит из следующих компонентов:

1. трение о тюльпан;
2. трение о кольца;
3. закручивание лески вокруг собственной оси;
4. аэродинамическое сопротивление лески;
5. трение о бортик шпули.

Рассмотрим их подробнее. Хотя тюльпан тоже является кольцом, его влияние стоит рассмотреть отдельно. При неправильной технике заброса трение, возникающее из-за резкого излома лески на тюльпане, способно свести к нулю положительные эффекты, достигнутые улучшением других элементов. Самый простой способ увеличения дальности состоит в том, чтобы отработкой техники заброса добиться нулевого угла отклонения лески относительно удилища. Трение о кольца. В литературе долгое время существовало заблуждение, что сила трения определяется углом входа лески в кольцо. Поэтому рекомендуют подбирать диаметр и расстояние между кольцами таким образом, чтобы они образовывали правильный конус.

Действительная причина возникновения трения гораздо сложнее. В процессе вытягивания приманкой леска приобретает поступательное и круговое вращательное движение, причем в точке сбега лески со шпули энергии обоих видов движений равны независимо от диаметра шпули. Из закона сохранения момента количества движения следует, что произведение линейной скорости вращения лески на радиус шпули равно произведению линейной скорости вращения в кольце на радиус кольца. Таким образом, если диаметр входного кольца в два раза меньше, чем диаметр шпули, то скорость вращения в кольце вырастет в два раза, следовательно, энергия вращения возрастет в четыре раза, и эта энергия будет отнята у приманки. Круговое движение лески при сходе со шпули порождает две силы: центробежную силу давления на поверхность кольца (термин «центробежная сила» с точки зрения механики неверен, но вследствие распространенности в популярной литературе мы будем его использовать) и силу аэродинамического сопротивления. Величина центробежной силы — а значит и трения на кольце — пропорциональна произведению погонной массы лески на центробежное ускорение. Ускорение равно отношению квадрата скорости к радиусу вращения. Если в два раза уменьшить радиус входного кольца, то скорость вращения лески увеличится в два раза, а сила трения увеличится в восемь (!) раз.

Увеличение диаметра лески в два раза увеличивает погонную массу, а значит и силу трения в кольце, в четыре раза. Сбегая со шпули безынерционной катушки, леска закручивается вокруг собственной оси. На закручивание лески также расходуется энергия приманки. Увеличение диаметра шпули в два раза снижает энергию, расходуемую на закручивание лески, в четыре раза. Чем толще леска, тем выше ее жесткость и, следовательно, тем больше энергии тратится на ее закручивание. Увеличение диаметра лески в два раза повышает жесткость на кручение и потребную энергию в 16 (!) раз.

Теперь становится понятно, почему уменьшение диаметра лески, увеличение диаметров шпули и входного кольца так сильно влияют на дальность заброса. С появлением современных многоволоконных шнуров картина сильно изменилась. Погонная масса лески при той же прочности резко уменьшилась, жесткость на кручение стала почти нулевой. Можно было бы ожидать, что применение многоволоконных шнуров позволит резко увеличить дальность заброса. Это действительно так, но не настолько, как это следует из приведенных выше соображений. Дело в том, что осталась неучтенной еще одна сила — сила аэродинамического сопротивления. Совершая круговое движение относительно направления движения, участок лески испытывает сопротивление со стороны воздуха, пропорциональное произведению квадрата скорости его вращения на площадь сечения лески. На участке между катушкой и кольцом скорость вращения лески в среднем больше, чем текущая скорость приманки. Площадь сечения для участка лески 0,25 мм длиной один метр (расстояние между катушкой и первым кольцом) равна 2,5 квадратных сантиметра, что сравнимо с площадью сечения многих приманок. Если диаметр лески уменьшить в два раза, то центробежная сила, создающая трение на кольце, уменьшится в четыре раза (как и прочность), но аэродинамическое сопротивление — только в два раза. По оценочным расчетам, при диаметре лески 0,4 мм и коэффициенте трения о кольцо 0,05 эти силы — центробежная и аэродинамическое сопротивление — равны, а при диаметре лески меньше 0,2 мм аэродинамическое сопротивление превосходит силу трения в два раза.

Из практики известно, что в случае малых диаметров монолеска по дальности заброса превосходит плетеный шнур. Почему? При равных сечениях коэффициент аэродинамического сопротивления некруглой ворсистой плетенки может в несколько раз превышать аналогичный для гладкой монолески. Именно из-за различия коэффициентов аэродинамического сопротивления так сильно различаются по дальности заброса плоская косичка и плотный шнур примерно круглого сечения. По видимому, основной путь повышения качества шнуров заключается в увеличении плотности плетения и приближения формы сечения к круглому. Снижение коэффициента трения на кольцах имеет гораздо меньшее значение.

Важный вывод. Для мягких лесок и шнуров диаметром примерно 0,2 мм и менее величина сопротивления первого кольца больше зависит не от самого его диаметра, а от отношения диаметров кольца и шпули. Увеличение диаметра шпули относительно диаметра кольца приводит к увеличению сопротивления. Для плетеных шнуров и тонких лесок наиболее дальнобойной оказывается катушка с длинной шпулей малого диаметра. Именно на этот параметр как важнейший для «дальнобойности» катушек неоднократно обращал внимание в своих публикациях Константин Кузьмин. Но причиной дальнобойности такой шпули является не диаметр сам по себе, а его отношение к диаметру первого кольца. Одинаковое приращение дальности можно получить, уменьшая диаметр шпули или увеличивая, в разумных пределах, диаметр кольца.

Если шпуля заполнена полностью, сила трения лески о бортик шпули весьма мала и ее вклад можно не учитывать. Ели шпуля заполнена не полностью, леска перегибается на бортике и возникает весьма значительная сила трения.

Тестирование без заброса

Тестирование снасти на дальнобойность — весьма непростая задача. Дальность заброса в равной мере зависит от мастерства спиннингиста и свойств снасти. Чтобы получить достоверные результаты, метальщику необходимо многократно воспроизвести три параметра одновременно: начальную скорость, угол заброса и угол выхода лески относительно удилища. Физическая усталость, порывы ветра и даже настроение будут сильно влиять на результат.Как же объективно оценить влияние перечисленных факторов на дальнобойность конкретной снасти? Для этого необходимо исключить из цепочки «человеческий фактор» — мастерство (и ошибки) метателя. Предлагаю простой метод, позволяющий получить объективные данные. Единственное, что требуется для его осуществления, — это доставить снасть на высоту не менее 30 метров, в идеале 50—60, например на крышу здания или на балкон. Из оборудования потребуются только свинцовый грузик каплевидной формы и секундомер. Суть эксперимента заключается в том, что собранную снасть ориентируют вертикально, тюльпаном вниз, освобождают груз и измеряют время падения. Чем меньше это время, тем меньше суммарное влияние сопротивлений. Таким образом, изменяя какой-нибудь один параметр, можно оценить его долю в суммарном сопротивлении.

Невзирая на кажущуюся простоту, данный эксперимент позволит выполнить объективное сравнение по критерию дальнобойности:

1. Шнуров из различных материалов и способов плетения.
2. Шпуль различных форм и размера.
3. Способов укладки лески.
4. Расстановки и диаметров колец.

Можно также реально оценить и влияние на дальность заброса материала колец и чистоты полировки. В частности, из предварительных результатов применения этого способа тестирования следует, что наилучшая схема расстановки колец для плетеных шнуров должна отличаться от схемы расстановки для монолески. Пользуясь предложенным методом, можно для любого удилища подобрать действительно наилучшую расстановку колец и сравнить ее с общепринятой.

От теории к практике

И, наконец, практические советы по увеличению дальности:

1. Во время полета приманки следить за тем, чтобы удилище и леска составляли прямую линию.
2. Принято считать, что наилучший угол заброса приманки — 45 градусов. Это верно только для тяжелых компактных приманок. Чем легче или объемнее приманка, тем меньшим должен быть этот угол, вплоть до 20—25 градусов.
3. При выборе шнура для безынерционной катушки особое внимание необходимо обращать на плотность плетения, округлость сечения и отсутствие ворса. Коэффициент трения материала шнура и величина диаметра тоже играют роль, но значительно меньшую.
4. Диаметр входного кольца должен быть соизмерим с диаметром шпули. Для плетеных лесок диаметр самой шпули излишне увеличивать не стоит.
5. Шпулю необходимо заполнять по максимуму, который зависит от качества катушки. Некоторые катушки работают даже в случае, если диаметр намотки слегка превышает диаметр шпули; другие сбрасывают петли, даже если диаметр намотки на 2—3 мм меньше диаметра шпули.
6. При использовании монолески увеличение диаметра шпули (с одновременным увеличением входного кольца) увеличивает дальность. Но, поскольку зависимости резко нелинейны, заметный эффект проявляется только для относительно толстых лесок — 0,25—0,4 мм.

Стоит обратить внимание на тот факт, что при уменьшении диаметра лески в два раза сопротивление уменьшится тоже в два раза, а прочность — в четыре. Поэтому, начиная с некоторого момента, уменьшение диаметра не оправдано — леска рвется при забросе, а выигрыш в дальности минимален. Приведенные здесь рассуждения позволяют понять, почему при использовании инерционных и мультипликаторных катушек влияние диаметра и формы сечения лески значительно меньше, чем на безынерционных. Поскольку кругового вращения лески нет, нет и аэродинамического сопротивления, которое, как говорилось выше, для лесок диаметром менее 0,25 мм является наиболее существенным. Вообще, процессы, протекающие при забросе в инерционных катушках очень интересны, но это тема отдельной статьи.