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. Для полноты описания процессов придётся привлечь некоторые понятия физики, в основном известные из курса средней школы.

Ставим задачу

Источником движения приманки является переданная ей спиннингистом кинетическая энергия, или, как раньше образно говорили, «живая сила». В процессе полёта энергия приманки расходуется на преодоление силы тяжести, сопротивления воздуха и 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 позволят увеличить начальную скорость 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 её габаритами, но и формой, причём влияние формы намного существеннее. Идеальная форма известна — это тело, получаемое в результате вращения профиля, вычисленного ещё 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 полёта 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 хвостовой, а не головной части. Для наилучшего обтекания хвостовая часть приманки должна быть заострённой, а боковая поверхность не должна иметь резких выступов или впадин, поскольку впадины работают как «вихреобразователи». Всё сказанное касается тел, имеющих симметричный профиль и нулевой угол атаки. Нарушение симметричности или появление угла атаки является причиной возникновения боковой силы, которая при определённых условиях становится подъёмной, но в случае с приманкой чаще всего вызывает вращение — штопор. В режиме штопора сопротивление резко увеличивается, а дальность падает. Хотя здесь известны и исключения. Лет десять назад я приобрёл на «Птичьем рынке» колеблющуюся блесну, которая вела себя весьма необычно. При забросе под углом примерно 45° она летела, как и другие, сходные по массе и форме приманки. Но стоило забросить её под углом 20–25 °, особенно против несильного ветра, как блесна входила в режим планирования и дальность полёта возрастала раза в полтора.

Сопротивление лески

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

• трение о «тюльпан»;
• трение о кольца;
• закручивание лески вокруг собственной оси;
• аэродинамическое сопротивление лески;
• 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, причём 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 возрастёт 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 распространённости 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 вдвое снижает энергию, расходуемую на закручивание лески, в четыре раза. Чем толще леска, тем выше её жёсткость и, следовательно, тем больше энергии тратится на её закручивание. Увеличение диаметра лески в два раза повышает жёсткость на кручение и требуемую энергию в 16 (!) раз.

Плетёные шнуры: с ними не всё так просто, как кажется

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, жёсткость 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 приведённых выше соображений. Дело в том, что осталась неучтённой ещё одна сила — аэродинамического сопротивления. Совершая круговое движение относительно направления движения, участок лески испытывает сопротивление воздуха, пропорциональное произведению квадрата скорости 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 диаметром 0,25 мм, длиной 1 м (расстояние между катушкой и первым кольцом) равна 2,5 см², что сравнимо с площадью сечения многих приманок. Если диаметр лески уменьшить вдвое, то центробежная сила, создающая трение на кольце, уменьшится в четыре раза (как и прочность), но аэродинамическое сопротивление — только в два раза. По оценочным расчётам, 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 плетёный шнур. Почему? При равных сечениях коэффициент аэродинамического сопротивления некруглой ворсистой «плетёнки» 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 его диаметра, а от отношения диаметров кольца и шпули. Увеличение диаметра шпули относительно диаметра кольца приводит к увеличению сопротивления. Для плетёных шнуров и тонких лесок наиболее дальнобойной оказывается катушка с длинной шпулей малого диаметра. 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 её можно не учитывать. Если 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 сильно сказываются на результате. 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 получать объективные данные. Единственное, что требуется для его осуществления, — доставить снасть на высоту не менее 30 м, в идеале на 50–60 м, 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:

• шнуров из различных материалов и способов плетения;
• шпуль различных форм и размеров;
• способов укладки лески;
• расстановки и диаметров колец.

Можно 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 плетёных шнуров должна отличаться от схемы расстановки для монолески. Пользуясь предложенным методом, удастся для любого удилища подобрать действительно наилучшую расстановку колец и сравнить её с общепринятой.

От теории к практике

Наконец практические советы по увеличению дальности.

1. Во время полёта приманки нужно следить за тем, чтобы удилище и леска составляли прямую линию.
2. Принято считать, что наилучший угол заброса приманки — 45° . Это верно только для тяжёлых компактных приманок. Чем легче или объёмнее приманка, тем меньшим должен быть этот угол, вплоть до 20–25° .
3. При выборе шнура для безынерционной катушки особое внимание следует 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 плетёных лесок диаметр самой шпули излишне увеличивать не стоит.
5. Шпулю необходимо заполнять по максимуму, который зависит от качества катушки. Некоторые катушки работают даже в том случае, когда 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 заброса. Но, поскольку зависимости резко нелинейны, заметный эффект проявляется только для относительно толстых лесок — диаметром 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 оправданно — леска рвётся при забросе, а выигрыш в дальности минимален.

Приведённые 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.