ヨットが風上に進む理由について

2024年10月9日

ヨットが風上に進む（風に向かって進む）ことができる理由は、ヨットのセイル（帆）とキール（船底にある安定板）の物理的な作用によるものです。

これらの要素は、揚力と抗力の原理を利用してヨットを風上に進める力を生み出します。

以下で、そのメカニズムを詳しく説明します。

セイルの揚力と翼の原理

ヨットが風上に進むために最も重要な要素は、セイルが揚力を生み出す仕組みです。

揚力とは、航空機の翼と同様に、流体（この場合は風）が物体（セイル）に対して作用する際に発生する力です。

セイルは飛行機の翼と似た形状を持ち、風を受けて弓なりの形になることで、風上に進むための力を生み出します。

風の流れと圧力の違い
セイルが風を受けると、風がセイルの風上側と風下側を通り抜けます。風上側ではセイルが風を遮るために風速が低下し、圧力が高くなります。一方で、風下側では風速が速くなるため圧力が低くなります。この圧力差により、セイルには風下側に向かって揚力が発生し、この揚力がヨットを前進させる力となります。
風を利用した進行方向の調整
ヨットのセイルは、風に対して斜めの角度（迎え角）で立てられており、これにより生じる揚力を利用してヨットを進めることができます。セイルを適切な角度に調整することで、風上に向かう角度（およそ30度から45度）での航行が可能になります。

キールは、ヨットの船底に取り付けられた安定板で、水中での抗力を生み出します。

キールは、風がセイルを横方向に押す「横圧力」に対抗するために重要な役割を果たします。

横滑りの防止と前進力の向上
セイルが風を受けて生じる横圧力に対し、キールが水中で抵抗力を生じることで、ヨットが横滑りするのを防ぎます。この抵抗力により、揚力の一部が前方への推進力に変換されるため、ヨットは風上に向かって進むことができるのです。
バランスの維持
キールの形状や重さは、ヨットのバランスを保つためにも重要です。ヨットが傾いても、キールの重さが重心を低く保つことで安定性が増し、セイルの揚力を効率的に利用することが可能になります。

風上に進む際には、直接風に向かって進むことはできないため、ヨットはジグザグに進む「タッキング」と呼ばれる操船技術を用います。

タッキング
ヨットが進行方向を左右に変えながら、風上に向かってジグザグに進む操作をタッキングと言います。この際、ヨットは風を斜めに受け、揚力を利用して風上に向かって進みます。
ジビーング
一方、ジビーングは風下に向かって方向を変える操作で、風を受け流すようにして進みます。風上への進行に対してはあまり関係ありませんが、風下に向かうときに使用される操船技術です。