Slyšel jsem, že dosah paprsku (kolmý na vítr) je nejrychlejším bodem plachty na moderních plachetnicích, ale neslyšel jsem uspokojivé vysvětlení fyziky za tímto tvrzením.
Trojúhelníkové plachty pohánějí loď vytvořením profilu křídla a generováním vztlaku. U tuhého profilu křídla, jako je křídlo letadla, chápu, že zdvih by měl být úměrný rychlosti vzduchu přes fólii. To by znamenalo, že plavba po větru by měla být rychlejší, protože zdánlivý vítr je při plavbě proti skutečnému větru větší. Zároveň platí, že pokud někdo vypluje do oka větru, plachta ztratí svůj tvar a přestane fungovat jako profil křídla.
Napětí mezi těmito dvěma procesy by naznačovalo optimum někde mezi plachtěním zblízka (co nejblíže směru větru, jak je to možné při zachování tvaru plachty; obvykle asi 45˚ od větru) a širokým dosáhnout.
Můžeme vyloučit běh před větrem (plachtění přímo od něj), protože pak plachta funguje spíše jako padák než jako křídlo, takže loď nikdy nemůže jet rychleji než vítr (zatímco V nekonečném moři vody bez tření bez odporu vzduchu by plavba po větru způsobila, že by loď navždy zrychlila – mnohem lépe!)
Předpokládám také, že je třeba vzít v úvahu směr síly od větru . Pokud můžeme předpokládat, že síla větru na plachtu je kolmá na výložník (což si nejsem úplně jistý), pak na paprsek dosáhne přední složka vektoru síly větru větší než při plavbě blízko tažený, kde je výložník více vyrovnán se středovou linií lodi. Možná to je ve skutečnosti nejdůležitější faktor.
Pak se táhne od větru a vody, ale nejsem si jistý jak moc je to důležité pro tuto konkrétní otázku … je třeba zvážit také vlny, které se pohybují stejným směrem jako vítr a tak by také upřednostňovaly dosah paprsku, ale předpokládejme, že nejsou významné.
Takže jako laik si nejsem jistý, jestli moje myšlenka skutečně drží vodu (abych tak řekla). Je moje myšlení správné, a pokud ano, který z jevů je většinou odpovědný za to, že dosah paprsku je nejrychlejší?
Komentáře
- Zpět, když se učili plachtění, řekli mi, že široké úseky byly o něco rychlejší než paprsek. Ale v každém případě je otázka, proč jsou zásahy (obecně) na šalupách rychlé, dobrá.
- I ‚ jsem to také slyšel – jak obvykle to záleží na lodi; Myslím, že většina lodí je nejrychlejší na paprsku, zatímco některé třídy jsou rychlejší na širokém. A ano, otázka zní podstatněji, proč plavba po větru není tak rychlá ‚ t 🙂
- Už jste někdy vzali semeno mokrého melounu mezi palec a prst a stiskl to, aby to vystřelilo? To je ‚ surový způsob, jak popsat, o co ‚ jde. Plachta je jeden prst a středová deska je druhý. Pokud by nedošlo k žádnému tažení vody, neexistuje opravdu žádné omezení rychlosti člunu. Opravdu to dokáže i po větru nebo po větru, ale účinek je nejsilnější na dosah.
- U všech závodních člunů, které jsem plavil, byl nejrychlejším bodem plavby obvykle mírně blízký dosah (mohl mít začal jako paprsek nebo dokonce široký dosah, ale v době, kdy se loď pohybovala rychle, byla blízko.) Významným faktorem je slot mezi výložníkem snd main, který dělá více na bližších úsecích. Pro třídy, které mají povoleno nastavovat spinakry, může být nejrychlejší bod plavby širší, protože spinakry nelze ‚ nastavit na velmi blízké vzdálenosti. U katamaránů (které jsem nikdy neplavil vážně) končí víceméně všechny body plavby tak blízko, jak jsou lodě tak rychlé.
Odpovědět
Při dosahu paprsku je výložník vyčnívající přes bok lodi a vztlak od větru je vektor směřující k přídi ve směru jízdy.
Při blízkém výložníku je výložník blízko středové čáry lodi a výtah z větru je vektor směřující ke straně lodi, téměř kolmý ke směru jízdy.
A člun s ostrou dopravou závisí na tlaku vody na závětrné straně kýlu, aby se pohyboval vpřed, místo aby byl tlačen do strany.
Na dosahu paprsku je menší tlak vody na závětrné straně a loď je schopna proříznout vodu s menším odporem.
Toto je zjednodušení, protože skutečné úhly plachtění se liší, ale vyšší rychlost v dosahu je způsobena větrem, který zvedá loď ve směru jejího cestovat spíše než pulli n do strany proti směru jízdy, jako na krátkou vzdálenost.
Další způsob, jak to říct, je, že pokud loď považujete za vlhkou a hladkou oranžovou jámu drženou mezi palcem a ukazováčkem (mezi větrem a vodou), stisknutím zúženého bodu jámy ji vystřelíte, ale mačkání plochých stran jámy bude mít jen malý účinek.
Odpověď
Nejrychlejší bod plachty závisí na lodi ( tvar trupu a plán plachty), síla větru a stav moře. Dosah paprsku obecně není nejrychlejším bodem plachty.
Například ve velmi slabém větru jedou některé lodě nejrychleji na krátkou vzdálenost kvůli zvýšenému zdánlivému větru od větru. U lodí, které plují rychleji než vítr, je limitujícím faktorem rychlosti to, jak blízko mohou plout ke zdánlivému větru; když jdou rychleji než rychlost větru, zdánlivý vítr je vždy před paprskem. Širší úhel ke skutečnému větru jim umožňuje jet rychleji, než se plachty zakryjí celou cestou, takže široký dosah je nejrychlejší.
Podívejte se na polární diagramy na tomto webu:
https://76trombones.wordpress.com/2009/10/17/polar-diagrams-vmg/
90 stupňů ke skutečnému větru obvykle nebývá nejrychlejší.
Proč jsou některé úhly rychlejší než jiní, to „je trochu komplikované a přesahuje rámec této odpovědi. Stačí říci, že při plavbě blíže k větru je složka výtahu ve směru jízdy menší, plus je zde zvýšený odpor. Když se přiblížíte k ostře taženému kurzu, zpomalíte. Když se rozběhnete, plachty se nakonec zastaví a budou méně efektivní. Někde mezi kurzem s ostrou dráhou a sjezdem najdete úhel maximální rychlosti, která je někdy přibližně 90 stupňů od skutečného větru, ale ne vždy.
BTW, měl bych dodat, že tento výraz „dosah paprsku“ nemá přesnou definici. Některé zdroje říkají, že dosah paprsku je 90 stupňů k skutečnému větru, jiní říkají jeho 90 stupňů k zjevnému větru. Většina zdrojů zavádí body plachty před konceptem zdánlivého větru a úplně se rozbíhá. U lodí, které jdou jen zlomkem rychlosti větru (tj. Drtivá většina z nich), to není tak důležité rozlišení. Ve výše uvedené odpovědi jsem použil skutečnou definici větru, ale i když zvolíte zdánlivou definici větru, dosah paprsku není vždy nejrychlejší. Lodě, které jdou rychleji než vítr, mají plachty oříznuté tak, aby byly zavřené, bez ohledu na jejich bod plachta.
Komentáře
- Většina z této odpovědi dává smysl, protože ten, kdo strávil několik tisíc hodin závodem na člunech, ale “ Lodě, které jdou rychleji než vítr, mají plachty oříznuté tak, aby byly přitahovány zblízka, bez ohledu na jejich bod plachty. “ je jednoduše, zjevně nepravdivé jako obecné tvrzení. Mnoho malých člunů běžně běží rychleji než pravý vítr v bodech plachty kolem dosahu paprsku a žádný by se nepřibližoval ke konfiguraci plachty ani k úhlu náklonu pravé konfigurace na blízko.
- Je pravda, že mnoho moderních člunů bude letadlo dosahovat svých maximálních rychlostí, ale tyto body plachty musí být široké oblasti , n dokonce i na dosah , protože k dosažení plánování je nutné zvednout středovou desku. Evan starý styl Albacore bude letět v tuhém vánku na široký dosah.
Odpovědět
Nejrychlejší kurz není přesně kolmý na skutečný vítr, ale mírně po větru. Optimálním posunem po větru je zdánlivý úhel větru, kterým může loď plout (beta), což je malé pro efektivní lodě (15 stupňů) a ledové lodě (< 10 stupňů).
Geometrie je vysvětlena zde: http://en.wikipedia.org/wiki/Sailing_faster_than_the_wind#Maximum_speed_course_sailing_angle
Odpovědět
Dosah větru je mnohem rychlejší – jak je vidět na posledním americkém poháru.
Jednoduchý důvod: pokud je přetažení na trupu nízké, můžete získejte výrazný „čelní vítr“, který přidáte do vektoru skutečného větru, abyste získali zdánlivý vítr.
Tento zdánlivý vítr musí být v „rozumném“ úhlu k lodi – dostatek boční složky, kterou dokáže stále „tlačte“ na plachtu.
Čím nižší je tah na lodi, tím dále leží toto optimum po větru. AC72 použitá v Americkém poháru dosáhla ve větru o rychlosti 20 uzlů rychlosti přesahující 40 uzlů. ; v tomto bodě byl zdánlivý úhel větru 19 stupňů, i když je loď nominálně v širokém dosahu.
Pěkný diagram a vysvětlení najdete na https://www.nauticed.org/sailing-blog/americas-cup-apparent-wind/
odpověď
Představa, že vektor výtahu plachty musí být blízko směru jízdy, není správná. Pouze komponenta vektoru výtahu musí být ve směru jízdy a může to být jen malá součástka.
Myslím, že je to nejjednodušší pochopit, pokud vytvoříte zjednodušující předpoklad. Zapomeňte na profilové profily a podobně. Představte si středovou část lodi jako jakýsi druh brusle, neschopný pohybu do strany, ale schopný pohybu vpřed nebo vzad téměř bez odporu. (Jako ledový člun.)
Podobně si plachtu představte jako něco, co se může ve vzduchu snadno pohybovat vpřed, ale ne do strany, jako by vzduch byl látkou jako jello a plachta byla nůž. V této situaci loď funguje jako spojovací článek mezi vzduchem a vodou v tom smyslu, že pokud se loď ve vodě pohybuje dopředu, musí se vzduch pohybovat do strany, protože plachta není rovnoběžná s středovou deskou. Podobně, pokud se vzduch pohybuje do strany, musí se loď pohybovat dopředu (nebo dozadu). Čím blíže je plachta rovnoběžně se středovou deskou, tím více se musí loď pohybovat.
Předpokládejte plachtu a středová deska nejsou rovnoběžné, ale vzájemně v malém úhlu. Pokud vzduch není nehybný vzhledem k vodě, ale pohybuje se přes ni v určité vzdálenosti, způsobí to, že se loď pohne o další vzdálenost, protože plachta může krájet pouze vzduchem a středová deska může krájet pouze vodou.
Čím blíže je plachta rovnoběžně se středovou deskou, tím dále se bude loď muset pohybovat, protože plachta ani středová deska nemohou ve svém médiu klouzat do strany. V limitu, kde se úhel blíží nule, se vzdálenost, kterou musí loď ujet, blíží nekonečnu. To nezávisí na směru, kterým je loď namířena, pokud není přímo po větru nebo proti větru. Funguje na jakýkoli jiný bod plachty.
Samozřejmě ve vodě nebo ve vzduchu není nulový odpor a složka síly vzduchu rovnoběžná s pohybem může být docela malá, takže cestování kolmo na vítr může přinést nejlepší výsledky, což odpovídá vaší otázce. Mějte však na paměti, že vše závisí na úhlu mezi plachtou a středovou deskou. Čím blíže, tím rychleji to v zásadě může jít, pokud by to nebylo možné.
Čím nižší je odpor ve vodě a ve vzduchu, tím rychleji může loď jít. Zkontrolovat toto video.
Odpovědět
Klasicky se to blíží – nejrychlejší kurz plachetnice. Obvykle se stává, že při dosažení projekce síly větru na vektor šíření jsou maximální hodnoty a také loď zůstane stabilní, pokud jde o náklon, protože projekce náklonu síly větru je malá. Když loď běží na paprsku a dosahuje síly náklonu, je velká, loď získává díky patě odpor a drift. Taková rychlost by tedy mohla být optimální pro ledové jachty nebo pro monohulls, zejména s hugh Gennakers nebo plachty Code Zero (jako ve Volvo Ocean Racing). „Moderní plachetnice“ – dnes se jedná o překonávání monohullů, které jsou propogáty rychlostí 50 a více uzlů, a vítr v jejich referenčních rámcích se výrazně liší od referenčního rámce Země a směr větru pro jachtu není stejný, směr větru inklinuje k větru, podle vektorového součtu skutečného vektoru rychlosti větru a jachty
Komentáře
- Je nám líto, tato odpověď je docela matoucí …