Jeg har hørt, at en bjælke rækkevidde (vinkelret på vinden) er det hurtigste punkt på sejl på moderne sejlbåde, men jeg har ikke hørt en tilfredsstillende forklaring på fysikken bag kravet.
Trekantede sejl driver båden ved at danne en bæreflade og generere lift. Med en stiv bæreflade, såsom en flyvinge, er min forståelse, at liften skal være proportional med luftens hastighed over folien. Det vil betyde, at sejling medvind skal gå hurtigere, da den tilsyneladende vind er større, når man sejler mod den sande vind. På samme tid, hvis man sejler ind i vindenes øje, mister sejlet sin form og holder op med at fungere som en flyvefolie.
Spændingen mellem disse to processer vil indikere et optimalt sted mellem at sejle tæt trukket (så tæt på vindretningen som muligt, samtidig med at sejlformen opretholdes; normalt ca. 45) væk fra vinden) og en bred rækkevidde.
Vi kan udelukke, at vi løber før vinden (sejler direkte væk fra den), for så fungerer sejlet som en faldskærm snarere end en flyvefolie, så båden kan aldrig gå hurtigere end vinden (hvorimod , i et uendeligt hav af gnidningsfrit vand uden luftmodstand, ville sejlads medvind få båden til at accelerere for evigt – meget bedre!)
Også, jeg antager, at man skal overveje kraftens retning fra vinden . Hvis vi kan antage, at vindens kraft på sejlet er vinkelret på bommen (som jeg ikke er helt sikker på, at vi kan), så når en stråle når fremad, er komponenten af vindstyrkevektoren større, end når vi sejler tæt- trukket, hvor bommen er tættere på bådens midterlinje. Måske er det faktisk den vigtigste faktor.
Så trækkes der fra vind og vand, men jeg er ikke sikker hvor meget det betyder for dette særlige spørgsmål… der er også bølger at overveje, som bevæger sig i samme retning som vinden og dermed også favoriserer en stråle rækkevidde, men lad os antage, at de ikke er signifikante.
Så som lægmand er jeg ikke sikker på, om min tankegang virkelig holder vand (så at sige). Er min tænkning korrekt, og hvilket ja, hvilket af fænomenerne er mest ansvarlig for, at stråleområdet er hurtigst?
Kommentarer
- Tilbage, når jeg lærte at sejle, fortalte de mig, at de brede strækninger var lidt hurtigere end stråle. Men under alle omstændigheder er spørgsmålet om, hvorfor rækkevidde (generelt) er hurtige på sloops, et godt spørgsmål.
- Jeg ‘ har også hørt det – som normalt afhænger det af båden; Jeg tror, at de fleste både er hurtigste på en bjælke, hvor nogle klasser er hurtigere på en bred. Og ja, spørgsmålet er mere grundlæggende, hvorfor sejlads op ad vind er ikke ‘ t så hurtigt 🙂
- Har du nogensinde taget et vådt vandmelonfrø mellem tommelfingeren og fingeren og klemte det for at få det til at skyde ud? At ‘ er en grov måde at beskrive, hvad ‘ foregår. Sejlet er den ene finger, og centerbordet er den anden. Hvis der ikke var noget vandmodstand, er der virkelig ingen grænse for, hvor hurtigt båden kunne gå. Det kan virkelig gøre dette medvind eller medvind også, men effekten er stærkest på rækkevidde.
- For alle de racingjoller, jeg sejlede, var det hurtigste punkt med sejlads normalt en tæt rækkevidde (det kan have startede som en bjælke eller endda bred rækkevidde, men da båden bevægede sig hurtigt, var den tæt på rækkevidde). En væsentlig faktor er slidsen mellem jib snd main, som gør mere ved nærmere rækkevidde. For klasser, der har tilladelse til at indstille spinnakere, kan det hurtigste sejladspunkt være bredere, da spinnakere kan ‘ ikke indstilles på meget tæt rækkevidde. For katamaraner (som jeg aldrig sejlede seriøst) ender næsten alle sejladser så tæt på, at bådene er så hurtige.
Svar
Ved en bjælke rækkevidde er bommen ud over siden af båden, og løft fra vinden er en vektor rettet mod bøjningen i kørselsretningen.
På et tæt træk er bommen nær bådens midterlinje, og løft fra vinden er en vektor rettet mod siden af båden, næsten vinkelret på kørselsretningen.
A tæt trukket båd afhænger af vandtrykket mod kølens ledside for at holde den i bevægelse frem for at blive skubbet sidelæns.
På en stråleområde er der mindre vandtryk på den ledside side, og båden er i stand til at skære gennem vandet med mindre modstand.
Dette er en forenkling, da de faktiske sejlvinkler varierer, men den højere hastighed ved rækkevidde skyldes, at vinden løfter båden i retning af dens rejse snarere end pulli ng det sidelæns mod sin kørselsretning, som i et tæt træk.
En anden måde at sige dette på er, at hvis du betragter båden som en fugtig og glat orange hul, der holdes mellem tommelfingeren og pegefingeren (mellem vind og vand), skyder den ud af den tilspidsede punkt i brønden, men at klemme de flade sider af brønden vil have ringe effekt.
Svar
Det hurtigste punkt på sejl afhænger af båden ( både skrogform og sejlplan), vindstyrke og havtilstand. Generelt er en stråle rækkevidde ikke det hurtigste punkt på sejl.
For eksempel i meget let vind vil nogle både køre hurtigst i tæt rækkevidde på grund af den øgede tilsyneladende vind fra at gå mod vinden. For både, der sejler hurtigere end vinden, er den begrænsende faktor for hastighed, hvor tæt de kan sejle til den tilsyneladende vind; når de går hurtigere end vindhastigheden, er den tilsyneladende vind altid foran bjælken. En bredere vinkel i forhold til den sande vind gør det muligt for dem at gå hurtigere, før deres sejl arkes helt ind, så en bred rækkevidde er den hurtigste.
Tjek polære diagrammer på dette websted:
https://76trombones.wordpress.com/2009/10/17/polar-diagrams-vmg/
90 grader til den sande vind er normalt ikke den hurtigste.
Hvad angår hvorfor nogle vinkler er hurtigere end andre, der “er en smule kompliceret og uden for omfanget af dette svar. Det er tilstrækkeligt at sige, at når du sejler tættere på vinden, er komponenten af lift i kørselsretningen mindre, plus der er øget træk. Så du sænker farten, når du nærmer dig et tæt trukket kursus. Når du holder på med at løbe, bliver sejlene til sidst gået i stå og mindre effektive. Et eller andet sted imellem et tæt trukket forløb og et løb finder du vinklen på maksimal hastighed, som undertiden er cirka 90 grader i forhold til den sande vind, men ikke altid.
BTW, jeg skal tilføje, at udtrykket “stråle rækkevidde” har ikke en præcis definition. Nogle kilder siger, at en stråle rækkevidde er 90 grader mod sand vinden, andre siger, at dens 90 grader til den ilsyneladende vind. De fleste kilder introducerer sejlpunkterne inden begrebet tilsyneladende vind og eliderer helt over forskellen. For både, der kun går en brøkdel af vindhastigheden (dvs. langt de fleste af dem), er det ikke så vigtig en forskel. I svaret ovenfor har jeg brugt den sande vinddefinition, men selvom du vælger den tilsyneladende vinddefinition, er en stråle rækkevidde ikke altid hurtigst. Både, der går hurtigere end vinden, har sejlene trimmet til at lukke trukket uanset deres punkt sejle.
Kommentarer
- Det meste af dette svar giver mening, som en der har brugt et par tusinde timer på at køre joller, men ” Både, der går hurtigere end vinden, har deres sejl trimmet til at lukke trukket uanset deres sejlpunkt. ” er simpelthen, åbenlyst, falsk som en generel erklæring. Mange små joller går rutinemæssigt hurtigere end den sande vind på sejlpunkter omkring en bjælke rækkevidde , og ingen ville nærme sig hverken sejlkonfigurationen eller krængningsvinklen på en sand tæt trukket konfiguration.
- Det er rigtigt, at mange moderne joller fly for at opnå deres maksimale hastigheder, men disse sejlpunkter skal være brede strækninger , n selv tæt når , fordi centerbordet skal løftes for at opnå planlægning. Evan i en gammel stil Albacore vil flyde i en stiv brise i bred rækkevidde.
Svar
Den hurtigste kurs er ikke ligefrem vinkelret på sand vind, men let medvind. Den optimale downwind offset er den tilsyneladende vindvinkel, som båden kan sejle (beta), som er lille til effektive både (15deg) og isbåde (< 10deg).
Geometrien forklares her: http://en.wikipedia.org/wiki/Sailing_faster_than_the_wind#Maximum_speed_course_sailing_angle
Svar
Medvindens rækkevidde er meget hurtigere – som det ses under den sidste Americas Cup.
Enkel grund: Hvis trækket på skroget er lavt, kan du få en markant “modvind”, som du føjer til den faktiske vindvektor for at give den tilsyneladende vind.
Denne tilsyneladende vind skal være i en “fornuftig” vinkel i forhold til båden – nok sidekomponent til at den kan stadig “skubbe” sejlet.
Jo lavere trækket på båden er, jo længere nedadvind ligger dette optimale. AC72 anvendt i Americas Cup nåede hastigheder på over 40 knob i en 20 knops vind ; på det tidspunkt var den tilsyneladende vindvinkel 19 grader, selvom båden har en bred rækkevidde.
Et godt diagram og en forklaring kan findes på https://www.nauticed.org/sailing-blog/americas-cup-apparent-wind/
Svar
Idéen om, at sejlets liftvektor skal være tæt på kørselsretningen, er ikke korrekt. Kun en komponent i liftvektoren skal være i kørselsretningen, og det kan kun være en lille komponent.
Jeg synes, det er nemmest at forstå, hvis du antager en forenkling. Glem flyvefolier og sådan. Tænk på bådens centerboard som en slags skøjte, der ikke er i stand til at bevæge sig sidelæns, men i stand til at bevæge sig frem eller tilbage næsten uden modstand. (Som en isbåd.)
Tænk ligeledes på sejlet som noget, der let kan bevæge sig fremad i luften, men ikke sidelæns, som om luften var et stof som jello, og sejlet var et kniv. I den situation fungerer båden som et link mellem luften og vandet, i den forstand at hvis båden bevæger sig fremad i vandet, skal luften bevæge sig sidelæns, fordi sejlet ikke er parallelt med centerbordet. Tilsvarende, hvis luften bevæger sig sidelæns, skal båden bevæge sig fremad (eller tilbage). Jo tættere sejlet er parallelt med centerbordet, jo mere skal båden bevæge sig.
Antag sejlet og centerbordet er ikke parallelt, men i en lille vinkel i forhold til hinanden. Hvis luften ikke er ubevægelig i forhold til vandet, men bevæger sig over en vis afstand, vil det få båden til at bevæge sig en anden afstand, fordi sejlet kun kan skære gennem luften, og centerbordet kan kun skære gennem vandet.
Jo tættere sejlet er parallelt med centerbordet, jo længere bliver båden nødt til at bevæge sig, fordi hverken sejl eller centerboard kan glide sidelæns i sit medium. I grænsen, hvor vinklen nærmer sig nul, nærmer afstanden båden sig til uendelig. Dette afhænger ikke af retningen, båden peger på, så længe den ikke er direkte medvind eller opad. Det fungerer på ethvert andet sejlsted.
Der er naturligvis ikke nul træk i vandet eller luften, og komponenten af luftens kraft parallelt med at rejse kan blive ret lille, så at rejse vinkelret på vind kan give de bedste resultater, som svarer på dit spørgsmål. Men husk alt afhænger af vinklen mellem sejlet og centerbordet. Jo tættere, jo hurtigere kan det i princippet gå, hvis det ikke var for træk.
Jo lavere træk, i vand og luft, jo hurtigere kan båden gå. Tjek denne video.
Svar
Klassisk, det når – sejlbådens hurtigste kurs. Normalt forekommer det, at når projekteringen af vindstyrke på udbredelsesvektoren er maksimal, er båden også stabil, når det gælder krængning, da vindkraftens fremspringning bliver lille. Når båden kører ved stråle og når krængningskraften er stor, får båden modstand på grund af hælen og drift. Så sådan kur kan være optimal for isbåde eller for monohulls, især med hugh Gennakers eller Code Zero-sejl (som i Volvo Ocean Racing). “Moderne sejlbåd” – i dag er folie monohulls, som er propogater med hastigheden på 50+ knob, og vinden i deres referencerammer adskiller sig markant fra jordens referenceramme, og vindretningen for yacht er ikke den samme, vindretningen har tendens til at vinde øjet i henhold til vektorsummen af den sande vind- og yachthastighedsvektor
Kommentarer
- Beklager, dette svar er ret forvirrende …