Olen kuullut, että säteen ulottuvuus (kohtisuorassa tuuleen nähden) on nopein purjehduspiste nykyaikaisissa purjeveneissä, mutta en ole kuullut tyydyttävää selitys väitteen takana olevasta fysiikasta.
Kolmion muotoiset purjeet ajavat venettä muodostamalla lentokelkan ja muodostamalla hissin. Jäykällä kantokannella, kuten lentokoneen siivellä, ymmärrän, että hissin on oltava verrannollinen ilman nopeuteen folion yli. Se tarkoittaisi, että purjeen myötätuulessa pitäisi olla nopeampi, koska näennäinen tuuli on suurempi, kun purjehdetaan todellista tuulea vasten. Samaan aikaan, jos purjehditaan tuulen silmään, purje menettää muodonsa ja lakkaa toimimasta kuin kantokanta.
Näiden kahden prosessin välinen jännite osoittaisi optimaalisuuden lähinnä purjehduksen välillä (mahdollisimman lähellä tuulen suuntaa säilyttäen purjeen muodon; yleensä noin 45˚ etäisyydellä tuulesta) ja leveästä ulottuvuus.
Voimme sulkea pois juoksemisen ennen tuulta (purjehdus suoraan poispäin), koska tällöin purje toimii kuin laskuvarjo kuin lentokanta, joten vene ei voi koskaan mennä nopeammin kuin tuuli (kun taas , äärettömässä kitkattoman veden meressä, jossa ei ole ilmanvastusta, tuulen purjehtiminen saisi veneen kiihtymään ikuisesti – paljon paremmin!)
Oletan myös, että on otettava huomioon tuulen voiman suunta . Jos voimme olettaa, että purjeen tuulen voima on kohtisuorassa puomiin nähden (mistä en ole aivan varma, pystymme), niin säteellä saavuttaessa tuulen voimavektorin etuosa on suurempi kuin läheltä purjettaessa vedetty, missä puomi on tarkemmin linjassa veneen keskiviivan kanssa. Ehkä se on itse asiassa tärkein tekijä.
Sitten vetää tuulesta ja vedestä, mutta en ole varma kuinka paljon sillä on merkitystä tälle kysymykselle … on myös harkittavia aaltoja, jotka kulkevat samaan suuntaan kuin tuuli ja suosisivat siten myös säteen ulottuvuutta, mutta oletetaan, etteivät ne ole merkittäviä.
Joten maallikkona en ole varma, pitävätkö ajatuslinjani todella vettä (niin sanotusti). Onko ajatteluni oikea, ja jos on, mikä ilmiöistä on enimmäkseen vastuussa siitä, että säteen ulottuvuus on nopein?
Kommentit
- Takaisin, kun olen oppivat purjehdusta, he kertoivat minulle, että leveä ulottuvuus oli hieman nopeampi kuin palkki. Mutta joka tapauksessa, kysymys siitä, miksi tavoittelu (yleensä) on nopeaa laaksoilla, on hyvä.
- Olen myös kuullut tämän – kuten
tavallisesti se riippuu veneestä; Uskon, että useimmat veneet ovat nopeimpia palkin kohdalla, ja jotkut luokat ovat nopeampi leveällä. Ja kyllä, kysymys on pohjimmiltaan, miksi purjehdus vastatuulessa ei ole niin nopeaa ’ t 🙂
Vastaa
Säteen ulottuvilla puomi on veneen sivun yläpuolella, ja tuulen nousu on vektori, joka on suunnattu keulaa kohti ajosuuntaan.
Lähellä matkaa puomi on lähellä veneen keskiviivaa, ja tuulelta nostaminen on vektori, joka on suunnattu veneen sivua kohti, melkein kohtisuoraan ajosuuntaan nähden.
A tiukasti vedettävä vene riippuu veden paineesta kölin tuulenpuoleista reunaa vasten pitääkseen sen eteenpäin sen sijaan, että sitä työnnettäisiin sivuttain.
Säteen ulottuvuudessa vedenpainetta on vähemmän tuulen puolella, ja vene pystyy viipaloimaan veden läpi pienemmällä vastuksella.
Tämä on yksinkertaistusta, koska todelliset purjehduskulmat vaihtelevat, mutta suurempi nopeus ulottuvuudessa johtuu tuulen nostamasta venettä sen suuntaan matkustaa pikemminkin kuin pulli ng se sivusuunnassa ajosuuntaansa nähden, kuten läheisessä kuljetuksessa.
Toinen tapa sanoa tämä on, että jos pidät venettä kosteana ja liukkaana oranssina kuoppana, jota pidetään peukalon ja etusormen välissä (tuulen ja veden välillä), kuopan kapenevan pisteen puristaminen ampuu sen ulos, mutta kuopan tasaisten sivujen puristamisella ei ole juurikaan vaikutusta.
Vastaus
Purjeen nopein kohta riippuu veneestä ( sekä sen rungon muoto että purjesuunnitelma), tuulen voimakkuus ja meren tila. Yleensä säteen ulottuvuus ei ole purjeen nopein kohta.
Esimerkiksi hyvin kevyessä tuulessa jotkut veneet menevät nopeimmin lähietäisyydeltä johtuen tuulen suuntaan lisääntyneestä näennäisestä tuulesta. Tuulia nopeammin purjehtivien veneiden nopeutta rajoittava tekijä on se, kuinka lähellä ne voivat purjehtia näennäiselle tuulelle; kun ne menevät nopeammin kuin tuulen nopeus, näennäinen tuuli on aina keilan edessä. Laajempi kulma todelliseen tuuleen antaa heille mahdollisuuden mennä nopeammin, ennen kuin purjeet levitetään kokonaan sisään, joten laaja ulottuvuus on nopein.
Tutustu tämän sivuston napakaavioihin:
https://76trombones.wordpress.com/2009/10/17/polar-diagrams-vmg/
90 astetta todelliseen tuuleen ei yleensä ole nopeinta.
Miksi jotkut kulmat ovat nopeammat kuin toiset, se ”on hieman monimutkainen ja ylittää tämän vastauksen. Riittää, kun sanotaan, että kun purjehdit lähemmäksi tuulta, hissikomponentti ajosuuntaan on pienempi, ja lisäksi vetovoima kasvaa. Joten hidastat lähestyessäsi hinattavaa tietä. Kun pidät juoksua, purjeet lopulta pysähtyvät ja ovat vähemmän tehokkaita. Jossain lähellä vedettävän radan ja juoksun välistä löydät enimmäisnopeuden kulman, joka on joskus noin 90 astetta todelliseen tuuleen nähden, mutta ei aina.
BTW, minun pitäisi lisätä, että termi ”säteen ulottuvuudella” ei ole tarkkaa määritelmää. Joidenkin lähteiden mukaan säteen ulottuvuus on 90 astetta todelliseen tuuleen verrattuna, toiset sanovat sen 90 astetta näennäiseen tuuleen. Useimmat lähteet esittävät purjehduspisteet ennen näennäisen tuulen käsitettä ja syrjäyttävät erot kokonaan. Veneille, jotka kulkevat vain murto-osan tuulen nopeudesta (eli valtaosa niistä), se ei ole niin tärkeä ero. Yllä olevassa vastauksessa olen käyttänyt todellista tuulen määritelmää, mutta vaikka valitsisitkin näennäisen tuulen määritelmän, säteen ulottuvuus ei ole aina nopein. Tuulea nopeammin kulkevien veneiden purjeet on leikattu sulkeutumaan vetämällä pisteestä riippumatta. purjehtia.
Kommentit
- Suurin osa tästä vastauksesta on järkevää, koska se, joka on viettänyt muutama tuhat tuntia purjeilla, mutta ” Tuuli nopeammin kulkevien veneiden purjeet on leikattu sulkeutumaan purjehtimispaikasta riippumatta. ” on yksinkertaisesti ilmeisesti väärä yleisenä lausuntona. Monet pienet veneet kulkevat rutiininomaisesti nopeammin kuin todellinen tuuli purjepisteissä säteen ulottuvuuden ympärillä, eikä kukaan olisi lähestymässä purjeen kokoonpanoa tai todellisen kallistuskulmaa läheinen hinattava kokoonpano.
- On totta, että monet modernit veneet lentävät saavuttaakseen suurimman nopeutensa, mutta näiden purjepisteiden on oltava leveät , n edes lähietäisyydeltä , koska keskilevy on nostettava suunnittelun saavuttamiseksi. Evan vanhan tyylin valkotonnikala tasoittuu kovassa tuulessa laajalla ulottuvuudella.
Vastaa
Nopein polku ei ole aivan kohtisuorassa todelliseen tuuleen nähden, mutta hieman myötätuulta. Optimaalinen myötätuulipoikkeama on ilmeinen tuulenkulma, jolla vene voi purjehtia (beeta), joka on pieni tehokkaille veneille (15 astetta) ja jääkiekoille (< 10 astetta). p> Geometria selitetään tässä: http://en.wikipedia.org/wiki/Sailing_faster_than_the_wind#Maximum_speed_course_sailing_angle
Vastaa
Tuulen ulottuvuus on paljon nopeampi – kuten nähtiin edellisen Americas Cupin aikana.
Yksinkertainen syy: jos rungon vetovoima on pieni, voit hanki merkittävä ”päätuuli”, jonka lisäät todelliseen tuulivektoriin näennäistuulen saamiseksi.
Tämän näennäisen tuulen on oltava ”järkevässä” kulmassa veneeseen nähden – riittävä sivukomponentti, jotta se pystyy silti ”työnnä” purjetta.
Mitä alhaisempi veneen vetovoima on, sitä pidempi tuulituuli on tämä optimaalisuus. Americas Cupissa käytetty AC72 saavutti yli 40 solmun nopeuden 20 solmun tuulessa. ; tuolloin näennäinen tuulen kulma oli 19 astetta, vaikka vene on nimellisesti laajalla ulottuvuudella.
Mukava kaavio ja selitys löytyy osoitteesta https://www.nauticed.org/sailing-blog/americas-cup-apparent-wind/
Vastaa
Ajatus siitä, että purjeen nostovektorin on oltava lähellä ajosuuntaa, ei ole oikea. Vain nostovektorin komponentti täytyy olla ajosuunnassa, ja se voi olla vain pieni osa.
Mielestäni tämä on helpoin ymmärtää, jos teet yksinkertaistavan oletuksen. Unohda kantolavat ja vastaavat. Ajattele veneen keskilevyä eräänlaisena luistimena, joka ei pysty liikkumaan sivuttain, mutta pystyy liikkumaan eteenpäin tai taaksepäin melkein ilman vastarintaa. (Kuten jäävene.)
Ajattele samalla tavalla purjetta sellaisena, joka voi liikkua helposti ilmassa, mutta ei sivuttain, ikään kuin ilma olisi sellainen aine kuin jello, ja purje olisi veitsi. Siinä tilanteessa vene toimii linkkinä ilman ja veden välillä siinä mielessä, että jos vene kulkee eteenpäin vedessä, ilman täytyy liikkua sivuttain, koska purje ei ole yhdensuuntainen keskilevyn kanssa. Vastaavasti, jos ilma liikkuu sivuttain, veneen on siirryttävä eteenpäin (tai taaksepäin). Mitä lähempänä purje on yhdensuuntainen keskilevyn kanssa, sitä enemmän veneen on liikkuttava.
Oletetaan purje ja keskilevy eivät ole yhdensuuntaiset, vaan pienessä kulmassa toistensa suhteen. Jos ilma ei ole liikkumaton suhteessa veteen, mutta liikkuu sen yli tietyn matkan, se saa veneen siirtymään toisen matkan, koska purje pystyy viipaloimaan vain ilman läpi, ja keskilauta voi viipaloida vain veden läpi.
Mitä lähempänä purje on yhdensuuntainen keskilevyn kanssa, sitä kauempana veneen on liikkuttava, koska purje tai keskilauta eivät voi liukua sivusuunnassa sen väliaineessa. Rajalla, jossa kulma lähestyy nollaa, veneen kuljettava matka lähestyy ääretöntä. Tämä ei riipu veneen suunnasta, kunhan se ei ole suoraan myötätuulessa tai myötätuulessa. Se toimii missä tahansa muussa purjehduspisteessä.
Vedessä tai ilmassa ei tietenkään ole nollanopeutta, ja ilman voiman komponentti, joka on yhdensuuntainen matkan kanssa, voi saada melko pienen, joten tuulen kohtisuorassa matkustaminen voi antaa parhaat tulokset, mikä vastaa kysymykseesi. Mutta pidä mielessä, että kaikki riippuu purjeen ja keskilevyn välisestä kulmasta. Mitä lähempänä, sitä nopeammin se voi periaatteessa mennä, jos se ei vedä.
Itse asiassa, mitä pienempi vetovoima vedessä ja ilmassa, sitä nopeammin vene voi mennä. Tarkista tämä video.
Vastaa
Klassisesti se on saavuttamassa – purjeveneen nopein kurssi. Yleensä tapahtuu, että tuulivoiman projektiossa etenemisvektoriin on maksimiarvot, ja myös vene pysyy kallistumisen suhteen vakaana, koska tuulivoiman kallistuma-projektio pienenee. Kun vene kulkee säteellä, joka saavuttaa kallistumisvoiman on suuri, vene saa vastustuskyvyn kantapään ja ajautumisen vuoksi. Joten tällainen rohkeus voi olla optimaalinen jääjahdeille tai yksirunkoisille, erityisesti Hugh Gennakersin kanssa, tai Code Zero -purjeille (kuten Volvo Ocean Racingissä). ”Moderni purjevene” – nykyään ovat folioivia yksirunkoisia, jotka ovat propulaatteja yli 50 solmun nopeudella, ja niiden vertailukehyksissä oleva tuuli eroaa merkittävästi maan vertailukehyksestä, ja jahdin tuulen suunta ei ole sama, tuulen suunta pyrkii tuulen silmään todellisen tuulen ja jahdin nopeusvektorin vektorisummien mukaan.
Kommentit
- Anteeksi, tämä vastaus on melko hämmentävä…