Azt hallottam, hogy a modern vitorlás hajók leggyorsabb pontja (a szélre merőleges) a vitorlás leggyorsabb pontja, de még nem hallottam kielégítőt az állítás mögött álló fizika magyarázata.
Háromszög alakú vitorlák hajtják a csónakot egy szárnyszárny kialakításával és emeléssel. Merev szárnyakkal, például repülőgép szárnyával megértettem, hogy az emelésnek arányosnak kell lennie a fólia fölötti levegő sebességével. Ez azt jelentené, hogy az ellenszélben történő vitorlázásnak gyorsabbnak kell lennie, mivel a látszólagos szél nagyobb, ha a valódi szél ellen hajózunk. Ugyanakkor, ha az ember a szél szemébe hajózik, a vitorla elveszíti alakját, és abbahagyja a járást, mint a szárny.
A két folyamat közötti feszültség optimális helyzetet jelentene valahol a közeli vitorlázás között (a lehető legközelebb a szélirányhoz, miközben a vitorla alakja megmarad; általában körülbelül 45˚ távolságra van a széltől) és egy széles elérheti.
Kizárhatjuk a szél előtti futást (közvetlenül attól való vitorlázást), mert akkor a vitorla ejtőernyőként viselkedik, nem pedig repülő szárnyaként, így a hajó soha nem tud gyorsabban haladni, mint a szél (míg , egy végtelen, súrlódástól mentes vízben, amelynek nincs légellenállása, az ellenszél vitorlázása a hajó örökké gyorsulását eredményezné – sokkal jobban!)
Feltételezem, hogy figyelembe kell venni a szél erejének irányát . Ha feltételezhetjük, hogy a vitorlán a szél ereje merőleges a gémre (amiben nem vagyok biztos, hogy tudunk), akkor egy sugár elérésekor a szélerő vektor elülső alkotóeleme nagyobb, mint közelről vitorlázva. vontatva, ahol a gém szorosabban illeszkedik a hajó középvonalához. Talán ez a legfontosabb tényező.
Ezután húzódik a szél és a víz, de nem vagyok benne biztos mennyit számít ez a kérdés … olyan hullámokat is figyelembe kell venni, amelyek ugyanabba az irányba haladnak, mint a szél, és ezáltal elősegítik a sugár elérését is, de tegyük fel, hogy ezek nem jelentősek.
Tehát laikusként nem vagyok biztos abban, hogy gondolatmenetem valóban vizet tart-e (úgymond). Helyes a gondolkodásom, és ha igen, melyik jelenség felelős leginkább azért, hogy a sugár elérése a leggyorsabb legyen?
Megjegyzések
- Még akkor, amikor a vitorlázást tanulta, azt mondták, hogy a szélesség egy kicsit gyorsabb, mint a gerenda. De mindenesetre jó az a kérdés, hogy miért érnek el (általában) miért gyorsan a padlón.
- Ezt is hallottam – mint általában ez a hajótól függ; Úgy gondolom, hogy a legtöbb hajó a gerendán a leggyorsabb, egyes osztályok szélesebb körben gyorsabbak. És igen, a kérdés alapvetően az, hogy miért nem olyan gyorsan vitorlázni széllel szemben ‘ 🙂 🙂
- Vettél már valaha nedves görögdinnyemagot hüvelykujjad és ujjad közé, és megszorította, hogy kilőjön? Ez ‘ durva módja annak, hogy leírják, mi ‘ történik. A vitorla az egyik ujja, a középső tábla pedig a másik. Ha nem lenne vízhúzás, akkor valóban nincs korlátozva, hogy a hajó milyen gyorsan tudjon haladni. Ezt tényleg képes megtenni szél- vagy széllel is, de a hatás a hatótávolságon a legerősebb.
- Az összes általam vitorlázott gumicsónak esetében a vitorlázás leggyorsabb pontja kissé közeli elérés volt (lehet, hogy sugárként vagy akár széles körben indult, de mire a hajó gyorsan haladt, már közel volt. Jelentős tényező az orsó snd fővezeték közötti rés, amely többet ér el a közelebb érve. Azoknál az osztályoknál, amelyeknek engedélyezett a spinnakerek beállítása, a vitorlázás leggyorsabb pontja szélesebb lehet, mivel a spinnakerek nem állíthatók ‘ t nagyon közel. A katamaránoknál (amelyeket soha nem vitorláztam komolyan) többé-kevésbé a vitorlázás minden pontja olyan közelségbe kerül, amilyen gyorsan a hajók ilyen gyorsan közlekednek.
Válasz
Sugárnyúláskor a gém a csónak oldala fölött van, és a széltől való emelés egy vektor, amely az íj felé irányul, haladási irányban.
Közeli fuvarnál a gém a csónak középvonala közelében van, és a széltől való emelés egy olyan vektor, amely a hajó oldala felé irányul, majdnem merőleges a haladási irányra.
A a közeli vontatású hajó függ a víz nyomásától a gerinc szélén, hogy előre mozogjon, ahelyett, hogy oldalra tolná.
A gerenda elérésekor a szélirányú oldalon kisebb a víznyomás, és a hajó kisebb ellenállással képes átvágni a vizet.
Ez egyszerűsítés, mivel a tényleges vitorlásszögek változnak, de a nagyobb sebesség eléréskor annak köszönhető, hogy a szél a hajót felfelé emeli. utazás helyett pulli oldalsóan haladási irányával szemben, mint egy közeli vontatásnál.
Ennek egy másik módja az, hogy ha nedves és csúszós narancssárga gödörnek tartod a csónakot a hüvelykujjad és a mutatóujjad között (szél és víz között), akkor a gödör kúpos pontjának megszorításával kilövik, de a gödör lapos oldalainak megszorításának kevés hatása lesz.
Válasz
A vitorla leggyorsabb pontja a hajótól függ ( mind a hajótest alakja, mind a vitorla terve), a szél ereje és a tenger állapota. Általánosságban elmondható, hogy a sugárnyúlás nem a vitorla leggyorsabb pontja.
Például nagyon enyhe szél esetén néhány hajó közelről elérhető sebességgel halad a leggyorsabban a szél felé haladva megnövekedett látszólagos szél miatt. A szélnél gyorsabban közlekedő hajók esetében a sebesség korlátozó tényezője az, hogy milyen közel tudnak hajózni a látszólagos szélhez; amikor a szélsebességnél gyorsabban haladnak, a látszólagos szél mindig a gerenda előtt van. A valódi szél szélesebb szöge lehetővé teszi számukra, hogy gyorsabban haladjanak, mielőtt vitorláikat teljesen beledobják, így a széles elérés a leggyorsabb.
Nézze meg a webhely poláris diagramjait:
https://76trombones.wordpress.com/2009/10/17/polar-diagrams-vmg/
A valódi széllel szemben 90 fok általában nem a leggyorsabb.
Amiért egyes szögek gyorsabbak, mint mások, ez “kissé bonyolult és meghaladja a válasz kereteit. Elég csak annyit mondanunk, hogy amikor közelebb hajózunk a szélhez, a lift komponense haladási irányban kisebb, ráadásul megnövekszik az ellenállása. Tehát lelassul, amikor közeledik a pályához. Ahogy elviseli a futást, a vitorlák végül elakadnak és kevésbé hatékonyak. Valahol a vontatott pálya és a futás között megtalálja a maximális sebesség szöget, amely néha körülbelül 90 fokos a valódi szélhez képest, de nem mindig.
BTW, hozzá kell tennem, hogy a kifejezés A “nyaláb elérése” nem rendelkezik pontos meghatározással. Egyes források szerint a sugárnyaláb eléri a 90 fokot a igaz szélhez képest, mások szerint a 90 fokot a látszólagos szélhez viszonyítva. A legtöbb forrás a vitorla pontjait a látszólagos szél fogalma előtt vezeti be, és teljes mértékben elárulja a különbséget. Azoknak a hajóknak, amelyek csak a szélsebesség töredékét teszik meg (vagyis túlnyomó többségüket), ez nem olyan fontos megkülönböztetés. A fenti válaszban a valódi széldefiníciót használtam, de még akkor is, ha a látszólagos széldefiníciót választja, a sugár elérése nem mindig a leggyorsabb. A szélnél gyorsabban haladó hajók vitorláit bezáráshoz rendezik, függetlenül attól, hogy vitorla.
Hozzászólások
- A válasz nagy részének értelme van, mint aki néhány ezer órát gumicsónakokkal versenyzett, de ” A szélnél gyorsabban haladó csónakok vitorláit bezárni kell, vitorláspontjuktól függetlenül. ” egyszerűen, sok kicsi gumicsónak rendszeresen gyorsabban halad, mint a valódi szél, a vitorla pontjain a sugár elérése körül, és egyik sem közelítené sem a vitorla konfigurációját, sem pedig a true sarokszögét szoros vontatású konfiguráció.
- Igaz, hogy sok modern gumicsónak sík lesz a maximális sebesség elérése érdekében, de ezeknek a vitorláspontoknak széles elérésű nek kell lenniük. , n Még közelség is, mert a tervezés érdekében fel kell emelni a középtáblát. Evan egy régi stílusú Albacore merev szélben, széles hatótávolságon síkul.
Válasz
A leggyorsabb pálya nem merőleges a valódi szélre, hanem kissé szélirányban. Az optimális szélirányú eltolódás a látszólagos szélszög, amellyel a hajó tud vitorlázni (béta), amely kicsi a hatékony hajók (15deg) és jéghajók (< 10deg) számára. p> A geometriát itt magyarázzák: http://en.wikipedia.org/wiki/Sailing_faster_than_the_wind#Maximum_speed_course_sailing_angle
Válasz
A szélszél elérése sokkal gyorsabb – amint azt a legutóbbi Americas Cup alkalmával láthattuk.
Egyszerű ok: ha a hajótest húzóereje alacsony, akkor kapjon egy jelentős “fejszelet”, amelyet hozzáad a tényleges szélvektorhoz, hogy megkapja a látszólagos szelet.
Ennek a látszólagos szélnek “érzékeny” szögben kell lennie a hajóval szemben – elég oldalirányú alkatrész ahhoz, hogy képes legyen még mindig “nyomja” a vitorlát.
Minél alacsonyabb a hajó húzása, annál szélsebben fekszik ez az optimális helyzet. Az Amerika Kupájában használt AC72 20 csomós szélben 40 csomót meghaladó sebességet ért el. ; ezen a ponton a látszólagos szélszög 19 fok volt, bár a hajó névleg széles távolságban van.
Szép ábra és magyarázat található a https://www.nauticed.org/sailing-blog/americas-cup-apparent-wind/
Válasz
Az az elképzelés, miszerint a vitorla emelési vektorának közel kell lennie a haladási irányhoz, nem helyes. Csak az emelési vektor összetevője menetiránynak kell lennie, és ez csak kis elem lehet.
Úgy gondolom, hogy ezt a legkönnyebb megérteni, ha egyszerűsítő feltételezést tesz. Felejtsd el a repülőtéri alátéteket és hasonlókat. Gondoljon a hajó középső deszkájára, mint egyfajta korcsolyára, amely nem képes oldalirányban mozogni, de szinte ellenállás nélkül képes előre vagy hátra mozogni. (Mint egy jéghajó.)
Hasonlóképpen gondoljon a vitorlára is, mint valami olyan dologra, amely könnyedén halad előre a levegőben, de nem oldalra, mintha a levegő olyan anyag lenne, mint a jello, és a vitorla egy kés. Ebben a helyzetben a csónak összekötő szerepet játszik a levegő és a víz között, abban az értelemben, hogy ha a hajó előre halad a vízben, a levegőnek oldalirányban kell mozognia, mert a vitorla nem párhuzamos a középdeszkával. Hasonlóképpen, ha a levegő oldalirányban mozog, a csónaknak előre (vagy hátra) kell haladnia. Minél közelebb van a vitorla párhuzamosan az alaplappal, annál inkább a hajónak mozognia kell.
Tegyük fel, hogy a vitorla és az alaplap nem párhuzamos, hanem kis szöget zár be egymáshoz képest. Ha a levegő a vízhez képest nem mozdulatlan, hanem egy bizonyos távolságon átmegy rajta, akkor a hajó újabb távolságot fog mozgatni, mert a vitorla csak a levegőn szeletelhetõ, a középsõ tábla pedig csak a vízen szeletelhetõ.
Tulajdonképpen minél közelebb van a vitorla párhuzamosan a középdeszkával, annál messzebb kell mozognia a hajónak, mert sem a vitorla, sem a középső tábla nem csúszhat oldalt a közegében. Abban a határban, ahol a szög megközelíti a nullát, a hajónak meg kell haladnia a végtelenségig. Ez nem függ a hajó mutatott irányától, mindaddig, amíg nem közvetlenül szél- vagy ellenszélben van. A vitorla bármely más pontján működik.
Természetesen a vízben vagy a levegőben nincs nulla ellenállás, és a levegő haladásával párhuzamos erő alkotóeleme meglehetősen kicsi lehet, tehát a szélre merőlegesen haladva lehet a legjobb eredmény, ami megválaszolja kérdését. De ne feledje, hogy minden a vitorla és az alaplap közötti szögetől függ. Minél közelebb, annál gyorsabban mehet elvileg, ha nem húzódik “t” a vontatáshoz.
Valójában minél alacsonyabb a húzóerő vízben és levegőben, annál gyorsabban haladhat a hajó. Ellenőrizze ezt a videót.
Válasz
Klasszikusan eléri – a vitorlás leggyorsabb útja. Általában előfordul, hogy a szélerő vetületének a terjedési vektorra vetítésénél a maximális értékek vannak, és a hajó is stabil marad a dőlés szempontjából, mivel a szélerő dőlési vetülete kicsi lesz. Amikor a hajó sugárnyalábon halad, eléri a dőléserőt, a hajó a sarok és az elsodródás miatt ellenállást nyer. Tehát ez a bátorság optimális lehet jégjachtok vagy egyvonatos hajók számára, különösen a hugh Gennakerekkel vagy a Code Zero vitorlákkal (például a Volvo Ocean Racingnél). “Modern vitorlás” – ma fóliázott monokoronák, amelyek 50+ csomós sebességgel propogátok, és a referenciakereteikben a szél jelentősen eltér a föld referenciakeretétől, és a jacht széliránya nem azonos, a szél iránya a szélre hajlik, a valódi szél és a jacht sebességvektorának vektorösszege szerint.
Megjegyzések
- Sajnáljuk, ez a válasz elég zavaró…