Jeg har hørt at en strålestrekning (vinkelrett på vinden) er det raskeste punktet for seil på moderne seilbåter, men jeg har ikke hørt et tilfredsstillende forklaring på fysikken bak påstanden.
Trekantede seil driver båten ved å danne en bunnplate og generere heis. Med en stiv flyfolie, for eksempel en flyvinge, er min forståelse at heisen skal være proporsjonal med luftens hastighet over folien. Det vil innebære at seiling med vind skal gå raskere, siden den tilsynelatende vinden er større når du seiler mot den sanne vinden. Samtidig, hvis man seiler inn i vindøyet, mister seilet formen, og slutter å fungere som en bunke.
Spenningen mellom disse to prosessene vil indikere et optimalt sted mellom å seile nært trukket (så nær vindretningen som mulig mens du opprettholder seilformen; vanligvis omtrent 45˚ vekk fra vinden) og en bred rekkevidde.
Vi kan utelukke å løpe før vinden (seiler direkte vekk fra den), for da fungerer seilet som en fallskjerm i stedet for en bunke, slik at båten aldri kan gå raskere enn vinden (mens , i et uendelig hav av friksjonsfritt vann uten luftmotstand, vil seiling oppover føre til at båten akselererer for alltid – mye bedre!)
Dessuten antar jeg at man må vurdere styrkeretningen fra vinden . Hvis vi kan anta at vindkraften på seilet er vinkelrett på bommen (som jeg ikke er helt sikker på at vi kan), så når den fremre delen av vindstyrkevektoren på en bjelke er større enn når vi seiler nær- trukket, der bommen er nærmere justert med båtens midtlinje. Kanskje det faktisk er den viktigste faktoren.
Så er det dra fra vind og vann, men jeg er ikke sikker hvor mye det betyr noe for dette spesielle spørsmålet… det er også bølger å vurdere, som beveger seg i samme retning som vinden og dermed også vil favorisere en strålerekkevidde, men la oss anta at de ikke er signifikante.
Så som lekmann er jeg ikke sikker på om tankegangen min virkelig holder vann (for å si det sånn). Er tenkningen min riktig, og i så fall hvilke av fenomenene som mest er ansvarlige for at strålene når raskest?
Kommentarer
- Tilbake da jeg lærte seiling, fortalte de meg at bredden var litt raskere enn bjelken. Men uansett er spørsmålet om hvorfor når (generelt) er raskt på sloops et godt spørsmål.
- Jeg ‘ har hørt det også – som vanlig, det kommer an på båten; Jeg tror at de fleste båter er raskest på en bjelke, med noen klasser raskere på en bred. Og ja, spørsmålet er mer fundamentalt hvorfor seiling med vind ikke er ‘ t så fort 🙂
- Har du noen gang tatt et vått vannmelonfrø mellom tommel og finger og klemte den, for å få den til å skyte ut? At ‘ er en grov måte å beskrive hva ‘ pågår. Seilet er en finger, og midtbordet er den andre. Hvis det ikke var vanntrekk, er det egentlig ingen grense for hvor fort båten kunne gå. Det kan virkelig gjøre dette medvind eller medvind også, men effekten er sterkest på rekkevidde.
- For alle racingjollene jeg seilte, var det raskeste punktet for seiling vanligvis en litt nær rekkevidde (det kan ha startet som en bjelke eller til og med bred rekkevidde, men da båten beveget seg raskt, var den nær rekkevidde). En viktig faktor er spalten mellom jib snd main, som gjør mer når det kommer nærmere. For klasser som har lov til å stille spinnakere, kan det raskeste seilingspunktet være bredere ettersom spinnakere kan ‘ ikke settes på veldig nær rekkevidde. For katamaraner (som jeg aldri seilte seriøst) havner mer eller mindre alle seilingspunkter like nært som båtene er så raske.
Svar
På en bjelkevidde er bommen ut over siden av båten, og løft fra vinden er en vektor rettet mot baugen, i kjøreretningen.
På nært hold er bommen nær midtlinjen til båten, og løft fra vinden er en vektor rettet mot siden av båten, nesten vinkelrett på kjøreretningen.
A nærbåten avhenger av vanntrykk mot kjølens bakside for å holde den i bevegelse fremfor å bli skyvet sidelengs.
På en strålestrekning er det mindre vanntrykk på den leversiden, og båten er i stand til å skjære gjennom vannet med mindre motstand.
Dette er en forenkling, ettersom faktiske seilingsvinkler varierer, men jo høyere hastighet på rekkevidde skyldes vind som løfter båten i retning av dens reiser heller enn pulli ng den sidelengs mot kjøreretningen, som i nærtrekk.
En annen måte å si dette på er at hvis du betrakter båten som en fuktig og glatt oransje grop som holdes mellom tommelen og pekefingeren (mellom vind og vann), skyver den ut den avsmalnende spissen av gropen, men å klemme de flate sidene av gropen vil ha liten effekt.
Svar
Det raskeste seilpunktet avhenger av båten ( både skrogform og seilplan), vindstyrke og havtilstand. Generelt er en strålerekkevidde ikke det raskeste seilpunktet.
For eksempel, i veldig lett vind vil noen båter gå raskest i nær rekkevidde på grunn av den økte tilsynelatende vinden fra å gå mot vinden. For båter som seiler raskere enn vinden, er den begrensende faktoren for hastighet hvor nær de kan seile til den tilsynelatende vinden; når de går raskere enn vindhastigheten, er den tilsynelatende vinden alltid foran bjelken. En bredere vinkel mot den sanne vinden gjør at de kan gå raskere før seilene dekkes helt inn, så bred rekkevidde er raskest.
Sjekk polardiagrammene på dette nettstedet:
https://76trombones.wordpress.com/2009/10/17/polar-diagrams-vmg/
90 grader mot ekte vind er vanligvis ikke den raskeste.
Når det gjelder hvorfor noen vinkler er raskere enn andre, som «er litt kompliserte og utenfor omfanget av dette svaret. Det er nok å si at når du seiler nærmere vinden, er komponenten av heisen i kjøreretningen mindre, pluss at det er økt motstand. Så du bremser når du nærmer deg et nært kurs. Når du holder på å løpe, blir seilene til slutt stoppet og mindre effektive. Et eller annet sted mellom et nærgående løp og et løp finner du vinkelen på maksimal hastighet, som noen ganger er omtrent 90 grader i forhold til den sanne vinden, men ikke alltid.
BTW, jeg bør legge til at begrepet «strålerekkevidde» har ikke en presis definisjon. Noen kilder sier at en strålerekkevidde er 90 grader mot ekte vinden, andre sier at den er 90 grader mot den ilsynelatende vinden. De fleste kilder introduserer seilpunktene før begrepet tilsynelatende vind og elider over forskjellen helt. For båter som bare går en brøkdel av vindhastigheten (dvs. de aller fleste av dem), er det ikke så viktig forskjell. I svaret ovenfor har jeg brukt den sanne vinddefinisjonen, men selv om du velger den tilsynelatende vinddefinisjonen, er ikke alltid en strålerekkevidde raskest. Båter som går raskere enn vinden, får seilene trimmet for å lukkes, uansett hvor seil.
Kommentarer
- Det meste av dette svaret gir mening, som en som har brukt noen tusen timer på å løpe joller, men » Båter som går raskere enn vinden, får seilene trimmet til å lukke, uansett seilpunkt. » er ganske enkelt, Patent, falsk som en generell uttalelse. Mange små joller går rutinemessig raskere enn den sanne vinden på seilpunkter rundt en bjelkerekkevidde , og ingen ville nærme seg seilkonfigurasjonen eller krengningsvinkelen til en sann nærkonfigurasjon.
- Det er sant at mange moderne joller vil fly for å oppnå sine maksimale hastigheter, men disse seilpunktene må være vidstrakte , n selv nær rekkevidde , fordi senterbordet må løftes for å oppnå planlegging. Evan en gammel stil Albacore vil fly i en stiv bris på bred rekkevidde.
Svar
Den raskeste banen er ikke akkurat vinkelrett på ekte vind, men litt medvind. Den optimale motvindforskyvningen er den tilsynelatende vindvinkelen som båten kan seile (beta), som er liten for effektive båter (15deg) og isbåter (< 10deg).
Geometrien blir forklart her: http://en.wikipedia.org/wiki/Sailing_faster_than_the_wind#Maximum_speed_course_sailing_angle
Svar
Medvindens rekkevidde er mye raskere – sett under den forrige Americas Cup.
Enkel grunn: Hvis motstanden på skroget er lav, kan du få en betydelig «motvind» som du legger til den faktiske vindvektoren for å gi den tilsynelatende vinden.
Denne tilsynelatende vinden må være i en «fornuftig» vinkel mot båten – nok sidekomponent til at den kan fremdeles «skyv» seilet.
Jo lavere motstand på båten, jo lenger nedovervind ligger dette optimale. AC72 brukt i Americas Cup nådde hastigheter over 40 knop i en 20 knop vind ; på det tidspunktet var den tilsynelatende vindvinkelen 19 grader, selv om båten har en bred rekkevidde.
Et fint diagram og en forklaring finner du på https://www.nauticed.org/sailing-blog/americas-cup-apparent-wind/
Svar
Ideen om at seilens hevevektor må være nær kjøreretningen er ikke riktig. Bare en komponent av heisvektoren må være i kjøreretningen, og det kan bare være en liten komponent.
Jeg tror dette er lettest å forstå hvis du legger til grunn en forenkling. Glem flyplater og slikt. Tenk på midtbordet på båten som en slags skøyte, ute av stand til å bevege seg sideveis, men i stand til å bevege seg fremover eller tilbake nesten uten motstand. (Som en isbåt.)
Tenk på samme måte seilet som noe som lett kan bevege seg fremover i luften, men ikke sidelengs, som om luften var et stoff som jello, og seilet var et kniv. I den situasjonen fungerer båten som en kobling mellom luften og vannet, i den forstand at hvis båten beveger seg fremover i vannet, må luften bevege seg sideveis, fordi seilet ikke er parallelt med midtbordet. På samme måte, hvis luften beveger seg sidelengs, må båten bevege seg fremover (eller tilbake). Jo nærmere seilet er parallelt med midtbordet, jo mer må båten bevege seg.
Anta seilet og midtbordet er ikke parallelle, men i liten vinkel i forhold til hverandre. Hvis luften ikke er urørlig i forhold til vannet, men beveger seg over en viss avstand, vil det føre til at båten beveger seg en annen avstand, fordi seilet bare kan skjære gjennom luften, og midtbordet kan bare skjære gjennom vannet.
Faktisk, jo nærmere seilet er parallelt med midtbordet, jo lenger vil båten måtte bevege seg, fordi verken seil eller midtbord kan gli sidelengs i sitt medium. I grensen hvor vinkelen nærmer seg null, nærmer seg avstanden båten må kjøre til uendelig. Dette avhenger ikke av retningen båten peker, så lenge den ikke er direkte medvind eller medvind. Det fungerer på et hvilket som helst annet seilpunkt.
Det er selvfølgelig ikke null dra i vannet eller luften, og komponenten av luftens kraft parallelt med å reise kan bli ganske liten, så å reise vinkelrett på vind kan gi de beste resultatene, som svarer på spørsmålet ditt. Men husk at alt avhenger av vinkelen mellom seil og midtbord. Jo nærmere, jo raskere kan det i prinsippet gå, hvis det ikke var for drag.
Jo lavere drag, i vann og luft, jo raskere kan båten gå. Sjekk denne videoen.
Svar
Klassisk, den når – den raskeste løpet av seilbåten. Vanligvis forekommer det at når projeksjonen av vindkraft på propagasjonsvektoren når er maksimale verdier, og båten forblir stabil, når det gjelder krengning, siden krengeprojeksjonen av vindkraften blir liten. Når båten kjører ved bjelke og når krengningskraften er stor, får båten motstand på grunn av hælen og drift. Så slik kur kan være optimal for isbåter, eller for monohulls, spesielt med hugh Gennakers, eller Code Zero-seil (som i Volvo Ocean Racing). «Moderne seilbåt» – i dag er folierende monohulls, som er propogater med hastigheten på 50+ knop, og vinden i referanserammene skiller seg betydelig fra jordens referanseramme, og vindretningen for yacht er ikke den samme, vindretningen har en tendens til vindøyet, i henhold til vektorsummen av den virkelige vind- og yachthastighetsvektoren
Kommentarer
- Beklager, dette svaret er ganske forvirrende …