Słyszałem, że zasięg wiązki (prostopadły do wiatru) jest najszybszym punktem żeglugi na nowoczesnych żaglówkach, ale nie słyszałem satysfakcjonującego wyjaśnienie fizyki stojącej za twierdzeniem.
Trójkątne żagle napędzają łódź, tworząc płat i generując siłę nośną. W przypadku sztywnego płata, takiego jak skrzydło samolotu, rozumiem, że siła nośna powinna być proporcjonalna do prędkości powietrza nad folią. Oznaczałoby to, że żeglowanie pod wiatr powinno być szybsze, ponieważ pozorny wiatr jest większy, gdy płynie pod wiatr prawdziwy. Jednocześnie, jeśli ktoś płynie pod wiatr, żagiel traci swój kształt i przestaje działać jak płat.
Napięcie między tymi dwoma procesami wskazywałoby na optimum gdzieś pomiędzy żeglowaniem na ostro na wiatr (jak najbliżej kierunku wiatru, przy zachowaniu kształtu żagla; zwykle około 45˚ od wiatru) a szerokim
Możemy wykluczyć bieganie przed wiatrem (pływanie bezpośrednio od niego), ponieważ wtedy żagiel działa jak spadochron, a nie płat, więc łódź nigdy nie może płynąć szybciej niż wiatr (podczas gdy , w nieskończonym morzu bez tarcia wody bez oporu powietrza, żeglowanie pod wiatr spowodowałoby, że łódź przyspieszyłaby wiecznie – znacznie lepiej!)
Przypuszczam również, że należy wziąć pod uwagę kierunek siły wiatru . Jeśli możemy założyć, że siła wiatru na żagiel jest prostopadła do bomu (czego nie jestem pewien, czy potrafimy), to na belce dochodzimy do przedniej składowej wektora siły wiatru jest większa niż przy żeglowaniu blisko- ciągnięty, gdzie bom jest bardziej wyrównany z linią środkową łodzi. Może to jest właściwie najważniejszy czynnik.
W takim razie wiatr i woda opierają się, ale nie jestem pewien ile to ma znaczenie w przypadku tego konkretnego pytania… należy wziąć pod uwagę również fale, które poruszają się w tym samym kierunku co wiatr, a zatem również sprzyjałyby zasięgowi wiązki, ale załóżmy, że nie są one znaczące.
Tak więc, jako laik, nie jestem pewien, czy mój tok myślenia naprawdę wytrzymuje (że tak powiem). Czy moje myślenie jest poprawne, a jeśli tak, to które ze zjawisk jest najbardziej odpowiedzialne za najszybszy zasięg wiązki?
Komentarze
- Kiedy ja uczyła się żeglowania, powiedzieli mi, że szerokie rejony są nieco szybsze niż promień. Ale w każdym razie pytanie, dlaczego zasięg (ogólnie) jest szybki na slupach, jest dobry.
- ' też to słyszałem – a także zwykle zależy to od łodzi; Myślę, że większość łodzi jest najszybsza na belce, a niektóre klasy są szybsze na szerokim. I tak, pytanie brzmi bardziej fundamentalnie, dlaczego żeglowanie pod wiatr nie jest ' t tak szybkie 🙂
- Czy zdarzyło Ci się kiedyś wziąć mokre pestki arbuza między kciuk i palec ścisnął go, żeby wystrzelił? To ' jest prostym sposobem opisania tego, co się dzieje '. Żagiel to jeden palec, a miecz to drugi. Gdyby nie było oporu wody, tak naprawdę nie ma ograniczeń co do szybkości, z jaką łódź mogłaby płynąć. Naprawdę może to zrobić z wiatrem lub z wiatrem, ale efekt jest najsilniejszy na zasięgu.
- Dla wszystkich wyścigowych pontonów, którymi płynąłem, najszybszy punkt żeglugi był zwykle nieco bliski (mógł mieć zaczynał jako promień lub nawet szeroki zasięg, ale zanim łódź poruszała się szybko, był to bliski zasięg). Istotnym czynnikiem jest szczelina między wysięgnikiem a głównym wysięgnikiem, która działa bardziej na bliższym zasięgu. W przypadku klas, w których wolno stawiać spinakery, najszybszy punkt żeglugi może być szerszy, ponieważ spinakery nie mogą ' stawiać na bardzo bliskich dystansach. W przypadku katamaranów (którymi nigdy nie pływałem poważnie) mniej więcej wszystkie punkty żeglugi kończą się tak blisko, jak łodzie są tak szybkie.
Odpowiedź
Na promieniu wysięgnik znajduje się za burtą łodzi, a siła nośna od wiatru jest wektorem skierowanym w kierunku dziobu, w kierunku lotu.
Na ostrym zaciągu bom znajduje się w pobliżu linii środkowej łodzi, a siła nośna powodowana przez wiatr jest wektorem skierowanym w stronę burty łodzi, prawie prostopadłym do kierunku płynięcia.
A łódź ostro na wiatr zależy od ciśnienia wody po zawietrznej stronie stępki, aby utrzymać ją w ruchu do przodu, a nie od wypychania jej na boki.
Na zasięgu belki ciśnienie wody po zawietrznej stronie jest mniejsze, oraz łódź jest w stanie przebić się przez wodę z mniejszym oporem.
Jest to uproszczenie, ponieważ rzeczywiste kąty żeglugi są różne, ale większa prędkość na zasięgu jest spowodowana unoszeniem łodzi przez wiatr podróżować zamiast pulli unosząc go na boki w kierunku przeciwnym do kierunku jazdy, jak na zwarciu.
Innym sposobem na powiedzenie tego jest to, że jeśli uznasz łódź za wilgotną i śliską pomarańczową jamę trzymaną między kciukiem a palcem wskazującym (między wiatrem a wodą), ściskanie stożkowatego czubka jamy spowoduje jej wystrzelenie, ale ściskanie płaskich boków jamy będzie miało niewielki wpływ.
Odpowiedź
Najszybszy punkt żagla zależy od łodzi ( zarówno kształt kadłuba, jak i plan żagli), siłę wiatru i stan morza. Generalnie zasięg wiązki nie jest najszybszym punktem żagla.
Na przykład przy bardzo słabym wietrze niektóre łodzie poruszają się najszybciej na bliskim zasięgu ze względu na zwiększony wiatr pozorny związany z poruszaniem się w kierunku wiatru. W przypadku łodzi, które pływają szybciej niż wiatr, czynnikiem ograniczającym prędkość jest to, jak blisko mogą płynąć do wiatru pozornego; kiedy poruszają się szybciej niż prędkość wiatru, pozorny wiatr jest zawsze przed wiązką. Szerszy kąt do prawdziwego wiatru pozwala im płynąć szybciej, zanim żagle zostaną całkowicie zakryte, więc najszybszy jest szeroki zasięg.
Sprawdź diagramy biegunowe w tej witrynie:
https://76trombones.wordpress.com/2009/10/17/polar-diagrams-vmg/
90 stopni do prawdziwego wiatru nie jest zwykle najszybszym.
Dlaczego niektóre kąty są większe niż inni, że „jest to trochę skomplikowane i wykraczające poza zakres tej odpowiedzi. Dość powiedzieć, że gdy płyniesz bliżej wiatru, składnik siły nośnej w kierunku jazdy jest mniejszy, a dodatkowo zwiększa się opór. Więc zwalniasz, zbliżając się do ostrego kursu. Gdy uciekasz do biegu, żagle w końcu ulegają przeciągnięciu i stają się mniej wydajne. Gdzieś pomiędzy ostrym kursem a biegiem znajdziesz kąt maksymalnej prędkości, który czasami wynosi około 90 stopni w stosunku do prawdziwego wiatru, ale nie zawsze.
Przy okazji powinienem dodać, że określenie „Zasięg wiązki” nie ma precyzyjnej definicji. Niektóre źródła podają, że zasięg wiązki wynosi 90 stopni do prawdziwego wiatru, inne podają 90 stopni w stosunku do pozornego wiatru. Większość źródeł wprowadza punkty żagla przed pojęciem wiatru pozornego i całkowicie pomija różnicę. W przypadku łodzi, które poruszają się tylko ułamkiem prędkości wiatru (tj. Zdecydowanej większości z nich), nie jest to tak ważna różnica. W powyższej odpowiedzi użyłem prawdziwej definicji wiatru, ale nawet jeśli wybierzesz definicję wiatru pozornego, zasięg wiązki nie zawsze jest najszybszy. Łodzie, które poruszają się szybciej niż wiatr, mają żagle przycięte, aby zaciągnąć je blisko do holu, niezależnie od ich punktu żagiel.
Komentarze
- Większość tej odpowiedzi ma sens, ponieważ ktoś, kto spędził kilka tysięcy godzin ścigając się na pontonach, ale ” Łodzie, które poruszają się szybciej niż wiatr, mają żagle przycięte tak, aby były blisko holowane, niezależnie od ich punktu żagla. ” to po prostu, w oczywisty sposób fałszywe jako ogólne stwierdzenie. Wiele małych pontonów rutynowo jedzie szybciej niż rzeczywisty wiatr w punktach żagla wokół zasięgu wiązki i żaden nie zbliżałby się ani do konfiguracji żagla, ani do kąta przechyłu prawdziwego konfiguracja do walki wręcz.
- Prawdą jest, że wiele nowoczesnych pontonów będzie latać , aby osiągnąć swoje maksymalne prędkości, ale te punkty żagla muszą mieć szeroki zasięg , rz nawet bliskie sięganie , ponieważ miecz musi zostać podniesiony, aby wykonać planowanie. Evan w starym stylu Albacore będzie latał na silnym wietrze na szerokim zasięgu.
Odpowiedź
Najszybsza trasa nie jest dokładnie prostopadła do prawdziwego wiatru, ale lekko z wiatrem. Optymalnym przesunięciem z wiatrem jest pozorny kąt wiatru, przy którym łódź może płynąć (beta), który jest mały dla wydajnych łodzi (15 stopni) i bojerów (< 10 stopni).
Geometria jest wyjaśniona tutaj: http://en.wikipedia.org/wiki/Sailing_faster_than_the_wind#Maximum_speed_course_sailing_angle
Odpowiedź
Zasięg z wiatrem jest znacznie szybszy – co widać podczas ostatniego Pucharu Ameryki.
Prosty powód: jeśli opór kadłuba jest mały, możesz uzyskaj znaczący „wiatr czołowy”, który dodasz do rzeczywistego wektora wiatru, aby uzyskać wiatr pozorny.
Ten pozorny wiatr musi być pod „rozsądnym” kątem względem łodzi – na tyle boczna składowa, aby mogła nadal „pchaj” żagiel.
Im niższy opór na łodzi, tym dalej z wiatrem leży to optymalne. AC72 używany w Pucharze Ameryki osiągał prędkość przekraczającą 40 węzłów przy wietrze 20 węzłów ; w tym momencie pozorny kąt wiatru wynosił 19 stopni, chociaż łódka jest nominalnie na dużym zasięgu.
Ładny schemat i wyjaśnienie można znaleźć pod adresem https://www.nauticed.org/sailing-blog/americas-cup-apparent-wind/
Odpowiedź
Pomysł, że wektor podnoszenia żagla musi znajdować się blisko kierunku jazdy, jest nieprawidłowy. Tylko składnik wektora siły nośnej musi znajdować się w kierunku jazdy i może to być tylko niewielki element.
Myślę, że najłatwiej to zrozumieć, przyjmując założenie upraszczające. Zapomnij o płatach i tym podobnych. Pomyśl o mieczu łodzi jako o rodzaju łyżwy, która nie może poruszać się na boki, ale może poruszać się do przodu lub do tyłu prawie bez oporu. (Jak łódź lodowa.)
Podobnie pomyśl o żaglu jako o czymś, co może łatwo poruszać się do przodu w powietrzu, ale nie na boki, tak jakby powietrze było substancją taką jak galaretka, a żagiel był nóż. W takiej sytuacji łódź działa jako łącznik między powietrzem a wodą w tym sensie, że jeśli łódź porusza się po wodzie do przodu, powietrze musi poruszać się na boki, ponieważ żagiel nie jest równoległy do miecza. Podobnie, jeśli powietrze porusza się na boki, łódź musi poruszać się do przodu (lub do tyłu). Im bliżej żagiel jest równoległy do miecza, tym bardziej łódź musi się poruszać.
Załóżmy, że żagiel a miecz nie jest równoległy, ale pod niewielkim kątem względem siebie. Jeśli powietrze nie jest nieruchome w stosunku do wody, ale porusza się po niej na pewną odległość, spowoduje to, że łódź przemieści się na kolejną odległość, ponieważ żagiel może przecinać tylko powietrze, a miecz może tylko przecinać wodę.
W rzeczywistości im bliżej miecza jest równolegle do miecza, tym dalej jacht będzie musiał się poruszać, ponieważ ani żagiel, ani miecz nie mogą ślizgać się na boki w jego środku. W granicy, w której kąt zbliża się do zera, odległość, jaką łódź musi pokonać, zbliża się do nieskończoności. Nie zależy to od kierunku, w którym skierowana jest łódź, o ile nie jest ona skierowana bezpośrednio z wiatrem ani z wiatrem. Działa na każdym innym punkcie żagla.
Oczywiście nie ma zerowego oporu w wodzie ani w powietrzu, a składnik siły powietrza równoległego do lotu może być dość mały, więc podróżowanie prostopadle do wiatru może dać najlepsze rezultaty, co jest odpowiedzią na twoje pytanie. Ale pamiętaj, że wszystko zależy od kąta między żaglem a mieczem. Im bliżej, tym szybciej może płynąć w zasadzie, jeśli nie ma oporu.
W rzeczywistości im mniejszy opór w wodzie i powietrzu, tym szybciej łódź może płynąć. Obejrzyj ten film.
Odpowiedz
Klasycznie to sięga – najszybszy kurs żaglówki. Zwykle zdarza się, że po osiągnięciu rzutu siły wiatru na wektor propagacji są wartości maksymalne, a także łódź pozostaje stabilna przechyłem, ponieważ rzut przechylający siły wiatru staje się mały. Kiedy łódź płynie na belce, osiągając dużą siłę przechyłu, łódź zyskuje opór właściwy z powodu przechyłu i znoszenia. Tak więc taki Cource mógłby być optymalny dla jachtów lodowych lub jednokadłubowców, zwłaszcza z hugh Genaker lub żaglami Code Zero (jak w Volvo Ocean Racing). „Nowoczesna żaglówka” – dziś foliowane są jednokadłubowce, które rozpędzają się z prędkością ponad 50 węzłów, a wiatr w ich ramach odniesienia znacznie różni się od układu odniesienia ziemi, a kierunek wiatru dla jachtu nie jest taki sam, kierunek wiatru zmierza do oka wiatru, zgodnie z sumą wektorów rzeczywistego wektora prędkości wiatru i jachtu
Komentarze
- Przepraszamy, ta odpowiedź jest dość zagmatwana…