Ich habe gehört, dass eine Strahlreichweite (senkrecht zum Wind) der schnellste Segelpunkt auf modernen Segelbooten ist, aber ich habe keine Befriedigung gehört Erklärung der Physik hinter der Behauptung.
Dreieckige Segel treiben das Boot an, indem sie ein Tragflächenprofil bilden und Auftrieb erzeugen. Bei einem starren Tragflächenprofil wie einem Flugzeugflügel sollte der Auftrieb meines Erachtens proportional zur Luftgeschwindigkeit über der Folie sein. Das würde bedeuten, dass das Segeln gegen den Wind schneller sein sollte, da der scheinbare Wind beim Segeln gegen den wahren Wind größer ist. Wenn man gleichzeitig in das Auge des Windes segelt, verliert das Segel seine Form und hört auf, sich wie ein Tragflächenprofil zu verhalten.
Die Spannung zwischen diesen beiden Prozessen würde ein Optimum zwischen dem Segeln in der Nähe (so nah wie möglich an der Windrichtung unter Beibehaltung der Segelform; normalerweise etwa 45 ° vom Wind entfernt) und einem breiten Segel anzeigen Reichweite.
Wir können das Laufen vor dem Wind ausschließen (direkt von ihm wegsegeln), da das Segel dann eher wie ein Fallschirm als wie ein Tragflügel wirkt, sodass das Boot niemals schneller als der Wind fahren kann (während In einem unendlichen Meer aus reibungslosem Wasser ohne Luftwiderstand würde das Segeln gegen den Wind dazu führen, dass das Boot für immer beschleunigt – viel besser!)
Außerdem muss man wohl die Richtung der Kraft vom Wind berücksichtigen . Wenn wir annehmen können, dass die Kraft des Windes auf das Segel senkrecht zum Ausleger ist (was ich nicht ganz sicher bin), dann ist bei Erreichen eines Strahls die Vorwärtskomponente des Windkraftvektors größer als beim Segeln in der Nähe. gezogen, wo der Ausleger enger an der Mittellinie des Bootes ausgerichtet ist. Vielleicht ist das tatsächlich der wichtigste Faktor.
Dann gibt es Luftwiderstand von Wind und Wasser, aber ich bin mir nicht sicher Wie wichtig das für diese spezielle Frage ist … es sind auch Wellen zu berücksichtigen, die sich in die gleiche Richtung wie der Wind bewegen und somit auch eine Strahlreichweite begünstigen würden, aber nehmen wir an, dass sie nicht signifikant sind.
Als Laie bin ich mir nicht sicher, ob mein Gedankengang wirklich Wasser enthält (sozusagen). Ist mein Denken richtig und wenn ja, welches der Phänomene ist hauptsächlich dafür verantwortlich, dass die Strahlreichweite am schnellsten ist?
Kommentare
- Damals, als ich Als sie Segeln lernten, sagten sie mir, die weiten Strecken seien etwas schneller als der Strahl. Aber auf jeden Fall ist die Frage, warum Reichweiten (im Allgemeinen) auf Schaluppen schnell sind, eine gute.
- Ich ‚ habe das auch gehört – als üblich kommt es auf das Boot an; Ich denke, dass die meisten Boote auf einem Balken am schnellsten sind, wobei einige Klassen auf einem breiten Balken schneller sind. Und ja, die Frage ist grundlegender, warum das Segeln gegen den Wind nicht so schnell ist ‚ 🙂
- Haben Sie jemals einen feuchten Wassermelonensamen zwischen Daumen und Finger genommen und drückte es, um es herausschießen zu lassen? Das ‚ ist eine grobe Methode, um zu beschreiben, was ‚ vor sich geht. Das Segel ist ein Finger und das Centerboard ist der andere. Wenn es keinen Wasserwiderstand gäbe, gibt es wirklich keine Begrenzung, wie schnell das Boot fahren könnte. Es kann dies wirklich auch gegen den Wind oder gegen den Wind tun, aber der Effekt ist bei einer Reichweite am stärksten.
- Bei allen Rennjollen, die ich segelte, war der schnellste Punkt des Segelns normalerweise eine etwas enge Reichweite (möglicherweise) begann als Balken oder sogar als große Reichweite, aber als sich das Boot schnell bewegte, war es eine enge Reichweite. Ein wesentlicher Faktor ist der Schlitz zwischen Fock und Haupt, der bei näherer Reichweite mehr bewirkt. Für Klassen, die Spinnaker setzen dürfen, ist der schnellste Punkt des Segelns möglicherweise breiter, da Spinnaker ‚ nicht auf sehr nahe Reichweite eingestellt werden können. Bei Katamaranen (die ich nie ernsthaft gesegelt habe) sind mehr oder weniger alle Punkte des Segelns so nah, wie die Boote so schnell sind.
Antwort
Bei einer Strahlreichweite befindet sich der Ausleger über der Seite des Bootes, und der Auftrieb vom Wind ist ein Vektor, der in Fahrtrichtung auf den Bug gerichtet ist.
Bei einem Nahverkehr befindet sich der Ausleger in der Nähe der Mittellinie des Bootes, und der Auftrieb aus dem Wind ist ein Vektor, der auf die Seite des Bootes gerichtet ist und fast orthogonal zur Fahrtrichtung verläuft.
A. Das nahe gezogene Boot hängt vom Wasserdruck gegen die Leeseite des Kiels ab, um es vorwärts zu bewegen, anstatt seitwärts geschoben zu werden.
Bei einer Reichweite des Strahls herrscht auf der Leeseite weniger Wasserdruck Das Boot kann mit weniger Widerstand durch das Wasser schneiden.
Dies ist eine Vereinfachung, da die tatsächlichen Segelwinkel variieren. Die höhere Geschwindigkeit bei einer Reichweite ist jedoch darauf zurückzuführen, dass der Wind das Boot in seine Richtung anhebt Reisen statt Pulli ng seitlich gegen seine Fahrtrichtung, wie auf engstem Raum.
Eine andere Art, dies zu sagen, ist, dass, wenn Sie das Boot als eine feuchte und glatte orangefarbene Grube betrachten, die zwischen Daumen und Zeigefinger (zwischen Wind und Wasser) gehalten wird, das Drücken der sich verjüngenden Spitze der Grube herausschießt. Das Zusammendrücken der flachen Seiten der Grube hat jedoch nur geringe Auswirkungen.
Antwort
Der schnellste Punkt des Segels hängt vom Boot ab ( sowohl seine Rumpfform als auch sein Segelplan), die Windstärke und der Seegang. Im Allgemeinen ist eine Strahlreichweite nicht der schnellste Punkt des Segels.
Zum Beispiel fahren einige Boote bei sehr leichtem Wind aus nächster Nähe am schnellsten, da der scheinbare Wind in Richtung Wind zunimmt. Bei Booten, die schneller als der Wind segeln, ist der begrenzende Faktor für die Geschwindigkeit, wie nahe sie dem scheinbaren Wind segeln können. Wenn sie schneller als die Windgeschwindigkeit sind, ist der scheinbare Wind immer vor dem Strahl. Ein größerer Winkel zum wahren Wind ermöglicht es ihnen, schneller zu fahren, bevor ihre Segel vollständig eingezogen sind, sodass eine große Reichweite am schnellsten ist.
Schauen Sie sich die Polardiagramme auf dieser Site an:
https://76trombones.wordpress.com/2009/10/17/polar-diagrams-vmg/
90 Grad zum wahren Wind sind normalerweise nicht die schnellsten.
Warum einige Winkel schneller sind als andere, die „etwas kompliziert sind und den Rahmen dieser Antwort sprengen. Es genügt zu sagen, dass die Komponente des Auftriebs in Fahrtrichtung geringer ist, wenn Sie näher an den Wind heran segeln, und dass der Luftwiderstand zunimmt. Sie werden also langsamer, wenn Sie sich einem Nahkampfkurs nähern. Wenn Sie sich auf den Weg machen, werden die Segel schließlich blockiert und weniger effizient. Irgendwo zwischen einem Nahkampfkurs und einem Lauf finden Sie den Winkel der Höchstgeschwindigkeit, der manchmal ungefähr 90 Grad zum wahren Wind beträgt, aber nicht immer.
Übrigens sollte ich diesen Begriff hinzufügen „Strahlreichweite“ hat keine genaue Definition. Einige Quellen sagen, dass eine Strahlreichweite 90 Grad zum wahren Wind beträgt, andere sagen, dass sie 90 Grad zum scheinbaren Wind beträgt. Die meisten Quellen führen die Segelpunkte vor dem Konzept des scheinbaren Windes ein und lassen den Unterschied vollständig außer Acht. Für Boote, die nur einen Bruchteil der Windgeschwindigkeit fahren (d. H. Die überwiegende Mehrheit von ihnen), ist eine Unterscheidung nicht so wichtig. In der obigen Antwort habe ich die wahre Winddefinition verwendet, aber selbst wenn Sie die scheinbare Winddefinition wählen, ist die Reichweite eines Strahls nicht immer am schnellsten. Bei Booten, die schneller als der Wind fahren, werden die Segel so getrimmt, dass sie unabhängig von ihrem Punkt geschlossen werden Segel.
Kommentare
- Der größte Teil dieser Antwort ist sinnvoll, da er einige tausend Stunden mit Jollen verbracht hat, aber “ Bei Booten, die schneller als der Wind fahren, werden die Segel unabhängig von ihrem Segelpunkt so zugeschnitten, dass sie dicht gezogen werden. “ ist einfach: offenkundig falsch als allgemeine Aussage. Viele kleine Beiboote fahren routinemäßig schneller als der wahre Wind an Segelpunkten um eine Strahlreichweite , und keiner würde sich entweder der Segelkonfiguration oder dem Fersenwinkel eines wahren nähern Nahverkehrskonfiguration.
- Es ist richtig, dass viele moderne Beiboote fliegen , um ihre Höchstgeschwindigkeit zu erreichen, aber diese Segelpunkte müssen weitreichend sein n Nicht einmal Nahbereich , da das Centerboard angehoben werden muss, um die Planung zu erreichen. Evan ein alter Stil Albacore wird in einer steifen Brise auf einer weiten Reichweite fliegen.
Antwort
Der schnellste Kurs verläuft nicht genau senkrecht zum echten Wind, sondern leicht gegen den Wind. Der optimale Versatz vor dem Wind ist der scheinbare Windwinkel, den das Boot segeln kann (Beta), der für effiziente Boote (15 Grad) und Eisboote (< 10 Grad) klein ist.
Die Geometrie wird hier erklärt: http://en.wikipedia.org/wiki/Sailing_faster_than_the_wind#Maximum_speed_course_sailing_angle
Antwort
Die Reichweite vor dem Wind ist viel schneller – wie beim letzten Americas Cup.
Einfacher Grund: Wenn der Widerstand am Rumpf gering ist, können Sie Erhalten Sie einen signifikanten „Gegenwind“, den Sie zum tatsächlichen Windvektor hinzufügen, um den scheinbaren Wind zu erhalten.
Dieser scheinbare Wind muss sich in einem „vernünftigen“ Winkel zum Boot befinden – genügend Seitenkomponente, damit er kann Schieben Sie das Segel immer noch.
Je geringer der Luftwiderstand des Bootes, desto weiter gegen den Wind liegt dieses Optimum. Der im Americas Cup verwendete AC72 erreichte bei einem Wind von 20 Knoten Geschwindigkeiten von mehr als 40 Knoten ;; Zu diesem Zeitpunkt betrug der scheinbare Windwinkel 19 Grad, obwohl sich das Boot nominell in großer Entfernung befindet.
Ein schönes Diagramm und eine Erklärung finden Sie unter https://www.nauticed.org/sailing-blog/americas-cup-apparent-wind/
Antwort
Die Idee, dass der Auftriebsvektor des Segels nahe an der Fahrtrichtung liegen muss, ist nicht korrekt. Nur eine -Komponente des Auftriebsvektors muss in Fahrtrichtung sein, und es kann nur eine kleine Komponente sein.
Ich denke, dies ist am einfachsten zu verstehen, wenn Sie eine vereinfachende Annahme treffen. Vergessen Sie Tragflächen und so. Stellen Sie sich das Centerboard des Bootes als eine Art Skate vor, der sich nicht seitwärts bewegen kann, sondern sich fast ohne Widerstand vorwärts oder rückwärts bewegen kann. (Wie ein Eisboot.)
Stellen Sie sich das Segel in ähnlicher Weise als etwas vor, das sich in der Luft leicht vorwärts bewegen kann, aber nicht seitwärts, als wäre die Luft eine Substanz wie Wackelpudding, und das Segel wäre eine Messer. In dieser Situation fungiert das Boot als Bindeglied zwischen Luft und Wasser in dem Sinne, dass sich die Luft seitwärts bewegen muss, wenn sich das Boot im Wasser vorwärts bewegt, da das Segel nicht parallel zum Centerboard ist. Wenn sich die Luft seitwärts bewegt, muss sich das Boot vorwärts (oder rückwärts) bewegen. Je näher das Segel parallel zum Centerboard ist, desto mehr muss sich das Boot bewegen.
Nehmen Sie das Segel an und das Centerboard sind nicht parallel, sondern in einem kleinen Winkel zueinander. Wenn die Luft in Bezug auf das Wasser nicht bewegungslos ist, sondern sich um eine bestimmte Strecke darüber bewegt, bewegt sich das Boot um eine weitere Strecke, da das Segel nur durch die Luft schneiden kann und das Centerboard nur durch das Wasser schneiden kann.
Je näher das Segel parallel zum Centerboard ist, desto weiter muss sich das Boot bewegen, da weder das Segel noch das Centerboard in seinem Medium seitwärts gleiten können. In der Grenze, in der sich der Winkel Null nähert, nähert sich die Entfernung, die das Boot zurücklegen muss, der Unendlichkeit. Dies hängt nicht von der Richtung ab, in die das Boot zeigt, solange es nicht direkt gegen den Wind oder gegen den Wind ist. Es funktioniert an jedem anderen Punkt des Segels.
Natürlich gibt es keinen Nullwiderstand im Wasser oder in der Luft, und die Komponente der Luftkraft parallel zur Bewegung kann daher recht klein werden Wenn Sie senkrecht zum Wind fahren, erhalten Sie möglicherweise die besten Ergebnisse, die Ihre Frage beantworten. Beachten Sie jedoch, dass alles vom Winkel zwischen Segel und Centerboard abhängt. Je näher, desto schneller kann es im Prinzip gehen, wenn es keinen Luftwiderstand gibt.
Je geringer der Luftwiderstand in Wasser und Luft ist, desto schneller kann das Boot fahren. Überprüfen Sie dieses Video.
Antwort
Klassischerweise erreicht es – den schnellsten Kurs des Segelboots. Normalerweise kommt es vor, dass beim Erreichen der Projektion der Windkraft auf den Ausbreitungsvektor Maximalwerte vorliegen und auch das Boot hinsichtlich der Ferse stabil bleibt, da die Fersenprojektion der Windkraft klein wird. Wenn das Boot mit einem Strahl fährt, der die Fersenkraft erreicht, ist das Boot aufgrund der Ferse und der Drift resistiv. Ein solcher Kurs könnte also optimal für Eishachten oder Einrümpfer sein, insbesondere für große Gennaker oder Code Zero-Segel (wie bei Volvo Ocean Racing). „Modernes Segelboot“ – heute sind folierende Einrümpfer, die mit einer Geschwindigkeit von mehr als 50 Knoten propogieren, und der Wind in ihren Referenzrahmen unterscheidet sich erheblich vom Erdreferenzrahmen, und die Windrichtung für die Yacht ist nicht dieselbe, die Windrichtung neigt zum Windauge, gemäß der Vektorsumme des wahren Wind- und Yachtgeschwindigkeitsvektors
Kommentare
- Entschuldigung, diese Antwort ist ziemlich verwirrend …