Отправлено Сегодня, 13:11
утлюк сказал 25 Янв 2018 - 19:05:
Маленькие тонкости большого пуза клешни
Так называемое "пузо" клешни представляет собой конусообразную поверхность с максимумом выпуклости над осью симметрии треугольника, образованного рейками и задней шкаториной.
Поправочка: задняя шкаторина паруса к образованию вышеупомянутого треугольника не имеет отношения, так как лежит вне его плоскости.
Моя поправочка: с максимумом выпуклости над осью симметрии треугольника, образованного рейками и задней шкаториной. проекцией задней шкаторины на плоскость в которой расположены рейки.
Цитата
При обдуве клешни под углом к биссектрисе, линии тока огибают выпуклость клешни по профилю, максимум которого расположен в передней части хорды.
Это было бы справедливо, если бы мы жили в двумерном мире. В трёхмерном мире, в котором мы живём, линии тока ведут себя более прихотливо, особенно вокруг паруса малого удлинения, каковым является клешня. Скорее всего линии эти не будут лежать в какой-либо "плоскости профиля", а будут сугубо пространственными, не плоскими, кривыми, и вихри вдоль кромок паруса в этой "неплоскости" будут принимать непосредственное участие.
Это всего-навсего предположения, а имеется очевидный факт - воздух по линии тока от рейка к рейку, какой бы извилистой сложной она не представлялась, и какие бы вихри на неё не влияли (кстати, о влиянии вихря, который там остался один, поговорим позже), проходит максимум выпуклости, образованной конусообразной формой паруса, в первой половине пути движения от передней кромки к задней кромке. Да, при обдуве как модели, так и паруса видно, что имеется некоторое влияние "смещённого вихря подветренного рейка", которое, тем не менее, не разрушает главного - выпуклый профиль с максимумом в передней половине хорды (расположение максимума зависит от угла между рейками; см. выше). И если прикрепить длинную ниточку к наветренному рейку, так чтобы она была сверху паруса, а затем "включить ветер", то ниточка, как ни крути, расположится по этой неправильной линии тока. Конечно же, процесс динамический и ниточка его не отражает полностью, но и не врёт. Воздух бежит по "горбатому профилю" из точки А в точку Б.
Цитата
Если клешню поставить так, чтобы плоскость рейков была параллельна поверхности воды, то проекция биссектрисы на поверхность "конусовыпуклого" паруса будет расположена под углом к плоскости рейков. Этот угол зависит от величины "пуза" клешни, и для "нормальной" пузатости клешни его величина колеблется в пределах 5о-7о. Таким образом, у клешни присутствует некоторый "начальный" угол тангажа.
Праильно. Почти, так как термин "угол тангажа" в авиации определяется как угол между продольной осью ЛА (под которой, вероятно, подразумевается одна из его главных осей инерции) и горизонтальной плоскостью. И тут встаёт вопрос, что у нас будет продольной осью клешни, гордо выступающей в роли ЛА? Если это биссектриса угла между рейками, то она лежит в плоскости рейков, и "начальный" угол тангажа таки равен нулю. Если же продольная ось это "проекция биссектрисы на поверхность "конусовыпуклого" паруса", то "начальный" угол тангажа у нас отрицательный -5...-7°. В любом случае, при "начальном" угле тангажа парус у нас не работает, а трепыхается на ветру и никакой тяги не создаёт. "Конусовыпуклый" парус превращается в волнообразную тряпочку, полощущуюся между двух парочек, к которым она с двух сторон прикреплена.
Ответ (на вставший вопрос) есть в тексте - рейки лежат в плоскости параллельной воде. Проекция биссектрисы расположена на тряпке. Угол между биссектрисой и её проекцией и будет "некоторым начальным углом тангажа". Если его сделать больше, доведя до 15о, то картинка ниже, с красной стрелочкой, демонстрирует соотношение между катетом и гипотенузой.
Совершенно правильно подмечено, что в этом положении парус не работает (никто не утверждал обратного). Потому, что никто на него не дует. Разве что снизу или сзади дунуть, чтобы форму посмотреть.
Цитата
Стоит добавить к нему ещё десяток градусов (создать тангаж 15о), чтобы проекция полной аэродинамической силы на продольную ось (сила тяги), составила четверть полной аэродинамической силы, что вполне приемлемо на курсе бейдевинд.
Голословно.....
Вам просто не понравился знак угла тангажа? Теоретически, "оно канешна правильно", но за 15 лет в авиации очень редко приходилось слышать "тангаж + о, тангаж - о". Даже на АГД (авиагоризонт) обошлись без знаков. Что с них взять, авиаторы, ..... Говорят просто - "в наборе тангаж не более 5о", или - "на снижении тангаж не более 5о". А у клешни тангаж практически всегда в "минусах", так зачем воду в ступе толочь?
Цитата
А эта картинка будет реалистична, если ветер набегает на парус не спереди, со стороны галсового угла, а сзади, со стороны задней шкаторины. Иначе, простите, направление нарисованной красной стрелки противоречит как здравому смыслу, так и аэродинамике. Конечно, бумажная модель паруса заполаскивать не будет, даже если ещё сильней перекосить горизонт на фото, но убедить это фото, кроме вас, вряд ли кого-нибудь сможет. Если наддуть сильнее, то бумажка просто перехлопнется выпуклостью вниз, и фокус-покус раскроется.
Эта картинка абсолютно реалистична. Она всего-навсего показывает, как было отмечено выше, соотношение между полной аэродинамической силой и силой тяги. Ни одной, ни другой нет, пока не будут соблюдены условия для возникновения аэродинамической силы, но соотношение между ними (когда они появятся) определяется углом тангажа. Надеюсь теперь понятно?
Если "наддуть" парус, расположенный в такой позиции, потоком спереди-сбоку, то конечно он будет полоскаться, поскольку не открыта нижняя поверхность клешни. Но никто его так и не "наддувает". Надо сделать следующий шаг - запустить ветер на нижнюю поверхность паруса.
Цитата
Наклонив клешню на угол крена ~20o, мы создадим условия для наполнения конусообразной поверхности воздухом, попадающим "под клешню с курсового угла примерно 25о-30о и более.
кр.pngо1.png
Ага, значит крен + курсовой угол наполняют парус и, надо полагать, создают тягу вне зависимости от угла тангажа. Это противоречит вашему утверждению, что, мол, тяга зависит от угла тангажа. Оказывается, может и не зависеть. А с учётом рассмотренного выше влияния тангажа на тягу, не очень благоприятного, закрадывает сомнение в том, что так уж нужен этот тангаж.
Нет. Нет. Нет.
Не крен + курсовой угол ветра. Клешню наполняют тангаж + крен + курсовой угол ветра.
Двигаемся, последовательно, шаг за шагом:
а) определили начальный угол тангажа;
б) определили зависимость силы тяги от угла тангажа;
в) накренили парус, открыв его нижнюю поверхность для потока;
г) включили ветер.
Чем больше будет тангаж, тем хуже для шкипера, если он хочет идти в бейдевинд под клешнёй "зонтиком". И ~15о наклона клешни (проекции биссектрисы галсового угла на поверхность конусообразной поверхности паруса), являясь неким компромиссным вариантом, обеспечивают приемлемый для свежего и сильного ветра ход в бейдевинд. Будет угол наклона (тангаж) больше при том же (остром) курсовом угле ветра - нижняя поверхность закроется от ветра на острых углах. Клешня не будет принимать форму. Обтекания не будет, силы возникать не будут. Придётся увеличивать курсовой угол, т.е. уваливаться. А если не нужно уваливаться?
Цитата
После этой манипуляции, из рисунка следует, что проекция R на горизонтальную плоскость будет в районе ДП лодки.
Ясно - ерунда. Зилёненький вектор будет расположен примерно в плоскости симметрии паруса, примерно перпендикулярно плоскости рейков, а его горизонтальная проекция будет направлена поперёк горизонтальной проекции средней линии паруса, и если последняя лежит примерно вдоль ДП, как это следует при малом угле тангажа, то и горизонтальная проекция силы R будет лежать почти в плоскости мидельшпангоута, в основном действуя на дрейф и лишь слегка - на тягу. Вот и все тонкости.
Конечно ерунда!
Зелёненький вектор R, это вектор полной аэродинамической силы, вид со стороны свободной шкаторины. И независимо от того будет ли он перпендикулярен плоскости рейков, либо наклонен влево (до перпендикулярности вектору ветра в горизонтальной плоскости), от этого не изменится его имеющийся наклон на 15о "от глаз, в сторону задней стенки монитора", т.е. к носу лодки, галсовому углу паруса, и т.д. Именно этот наклон, в те самые 15о, и определит тягу.
Здесь Вы на 90о не оттудова посмотрели. Бывает.
Мне "глубоко параллельно", ставить ли R перпендикулярно плоскости рейков, или перпендикулярно вектору ветра в горизонтальной плоскости. Вы его тоже располагаете "примерно перпендикулярно...". Наклон R на ~20о крена конечно же поспособствует возникновению боковой силы - кренящей, но не столь существенной как на том же курсе с гафельным парусом, и практика доказывает это. Тем более,...что.... примерно, примерно. А другие пишут именно так - "...аэродинамическая сила направлена по нормали к вектору скорости ветра..." и при этом ссылаются на "наше всё" Жуковского. Хотя выше я отметил, что повернуть/не повернуть R, к переднему рейку, мне глубоко фиолетово, а "научный спор" по этому вопросу (в просторечии - срач), мне не интересен. Ну уменьшится проекция R на ДП за счёт того, что она "перепроектируется" дважды (первый раз на вертикальную ось, второй на горизонтальную), так пара градусов крена и тангажа выровняют ситуацию и тяга останется 1/4 от R.
Относительно рекомендаций и инструментов.
Осмелюсь, со своей стороны, тоже предложить:
- сделать пару моделек клешни: а) бумажную, которая "заполаскивать не будет"; б) из мягкого материала, например, полиэтиленового пакета, чтобы определится, когда клешня "енот-полоскун", а когда "надувается конусом";
- посмотреть ещё раз внимательно на фото ниже, где красной стрелочкой отмечена "слегка" существующая тяга.
Фото иллюстрирует положение клешни: крен -20о, тангаж -15о; курсовой угол ветра 30о (ветер слева от ДП, прямо из глаза смотрящего на картинку), тяга получится около четверти R.
и вид сверху, ветер слева от ДП под 30о:
Для бейдевинда, в свежий ветер, идти практически без крена, под таким зонтиком вполне приятно. Видеоролик это демонстрирует наглядно. На нём же всё видно - ветер слева 30-40 градусов, крен паруса не более 20, тангаж не более 10-15. Никакого крена лодки нет, ход вполне нормальный, не максимум, конечно, но удобно. Об этих тонкостях и речь, для тех, кто сделает клешню и начнёт под ней ходить. Иначе, поставят сразу "рога вверх", их тут же и обломает, и пойдут-поедут разговоры, что клешня фигня, галсами не ходит, профиля нет, ветер сбрасывается, и т.п.
https://youtu.be/CjPEoj8qfS0
ПС: Добавил вид сверху на клешню
Сообщение отредактировал утлюк: 26 января 2018 - 18:45