Перейти к содержимому

Фотография
- - - - -

Расстояние между ЦП и ЦБС


Сообщений в теме: 370

#351 анатольевич7

анатольевич7

    Яхтенный капитан

  • Капитан
  • 1 243 сообщений
  • Из:саратов
  • Судно: полутонник,тримаран
  • Название: westa

Отправлено 10 января 2023 - 22:00

Не смог прочесть теорию по ссылке, поскольку не настолько знаю польский. Поэтому опираюсь на спор наших коллег. Не знаю, насколько он близок к исходному тексту.

Тут есть разница между условиями движения объекта прямолинейно с постоянной скоростью и устойчивости движения этого объекта. 

Условия, обеспечивающие один и другой режим разные.

Для первого, как общеизвестно и было сказано в предыдущем сообщении, необходимо равенство нулю моментов в горизонтальной плоскости, что можно оценить отталкиваясь от знания положения ЦБС и ЦП.

Для второго, если считать, что судно вращается в горизонтальной плоскости относительно ЦТ (что, вообще говоря, не очевидно), требуется выполнения условия, озвученного в 347 сообщении. При этом совсем необязательно сдвигать положение фокуса  как можно дальше в корму. Тогда и устойчивость на курсе будет обеспечена и управляемость не пострадает. Излишняя "стабильность", кому она нуж

Если момент не равен 0,то тело вращается именно вокруг ЦТ. Если еще есть неравенство сил,то тело движется еще и  поступательно.Т.е. в общем случае имеем сумму двух движений.

Когда мы расматриваем взаимное положение ЦП и ЦБС (условных,чтобы ЛОП не прицепился),то мы ищем положение РАВНОВЕСИЯ. Но это положение равновесия может быть устойчивым и не устойчивым.Для самолета -это отрицательное значение производной (347) Для яхты сложнее: она движется в двух средах.Но если принять угол атаки паруса примерно 15 град,а угол дрейфа примерно 5 град,то при возмущении курса яхты на один градус гидродинамические силы изменятся примерно на 20%,а аэродинамические примерно на 7%.Поэтому можно сделать вывод о приоритете  взаимного расположения ЦТ и точки приложения гидродинамических сил для обеспечения устойчивости движения.

Из практики я знаю,что некоторые яхты "едут сами" (например Курьер-Нева И.Сиденко), а некоторые приходиться "тащить" Поэтому считаю,что-то в взаимном расположении ЦП,ЦБС и ЦТ есть.


  • 0

#352 БАР

БАР

    Яхтенный капитан

  • Инженер
  • 25 650 сообщений
  • Из:СПб
  • Судно: СТ-31э
  • Название: Авось

Отправлено 10 января 2023 - 22:30

1. Если момент не равен 0,то тело вращается именно вокруг ЦТ.

2. Если еще есть неравенство сил,то тело движется еще и  поступательно.Т.е. в общем случае имеем сумму двух движений.

Когда мы расматриваем взаимное положение ЦП и ЦБС (условных,чтобы ЛОП не прицепился),то мы ищем положение РАВНОВЕСИЯ.

Но это положение равновесия может быть устойчивым и не устойчивым.

3. Для яхты сложнее: она движется в двух средах.

Поэтому считаю,что-то в взаимном расположении ЦП,ЦБС и ЦТ есть.

1. В горизонтальной плоскости можно считать, что так.

2. Мы говорим о курсовой устойчивости, т.е. о вращении. Поэтому достаточно уравнения моментов.

Это первый случай. А устойчивость/неустойчивость - уже второй.

3. В данном случае число сред не имеет значения. Речь идет о суммарном моменте. И положении фокуса для суммарной возмущающей силы.

Поэтому для второго случая положение ЦТ нужно учитывать.


  • 0

#353 lop

lop

    Яхтенный капитан

  • Инженер
  • 4 688 сообщений
  • Из:Колпино
  • Судно: парусная доска

Отправлено 11 января 2023 - 00:09

Если момент не равен 0,то тело вращается именно вокруг ЦТ

С чего вы это взяли? Какой-то новый закон механики? Любое движение, поступательное или вращательное, относительно. То есть зависит от системы отсчёта (СО) в которой вы это движение рассматриваете. Если вы выберете СО с началом в центре тяжести судна, то в ней судно вращается вокруг центра тяжести. А если выберете СО с началом координат, расположенным на ахтерштевне, то и вращаться такое судно будет вокруг ахтерштевня. В СО, связанной с Землёй, Солнце, Луна и звёзды вращаются вокруг неподвижной Земли. В СО, связанной с Солнцем, Земля вращается вокруг него и вдобавок вокруг собственной оси. Иде правда? 

Если еще есть неравенство сил,то тело движется еще и  поступательно.Т.е. в общем случае имеем сумму двух движений.

Судно движется поступательно при равенстве сил, если начало СО неподвижно относительно дна. А если СК связана с судном, то при равенстве сил в этой системе поступательное движение судна в ней отсутствует. В системе отсчёта, неподвижной относительно дна, движение судна при равенстве сил и неравенстве моментов можно было бы рассматривать как сумму двух движений: вращения судна относительного некоторой произвольной точки, назовём её полюсом,  и поступательно перемещения самого полюса. В принципе, никто не может нам запретить считать полюсом ЦТ судна. Сложность, однако, в том, что когда судно начинает вращаться в воде (а не в сферическом вакууме), то самое равенство сил, которое имело место до начала вращения, нарушается и судно начинает двигаться ускоренно. А значит, его ЦТ уже не будет двигаться равномерно и прямолинейно в СО, связанной с дном, а системы отсчёта, связанные с судном, перестанут быть инерционными - в них появятся составляющие сил и моментов инерции. Благостная равновесная статическая постановка первой задачи - центровки яхты перестанет работать, так как задача стала существенно динамической.

 Когда мы расматриваем взаимное положение ЦП и ЦБС (условных,чтобы ЛОП не прицепился),то мы ищем положение РАВНОВЕСИЯ. Но это положение равновесия может быть устойчивым и не устойчивым.Для самолета -это отрицательное значение производной (347) Для яхты сложнее: она движется в двух средах.Но если принять угол атаки паруса примерно 15 град,а угол дрейфа примерно 5 град,то при возмущении курса яхты на один градус гидродинамические силы изменятся примерно на 20%,а аэродинамические примерно на 7%.Поэтому можно сделать вывод о приоритете  взаимного расположения ЦТ и точки приложения гидродинамических сил для обеспечения устойчивости движения.
Из практики я знаю,что некоторые яхты "едут сами" (например Курьер-Нева И.Сиденко), а некоторые приходиться "тащить" Поэтому считаю,что-то в взаимном расположении ЦП,ЦБС и ЦТ есть. 

Что-то есть, вероятно. Только достоверность результата решения динамической задачи методами статики мало отличается от достоверности гадания на кофейной гуще. Хотя видимость активной деятельности присутствует.


  • 1

#354 anton19286

anton19286

    Рулевой 3-го класса

  • Основной экипаж
  • PipPipPipPip
  • 146 сообщений
  • Из:Томск

Отправлено 11 января 2023 - 06:53

меня в тех формулах смутило, что момент инерции там никак не влияет, входят только размеры корпуса и руля, то есть это такая стационарная управляемость.
  • 0

#355 Алексеев В.М.

Алексеев В.М.

    Za RUDDI u SKR

  • Инженер
  • 16 354 сообщений
  • Из:Ленинград
  • Судно: яхта
  • Название: Касси

Отправлено 11 января 2023 - 12:27

Пример. Что-то около 1985 г. Чертежи в металле для "Алмазной" технологии. Даже с таблицей сварки.

Прикрепленные изображения

  • Мойтрим.jpg

  • 0

#356 lop

lop

    Яхтенный капитан

  • Инженер
  • 4 688 сообщений
  • Из:Колпино
  • Судно: парусная доска

Отправлено 11 января 2023 - 12:43

меня в тех формулах смутило, что момент инерции там никак не влияет, входят только размеры корпуса и руля, то есть это такая стационарная управляемость.

Ничего удивительного в этом нет. Общий случай движения судна, если его нельзя свести к стационарной (квазистатической) постановке, нельзя описать несколькими простыми "универсальными" формулами. Для справочников в лучшем случае подбираются какие-то эмпирические соотношения, условно годящиеся  для типовых обводов, и даже если вам повезло и ваши обводы типовые, погрешность полученного по таким формулам результата будет неопределённой. Если есть сомнения в приемлемой устойчивости движения нетипового судна, для БЖП используют расчёты не по формулам из справочника, а решая систему дифференциальных уравнений движения тела в жидкости, в которых кроме инерции самого тела нужно учесть и инерцию окружающей судно жидкости, и/или проводят модельные испытания, что считается более надёжным. Ну, а для маленьких проще не уходить далеко от тех форм, которыми пользовались предшественники, либо, если вы новатор и пионер, экспериментировать уже с натурным объектом. Тут скорее опыт поможет, чем формулы из справочника.


  • 0

#357 lop

lop

    Яхтенный капитан

  • Инженер
  • 4 688 сообщений
  • Из:Колпино
  • Судно: парусная доска

Отправлено 11 января 2023 - 13:05

Пример. Что-то около 1985 г. Чертежи в металле для "Алмазной" технологии. Даже с таблицей сварки.

Пример ухудшения устойчивости, обычно избыточной у тримаранов, возможно, с целью улучшения манёвренности. Насколько удачный - видимо неизвестно.


  • 0

#358 анатольевич7

анатольевич7

    Яхтенный капитан

  • Капитан
  • 1 243 сообщений
  • Из:саратов
  • Судно: полутонник,тримаран
  • Название: westa

Отправлено 11 января 2023 - 13:50

ЛОП   С чего вы это взяли? Какой-то новый закон механики? Любое движение, поступательное или вращательное, относительно. То есть зависит от системы отсчёта (СО) в которой вы это движение рассматриваете. Если вы выберете СО с началом в центре тяжести судна, то в ней судно вращается вокруг центра тяжести. А если выберете СО с началом координат, расположенным на ахтерштевне, то и вращаться такое судно будет вокруг ахтерштевня. В СО, связанной с Землёй, Солнце, Луна и звёзды вращаются вокруг неподвижной Земли. В СО, связанной с Солнцем, Земля вращается вокруг него и вдобавок вокруг собственной оси. Иде правда? 

 

У вас удивительная способность из очевидных и понятных вещей делать "КАШУ"  Есть движение относительное и абсолютное.Если  вы выбрали СО в ЦТ,то относительное движение будет только вращательным.Если при этом существует неравенство сил,то ЦТ тоже будет перемещаться вместе с вашей Относительной системой отсчета  а абсолютное движение будет состоять  из вращения вокруг ЦТ и перемещения ЦТ Если мы хотим решить задачу движения яхты,то в качестве СО берем кусочек плоской поверхности воды.Но вы не хотите или не можете решить задачу,поэтому начинаете варить "кашу" : рассказывать о врашении Земли,Пуны и звездах.  


  • 0

#359 анатольевич7

анатольевич7

    Яхтенный капитан

  • Капитан
  • 1 243 сообщений
  • Из:саратов
  • Судно: полутонник,тримаран
  • Название: westa

Отправлено 11 января 2023 - 14:12

1. В горизонтальной плоскости можно считать, что так.

2. Мы говорим о курсовой устойчивости, т.е. о вращении. Поэтому достаточно уравнения моментов.

Это первый случай. А устойчивость/неустойчивость - уже второй.

3. В данном случае число сред не имеет значения. Речь идет о суммарном моменте. И положении фокуса для суммарной возмущающей силы.

Поэтому для второго случая положение ЦТ нужно учитывать.

1.Не только в горизонтальной плоскости,а вокруг всех трех осей системы координат

2.Неправильно.Как только возникает возмущение по курсу ,то изменяются углы атаки паруса и шверта,т.е. изменяются силы.Поэтому пишут два уравнения: первое для производной от угловой скорости  и второе для производной от угла атаки

3.Число сред имеет значение,так как удваивается число сил и моментов,число переменных,среды имеют разные физические характеристики,изучены по разному.Например куда сдвигается центр давления паруса если парус заполоскал,как при этом меняется соотношение подьемной силы и силы сопротивления.


  • 0

#360 anton19286

anton19286

    Рулевой 3-го класса

  • Основной экипаж
  • PipPipPipPip
  • 146 сообщений
  • Из:Томск

Отправлено 11 января 2023 - 16:41

Ну, а для маленьких проще не уходить далеко от тех форм, которыми пользовались предшественники, либо, если вы новатор и пионер, экспериментировать уже с натурным объектом. Тут скорее опыт поможет, чем формулы из справочника.

Есть три формы от предшественников: киль во всю длину, вполовину, и тонкий. Какую лодку не крутанёт на волне?
  • 1

#361 Алексеев В.М.

Алексеев В.М.

    Za RUDDI u SKR

  • Инженер
  • 16 354 сообщений
  • Из:Ленинград
  • Судно: яхта
  • Название: Касси

Отправлено 11 января 2023 - 17:35

Пример ухудшения устойчивости, обычно избыточной у тримаранов, возможно, с целью улучшения манёвренности. Насколько удачный - видимо неизвестно.

Мне известно.

К рассуждениям о положениях ЦП, ЦТ, ЦВ, ЦБС в движении по прямой, в циркуляции, при кренах, при дифферентах, при взятии рифов, при форме поперечных и продольных сечений корпуса и поплавков. И прочих возможных изменений условий плавания. :D Забыл упомянуть характеристики волны, силу и направление ветра, солёность моря, наличие островов водорослей.

Элементарное решение. Без высшей математики, которую уже забыл по ненужности. :(

В детстве ходил под шпринтовым парусом,  центровку проводил перемещением доски по длине  с бортовыми швецами, способными изменять угол атаки. Можно было правый конец доски сдвигать вперёд-назад, как и левый. ОПТИМИЗИРОВАТЬ без производных.  Ну, дурак был, не писал дифференциальных уравнений.
 


  • 2

#362 БАР

БАР

    Яхтенный капитан

  • Инженер
  • 25 650 сообщений
  • Из:СПб
  • Судно: СТ-31э
  • Название: Авось

Отправлено 11 января 2023 - 20:51

1.Не только в горизонтальной плоскости,а вокруг всех трех осей системы координат

2.Неправильно.Как только возникает возмущение по курсу ,то изменяются углы атаки паруса и шверта,т.е. изменяются силы.Поэтому пишут два уравнения: первое для производной от угловой скорости  и второе для производной от угла атаки

3.Число сред имеет значение,так как удваивается число сил и моментов,число переменных,среды имеют разные физические характеристики,изучены по разному.Например куда сдвигается центр давления паруса если парус заполоскал,как при этом меняется соотношение подьемной силы и силы сопротивления.

1. Вы считаете, что этот катамаран при крене вращается вокруг ЦТ? Ну, ну.

кт02.jpeg

2. Что такое момент? Меняются силы, меняются моменты. Нам надо обеспечить их равенство.

Угловая скорость - это скорость изменения угла атаки. Просто изменение силы (момента) раскладываем в ряд. И членов ряда может быть не только два, а сколь угодно много. Зависит от решаемой задачи.

3. Есть одна внешняя возмущающая сила, которая нас интересует. Она включает и аэро и гидро составляющие. Она создает возмущающий момент, который надо компенсировать дополнительной силой, приложенной в фокусе. 


  • 0

#363 анатольевич7

анатольевич7

    Яхтенный капитан

  • Капитан
  • 1 243 сообщений
  • Из:саратов
  • Судно: полутонник,тримаран
  • Название: westa

Отправлено 11 января 2023 - 21:20

1. Вы считаете, что этот катамаран при крене вращается вокруг ЦТ? Ну, ну.

attachicon.gifкт02.jpeg

2. Что такое момент? Меняются силы, меняются моменты. Нам надо обеспечить их равенство.

Угловая скорость - это скорость изменения угла атаки. Просто изменение силы (момента) раскладываем в ряд. И членов ряда может быть не только два, а сколь угодно много. Зависит от решаемой задачи.

3. Есть одна внешняя возмущающая сила, которая нас интересует. Она включает и аэро и гидро составляющие. Она создает возмущающий момент, который надо компенсировать дополнительной силой, приложенной в фокусе. 

1.Все очень просто. Этот кат участвует в двух движениях: ЦТ поднимается вверх+поворот вокруг ЦТ

2.Возьмите учебник по динамике летательного аппарата,где описывается короткопериодическое движение ЛА.Там все расписано

3.Если мы хотим бесконечную дискуссию.то можно привести к одной силе.А если хотим действительно решить задачу,то нужно верх и низ рассматривать по отдельности.,так как поведение мягкого паруса значительно отличается от поведения жесткого шверта


  • 0

#364 lop

lop

    Яхтенный капитан

  • Инженер
  • 4 688 сообщений
  • Из:Колпино
  • Судно: парусная доска

Отправлено 11 января 2023 - 21:23

Есть три формы от предшественников: киль во всю длину, вполовину, и тонкий. Какую лодку не крутанёт на волне?

На маленькой волне не крутанёт с любой формой, на волне побольше и покруче - крутанёт с любой формой. В Томске вроде акваторий с большими волнами нету, откуда опасения именно за устойчивость? Кроме киля и форма корпуса тоже важна. Так что тяжкий выбор всё равно придётся делать самому. 

На гладкой воде при малой скорости все устойчивые. На большой скорости все (те, кто смог её достигнуть) становятся неустойчивыми даже на гладкой воде. На волне в бейдевинд яхта устойчива, на полном бакштаге-фордевинде та же яхта становится неустойчивой. Даже без водорослей и полиэтиленовых пакетов. А вы говорите - ЦБС и ЦТ.


  • 1

#365 БАР

БАР

    Яхтенный капитан

  • Инженер
  • 25 650 сообщений
  • Из:СПб
  • Судно: СТ-31э
  • Название: Авось

Отправлено 11 января 2023 - 21:34

1.Все очень просто. Этот кат участвует в двух движениях: ЦТ поднимается вверх+поворот вокруг ЦТ

2.Возьмите учебник по динамике летательного аппарата,где описывается короткопериодическое движение ЛА.Там все расписано

3.Если мы хотим бесконечную дискуссию.то можно привести к одной силе.А если хотим действительно решить задачу,то нужно верх и низ рассматривать по отдельности.,так как поведение мягкого паруса значительно отличается от поведения жесткого шверта

1. Мы говорим об оси, относительно которой происходит вращение. Она должна быть неподвижна, чтобы не писать лишних уравнений. Эта ось не проходит через ЦТ. А если брать ось, относительно которой что-то вращается, а сама ось при этом перемещается, то таких - бесконечное множество. Но ими стараются не пользоваться. Зачем вводить лишние переменные типа смещения оси?

2. Не буду. Там нет ничего нового для меня. Тем более, что задача для судна, движущегося на границе двух сред, значительно сложнее, чем для самолета.

3. Если мы хотим решить задачу на уровне самостройщика, то упрощаем ее до одной силы. Если на уровне кандидатской, то учитываем жесткость/мягкость паруса, его профилировку, крутку, наклон мачты и многое, многое другое. 

Я бы выбрал первое.


  • 0

#366 Алексеев В.М.

Алексеев В.М.

    Za RUDDI u SKR

  • Инженер
  • 16 354 сообщений
  • Из:Ленинград
  • Судно: яхта
  • Название: Касси

Отправлено 11 января 2023 - 21:35

Весь ФОКУС :D в применении швертов тандем, как это делают иногда на гоночных парусных судах. Регулировка на ходу. 


  • 0

#367 lop

lop

    Яхтенный капитан

  • Инженер
  • 4 688 сообщений
  • Из:Колпино
  • Судно: парусная доска

Отправлено 12 января 2023 - 00:32

Мне известно.

...

То есть построили тримаран по этому проекту?


  • 0

#368 Алексеев В.М.

Алексеев В.М.

    Za RUDDI u SKR

  • Инженер
  • 16 354 сообщений
  • Из:Ленинград
  • Судно: яхта
  • Название: Касси

Отправлено 12 января 2023 - 06:58

Нет. Я проектировал и гонялся на катамаранах, катался на тримаранах и строил много разных моделей. Там использовал накопленные знания. У этих курс определяет площадь  опущенного на корме за транцем шверта. :D


  • 0

#369 anton19286

anton19286

    Рулевой 3-го класса

  • Основной экипаж
  • PipPipPipPip
  • 146 сообщений
  • Из:Томск

Отправлено 12 января 2023 - 07:49

На гладкой воде при малой скорости все устойчивые. На большой скорости все (те, кто смог её достигнуть) становятся неустойчивыми даже на гладкой воде. 

вообще-то наоборот, чем скорость больше, тем больше устойчивость на курсе, тупо эффективность руля возрастает.
или вы про скорость полёта блинчиком?


  • 0

#370 lop

lop

    Яхтенный капитан

  • Инженер
  • 4 688 сообщений
  • Из:Колпино
  • Судно: парусная доска

Отправлено 12 января 2023 - 12:38

Не обязательно блинчиком. Критерием устойчивости по рысканию мы, при примитивном подходе, считаем реакцию судна на малое внешнее возмущение момента на рыскание, то есть относительно вертикальной оси. При этом движение считаем плоским, все силы - действующими в одной плоскости, и ЦТ тела также полагаем расположенным в этой же плоскости. То есть из шести дифференциальных уравнений движения тела три сразу отбрасываем. Однако ЦТ и ЦБС расположены, как правило, на разной высоте, И когда судно под действием возмущающего момента начинает двигаться ускоренно, то на ЦТ начинает действовать сила инерции, вызывая изменение крена судна, которое мы в примитивном подходе не учитывали. Крен, в свою очередь, вызывает изменение подводной части корпуса, что, в свою очередь, меняет силы и моменты, действующие на судно. Это наиболее понятный пример В системе уравнений движения все шесть уравнений связаны друг с другом, и упрощая эту систему мы увеличиваем погрешность решения. Иногда, как при малых скоростях, это небольшая погрешность, а иногда такая, что решение просто не имеет ничего общего с реальностью. Например, вместо небольшого рыскания, которое легко можно скомпенсировать рулём, небольшое внешнее изменение момента на рыскание вызывает переворот вокруг продольной оси. Килевым яхтам, впрочем, это не грозит, они недостаточно быстрые.


  • 0

#371 Алексеев В.М.

Алексеев В.М.

    Za RUDDI u SKR

  • Инженер
  • 16 354 сообщений
  • Из:Ленинград
  • Судно: яхта
  • Название: Касси

Отправлено 12 января 2023 - 12:58

Для lop*а: мне надо было добиться подавляющего превосходства моих школьников-судомоделистов-яхтсменов. Один из конкурентов (очень амбициозный) в сборной города имел катамаран шириной 500 мм со швертом между корпусов, очень острыми носовыми обводами и антикрылом, препятствующим зарыванию в воду носом. Своих я посадил на поплавки  длиной 2 метра при ширине 10 см со швертами на оконечностях: требовалось иметь устойчивость на курсе "прямоходов". В классе моделей"М" применили укороченные обводы "Темпеста" (модель получилась очень широкой) с заменяемым по площади и весу швертом со свинцовой бульбой. В зависимости от ветровых условий на старте меняли. Перед рулём имелся всегда скег.


  • 0



Ответить



  


Количество пользователей, читающих эту тему: 0

0 пользователей, 0 гостей, 0 скрытых пользователей