Зима. В ожидании ледохода и ветра, самое время поразмышлять над теорией нашего движения под парусом. Ибо когда дунет, размышлять будет некогда. На сайте наших друзей, нашел такую полемику:
Vladimir, 03.12.05:
Нередко мне приходится слышать фразы типа: "За счёт твиста парус сбрасывает лишний ветер при порыве". Я полагаю, что в этой фразе скрывается по крайней мере терминологическое недоразумение. Давайте не будем путать твист и открывание задней шкаторины.
Но перед обоснованием этого утверждения немного теории о вымпельном (активном) ветре.
Различают понятия: истинный ветер - это поток воздуха относительно неподвижных предметов, то есть то, что нормальные люди привыкли подразумевать под словом ветер, и вымпельный или активный ветер - это поток воздуха, действующий на оснастку судна. Очевидно, что вымпельный ветер складывается из истинного ветра и встречного набегающего потока вызванного движением судна.
Давайте попробуем понять, каково направление вымпельного ветра? На рисунке 1
доска идёт курсом бейдевинд со скоростью Vs. Скорость истинного ветра Vr. Вымпельный ветер - векторная сумма истинного ветра и скорости обратной Vs. Vw=Vr-Vs Видно, что вымпельный ветер повёрнут к корме в сравнении с истинным. То есть при разгоне ветер как бы заходит с носа. Именно по этому при разгоне следует добирать парус.
Теперь давайте вспомним, что скорость ветра не одинакова на разной высоте. Вблизи поверхности воды воздух тормозится за счёт трения о воду, а с высотой его скорость возрастает. Теоретически, для ламинарного потока зависимость скорости от высоты является линейной. Однако, в парусной литературе приводится график показанный на рисунке 2 (ссылка выше). По-видимому, очевидная нелинейность в нижней части связана с турбулизацией околоводного ветра.
Рассмотрим ветер на двух высотах: 1 метр от воды (чуть ниже гика) и 5 метров (примерно у топа). Величина скорости истинного ветра на этих высотах различна и Vr1 < Vr5. Сложив каждую из этих скоростей со скоростью встречного потока, видим, что результирующая скорость вымпельного ветра Vw1 и Vw5 различается уже не только по величине, но и по направлению. Верхняя часть паруса обдувается ветром более близким к истинному, а нижняя - к встречному потоку.
Твист - это винтообразная крутка паруса. Он нужен для того, чтобы парус во всех своих горизонтальных сечениях работал одинаково эффективно, то есть стоял под одним и тем же углом атаки к набегающему потоку воздуха. Чем более твистованным сшит парус, тем сильнее верхняя его часть повёрнута под ветер. Это очень хорошо заметно на гафельных или рейковых парусах: гафель всегда повёрнут относительно гика, или реёк относительно нижней шкаторины. При этом, если всё настроено правильно, весь парус надут, во всех горизонтальных сечениях имеет эффективный аэродинамический профиль, и не заполаскивает ни вверху, ни внизу, ни по передней, ни по задней шкаторине, и задняя шкаторина не открывается. На больших парусниках с прямым вооружением с той же целью верхние и нижние паруса ставят под разным углом к корпусу. Нижние под большим углом атаки к истинному ветру, верхние - под меньшим.
Что же касается "сбрасывания лишнего ветра" при порывах, для этого применяется техническое решение, обозначаемое обычно терминами "открытая (открывающаяся) задняя шкаторина" или просто "открытый парус". (Не путать с открыванием/закрыванием в смысле потравливания/ набирания паруса движением рук с гиком.) Суть эффекта состоит в том, что при порыве увеличивается изгиб мачты, и задняя шкаторина полностью теряет поддержку со стороны рангоута, становится этаким "флагом". В такой ситуации она свободно разворачивается по направлению вымпельного ветра и перестаёт создавать тягу. Поскольку открытие задней шкаторины связано с изгибом мачты, можно предварительно задать ей открытое состояние за счёт достаточно сильной набивки по мачте. Не следует думать, что при этом "лишняя" площадь паруса совсем не работает. Она таки создаёт тягу на полных курсах при разгоне, пока вымпельный ветер ещё не зашёл с носа.
Резюмируя сказанное: твист придаётся парусу для эффективности работы по всей площади. Открывание задней шкаторины - для уменьшения эффективной площади. Современные виндсерфовые паруса, как правило, сочетают в себе эти два конструктивных решения, но путать их не следует. Хотелось бы, чтобы грамотные участники форума прокомментировали сию заметку.
Nozdrin:
Да, в общем все так, но не совсем. В яхтах давно уже применяется русский термин - крутка паруса. Там действительно она должна быть такой, чтобы обеспечивать равные углы атаки по высоте паруса. Даже более того, она должна быть разной на разных курсах относительно ветра. Не буду тут приводить векторов, но на полных курсах разница направлений вымпельного ветра по высоте больше, чем на острых.
Серфовый парус работает в очень сложном и нестабильном режиме. При ударах о волны верхняя часть паруса совершает маховые движения. При этом очевидно, что парус должен иметь определенную "мягкость" и менять углы атаки, то есть скручиваться или, как говорят - открываться. Еще одно специфическое требование к досочному парусу - стабильность положения точки тяги. То есть, хороший парус не должен "крутить" (т.е., тяга на порывах не должна смещаться на заднюю руку). Вот как раз с этим явлением и борятся такими методами, как утолщение задней части лат и увеличение крутки. Получившийся более стабильный парус можно сделать а) бОльшим по площади и б) - более полным снизу и мощным.
Крутка серфовых парусов явно больше, чем это требуется для обеспечения правильных углов атаки. Кстати, поделюсь секретом создания этого твиста. Парус кроится или поперечными S-образными(!) закладками или продольными закладками, имеющими отрицательные кривизны в районе задней шкаторины. При этом парус хотел бы извернуться наизнанку, но ему не дают жесткие трубчатые латы, и он скручивается по высоте, сохраняя положительно вогнутые профиля по потоку.
lop:
Мне это представление о твисте кажется не вполне правильным, хотя и широко распространенным. Помнится, летом Nub прям поэму целую ему посвятил в своем посте о родственных взаимоотношениях серфовых и яхтенных парусов. Мне тогда влом было ему ответить, на развернутый ответ времени жалко, а кратко - нужных слов бы не нашел.
Корни этого заблуждения уходят, как мне кажется, в "Школу яхтенного рулевого", где пользу крутки паруса обосновывали исключительно ростом скорости истинного ветра с высотой. Интересно, что пожалуй ни в одной (кроме "Школы..") серьезной книжке по классическому парусу твист, то есть крутка паруса, не рассматривается как положительная вещь. Напротив, яхтсмены-гонщики всячески стараются избавиться от него, за исключением самых слабых ветров, да и тогда потому, что натяжение шкота может исказить форму паруса, а не потому что "твистованный парус лучше работает". Чем сильнее дует, тем усерднее они борются со скручиванием. И у них есть к тому резон - они парус не руками держат.
Вообще, достаточно развернутое и в целом правильное описание твиста можно найти у Aleon'a. Или запустить поиск, лучше на Гугле, по словам sail и twist. Вот несколько замечаний.
В ответ на:
--------------------
Твист - это винтообразная крутка паруса. Он нужен для того, чтобы парус во всех своих горизонтальных сечениях работал одинаково эффективно, то есть стоял под одним и тем же углом атаки к набегающему потоку воздуха.
--------------------
Это не совсем так. Что такое эффективный парус? С точки зрения аэродинамики критерием эффективности крыла (паруса) в целом является не равенство углов атаки во всех его (горизонтальных) сечениях, а максимальное качество, то есть максимальное отношение подъемной силы к сопротивлению. Теоретически это обеспечивается (полу)эллиптическим распределением подъемной силы по размаху (у нас - по высоте). Для современных парусов с широким верхом это означает, что чем выше сечение, тем меньше должен быть угол атаки.
При порыве ветра задняя шкаторина открывается не потому, что при порыве "задняя шкаторина полностью теряет поддержку со стороны рангоута, становится этаким "флагом". В такой ситуации она свободно разворачивается по направлению вымпельного ветра и перестаёт создавать тягу." Становиться флагом или открываться наподобие двери на петлях ей не позволят латы, являющиеся частью рангоута и продолжающие поддерживать заднюю шкаторину даже и при изгибе мачты. Задняя шкаторина не открывается как флаг или дверь, а следует за задними концами лат, которые, благодаря полученной при изгибе мачты слабине материала между ними, движутся подобно раскрывающемуся вееру, если смотреть на парус сверху. То есть твист при порыве увеличивается, а при ослаблении ветра - уменьшается, автоматически делая парус более "дружелюбным". Тягу паруса сам твист, как правило, уменьшает, что хорошо известно людям, ходившим на старых парусах, которые при равной площади с современными тянули сильнее. Но при этом твист уменьшает и индуктивное сопротивление паруса, причем в гораздо большей степени, чем тягу. Именно поэтому даже в ровный ветер современные твистованные паруса ощущаются гораздо более легкими. А на порывах, за счет переменного твиста, они просто несопоставимы со старыми парусами, которые сдергивали тушку с доски или начинали верхушкой работать в обратную (только что бывшую наветренной) сторону и норовили прихлопнуть тушку сверху.
По твоей теории, во-первых, в соответствии с зависимостью величины средней скорости ветра от высоты, крутка вверху паруса должна быть меньше, чем вниз, где скорость изменяется сильнее. Во-вторых, чем сильнее ветер, тем меньше должен быть эффект скручивания паруса, ведь скорость глиссирующей доски превышает скорость истинного ветра в 1.5-2 раза, относительная разница скоростей ветра по высоте на фоне растущего вымпельного ветра становится все незначительнее. Раз с ростом скорости эффект скручивания уменьшается, то максимальную крутку следует делать на слабых ветрах, а минимальную - на сильных. А что мы видим на досках? Не странно ли, что на практике все сделано наоборот? Максимальный твист - в верхней части паруса, и чем сильнее ветер, тем бОльший твист стараются обеспечить спортсмены. Думаю, они делают все правильно, ибо твист
- во-первых, и главным образом, улучшает динамику паруса, его работу на порывах и неравномерностях скорости ветра во времени;
- во-вторых, улучшает аэродинамическое качество паруса, то есть отношение подъемной силы на парусе к его сопротивлению, хотя и снижает величину подъемной силы;
- и лишь в последнюю очередь, незаметно, и главным образом теоретически, при некоторых условиях уменьшает различие углов атаки сечений на разной высоте нужным (для повышения эффективности работы паруса) образом.
Nozdrin:
"...критерием эффективности крыла (паруса) в целом является не равенство углов атаки во всех его (горизонтальных) сечениях, а максимальное качество, то есть максимальное отношение подъемной силы к сопротивлению. Теоретически это обеспечивается (полу)эллиптическим распределением подъемной силы по размаху..." Да, возможно, если подходить строго, то для получения эллиптической эпюры давления на парусе углы атаки разных сечений какого то эффективного крыла могут быть и неодинаковыми. Но в данном случае речь идет о подстройке углов атаки паруса к веерообразному по высоте ветру и тогда все вроде правильно.
"...Задняя шкаторина не открывается как флаг или дверь, а следует за задними концами лат, которые, благодаря полученной при изгибе мачты слабине материала между ними, движутся подобно раскрывающемуся вееру, если смотреть на парус сверху." Вообще, в яхтенных парусах под "открыванием" задней шкаторины понимается уплощение задней части профилей паруса, а не крутка, которую ты описал выше. То есть определение Vladimir-а в общем точнее. Я вижу только небольшой перебор насчет "становится этаким "флагом"... и перестаёт создавать тягу".
alex_v
Существует мнение, о наличии градиента скорости ветра при ламинарном течении воздушного потока. Другими словами, при слабом ветре, когда отсутствуют порывы, скорость ветра у самой поверхности существенно меньше и плавно повышается с высотой. Для яхт с высокой мачтой это может быть существенно. Остается только добавить, что виндсерферы при таком ветре не катаются. Т.е. про разность вымпельного ветра с высотой можно забыть.
Вот тут есть долгие рассуждения про разность силы и направления ветров по высоте вследствие силы трения и силы Кориолиса, и про то, что с усилением ветер в северном полушарии поворачивает направо:
http://www.starpath.com/cgi-bin/ubb/u...
lop
В ответ на: --------------------
Да, возможно, если подходить строго, то для получения эллиптической эпюры давления на парусе углы атаки разных сечений какого то эффективного крыла могут быть и неодинаковыми. Но в данном случае речь идет о подстройке углов атаки паруса к веерообразному по высоте ветру и тогда все вроде правильно.
--------------------
Тут надо определить конечную цель этой подстройки углов атаки паруса. Что нам дает формальное равенство (по высоте) углов атаки горизонтальных сечений вымпельному ветру? На первый взгляд - вроде бы то, что надо: парус равномерно (точнее, пропорционально ширине горизонтального сечения) нагружен и вроде как работает максимально эффективно. Это было бы так, если бы обтекание паруса было двухмерное, строго по горизонтальным его сечениям, и вымпельный ветер, действующий на каждое сечение, определялся бы по методике, описанной Vladimirом. На самом деле обтекание паруса трехмерное, а на углы атаки конкретного сечения оказывает влияние не только вымпельный ветер, но и сам парус.
Небольшой ликбез по гидродинамике. Представим, что парус имеет форму прямоугольника. Если бы он имел бесконечную высоту, то обтекание было бы двухмерным, в полном соответствии с описанным Vladimirом. На наветренной стороне давление повышенное, на подветренной - пониженное. Для простоты временно забудем о неодинаковости скорости по высоте и обтекании нижней шкаторины - тогда "эффективный" угол атаки для всех сечений будет один и тот же.
Если у такого бесконечного паруса отрезать верхнюю часть, то на верхней шкаторине у нас образовуется скачок давления. Само собой, в этом месте воздух с наветренной стороны не захочет идти горизонтально до задней шкаторины, а начнет предательски перетекать с наветренной на подветренную сторону прямо вокруг верхней шкаторины. То есть конечность высоты паруса приводит к возникновению дополнительного (к истинному и вызванному) "ветра", направленного поперек паруса. Этот ветер вызывает так называемый "скос потока", меняя двухмерную картину обтекания паруса, то есть меняя локальные углы атаки и на других сечениях, расположенных ниже. Понятно, что чем ниже от верхней шкаторины находится сечение, тем слабее скос потока, тем меньше трехмерный угол атаки отличается от двухмерного. Понятно также, что если все сечения расположены как и в двухмерном случае, то есть не учитывают скос потока, то локальные углы атаки верхних сечений за счет скоса потока будет больше, чем у ниже расположенных, и если нижние сечения стоят под оптимальным углом атаки, то верхние будут работать под слишком большими углами атаки.
Если сделать воздушный поток видимым, внося в него окрашенные частицы, то мы заметим, что за верхней шкаториной тянется по потоку длинный вихревой жгут, которого не было при двухмерном обтекании. Натурально, наша красивая двухмерая картина испортилась: давление с наветренной стороны в верхней части паруса уже не то, что было раньше. Хуже того, это "обтекание вокруг" создавшее вихревой жгут, или так называемый "присоединенный вихрь", не только увеличивает углы атаки верхних сечений, но и является бесполезной потерей энергии ветра, которая раньше расходовалась на полезную работу паруса. Эту потерю энергии называют индуктивным сопротивлением. Чем активней перетекание потока вокруг верхней шкаторины, тем больше потери, тем выше индуктивное сопротивление. Одним из способов его снижения является уменьшение углов атаки верхних сечений, которые, как мы помним, были больше оптимальных. Более того, если еще сильнее уменьшить углы атаки верхних сечений, так, что они станут меньше оптимальных, то разность давлений на наветренной и подветренной сторонах паруса в районе верхней шкаторины уменьшится еще больше, и вихревой жгут, а вместе с ним и индуктивное сопротивление совсем ослабнут. Правда, это приведет к снижению подъемной силы верхних сечений, но овчинка может стоить выделки, если аэродинамическое качество паруса повысится. Даже если на верхних сечениях паруса подъемная сила будет отсутствовать вовсе, это не означает, что эта часть паруса не работает - она работает, так как хотя и не создает тяги, но снижает индуктивное сопротивление паруса.
Хотя выше для наглядности рассматривался прямоугольный парус, картина примерно та же и при произвольной форме паруса. Скажем, у треугольного паруса перетекание с наветренной на подветренную сторону с образованием присоединенных вихрей "размазано" по всей длине задней шкаторины, скос потока не сосредоточен вблизи верхней шкаторины (ее просто нет), а распределен по всей высоте.
Как видим, даже при постоянной по высоте скорости (истинного) ветра наиболее эффективным (оптимальным) будет не парус с постоянным углом атаки горизонтальных сечений, а именно скрученный по высоте парус. Кстати, у некоторых самолетов и практически у всех парящих птиц этот способ снижения индуктивного сопротивления также успешно используется. Уж там-то сорость по размаху вроде бы меняться не должна, а все равно - крутят. Таким образом, "какое-то эффективное крыло" - это не теоретическая абстракция, а вполне конкретный современный серфовый парус. Теория дает критерий, пользуясь им можно сделать крутку такой, чтобы наш парус получил максимальное качество. Практика до этого еще не дошла, но движется в правильном направлении.
В ответ на: --------------------
Вообще, в яхтенных парусах под "открыванием" задней шкаторины понимается уплощение задней части профилей паруса, а не крутка, которую ты описал выше. То есть определение Vladimir-а в общем точнее. Я вижу только небольшой перебор насчет "становится этаким "флагом"... и перестаёт создавать тягу".
--------------------
На мой взгляд сравнение крутки парусов яхт и досок не вполне корректно. Следует учесть ряд факторов.
1. У яхт крутку, как я уже упоминал, всячески стремятся минимизировать, особенно при свежем ветре. У досок наоборот - при усилении ветра создают условия для увеличения скручивания.
2. У яхт основной причиной крутки является задирание вверх гика. Погон гика-шкота имеет ограниченную длину, поэтому на полных курсах, когда угол между гиком и ДП велик, шкот не может создать достаточного вертикального усилия при необходимом горизонтальном. Проблему частично решают оттяжкой гика. У досочного паруса этой проблемы нет в принципе.
3. Задняя шкаторина на гроте изначально довольно сильно натянута. Чтобы серп при этом не скатывался в трубочку, используются латы, впрочем, довольно короткие; поэтому, чтобы серп не отваливался слишком рано, профиль паруса в задней части имеет выпуклую форму. На досочном парусе задняя шкаторина практически не имеет начального натяжения, латы сквозные и жесткие в задней части и задняя часть профиля паруса практически прямая, так что парус не то что плоский в задней части, а имеет слегка S-образную форму в сечениях между лат, то есть "отвален" изначально.
4. Для обеспечения скручивания на досочном парусе сильно выбивают переднюю шкаторину. При этом мачта довольно сильно изгибается, максимум пуза смещается назад, а задняя шкаторина без нагрузки почти полностью расслаблена, что при приложении ветровой нагрузки и приводит к скручиванию паруса. На гроте выбивание передней шкаторины за счет дефориации материала смещает максимум пуза вперед, к мачте, и практически не влияет ни на ее изгиб, ни на натяжение задней шкаторины.
5. Изгиб мачты на яхте определяется натяжением гика-шкота, которое натягивает прежде всего заднюю шкаторину (точнее, материал вдоль линии "шкотовый угол - фаловый угол"), а та, в свою очередь, тянет и изгибает прежде всего верхушку мачты. Ясно, что это действие никак не может способствовать скручиванию паруса. Что при этом действительно происходит, так это некоторое ослабление довольно узкой полосы материала на серпе паруса, особенно в его верхней части. Вот эта область яхтенного паруса на порывах, отчасти благодаря коротким латам, действительно может "приоткрываться" или отваливаться, придавая сечению S-образную форму. Этому способствует и специфика изгиба мачты на яхтах со стоячим такелажем, где верхушка мачты выше вант изгибается больше вбок, чем назад. Причем обычно это явление никаким скручиванием паруса не сопровождается. Поэтому на яхтенном парусе эти два явления - скручивание и отваливание задней шкаторины действительно совершенно самостоятельны и наблюдаются независимо друг от друга.
На современном досочном парусе - совсем другой коленкор. Поскольку натяжение по линии "шкотовый угол - топ мачты" заметно слабее, чем вдоль линии "галсовый угол - топ", а задняя шкаторина изначально ослаблена, то при порыве в первую очередь происходит увеличение крутки паруса. Благодаря сквозным и довольно жестким в задней части латам отваливания задней шкаторины в яхтенном смысле не то чтобы вообще не происходит, но оно слабо выражено и совершенно неотделимо от скручивания. Поэтому мне представляется вполне резонным использовать для обозначения этого явления слово "твист" в качестве самостоятельного термина, специфичного именно для досочных парусов. То есть твист в этом смысле - не просто скручивание паруса в яхтенном понимании, а именно то, что мы наблюдаем у досочных парусов: скручивание с возможным одновременным отваливанием задней части паруса под ветер. Здесь слово "возможным" призвано учитывать различные варианты кроя, поскольку, как мне представляется, при определенном раскрое отваливание, кроме изначального без нагрузки, может и отсутствовать.
AndrL
В том же интернете есть информация о выраженности этого градиента, парень графики приводит из справочников и оценивает поворот в градусах. Как я себе уяснил из этих чисел, основной рост происходит на первом метре снизу.На курсах (полных) и скоростях (сравнимых с ветром), при которых эффект поворота выражен в большей степени, поворот направления между сечениями гиком и верхушки паруса всего 8-12 град. Что подтвержает: градиент ветра - не первоочердная причина для твиста, но совсем уж сбрасывать со счета его тоже не стоит.
nub:
От теории к делу. Я уже соорудил эксперементальную "установку" для изучения различных форм паруса. Вот ее схема:
Схема???
Красные прямоугольники на передней шкаторине - это 4 куска дакрона, пришитые одной стороной к ткани паруса в отдалении от мачты. Свободные края прямоугольников оборачиваются вокруг мачты внахлест и закрепляются 3-мм шнуром, который имеет крепления в 12 точках паруса (через каждые 15 см). Изгиб мачты задается только натяжкой по гику, натяжкой по галсу убираются только поперечные морщины. Комбинируя, натяжку по гику и натяжку шнуровки накладных прямоугольников, тряпочному парусу возможно задавать любую форму и также уменьшать полощадь до с 6.5 до 5-ти кв.метров. Между накладными кусками дакрона и наверху, образуются вертикальные морщины, которые я собираюсь убирать простой шнуровкой через люверсы, установленные на полотне паруса, но это пока неважно.
Прочитав Ваши лекции, у меня возникла хулиганская идея сделать серфовый твист своему треугольному парусу с короткими латами следующим способом: натянуть шнуровку верхнего накладного элемента таким образом, чтобы сильно натянуть ткань паруса по желтой или по зеленой линии. Это ослабит заднюю шкатрину и сделает ее способной отваливаться под ветер. Мачта выше верхнего накладного элемента будет прямой и мало напряженной. Она сможет легко гнуться под воздействием ветра на верхнюю часть паруса, что возможно будет плохо для качества паруса и происходить это будет при достаточно слабом ветре, зато твист будет наглядным , и дальнейшие перенастройки могут дать удовлетворительный результат, на который можно будет ориентироваться при проектировании нового самодельного паруса. Получится ли у меня какое-либо подобие твиста при таком эксперементе?
lalex:
Все прочел, кроме последнего lop'а
Но пока не вник до конца. Однако хочется предостеречь теорию от лица практики, так сказать. Двухлетний опыт кайтинга подсказывает, что в нормальный ветер никакой разницы по высоте НЕТ. Ветер ж не поршень, скорее лопата: все перемешивает нафиг, и у земли может кидать порывы, а выше нести ровно - через минуту наборот. Куда сильнее ощущается турбула у краев (у леса), метров на 200-300 бывало аж уши (кайта) заворачивает. Ну если только интегрально, тогда эт скорее на мельницу lop'а. Боюсь, никакого плавного обтеканья внизу не найти. Скорее, поворот ветра эт всетки планетарного масштаба явленье, и ступени меряются сотнями м, или даже километрами. Эт да, в учебниках везде есть. Нечто похожее наблюдается, впрочем, в тихую ясную погоду, когда царит чтот вроде инверсии. Тогда у земли (воды, льда) бывает тишина, мертвый штиль, а кайт бывает чтот и цепляет поверху. Токо обычно два комплекта строп нужно вязать - 60 м в сумме, т.е. с высоты примерно 30-40 начинается такое слабое (ламинарное как раз) дуновение. Так что не вышло б путаницы с исходными предпосылками.smart
Насчет обтекания конечно все так,но кажется мне,что сие ухищрение сделано для более правильного распределения момента на мачте ?
lop
Эксперимент - это хорошо. Вот только натягивая парус вдоль желтой или зеленой линий следует рассчитывать на довольно большие нагрузки, для которых нужно на твои полотнища ставить хорошие люверсы. Вообще, представить, что получится можно проще - сильно набить парус по гику при слабой натяжке по галсу. Парус становится похож на клетку перед делением - пузатая верхняя половина, пузатая нижняя половина, и посредине - перетяжка. Появится ли при этом твист? Вообще, зависит от кроя паруса, но на мой взгляд это маловероятно. Верхушка будет скорее всего отваливаться вбок почти без крутки, по яхтенному типу, ведь ожидать ослабления задней шкаторины при почти прямой верхушке мачты стоит вряд ли. Еще раз повторяю: для твиста необходимо сильное натяжение по галсу.
Вот тебе простой эксперимент. Берешь ровный листок бумаги или тонкой пленки и, прижав двумя пальцами средины противоположных сторон начинаешь его растягивать. Видно, что в то время, как вдоль линии натяжения материал вытягивается, параллельные линии натяжения края листа остабляются и становятся неровными. При натяжении средины листа материал вдоль нее растягивается вдоль и сжимается по ширине (вспомни коэффициент Пуассона), подтягивая средины боковых сторон и ослабляя натяжение (или превращая его в сжатие) вдоль них. Это я к тому, что использование одномерной логики может давать неожиданные результаты на двухмерных объектах, не говоря уж о трехмерных. И тем не менее. Если у тебя есть третья рука, то потянув одну из боковых кромок в сторону, ты еще больше ослабишь оставшуюся свободной кромку. Тут твоя третья рука моделирует воздействие изгибающейся при набивке по галсу мачты. То есть ослабление задней шкаторины достигается двумя факторами - продольным натяжением по галсу, подтягивающем материал к линии натяжения, и изгибом мачты, вызванным все тем же натяжением по галсу и еще сильнее подтягивающем материал вдоль задней шкаторины к линии топ-галсовый угол.
Парус - штука трехмерная, и процесс на самом деле более сложный и может иметь массу нюансов. Твоя модель - вещь безусловно полезная и способна сильно продвинуть понимание принципов набивки паруса. Хотя парус со свозными латами - это несколько иная песня.
А что такое "более правильное распределение момента на мачте"? Какой именно момент ты имеешь в виду? И каков критерий правильности его распределения?
Зануда
Пару лет назад я имел удовольствие пообщаться с Брюсом Петерсоном - сейчас главным конструктором Sailworks Sails, а лет 10 назад просто инженером из Gaastra. Так вот он рассказал как Gaastra открыла твист.
Испытания парусов Gaastra проводила в пустыне. На грузовик горизонтально устанавливался парус, на него вешалась куча датчиков, и вся эта новогодняя ёлка носилась по пустыне в поисках лучшей качественной характеристики ( уменьшение drag ). Время от времени конструкцию приходилось калибровать относительно текущего ветра. Так вот в очередной раз напарник Брюса сидел в грузовике, ковырялся с датчиками, а Брюс что-то делал с парусом ( верхние латы подтягивал ? ) И случилось у них озарение в виде всплеска искомых характеристик. Попробовали подёргать так ещё - получилось ещё. Остальное история.
Так, что lop прав 100% В виндсерфинговых гоночных парусах крутка нужна для сброса турбулентности.
smart:
Момент который сила на длину рычага . Критерий простой - больше длина меньше нагрузка(или толще мачта,но нам не подходит).При слабом ветре закрутка меньше и вся площадь работает,при сильном закрутка больше и площадь фактически уменьшается - эдокая обратная связь.
Как то неправильно звучит - "сброс турбулентности"? Вообще то для улучшения аэродинамического качества есть множество методов - закрылки,реданы,изменение профиля и еще что-то там - непомню уже,а часть площади жертвовать на это дело не самый лучший метод,т.к. можно сразу делать треугольный парус. А Брюс скорее всего рассказал официально принятую сказку,т.к. даже лоп (и вообще кто знаком с гидродинамикой) смог бы сразу предположить результ( конечно качественно,а не колличественно) а уж главный конструктор должен представлять,что он испытывает.
nub:
Сегодня попробовал. Сделал натяжение и соответственно складку примерно по зеленой линии. Низ паруса остался пузатым (выставил ~ 3 % без нагрузки.), а вверх без нагрузки получился плоским с ослабленной задней шкаториной. Рукой всю плоскость с 3 короткими латами я мог отогнуть в сторону.
Когда стоял на месте и наполнял парус ветром, ничего не происходило. Ветер был очень слабым, он не был в состоянии удержать даже вес паруса, а на скорости после разгона по льду, мне было не до твиста (У моей штуки на ровном льду стоит чуть-чуть наклонить площадку, срыв передника обеспечен = полет головой вперед по ходу движения. Стоит дать неравномерную нагрузку на центральные канты задников - снаряд поворачивает, не как серф на глиссировании, а с точностью наоборот. Однако с этой новой настройкой кататься стало несколько полегче по сравнению с предыдущей настройкой, когда складки не было и верхняя часть также как и нижняя имела небольшое пузо (без нагрузки).
AndrL:
Мне кажется ,в изучении свойств гоночных парусов многое можно почерпнуть и из аэродинамики похожих крыльев дельтапланов.Они хорошо изучены и "продуты в трубах" кучу раз.ЗдесьТеория для жестких крыльев от авиамоделистов Полно всяких эпюр, профилей в для дельтаплана Славутича в интернете здесь Еще есть книжка "Практическая аэродинамика дельтаплана" Азарьев.
2Lalex:
Мне кажется,речь шла о другом повороте ветра. Владимир очень красиво разрисовал на картинках этот эффект поворота вымпельного ветра по высоте мачты. Речь шла об изменении направления за счет сложения скоростей доски и разной скорости ветра по высоте мачты. Когда доска стоит, никакого поворота по высоте,естественно нет.
2Зануда: А он не рассказал все таки какие основные причины для такого сильного твиста, по его мнению? Геометрическая крутка у крыльев самолетов( при большом удлинении -3-5 град) была известна и намного раньше. Сами же они пишут в руководствах к парусам Sailworks" In stronger winds or very bumpy water, the downhaul should be pulled more to tighten and flatten the sail and to reduce the excess power. Strong downhaul tension also increases the twist, which improves control and handling by lowering the center of effort"
Мне тоже более понятно мнение Nozdrina с акцентами на контроле и замечание Smarta о моменте нагрузки от верхних сечений . Контроль на воде,возможное гуляние центра давления , особенно при порывах, чопе и волнах - многие двигают на первое место для придания твиста и открываемости паруса. В дельтапланах, например, тоже применяют большую геометрическую крутку чтобы сгладить поведение при росте углов атаки и возможном срыве потока , например при вхождениие в восходящий поток , и особенно чтобы не допустить нежелательного момента от концевых частей.
2LOP: Читал в интернете, что у какого-то специалиста аэродинамика NACA ,приехавшего на отдых на берег где проводились слаломные соревнованияи и который ни разу не держал парус на воде, наоборот, огромный твист паруса вызвал удивление " такая чрезмерная геометрическая крутка - это уже явная потеря в эффективности обычного "крыла .....стоящего в аэротрубе". Из книжек по аэродинамике дельтаплана (похожих в чем-то крыльев) авторы тоже признают, что крутка 40 градусов для крыльев такого удлинения - уже чрезмерна для уменьшения индуктивного сопротивления и даже наоборот, часть площади работает со слишком слабой нагрузкой и в итоге аэрокачество ухудшается. А ведь паруса как правило имеют еще и "аэродинамичеcкую крутку" разгрузку концевых сечений - относительно более плоские профили в верхних частях. То есть, все же многие причины дают свой вклад для twist но ,просто акценты все ставят по разному .
lop
Я, в общем, понял твое замечание по поводу момента, просто хотелось, чтобы ты для себя его сформулировал поточнее. Теперь я попробую. Если говорить о статике, полагая скорость ветра постоянной во времени, то, поскольку момент, как ты справедливо выразился, есть "сила на длину рычага", то при правильном распределении силы мы получим и правильное распределение момента. Можно пойти и обратным путем - сначала задать правильное распределение момента, а уж потом, деля его на рычаг, получить правильное распределение силы. Но это уже напоминает удаление зубов через задний проход. Хотя результат, если одно из распределений было ПРАВИЛЬНЫМ, будет одинаковым. В статике дпя нас важнее тяга паруса, определяющаяся суммарной подъемной силой. Просто силу, то есть распределение подъемной силы сечений по высоте теоретически рассчитать проще, пусть даже используя упрощенную модель обтекания. Распределение же подъемной силы по высоте можно менять не обязательно твистом, а например, меняя распределение ширины паруса по высоте. Здесь, правда не стоит забывать о том, что вес тушки - конечная величина, количество наличных парусов в наборе ограничено, а ветер бывает разный. Поэтому упирать на эффективность паруса, подразумевая под ней максимум подъемной силы, не стоит - эффективного паруса бывает и много, и тогда эффективностью можно и подавиться. Короче, при стабильном ветре распределение момента особого значения не имеет.
Другое дело - динамика, здесь и при умеренной суммарной нагрузке на парус правильное распределение меняющегося момента по высоте очень важно. Можно сказать, что если тяга (производная подъемной силы) - это то, что дает нам скорость, то момент - это то что стремится сбросить нас с доски. Чем более закрыт парус в верхней части, тем скорее при порыве мы будем думать о том, как бы не слететь с доски - тут уж не до скорости и эффективности работы сечений. Здесь распределение ширины по высоте дела не исправит, если твиста у паруса мало. Скорее наоборот, чем шире верхняя часть паруса, тем легче ей закрутить парус и, тем самым, сбросить лишнюю нагрузку. Интересно, что в средине восьмидесятых была модной модель паруса со ступенькой на задней шкаторине, так называемый dickhead, или, по нашему - "горбатый". Имея была в том, что широкая верхняя часть на порывах отваливалась, сбрасывая часть нагрузки. Прообразом твистованных эти паруса считать, скорее всего нельзя, так как набивались они по старинке - шкотом, но здравая мысль определенно присутствовала.
Конечно, никто из создателей парусов, скорее всего, особенно расчетами не заморачивается, и правильно делает. Важны ведь не усилия, потраченные на создание паруса, и не то, насколько он идеален теоретически, а практический результат. Очень уважаемый мною парусный мастер Саша Лебедев шил хорошие паруса, будучи в твердой уверенности, как и Vladimir c Nubом, что крутка нужна исключительно для компенсации роста скорости с высотой.
Вообще о работе паруса можно говорить много, так как тема богатая. Собственно, и основная мысль моего поста не в том, что вот, дескать, парус работает так-то и сяк-то. А в том, что никто не знает во всех деталях, как он работает. Хотя некоторые думают, что знают. Любая модель, паруса или другого объекта, рано или поздно показывает свою ограниченность и неполноту. На то она и модель. Реальность всегда сложнее. Поэтому, чем больше мы узнаем и учитываем разных тонкостей, тем ближе к истине. А сводить сложное явление к какому-то одному фактору непродуктивно.
Vladimir:
"Все недоразумения происходят оттого, что люди называют одни и те же вещи разными именами и разные вещи одинаковыми именами". © Не помню чьё. "Назови вещь другим именем, и она изменится". © Тоже не помню чьё.
Попробую ответить сразу всем, чтобы не повторяться. Главное: я ставил своей целью не изложение отдельных разделов теории паруса, а обращение внимания на уместность и корректность употребления некоторых терминов в том или ином контексте. Приведённые мной теоретические положения являются только минимально необходимым пояснением к определению, и составляют лишь каплю в море сведений о современном виндсерфовом парусе. По этому и страдают изрядной односторонностью.
В ответ на: --------------------
Nozdrin: "В яхтах давно уже применяется русский термин - крутка паруса. Там действительно она должна быть такой, чтобы обеспечивать равные углы атаки по высоте паруса".
lop: "На современном досочном парусе - совсем другой коленкор. … Отваливания задней шкаторины в яхтенном смысле не то чтобы вообще не происходит, но оно слабо выражено и совершенно неотделимо от скручивания. Поэтому мне представляется вполне резонным использовать для обозначения этого явления слово "твист" в качестве самостоятельного термина, специфичного именно для досочных парусов. То есть твист в этом смысле - не просто скручивание паруса в яхтенном понимании, а именно то, что мы наблюдаем у досочных парусов: скручивание с возможным одновременным отваливанием задней части паруса под ветер."
--------------------
Действительно, на сколько я понимаю, термины твист и крутка паруса синонимичны. Затрудняюсь сказать какой из них более употребителен среди русских парусников, но не сомневаюсь, что хождение имеют оба. Например в упомянутой lopом книге "Школа яхтенного рулевого" термин твист однозначно присутствует и именно в описанном мной значении, при том применительно именно к яхтенным парусам. Эта книга вышла, кажется, в 70-х годах. Уточнить сразу не могу, поскольку дал свой экземпляр почитать приятелю. Современная тенденция в виндсерфовых парусах, которую я называю открытым парусом (надеюсь по контексту всем понятно, о чём речь), завоевала популярность во второй половине 90-х годов. Использование слова "твист" в качестве термина, специфичного именно для досочных парусов было бы резонно, если бы этот термин не был уже занят!
В ответ на: --------------------
lop: Интересно, что пожалуй ни в одной (кроме "Школы..") серьезной книжке по классическому парусу твист, то есть крутка паруса, не рассматривается как положительная вещь. Напротив, яхтсмены-гонщики всячески стараются избавиться от него.
--------------------
Чеслав Мархай в своей "Теории плавания под парусами" 1957 г, русский перевод 1963 г. пишет о крутке паруса. Действительно он подробно останавливается на том, как следует бороться с чрезмерной круткой грота. Однако не забывает и о положительной роли крутки и детально описывает зависимость величины целесообразной крутки от курса (об этом упомянул Nozdrin) и других факторов.
В ответ на: --------------------
lop: Становиться флагом или открываться наподобие двери на петлях ей не позволят латы, являющиеся частью рангоута и продолжающие поддерживать заднюю шкаторину даже и при изгибе мачты. Задняя шкаторина не открывается как флаг или дверь, а следует за задними концами лат
--------------------
Непонятно. Латы не держатся ни на чём, кроме полотнища паруса. Убедиться в том, что именно они следуют за тканью можно следующим образом: в штиль возьми современный парус, лучше всего какой-нибудь норсовский фрирайдовый или гоночный (названий моделей не помню) годов 1999 - 2002, максимально набей его по мачте, чтобы он открылся (соответственно раньше сказанному использую слово открылся, а не затвистовал) поставь его и попробуй помахать. Верхушка будет болтаться, латы мотаться вслед за плёнкой. Не нравится сравнение с флагом - могу сравнить с флюгером.
В ответ на: --------------------
lop: Тягу паруса сам твист, как правило, уменьшает, что хорошо известно людям, ходившим на старых парусах, которые при равной площади с современными тянули сильнее.
Nozdrin: поделюсь секретом создания этого твиста. Парус кроится или поперечными S-образными(!) закладками или продольными закладками, имеющими отрицательные кривизны в районе задней шкаторины.
--------------------
С тем, что старые паруса тянули сильнее абсолютно согласен, а вот всё остальное… Не были твистованными, разве что, треугольные паруса с короткими латами, ну и некоторые со сквозными, но совсем маленьким серпом по задней шкаторине. Например, рейсбордовые паруса с длинной верхней латой были отчётливо твистованными (скрученными), однако они не были открытыми! А делать их открытыми, даже тогда, когда целесообразность этого стала ясна, не давали правила класса, ограничивавшие площадь. Сделать открытый парус той же площади - значило проиграть в тяге, что соответствует твоим рассуждениям, с точностью до терминологии.
А что касается S-образных закладок, то они, как я понимаю, создают именно отваливание задней шкаторины, а крутка обеспечивается, как правильно описал lop, равномерной слабиной задней шкаторины в сочетании с большим серпом по ней. Или я ошибаюсь? Или это опять терминологическая проблема, то есть ты, Алексей, разделяешь крутку и твист?
В ответ на: --------------------
lop: По твоей теории, во-первых, в соответствии с зависимостью величины средней скорости ветра от высоты, крутка вверху паруса должна быть меньше, чем вниз, где скорость изменяется сильнее.
--------------------
Интересный вопрос! Не знаю. Возможно, поскольку нелинейность зависимости скорости ветра от высоты проявляется только в пределах полутора метров от воды, учесть её сложно по конструктивным соображениям. Если дать слабину чуть выше шкотового угла вся верхушка паруса станет дряблой и неуправляемой. А вот рейковый парус яла или шпринтовый оптимиста таки имеют прогиб задней шкаторины в подветренную сторону, то есть соответствуют переменному градиенту скорости ветра.
В ответ на: --------------------
lop: Раз с ростом скорости эффект скручивания уменьшается, то максимальную крутку следует делать на слабых ветрах, а минимальную - на сильных. А что мы видим на досках? Не странно ли, что на практике все сделано наоборот? Максимальный твист - в верхней части паруса, и чем сильнее ветер, тем бОльший твист стараются обеспечить спортсмены.
--------------------
Нет противоречий с моими представлениями! При усилении набивки уменьшается твист и увеличивается открытость. Просто не надо эти два эффекта смешивать. Впрочем, в этой же теме только позже ты справедливо замечаешь что "Любая модель, паруса или другого объекта, рано или поздно показывает свою ограниченность и неполноту". Действительно провести границу между твистом (круткой) и открыванием сложно.
Вот в том, что касается индуктивного сопротивления ты, lop, меня порадовал! Я не иронизирую. Об этой стороне вопроса я не задумывался, хотя имею представление о теории крыла. Думаю здесь ты прав. И фраза Nozdrinа "Крутка серфовых парусов явно больше, чем это требуется для обеспечения правильных углов атаки" хорошо сочетается с изложенной тобой теорией. Но опять таки, следует ли называть средства подавления вихрей твистом или круткой?
Вспоминаю свой рейсбордический парус. Соответственно своему классу он был закрытым, то есть, по твоим рассуждениям, наиболее склонным создавать присоединённый вихрь. Парус был обвешан колдунчиками, и самый верхний из них, располагался менее чем в метре от топа. При этом он не задирался вверх с наветренной стороны. То есть скос потока на таком расстоянии от верха паруса не был заметен. Если моё воспоминание верно, то это означает, что для борьбы с индуктивным сопротивлением достаточно отваливания только самой верхушечки паруса - одного, много - двух "окон". К стати, весьма вероятно, что недавние норсовские паруса с совсем дряблые в районе двух верхних лат, что немало меня озадачивало, проектировались на основании этих соображений.
Nozdrin:
Да, круто заворачиваем!... Крутка (твист) совершенно точно отличаются от закрытости/открытости. Они просто на современных серфовых парусах сильно связаны. Из-за жестких лат и общей тенденции шить их открытыми понятие закрытость-открытость сейчас как-то слилось с круткой. А твист и крутка - примерно как фордак и джайб - просто термины на разных языках.
Об S-образных закладках. Чтобы придать прямоугольной ленточке винтообразную форму надо сделать на ней отрицательные закладки. Вот и на парусе - передняя часть вогнута - там закладки остаются положительными. А весь парус должен иметь форму винта - сечения разворачиваются именно отгибами на задней части закладок. Лебедев такую форму очень остроумно сравнивал с кувшином (кстати, в то время именно он шел первым среди парусных мастеров по крученым парусам). При виде сверху получается, что это отгиб шкаторины, а в плоскости обтекания - ровные самолетные профиля, развернутые винтом друг относительно друга. Еще одна вещь, которая контролирует крутку паруса - линия передней шкаторины паруса. По форме она не совпадает с линией прогиба мачты. В нижней части там избыток кривизны - дает полноту спереди, а сверху недостаток - при изгибе мачты верхушка должна раньше ослабиться и уплоститься. Тоже своего рода S-закладка, наложенная на линию прогиба мачты:-) На этом механизме как раз работают классические паруса (треугольные досочные и яхтенные).
Поясню роль "аэродинамической шайбы", обеспеченной повернутыми профилями. Что такое "эпюра давления эллиптической формы", необходимая для уменьшения индуктивного сопротивления? Если представить тягу крыла конечного удлинения в каждом сечения в виде стрелочки, то длины этих стрелок у кончика крыла должны плавно уменьшаться, чтобы на самом конце разница давлений была маленькой и перетекания воздуха на кончике происходило как можно меньше. Идеальной оказывается эллиптическая форма кривой, ограничивающей концы вектроров тяги. Если крыло имеет постоянные по длине углы атаки и отностительные толщины профилей, то в плане оно должно иметь эллиптическую форму (какими и являются плавники). А если, например, крыло имеет треугольную форму, то для уменьшения индуктивного сопротивления необходимо сделать верхушку более ПОЛНОЙ. И если прямоугольную форму (к чему приближаются современные серфовые паруса), то для приведения эпюры давления к эллипсу тягу на кончике надо каким-то образом уменьшать - или сделав профиля более плоскими или уменьшив их угол атаки. Только, я подозреваю, эти изменения не должы быть слишком большими! Уж точно не до состояния флага или флюгера!:-)
_vv:
по поводу трехмерности потока: на авиашоу в Жуковском из истребителя сделали кадило, и когда он летел небыстро и крыло было в дыму, все было видно: с кончика крыла срывался жгут и закручивался под. не уверен, что там все было так же как с парусом и ветром, но для наглядности - можно обратить внимание.
lalex:
именно рост на первых метрах я и имел в виду. Уж первый-то пост Владимира я прочел, и чертежик понял, слава богу, что поворачивание расчетного ветра имеется в виду. Но две зимы подряд я имел возможность перемешивать кайтом эти самые метры, держа оччень чувствительные датчики-ручки непосредственно в руках. И уж поверьте, НИКАКОЙ разницы по силе даже на первых метрах не ощущается в принципе. Положить на землю кайт (в первый метр) не значит затормозить его, наоборот, у земли его треплет как нигде - турбула сильнее.
Но это москва, "болота", земля, дома, бугры... Вспоминаются другие места - море, где дует ровнее (мож быть ламинарно? специалисты меня поправят) - но и там первые метры потока "испорчены" рябью, волнами, завихреньями и даже интегрального нарастания на первых метрах не получить, какими бы выкладки ни были красивыми. Вот десятки метров, это другое дело (мое сугубое имхо) - но это скорее уже для больших яхт, получается.
drouzhinin:
свои так сказать пять копеек в общую кассу: для правильного понимания всего написанного не стоит забывать две основные вещи:
Вещь 1: на парусе есть поворот профиля по высоте(один и тот же профиль поворачиватеся на подветер и увеличением высоты), а уплощение профиля с высотой, чем выще тем площе.
Вещь 2: поворот профиля и его уплощение вещи связанные (копирайт Ноздрина )
так вроде.
AndrL:
Сории, получается,наоборот я не понял. Иногда видя как некоторые кайтеры на льду с мучениями поднимают змеев.При этом ,те кто поднял повыше - устойчиво их держат ,думал раньше уж они должны чувствовать разность в ветре на разной высоте .
lop
В ответ на: --------------------
Использование слова "твист" в качестве термина, специфичного именно для досочных парусов было бы резонно, если бы этот термин не был уже занят!
--------------------
Может у яхтсменов он и занят, хотя я предпочитаю термин "скручивание". Но мы-то здесь не яхтсмены. Собственно и тема родилась из-за того, что чайник про "крутку" скорее всего ничего не слышал, а "твистами" ему все уши обвесили. Мне кажется, это как раз тот случай, когда бороться за чистоту языка (а я сам это дело люблю) бесперспективно. Важнее, чтобы они сам процесс лучше представляли, так сказать "откуда есть пошел" этот самый твист, и с чем его, собственно едят. А тут пробелы и провалы памяти и у знатоков терминов случаются. Вот интересно, какой термин в английском парусном или серфовом языке используют для отваливания задней шкаторины в чистом, так сказать, виде, без твиста?
В ответ на: --------------------
Чеслав Мархай в своей "Теории плавания под парусами" 1957г, русский перевод 1963г. пишет о крутке паруса. Действительно он подробно останавливается на том, как следует бороться с чрезмерной круткой грота. Однако не забывает и о положительной роли крутки и детально описывает зависимость величины целесообразной крутки от курса (об этом упомянул Nozdrin) и других факторов.
--------------------
У меня издание 1966 г., перевод 1970. То ли паруса к тому времени стали другими, то ли сократили пользу крутки при переводе, но только про зависимость величины целесообразной крутки от курса ничего нет. В третьей части (Ветер и вода) есть про положительную роль крутки, цитирую:
"...при слабом ветре и спокойном море, а также при покрытом тучами небе вертикальный перепад скорости ветра сравнительно большой. В таких условиях можно вполне обоснованно допустить некоторое скручивание паруса, так как вымпельный ветер тоже будет больше отклонен."
Больше никаких добрых слов о крутке у него я не нашел. Про слабый ветер я тоже писал. Еще раз подчеркну, что у Мархая речь идет о сравнительно (с досками) тихоходных судах, с высокой мачтой, для которых движение при 2-3 м/с вполне нормальное явление. Обсуждать работу серфового паруса в таких условиях можно только от безысходности.
В ответ на: --------------------
Непонятно. Латы не держатся ни на чём, кроме полотнища паруса. Убедиться в том, что именно они следуют за тканью можно следующим образом: в штиль возьми современный парус, лучше всего какой-нибудь норсовский фрирайдовый или гоночный (названий моделей не помню) годов 1999 - 2002, максимально набей его по мачте, чтобы он открылся (соответственно раньше сказанному использую слово открылся, а не затвистовал) поставь его и попробуй помахать. Верхушка будет болтаться, латы мотаться вслед за плёнкой. Не нравится сравнение с флагом - могу сравнить с флюгером.
--------------------
Неубедительно. Убедиться же, что именно латы поддерживают заднюю шкаторину очень просто - нужно просто их вынуть. И попробовать набить парус без лат.
В ответ на: --------------------
При усилении набивки уменьшается твист и увеличивается открытость.
--------------------
Так вот в чем дело! Мы с тобой паруса, похоже, по разному набиваем. Я - по галсу, а ты - по шкоту. Поэтому у меня при усилении набивки твист увеличивается, а открытости, то есть отваливания серпа, почти нет - смешивается она с твистом. Значит у тебя все впереди.
В ответ на: --------------------
Если крыло имеет постоянные по длине углы атаки и отностительные толщины профилей, то в плане оно должно иметь эллиптическую форму (какими и являются плавники).
--------------------
Совершенно не обязательно. Ведь если мы "разрежем" такое крыло горизонтальными сечениями на тонкие полоски и станем их сдвигать, например вперед так, чтобы носовые точки каждого сечения оказались на одной прямой линии, то это не нарушит эллиптичности "эпюры давлений". Каждое сечение будет вносить в нее тот же вклад, что и раньше. То же самое - если выровнять вдоль одной прямой (или кривой) задние кромки. Менятся будет центр давлений, но их распределение по длине (размаху) - нет. Такими и являются плавники. Чистый эллипс среди них - скорее исключение, чем правило, и неспроста. Но это уже другая тема.
В ответ на: --------------------
А если, например, крыло имеет треугольную форму, то для уменьшения индуктивного сопротивления необходимо сделать верхушку более ПОЛНОЙ.
--------------------
Индуктивное сопротивление при этом не уменьшится. Хуже того, оно возрастет. Хотя подъемная сила увеличится, но аэродинамическое качество снизится. Ведь более полный профиль даст бОльшую подъемную силу, больше будет и разность давлений на противоположных сторонах паруса, значит усилится и перетекание - источник индуктивного сопротивления. Нельзя из г-на сделать конфетку. Если форма, точнее - распределение ширины по размаху далеко от эллиптического, то при равных площадях, как бы мы ни пыжились, парус будет проигрывать "правильному" в качестве. Другое дело, что наивысшее качество далеко не единственный критерий при выборе формы. Есть еще и практические соображения. Например, треугольный парус не требует сквозных лат, легко сворачивается и удобнее в работе, что часто важнее качества. Эллиптический стаксель - очевидная нелепость, зато стали модными асимметричные спинакеры. Крылья самолета треугольной формы проигрывают в качестве, но выигрывают в весе и прочности при равной подъемной силе, так как центр давления смещен к фюзеляжу и момент подъемной силы относительно продольной оси у них меньше. Широкие сверху паруса ближе к прямоугольнику, зато при той же тяге не требуют длинной мачты. Так что пусть верхушка остается плоской и у треуголных парусов.
Vladimir:
В ответ на: --------------------
Но мы-то здесь не яхтсмены.
--------------------
Во-первых: кто это "мы"? Я, например, регулярно хожу на некоторых яхтах. Во-вторых: самоизоляция от общей парусной культуры и низкая терминологическая культура - явления очевидно взаимосвязанные. Именно массовое нежелание задумываться хоть о чём-нибудь и активно чем-то интересоваться позволяет продавцам и просто пижонам от виндсерфинга обвешивать чайничьи уши не только твистами, но и предметами похлеще.
В ответ на:
--------------------
Неубедительно. Убедиться же, что именно латы поддерживают заднюю шкаторину очень просто - нужно просто их вынуть. И попробовать набить парус без лат.
--------------------
Напоминаю: мы говорим о повороте различных участков полотнища паруса вокруг вертикальной оси.
В ответ на:
--------------------
Так вот в чем дело! Мы с тобой паруса, похоже, по разному набиваем. Я - по галсу, а ты - по шкоту. Поэтому у меня при усилении набивки твист увеличивается, а открытости, то есть отваливания серпа, почти нет - смешивается она с твистом. Значит у тебя все впереди.
--------------------
"Главное в споре - вовремя перейти на личности". © М. Жванецкий. Я имел в виду прежде всего набивку по мачте, или, что то же, по галсу. Она приводит именно к тому эффекту, о котором я написал. Что же касается набивки по гику, то на современных парусах она влияет в основном на пузатость нижней части, а влияние её на крутку и открытось действительно слаборазличимо.
Nozdrin
Nozdrin --- А если, например, крыло имеет треугольную форму, то для уменьшения индуктивного сопротивления необходимо сделать верхушку более ПОЛНОЙ.
Lop --- Индуктивное сопротивление при этом не уменьшится. Хуже того, оно возрастет. Хотя подъемная сила увеличится, но аэродинамическое качество снизится. Ведь более полный профиль даст бОльшую подъемную силу, больше будет и разность давлений на противоположных сторонах паруса, значит усилится и перетекание - источник индуктивного сопротивления.
>> Не соглашусь. Именно приведение эпюры подьемной силы на профилях по длине к эллиптической форме уменьшает индуктивное сопротивление. Ты забываешь, что хоть у треугольного паруса с плоской верхушкой перетекание на конце небольшое, оно плавно распределено по длине крыла как раз из-за того, что оно сильно сужается по всей длине. Возможно, это труднее себе представить, но на наклонной задней (в нашем случае) кромки образуются те же индуктивные вихри. Уполнение верхушки увеличит вихрь сверху, но уменьшит снизу.
Но вообще-то, все это, конечно, теоретизирование чистой воды. На самом деле есть еще куча других факторов, из-за которых такие полные верхушки на треугольных парусах не делаются :-)
Nozdrin ---- Если крыло имеет постоянные по длине углы атаки и отностительные толщины профилей, то в плане оно должно иметь эллиптическую форму (какими и являются плавники).
Lop ---- Совершенно не обязательно. Ведь если мы "разрежем" ...
>>> Ну это ты очень строго подходишь. Понятно, что плавники это не эллипсы в чистом виде. Да и снизу они чаще всего просто прямоугольные :-) Понятно, что имеется в виду именно аэродинамически эллиптическая форма. Без учета стреловидности, саблевидности и может быть чего-нибудь еще.
Coolish:
Ув, гуру, топик хороший, интересно, только вот затеивался он как разгадка твиста(крутки) как полезного явления в парусном спорте, понятно что каждый понимает его по своему. Но вот еще одно различие серфового паруса от яхненного, про которое все, как мне возможно показалось все забыли:
И еще: На них прекрасно видно как парус располагается по отношению к набегающему потоку, крен мачты яхты подветренный у серфа наоборот, и ктому-же мачта находится в вертикальном положении. А теперь, внимание, вопрос: Рассмотрите твист с учетом именно этих параметров.
ЗЫ: прочитать полностью статью о крыле по ссылке не получилось, но обязательно этим займусь, но там четко была прописана разница между крыльями угол к потоку которых отличается от 90гр.
smart:
не по теме , но "...Крылья самолета треугольной формы проигрывают в качестве..." - на дозвуковых скоростях
nub:
Так, как я понял, такой наклон паруса на ветер это лишь временное явление во время разгона/выхода на глиссирование, а наклон мачты назад - это ближе уже к буерному парусу, хотя и на яхтах мачту с небольшим наклоном назад ставят. И на яхте такой наклон паруса бывает, похоже тоже временно, т.к. на большинстве фоток судно идет ровно.
Nozdrin:
А что рассматривать твист с учетом наклона паруса? Твист он и есть твист :-) И вообще, я подозреваю, что наклон назад компенсируется наклоном на ветер и в результате угол наклона мачты к потоку на самом деле очень небольшой.
lalex:
Ну эти кайтеры просто выводят аппарат на рабочий режим. ПОднятие типового надувного кайта вообще происходит как запуск корабля со стапеля - задом и все помогать должны. Но уж если он стартовал, вышел на "орбиту" провести им по земле не вопрос, даже примяв притом одно ухо. Старт тяпочного затруднен только в очень слабый ветер.
Но я тут еще подумал: эт я все говорю про московскую турбулентную зиму, а паруса-то гастра проектировала небось для гаваев. Вот на океане точно ветер другой, по сути другой чем на наших болотах. ОДнако среди крупных волн и я соммневаюсь, что будет какая-то ламинарное обтекание. Оно вобще небось только в лаборатории, или в очень редких случаях гладкой воды и спокойной стратификации приземного слоя (реальные примеры описаны выше). Кстати, доводилось и зонды запускать пару лет: тот же эффект - раньше метров 10-15 видимых отличий нету.
Об чем эт я? Да просто к графикам "тех ребят" относиться надо осторожно. Ну да вряд ли на них конструкторы ориентировались, скорее, на интегральные особенности струй как lop излагает. Впрочем эт так, голос из зала, послушаю тож чего докладчики там вещают
А, еще одна штука. Владимир, как я подозреваю, парус для зимы планирует. Вот тут-то может быть закавыка - зима не океан, млыжа не яхта и воздух другой. Мож, вобще без крутки надо?
Coolish:
Сорри, написал вопрос путанно ибо времени мало было.
За счет наклона мачты на ветер по логике крутка должна увеличиваться, изза возросшей вследствии этого тяги на топе, что для серфера не очень полезно.
В яхтенном спорте при сильном ветре боряться с круткой из-за увеличивающегося крена под ветер, что приводит к практиыески полной потере тяги.
2nozdrin: Как крен на ветер может компенсировать отклонение мачты назад? И что имеется ввиду - компенсировать? Если учитывать так же отклонение мачты назад и рассмотреть сечение по которому проходит поток воздуха вызывая подьемную силу, то в нижней части поток проходит S-образное сечение. У маленьких парусов этого вроде нету, данное явление замечено на больших парусах. Это та самая ограниченность конструкции?
Nozdrin:
... Как крен на ветер может компенсировать отклонение мачты назад? И что имеется ввиду - компенсировать?...
>> Я серьезно задумался и даже рисунок нарисовал:
Да нет, все правильно. Парус наклоняется на ветер по линии действия тяги. А по отношению к ветру получается, что при этом верхушка идет дальше на ветер, чем низ. А компенсация в том, что при виде сбоку парус наклонен назад - имеет стреловидность по потоку, а наклон на ветер ее (стреловидности) угол уменьшает.
Источник: windsurf.ru
