Вернуться   RaceYou! Всероссийский виндсерфинг форум > Матчасть > Клуб самоделкиных

Клуб самоделкиных Матчасть сделанная своими руками, а также доступные в домашних условиях технологии и материалы.

Ответ
Опции темы
Непрочитано 17.02.2019, 09:46
#1
сергей петрович
Windsurfer

 
Club: не состою
Location: Тимашевск
Благодарностей: 11
Расчет энерговооруженности

Попробуем рассчитать энергию, которую мы получает от ветра. Пусть парус площадью S=5кв.м . Пусть скорость ветра V=5м/с. Масса воздуха проходящая за 1 с через рамку с такой площадью М/t=S*V*Ro, где Ro -плотность воздуха=1,29 кг/куб.м равна 5*5*1,29=32кг/с

Кинетическая энергия этого воздуха равна M*V*V/2=32*25/2=403 дж/с. А это и есть мощность. Учитывая, что КПД паруса 70%, получаем наша энерговооруженность 282 ватта.
сергей петрович вне форума Ответить с цитированием
Непрочитано 17.02.2019, 11:00
#2
ALEX3M
Wild Wind Rider

Аватар для ALEX3M
 
Sail Number: 291
Location: СЕВЕРОДВИНСК/ЕВПАТОРИЯ
Weight: 186см 100 кг kg.
Благодарностей: 166
Изображений: 76
Цитата:
Сообщение от сергей петрович Посмотреть сообщение
Попробуем рассчитать энергию, которую мы получает от ветра. Пусть парус площадью S=5кв.м . Пусть скорость ветра V=5м/с. Масса воздуха проходящая за 1 с через рамку с такой площадью М/t=S*V*Ro, где Ro -плотность воздуха=1,29 кг/куб.м равна 5*5*1,29=32кг/с

Кинетическая энергия этого воздуха равна M*V*V/2=32*25/2=403 дж/с. А это и есть мощность. Учитывая, что КПД паруса 70%, получаем наша энерговооруженность 282 ватта.
Эх, Сергей Петрович!
С парусом 5 кв. м катаются в 15мс, а в 5 мс с грустью стоят.
ALEX3M вне форума Ответить с цитированием
Непрочитано 17.02.2019, 11:05
#3
lalex
winduser

Аватар для lalex
 
Club: Летающие болотоходцы
Location: Казантип, в Москве зимую
Weight: ~60 kg.
Благодарностей: 333
Все приблизительно, увлекался в свое время такими подсчетами. На малых скоростях считают как и давление на стенку, но на больших как крыло, а там совсем другие закономерности.
lalex вне форума Ответить с цитированием
Непрочитано 17.02.2019, 11:48
#4
сергей петрович
Windsurfer

 
Club: не состою
Location: Тимашевск
Благодарностей: 11
Цитата:
Сообщение от ALEX3M Посмотреть сообщение
Эх, Сергей Петрович!
С парусом 5 кв. м катаются в 15мс, а в 5 мс с грустью стоят.
При 15 м/с энерговооруженность будет около 6 квт
сергей петрович вне форума Ответить с цитированием
Непрочитано 17.02.2019, 13:31
#5
latad
Confederate

Аватар для latad
 
Club: не состою, чисто одиночка
Location: C-Петербург
Weight: 85 kg.
Благодарностей: 296
Записей в блоге: 18
Цитата:
Сообщение от lalex Посмотреть сообщение
Все приблизительно, увлекался в свое время такими подсчетами. На малых скоростях считают как и давление на стенку, но на больших как крыло, а там совсем другие закономерности.
Хоть как стенка, хоть как крыло, соотношения силы в зависимости от ветра всё равно в квадрате.

Цитата:
Сообщение от сергей петрович Посмотреть сообщение
Попробуем рассчитать энергию, которую мы получает от ветра. Пусть парус площадью S=5кв.м . Пусть скорость ветра V=5м/с. Масса воздуха проходящая за 1 с через рамку с такой площадью М/t=S*V*Ro, где Ro -плотность воздуха=1,29 кг/куб.м равна 5*5*1,29=32кг/с

Кинетическая энергия этого воздуха равна M*V*V/2=32*25/2=403 дж/с. А это и есть мощность. Учитывая, что КПД паруса 70%, получаем наша энерговооруженность 282 ватта.
Я бы сначала эмпирически получил подъёмную силу конкретного паруса при ровном определённом ветре при некотором оптимальном угле атаки, а затем уже умножал вектор скорости парусника на вектор тяги. То есть, проще говоря, рассчитывал бы мощность с учётом вымпельного ветра и угла между скоростью доски и подъёмной силой.
А мощность, которая могла бы быть, если бы парус переводил энергию ветра в энергию электрогенератора... Можно ведь, получив всю энергию ветра, стоять с парусом на месте. Кому это интересно?
latad вне форума Ответить с цитированием
Непрочитано 17.02.2019, 14:24
#6
lalex
winduser

Аватар для lalex
 
Club: Летающие болотоходцы
Location: Казантип, в Москве зимую
Weight: ~60 kg.
Благодарностей: 333
Это понятно, что в квадрате. Но кроме этого, как минимум, при расчете воздействия на стенку инженеры при расчете конструкции используют коэффициент обтекаемости. Для плоского квадрата он один, для овала другой, для полусферы - еще более другой. Парус - заметно вогнутая конструкция, поправка будет тоже заметная. Кроме того, есть еще разное, неравномерность потока, например. Не бывает ветра ровно и всегла 5 м/с, он весь по пиле или синусоиде. Думаю, желательно найти готовые парусные расчеты, а не изобретать свои с нуля от арифметики.

Мне кажется, парусные формулы уже где-то сверкали у нас на форуме, забылось только.
lalex вне форума Ответить с цитированием
Непрочитано 17.02.2019, 14:45
#7
AlexChe
Windsurfer

Аватар для AlexChe
 
Sail Number: RUS 818
Location: Краснодар
Weight: 73 kg.
Благодарностей: 36
Изображений: 14
Не дует...
AlexChe вне форума Ответить с цитированием
Непрочитано 17.02.2019, 16:26
#8
skat
windsurfer

Аватар для skat
 
Club: Лаборатория X-16
Location: Новороссийск
Weight: 76 kg.
Благодарностей: 164
Записей в блоге: 25
Изображений: 3146
Цитата:
Сообщение от lalex Посмотреть сообщение
Мне кажется, парусные формулы уже где-то сверкали у нас на форуме
"Парусные" формулы очень сложные, там куча переменных, интегралы, коэффициенты, термодинамика и прочая фигня. Вникать во все это очень тяжело и долго. Поэтому зачем? Проще воспользоваться формулой объема умноженной на произвольный коэффициент

Сергею Петровичу порекомендую решить такую задачку: виндсерфер массой 80 кг на комплекте массой 20 кг проглиссировал 100 метров с постоянной скоростью 25 км/ч. Сколько было затрачено энергии?

Потом ради прикола с теми же вводными произвести расчет по методике из первого поста (величину кпд берем по настроению или рассчитываем по формуле "температура кипения воды минус температура воздуха на улице"). Сравниваем полученные цифры. Произносим архимедовское "###ный в рот!". Забываем.

Цитата:
Сообщение от latad Посмотреть сообщение
Можно ведь, получив всю энергию ветра, стоять с парусом на месте. Кому это интересно?
Как кому? Зрителям же!!! Ведь физический смысл большинства уборок как раз в этом и состоит: получил всю энергию ветра и остался на месте
skat вне форума Ответить с цитированием
Непрочитано 17.02.2019, 16:40
#9
Муха-Плавник
banned

 
Club: FRPGear.com
Location: VA, USA
Weight: 77 kg.
Благодарностей: 32
Наверное надо брать площадь проекции паруса к вымпельному ветру.
Вообще энергетический метод может быть удобнее метода равновесия сил. Тут можно посчитать немного по-другому. Например мой фоил летит при 4 м/с ветре со скоростью 8м/с и я знаю, что качество крыла 40. Вес 100кг. Сопротивление 100/40*9.8= 25N, Мощность 25N х 8m/s = 200 Watt. Если кпд паруса .7 то ветер примерно дает 200/0.7=286W.
Муха-Плавник вне форума Ответить с цитированием
Непрочитано 17.02.2019, 16:45
#10
skat
windsurfer

Аватар для skat
 
Club: Лаборатория X-16
Location: Новороссийск
Weight: 76 kg.
Благодарностей: 164
Записей в блоге: 25
Изображений: 3146
Цитата:
Сообщение от Муха-Плавник Посмотреть сообщение
Например мой фоил летит
Ахахаха!!! Послежу ка я за этой темой!
skat вне форума Ответить с цитированием
Непрочитано 17.02.2019, 20:54
#11
Муха-Плавник
banned

 
Club: FRPGear.com
Location: VA, USA
Weight: 77 kg.
Благодарностей: 32
Да, чужих фоилов у меня нет. Все свое самодельное. Что сам сделал на том и летаю. А сам метод расчета Вас не заинтересовал? Тут ведь как. Если хорошо разобраться в физике явления то и самодельный фоил полетит скорее всего лучше. Вот например очень много обсуждали аспектирование парусов для уменьшения индуктивного сопротивления, а в формуле для расчета индуктивного сопротивления удлиннения крыла нет. Значит аспектирование паруса это ошибочное поветрие. Аналогично на фоилах. Много обсуждали крыло большей площади для слабого ветра, хотя взлетяет раньше не большая площадь, а больший размах даже при меньшей площади. Меня эта тема заинтересовала не потому, что я хочу здесь продать свой фоил. Мне реклама на Вашем форуме не нужна, т.к. посылать в РФ дорого, и РФ покупатель сейчас к сожалению экономит. Наберите в Google, MSN, Yahoo, Yandex "windsurfing hydrofoil" кто из производителей на первых местах после платных обьявлений. Так, что фоилы я здесь не продаю, просто потому, что все, что даже еще не сделал уже продано вперед. Поэтому, либо сами делайте, что я всем советую, либо покупайте то, что есть в продаже.
Эта тема интересна мне тем, что я над тем-же самым много думаю. Когда встречаешь аналогичные мысли на форуме то это возбуждает воображение, и может, что-то новое придумаешь. Помните, на форуме был Антон (забаниный). Он хоть и не ставил знаков препинания но насчет концепции моего самодельного двуногого фоила оказался прозорливо прав. Я до сих пор немогу определенно понять почему две ноги устойчивее, чем одна. А для Антона это было само собой очевидно, а мы с ним споили, хотя Антон оказался прав и мы здесь сели в лужу забанив Антона. А надо-бы по-честному нам перед Антоном извинится и пригласить его обратно к нам на форум.
300W это то, что человек может производить достаточно долго - 1 час. Значит теоретически возможно летать на мускульнoй силе без ветра или при слабом ветре. Надо только придумать как. Horue летает помпуя но недолго. У них все лучше и лучше получается. Но очевидно, что кпд такой техники мал.
А вам показалось, что летать при 4 м/с это реклама? 4 м/с это уже прйденный этап. Многие фоилы на 4м/с летают и даже взлетают. Я на следующей неделе мое самодельное крыло 125 см размаха Антону пошлю в знак поддержки. Антон мечтаeт летать в слабый ветер. Мой сын 70кг на моем крыле 125см размаха взлетает при ветре до 4 м/с и летит при ветре менее 3м/с с парусом 7.2.
Муха-Плавник вне форума Ответить с цитированием
Непрочитано 18.02.2019, 01:28
#12
latad
Confederate

Аватар для latad
 
Club: не состою, чисто одиночка
Location: C-Петербург
Weight: 85 kg.
Благодарностей: 296
Записей в блоге: 18
Кстати, насчёт устойчивости.
Как делали швертовки? Здоровенный шверт и на корме маленький плавничок для устойчивости на курсе. Однажды я не заметил, что плавник на виндгляйдере отсутствует. Что-то мне показалось, что я как бы разучился держать курс... Доска вертится от малейшего движения верхушкой и норовит на микроскопическом чопике вильнуть то в одну сторону, то в другую. Я это запомнил, что доска вполне держится и без плавника, только надо быть внимательней и когда пришла пора всё переделывать, плавник вообще выбросил, а шверт поставил дальше в корму, чтобы центр парусности и центр бокового сопротивления остался на месте.
И был сильно удивлён, что вместо вёрткости доска стала гораздо устойчивей на курсе. Более того, она стала тяжело поворачивать. И по гораздо большему радиусу!
Это насчёт устойчивости. Я до сих пор не понимаю, почему шверт без плавника, но поставленный на 70 см дальше в корму, держит курс лучше, чем шверт в обычном положении с плавником в корме. И это не исключительное свойство виндгляйдера, другая швертовка, когда я поставил на неё шверт между старым положением и плавником, а плавник убрал, стала ходить как по рельсам, её вообще стало проблемой повернуть. Нет, на месте-то она поворачивает, но как разогналась - всё, чешет как трамвай.
Я примерно понимаю, как это объяснить, но попробуйте угадать...
latad вне форума Ответить с цитированием
Непрочитано 18.02.2019, 15:05
#13
Муха-Плавник
banned

 
Club: FRPGear.com
Location: VA, USA
Weight: 77 kg.
Благодарностей: 32
Я говорил об устойчивости по высоте - тангажу. Т/к у нас мелко то важно высоту стабильно держать т.к. глубокая нога не подходит. Чтобы прокоментировать Виндгляйдер, надо самому попробовать. Поэтому лучше Сами обьясните. На Виндгляйдере наверное корпус добавляет устойчивости. А на фоиле я заметил устойчивость по курсу сильно зависит от стреловидности и V крыла. Меньше от жесткости ноги. Устойчивость по тангажу лучше если хорда крыла и размах больше. Но почему устойчивость по тангажу лучше на двуногой при одинаковом расстоянии от крыла до стаба пока непонятно. Хотя если с берега сбоку смотреть, то две ноги смотрится как будто две опоры.
Муха-Плавник вне форума Ответить с цитированием
Непрочитано 18.02.2019, 16:59
#14
   Сказали спасибо за это сообщение: 1
lop
виндсерфингист

 
Location: СПб
Weight: 90+ kg.
Благодарностей: 268
Цитата:
Сообщение от сергей петрович Посмотреть сообщение
Попробуем рассчитать энергию, которую мы получает от ветра. Пусть парус площадью S=5кв.м . Пусть скорость ветра V=5м/с. Масса воздуха проходящая за 1 с через рамку с такой площадью М/t=S*V*Ro, где Ro -плотность воздуха=1,29 кг/куб.м равна 5*5*1,29=32кг/с
Кинетическая энергия этого воздуха равна M*V*V/2=32*25/2=403 дж/с. А это и есть мощность. Учитывая, что КПД паруса 70%, получаем наша энерговооруженность 282 ватта.
Всё бы хорошо, если бы парус у вас стоял строго поперёк ветра, как на фордевинде, а воздух, пройдя сквозь рамку, полностью терял скорость. Но на фордевинде парус движется по ветру со скоростью доски, которую нужно вычесть из скорости ветра. А на прочих курсах парус стоит под углом к ветру, обычно этот угол меньше 30°, и площадь рамки надо бы сократить соответственно. Ну и как-то учесть, что воздух передаёт парусу не всю свою кинетическую энергию, а только её часть. Вы, как я понял, делаете это через КПД паруса. Только откуда взялись 70%? Почему не 90 или 50?


Хуже другое, парус - не рамка, пропускающая воздух, скорее - стенка, от которой воздух отскакивает, как это иногда представляют. Тогда, в зависимости от угла между парусом и ветром, парус не "поглощает" поток энергии, проходящий сквозь рамку, а изменяет импульс (количество движения) потока воздуха, "падающего" на эту стенку и "отскакивающего" в другом направлении, то есть оценку мощности паруса можно вести через закон сохранения импульса, а не энергии. Хотя такая модель работы паруса тоже дефективная, но в ней, во всяком случае, не надо КПД придумывать и становится понятной связь между силой на парусе и углом между парусом и ветром.



А вообще есть старая тема про аэро- и гидродинамику динамику, там многие вопросы рассматривались. Систематическое изложение принципов работы доски с парусом, на нерусском языке, можно найти в статьях Дрейка, которые раньше были на старбордовском форуме, а теперь одну из них, более популярную, можно посмотреть тут.

Цитата:
Сообщение от latad Посмотреть сообщение
Кстати, насчёт устойчивости.
Как делали швертовки? Здоровенный шверт и на корме маленький плавничок для устойчивости на курсе. Однажды я не заметил, что плавник на виндгляйдере отсутствует. Что-то мне показалось, что я как бы разучился держать курс... Доска вертится от малейшего движения верхушкой и норовит на микроскопическом чопике вильнуть то в одну сторону, то в другую. Я это запомнил, что доска вполне держится и без плавника, только надо быть внимательней и когда пришла пора всё переделывать, плавник вообще выбросил, а шверт поставил дальше в корму, чтобы центр парусности и центр бокового сопротивления остался на месте.
И был сильно удивлён, что вместо вёрткости доска стала гораздо устойчивей на курсе. Более того, она стала тяжело поворачивать. И по гораздо большему радиусу!
Это насчёт устойчивости. Я до сих пор не понимаю, почему шверт без плавника, но поставленный на 70 см дальше в корму, держит курс лучше, чем шверт в обычном положении с плавником в корме. И это не исключительное свойство виндгляйдера, другая швертовка, когда я поставил на неё шверт между старым положением и плавником, а плавник убрал, стала ходить как по рельсам, её вообще стало проблемой повернуть. Нет, на месте-то она поворачивает, но как разогналась - всё, чешет как трамвай.
Я примерно понимаю, как это объяснить, но попробуйте угадать...

Виндгляйдер придумал байдарочник, и доска эта отличалась от прочих именно тем, что была избыточно устойчивой на курсе. В слабый ветер отсутствие плавника на ней вообще было сложно заметить, да и в сильный в одной из гонок на приз Грина в Феодосии Федя Рытов потерял плавник сразу после первой лавировки, но всё равно пришёл первым. Да там и плавник-то был, как у байдарки, с удлинением 0,5. Так что слова "Доска вертится от малейшего движения верхушкой и норовит на микроскопическом чопике вильнуть то в одну сторону, то в другую" сказаны явно не про вингляйдер. Может, что-то самодельное, "наподобие"?
lop вне форума Ответить с цитированием
Непрочитано 18.02.2019, 17:31
#15
skat
windsurfer

Аватар для skat
 
Club: Лаборатория X-16
Location: Новороссийск
Weight: 76 kg.
Благодарностей: 164
Записей в блоге: 25
Изображений: 3146
Цитата:
Сообщение от lop Посмотреть сообщение
Только откуда взялись 70%?
Цифра получена усилием воли, очевидно же
skat вне форума Ответить с цитированием
Ответ

Опции темы

Ваши права в разделе
Вы не можете создавать новые темы
Вы не можете отвечать в темах
Вы не можете прикреплять вложения
Вы не можете редактировать свои сообщения

BB коды Вкл.
Смайлы Вкл.
[IMG] код Вкл.
HTML код Выкл.

Быстрый переход

 


Часовой пояс GMT +3, время: 22:17.


Powered by vBulletin® Copyright ©2000 - 2024, Jelsoft Enterprises Ltd. Перевод: zCarot