Превышаем скорость ветра или нет?

[mm7]

Сообщение от Aleks123

Не помню где, но читал, как какой-то великий физик как-то сказал, что за любой физической теорией лежит простая идея, которую можно на пальцах объяснить. Другое дело теоретические расчёты конкретных явлений, там частенько невозможны точные расчеты, используют различные приближения. Я же в предыдущих комментах несколько раз писал, что я не спец по аэродинамике, чтобы такие расчёты проводить, но суть, на пальцах, почему в виндсерфе можно идти быстрее истинного ветра я вкратце изложил.

так я вам это же и написал, что площади паруса, угла и скорости ветра недостаточно для этих расчетов. Я даже где-то ранее, когда перечислял, что ещё нужно для таких расчетов, то и плотность воздуха упоминал, и форму паруса, степень набивки паруса, имея ввиду профиль паруса.

ну так и посчитайте примерно.
плотность воздуха = 1кг/м3
Возьмите средний профиль.
Посчитайте ПС (лифт) и сопротивление (драг).

Сообщение от Aleks123

А на счёт плавника я с Вами не соглашусь. У нас не авиационное крыло, где нет никаких плавников, и для расчета ПС этого авиационного крыла они не нужны, а всё-таки виндсерф и размер и форма плавника влияет на тягу, которую создаёт истинный ветер на данном парусе.

У самолета есть еще мотор, который и создает поток, двигая самолет относительно воздуха.
Но для рассчетов ПС крыла нам не нужны ни данные по мотору, ни по пропеллеру. Мы просто берем скорость потока.
То же самое с плавником. Да, он обеспечивает условия чтобы вокруг паруса создался поток. Но для расчетов тяги паруса он не нужен. Просто берем скорость потока воздуха вокруг паруса.

Сообщение от Aleks123

Силы от плавника конечно будут уравновешивать силы от паруса, но чем меньше сила от плавника, тем меньше сила тяги истинного ветра на парусе.

Ну хоть тут-то согласились!
Т.е. если силы от плавника будут уравновешивать силы от паруса, то нам достаточно определить только один набор сил. Или для паруса, или для плавника. Так?
Так и определите для паруса.

Сообщение от Aleks123

Естественно, что всякий крестьянин аэродинамику не поймет, именно поэтому и надо для неспециалистов в аэродинамике попытаться объяснить как можно проще, так, чтобы он понял те физические основы, которые лежат в основе явления. Так я не понял, чем Вам не понравилось простое объяснение того факта, что скорость виндсерфа может быть больше скорости истинного ветра благодаря тому, что на галфинде сила действия ИВ постоянна и не зависит от скорости. Такого постоянства нет на фордевинде, поэтому на фордевинде невозможно превысить скорость истинного ветра. Тут правда некоторые товарищи утверждают, что такое и на фордевинде возможно, ссылаются на какие-то ролики, ну если найду, посмотрю эти ролики.

Мне не понравилось Ваше "простое" объяснение, тем что Вы разложили поток вокруг паруса на ИВ и встречный ветер (ВсВ) и жестко назначили ИВ для тяги, ВсВ для драга. Это НЕ ПРАВИЛЬНО.
И Вы не сможете таким способом ничего толкового посчитать даже примерно.
Фиг с ними с расчетами, но это Ваше понимание так же не соответствует и реальной действительности. По Вашему представлению, с разгоном сопротивление будет расти, так как ВсВ растет, а тяга неизменна, т.к. ИВ тот-же. Раз сопротивление растет, а тяга нет, то скорость должна падать. Но в реальности наблюдается ускорение, рост скорости после выхода на полный глисс. Это ускорение обеспечивается увеличением тяги с ростом скорости (выглядит парадоксально, я знаю). Если Вы когда нибудь выходили на глисс, то должны были-бы это заметить.

[latad]

Сообщение от Aleks123

Посмотрел несколько роликов по гонкам GC32, что-то там нет таких данных, в основном там рассказывалось про команды, этапы, кто какое место занял. Не могли бы Вы подсказать, где именно искать ролики, где приводятся подробные данные, про которые Вы написали?

Сомневаюсь в том, что возможно на бакштаге двигаться с такой скоростью, что проекция этой скорости доски на ИВ будет больше скорости этого ИВ. Тут правда Latad тоже уверяет, что это возможно, ну попробую найти ролики, на которые он ссылается, посмотрим.

https://www.youtube.com/watch?v=x1L9i5megMk
Характерный момент, гонка ещё не началась, скорость ветра 8 узлов, катамараны идут по ветру в крутой бакштаг со скоростью под 20 узлов. Невооружённым глазом видно, что они идут не под 120-135°, а как минимум под 145-150°.

Так что, сомнения можно отбросить.

[Aleks123]

Сообщение от latad

https://www.youtube.com/watch?v=x1L9i5megMk
Характерный момент, гонка ещё не началась, скорость ветра 8 узлов, катамараны идут по ветру в крутой бакштаг со скоростью под 20 узлов. Невооружённым глазом видно, что они идут не под 120-135°, а как минимум под 145-150°.

Так что, сомнения можно отбросить.

Ну уж нет. Невооружённым глазом видно, что катамараны идут на разворот, или совершают поворот, а до этого у них был возможно галфинд, где они и набрали эту скорость. Так что сомнения остаются. Ну не верю я в чудеса.

[latad]

Тогда смотрите всю гонку, ссылка есть, там этих моментов более чем достаточно, с линиями разметки и курсами.
На этой картинке ближний катамаран только что развернулся фордаком, след от него остался. Посмотрите по ссылке, там всё видно, какой курс был, как маневрировали, как пошли на старт, какая дистанция, какие скорости и тд.
Во время гонки (и после в таблицах) показывают временами и углы лавировки.

[lop]

Забавно, что человек, предлагающий "хомячку" поверить в не вполне очевидную "аксиому" о том, что сила на парусе всегда направлена поперёк паруса, верить в очевидные факты упорно отказывается.

[ГиперСонный]

Копец вы раздули, ребята. От иных умозаключений прямо рука за красной ручкой тянется, чтоб соответствующую оценку влепить. Насчет плавника, без него никто никуда не едет. Вернее едет, но в направлении ветра и не быстрее него. Значит именно плавник помогает создать ту результирующую силу тяги, которая позволяет ехать под углом к ветру. Свернуть всю систему в точку, да разрисовать векторы сил, проще вряд ли получится. Да и понятно станет, что обогнать ветер в бакштаг может мешать только несовершенство аппарата.

[Aleks123]

Сообщение от latad

Тогда смотрите всю гонку, ссылка есть, там этих моментов более чем достаточно, с линиями разметки и курсами.
На этой картинке ближний катамаран только что развернулся фордаком, след от него остался. Посмотрите по ссылке, там всё видно, какой курс был, как маневрировали, как пошли на старт, какая дистанция, какие скорости и тд.
Во время гонки (и после в таблицах) показывают временами и углы лавировки.

ОК, вечером посмотрю. Сегодня с утра перед работой не было время всю гонку смотреть, посмотрел только фото.

Сообщение от lop

Забавно, что человек, предлагающий "хомячку" поверить в не вполне очевидную "аксиому" о том, что сила на парусе всегда направлена поперёк паруса, верить в очевидные факты упорно отказывается.

И где это я такое написал, что сила на парусе всегда направлена поперек паруса? На галфинде или близ лежащих курсах, при наличии плавника и не вся сила, а проекция на курс. И предлагал не поверить, а ранее не помню кому, но на пальцах, также на уровне школьной механики, объяснил, откуда берется эта тяга и при чем тут плавник. Пока очевидных фактов я не видел. Но посмотрю видео latad'а вечером.

Сообщение от mm7

ну так и посчитайте примерно.
плотность воздуха = 1кг/м3
Возьмите средний профиль.
Посчитайте ПС (лифт) и сопротивление (драг).

.

Блин во я попал :)) у нас тут форум физиков, что ли? Всего лишь попытался на пальцах, на уровне школьной физики объяснить, почему скорость доски может превышать скорость ИВ :)) Я же написал, что основные идеи физических теорий можно объяснить на пальцах, а расчёты это другое. Многие вещи вообще невозможно рассчитать и там не рассчитывают, а экспериментальным путем, методом тыка, например продувкой крыльев в аэродинамичской трубе, получают данные. Ну ладно, я твердо не обещаю, но попробую поискать соответствующую литературу и может быть получится чего-нибудь рассчитать без аэродинамики.

У самолета есть еще мотор, который и создает поток, двигая самолет относительно воздуха.
Но для рассчетов ПС крыла нам не нужны ни данные по мотору, ни по пропеллеру. Мы просто берем скорость потока.
То же самое с плавником. Да, он обеспечивает условия чтобы вокруг паруса создался поток. Но для расчетов тяги паруса он не нужен. Просто берем скорость потока воздуха вокруг паруса.

Ну я понял, что вы имеете в виду. Т.к. для реального расчета крыла много чего надо, как мы оба писали ранее, то товарищи учёные решили упростить себе задачу, типа на фиг нужно заморачиваться с данными по мотору, пропеллерам, плавникам, всяким ИВ и ВсВ и т.д., мы просто задаём набегающий поток, а как он получается по фиг, это задача не аэродинамиков, а конструкторов моторов, винтов, плавников и т.д. Так вот, этот набегающий поток получается или вращением винтов двигателей, или ИВ с плавником, это все и зарыто в набегающем потоке. И если мы не просто хотим блеснуть знаниями аэродинамики и выдать какую-то формулу из учебника, а разобраться, как и за счёт чего этот набегающий поток создаются, понять как на это влияет размер и форма плавника, выдать обоснованные рекомендации райдерам, то нужно именно разобраться в физике этого процесса.

Мне не понравилось Ваше "простое" объяснение, тем что Вы разложили поток вокруг паруса на ИВ и встречный ветер (ВсВ) и жестко назначили ИВ для тяги, ВсВ для драга. Это НЕ ПРАВИЛЬНО.
И Вы не сможете таким способом ничего толкового посчитать даже примерно.
Фиг с ними с расчетами, но это Ваше понимание так же не соответствует и реальной действительности. По Вашему представлению, с разгоном сопротивление будет расти, так как ВсВ растет, а тяга неизменна, т.к. ИВ тот-же. Раз сопротивление растет, а тяга нет, то скорость должна падать. Но в реальности наблюдается ускорение, рост скорости после выхода на полный глисс. Это ускорение обеспечивается увеличением тяги с ростом скорости (выглядит парадоксально, я знаю). Если Вы когда нибудь выходили на глисс, то должны были-бы это заметить

Да уж.
Если сила сопротивления меньше силы тяги, то их суммарный вектор будет направлен по курсу и скорость будет возрастать. С увеличением сопротивления при постоянной тяге будет уменьшаться ускорение, но скорость будет возрастать. Она будет возрастать до тех пор, пока сила сопротивления не сравняется с силой тяги, тогда скорость стабилизируется и будет постоянной. Если вы захотите сбросить скорость, то Вы приоткроете парус. Что при этом произойдет? При этом тяга уменьшится, а сопротивление встречному ветру увеличится и скорость упадет. Это то, что я лично наблюдал при глиссировании (я так понял вас этот момент вдруг необычайно заинтересовал :))) Рост скорости при выходе на глисс обеспечивается не ростом тяги, а резким падением сопротивления воды.

[latad]

Сообщение от Aleks123

нужно именно разобраться в физике этого процесса.

Тогда первые 11 страниц книги Норвуда "Быстроходные парусные суда", выпущенной ещё в прошлом веке, для начала более чем достаточно.
Там, кстати, приведены поляры реального парусника, который не просто обгоняет ветер, а обгоняет его в разы.
http://parusa.narod.ru/bib/books/jnorwood/nr1.htm

Сообщение от Aleks123

Рост скорости при выходе на глисс обеспечивается не ростом тяги, а резким падением сопротивления воды.

И тем, и другим.
При увеличении скорости уже на глиссе тяга тоже растёт, пока угол вымпельного ветра не уменьшится настолько, что рост тяги из-за этого прекратится.
Именно из-за увеличения тяги с ростом скорости Формула в галфвинд, выйдя на уверенное глиссирование с 16км/ч, при 20км/ч никогда не останавливает разгон, а разгоняется до 30км/ч. При этом, уже на глиссировании, сопротивление движению тоже постоянно растёт.

[Alexandre678]

Замучила бессонница. Пытаясь заснуть, "считал овец" и вот что получилось.
Вас удивляет движение парусного судна в бакштаг быстрее ветра. А способность парусника идти против ветра вас не удивляет? А ведь это две стороны одного явления, одно логически вытекает из другого.
Лень выписывать здесь подробное доказательство, но вот два основных момента.
Первое. Парусное судно берет энергию для движения из взаимного перемещения двух сред, воды и воздуха. В системе координат, связанных с водой (буй в воде) это ветер, в системе координат связанных с воздухом(воздушный шар) это поток воды.
Второе. Если парусное судно движется в системе координат, связанных с водой, курсом бейдевинд по отношению к ветру, в то же время парусник(точнее теперь плавник-ник) в системе координат, связанных с воздухом, движется курсом бакштаг по отношению к потоку воды.
Остальное можете додумать самостоятельно.

[lop]

Сообщение от Aleks123

...
И где это я такое написал, что сила на парусе всегда направлена поперек паруса? На галфинде или близ лежащих курсах, при наличии плавника и не вся сила, а проекция на курс. И предлагал не поверить, а ранее не помню кому, но на пальцах, также на уровне школьной механики, объяснил, откуда берется эта тяга и при чем тут плавник.
...

Напомню:
https://www.raceyou.ru/post427397-566.html
Цитирую:

...как я понял, не улубляясь в гидро и аэродинамику, принимая как аксиому, возможно исходя из собственного опыта, что ИВ создаёт тягу, ну если не строго вдоль курса доски, но под достаточным острым углом к курсу, чтобы можно было вообще двигаться. Если принять такую аксиому...

Поскольку у хомячка собственного опыта нету, то ему остаётся только верить объясняющему.
Тут в роли "тяги" фигурирует толи какая-то часть полной аэродинамической силы на неподвижном парусе, с невнятным направлением, толи вся эта аэродинамическая сила, рассчитанная в предположении, что парус неподвижен относительно воды и на него, поэтому, действует только истинный ветер.
А дальше

А закрепим ка мы для интереса намертво мачту с парусом вертикально на земле, что тогда мы увидим?
Если парус будет расположен перпендикулярно ветру, то сила ветра, действующая на парус будет параллельна ветру. Но вот если мы повернем парус под 45° к ветру, то сила действующая на парус будет уже перпендикулярна плоскости паруса и под углом 45° к направлению ветра. Вот тут то и появляется составляющая силы ветра вдоль курса доски.

Тут уже понятно, что речь идёт о полной силе
на парусе (неподвижном), и действует она поперёк паруса. Кстати, так же эта сила действовала и когда парус был развёрнут поперёк ветра.
Теперь посмотрим, что произойдёт с движущейся доской, в галфвинд, если парус ориентирован под углом 45° к истинному ветру. Понятно, что мы-то, умные, знаем, что ветер на движущейся доске состоит из истинного, дающего тягу, и встречного, дающего тормоз. Но тупой парус этого не знает, для него один хрен, с какой стороны дует какой ветер, сила от каждого ветра, по аксиоме, должна действовать поперёк паруса. Тогда, при скорости доски, равной скорости ветра, имеем: истинный ветер создаёт на парусе "истинную" поперечную силу, направленную в одну сторону, а точно такой же по величине встречный ветер создаёт на парусе другую, "встречную" поперечную силу, направленную навстречу "истинной"
Получается, что обе силы уравновешивают друг друга и на парус не действует никакая сила. Значит, предположение о том, что доска движется со скоростью истинного ветра неверно, и доска в принципе не может двигаться быстрее истинного ветра. Правильно?

[Aleks123]

Сообщение от latad

Тогда первые 11 страниц книги Норвуда "Быстроходные парусные суда", выпущенной ещё в прошлом веке, для начала более чем достаточно.
Там, кстати, приведены поляры реального парусника, который не просто обгоняет ветер, а обгоняет его в разы.
http://parusa.narod.ru/bib/books/jnorwood/nr1.htm


И тем, и другим.
При увеличении скорости уже на глиссе тяга тоже растёт, пока угол вымпельного ветра не уменьшится настолько, что рост тяги из-за этого прекратится.
Именно из-за увеличения тяги с ростом скорости Формула в галфвинд, выйдя на уверенное глиссирование с 16км/ч, при 20км/ч никогда не останавливает разгон, а разгоняется до 30км/ч. При этом, уже на глиссировании, сопротивление движению тоже постоянно растёт.

Книгу посмотрю, спасибо.
Интересно, за счёт чего происходит рост тяги на глиссе? Обоснуйте, какова физика этого процесса. Сопротивление на глиссе с ростом скорости конечно растет, я это и написал выше, но при выходе на глисс с водоизмещения это сопротивление резко падает. Я даже, помнится, когда в первый раз вышел на глисс, шмякнулся от неожиданности, мне показалось, что доска просто ушла из под ног, как будто потерял плавник.:))

[ALEX3M]

Сообщение от Aleks123

Книгу посмотрю, спасибо.
Интересно, за счёт чего происходит рост тяги на глиссе? Обоснуйте, какова физика этого процесса.

Тяга паруса растет в квадрате от скорости обтекающего его потока. А при выходе на глисс сопротивление движению несколько падает.

[Aleks123]

Сообщение от Alexandre678

Замучила бессонница. Пытаясь заснуть, "считал овец" и вот что получилось.
Вас удивляет движение парусного судна в бакштаг быстрее ветра. А способность парусника идти против ветра вас не удивляет? А ведь это две стороны одного явления, одно логически вытекает из другого.
Лень выписывать здесь подробное доказательство, но вот два основных момента.
Первое. Парусное судно берет энергию для движения из взаимного перемещения двух сред, воды и воздуха. В системе координат, связанных с водой (буй в воде) это ветер, в системе координат связанных с воздухом(воздушный шар) это поток воды.
Второе. Если парусное судно движется в системе координат, связанных с водой, курсом бейдевинд по отношению к ветру, в то же время парусник(точнее теперь плавник-ник) в системе координат, связанных с воздухом, движется курсом бакштаг по отношению к потоку воды.
Остальное можете додумать самостоятельно.

Меня не удивляет, что на бакштаге скорость доски может быть больше скорости ИВ. Меня удивило заявление собеседников, что это превышение может быть настолько выше, что проекция скорости доски на ИВ может быть больше скорости ИВ и райдер будет спускаться быстрее ИВ. Это как на фордевинде Вы вдруг пошли быстрее ИВ(разумеется имеется в виду постоянный ветер без порывов) Это как? Как такое возможно?

Сообщение от lop

Напомню:
https://www.raceyou.ru/post427397-566.html
Цитирую:

Поскольку у хомячка собственного опыта нету, то ему остаётся только верить объясняющему.
Тут в роли "тяги" фигурирует толи какая-то часть полной аэродинамической силы на неподвижном парусе, с невнятным направлением, толи вся эта аэродинамическая сила, рассчитанная в предположении, что парус неподвижен относительно воды и на него, поэтому, действует только истинный ветер.
А дальше

Тут уже понятно, что речь идёт о полной силе
на парусе (неподвижном), и действует она поперёк паруса. Кстати, так же эта сила действовала и когда парус был развёрнут поперёк ветра.
Теперь посмотрим, что произойдёт с движущейся доской, в галфвинд, если парус ориентирован под углом 45° к истинному ветру. Понятно, что мы-то, умные, знаем, что ветер на движущейся доске состоит из истинного, дающего тягу, и встречного, дающего тормоз. Но тупой парус этого не знает, для него один хрен, с какой стороны дует какой ветер, сила от каждого ветра, по аксиоме, должна действовать поперёк паруса. Тогда, при скорости доски, равной скорости ветра, имеем: истинный ветер создаёт на парусе "истинную" поперечную силу, направленную в одну сторону, а точно такой же по величине встречный ветер создаёт на парусе другую, "встречную" поперечную силу, направленную навстречу "истинной"
Получается, что обе силы уравновешивают друг друга и на парус не действует никакая сила. Значит, предположение о том, что доска движется со скоростью истинного ветра неверно, и доска в принципе не может двигаться быстрее истинного ветра. Правильно?

Я же написал - Вот тут то и появляется составляющая силы ветра вдоль курса доски. Составляющая!!! Мы полную силу, перпендикулярную плоскости паруса, раскладываем на две составляющие - параллельную курсу и параллельную ИВ. Парус тупой, он не знает сколько сил на него действует, на парус действует векторная сумма всех сил.
При угле открытия 45° на галфинде при скорости доски равной скорости ИВ вероятно сила тяги равна силе сопротивления(если отбросить сопротивление воды). Но когда мы закрываем парус и угол становится меньше 45° мы таким образом увеличиваем тягу и уменьшаем сопротивление встречного ветра.

[ALEX3M]

Сообщение от Aleks123

Меня не удивляет, что на бакштаге скорость доски может быть больше скорости ИВ. Меня удивило заявление собеседников, что это превышение может быть настолько выше, что проекция скорости доски на ИВ может быть больше скорости ИВ и райдер будет спускаться быстрее ИВ. Это как на фордевинде Вы вдруг пошли быстрее ИВ(разумеется имеется в виду постоянный ветер без порывов) Это как? Как такое возможно?

Это оттого что вы физику процесса не понимаете в принципе.
О чем вам сразу и было сказано.

[Aleks123]

Сообщение от ALEX3M

Тяга паруса растет в квадрате от скорости обтекающего его потока. А при выходе на глисс сопротивление движению несколько падает.

А вот с этим я попытаюсь разобраться по той книге, ссылку на которую дал уважаемый latad. Пока я придерживаюсь того мнения, что может быть тяга и растет пропорционально квадрату скорости, но только скорости ИВ, которая является только частью набегающего потока. Механизм этого физически прост и понятен. А раз мы рассматриваем простой случай с постоянным ИВ без порывов, то и тяга будет постоянна.

Сообщение от ALEX3M

Это оттого что вы физику процесса не понимаете в принципе.
О чем вам сразу и было сказано.

Ну так объясните, если сможете этот механизм, если Вы сами его понимаете, только без ссылок на волшебные свойства крыла. Я действительно не понимаю, как на фордевинде можно идти со скоростью быстрее скорости ИВ. Запустите воздушный змей и посмотрите, полетит он быстрее ветра?