Показать сообщение отдельно
Непрочитано 11.10.2012, 09:49
#91
lop
виндсерфингист

 
Location: СПб
Weight: 90+ kg.
Благодарностей: 269
Цитата:
Сообщение от Yukka Посмотреть сообщение
Спасибо за ответы, уважаемый lop.

Почему важна именно длина плавника? Сопротивление сносу же зависит от площади, а лобовое сопротивление кажется меньшим у короткого. Т. е. почему при равной площади плавников выгоднее длинный узкий, а не короткий широкий? (в водоизмещении)
Сопротивление сносу зависит не только от площади, но и от гидродинамического коэффициента бокового сопротивления обтекаемого тела. Последний же, для хорошо обтекаемых тел вроде плавника или крыла, зависит от многих факторов, но главными среди них являются угол дрейфа и удлинение тела, то есть отношение длины тела (размера поперёк потока) к его ширине (размера вдоль потока). Для двух плавников одинаковой площади, идущих с одинаковым углом дрейфа, чем больше удлинение, тем выше этот коэффициент, значит, тем большее боковое сопротивление создаёт такой плавник.

Объяснить это можно тем, что более длинный плавник способен в единицу времени зацепить большее количество воды и отбросить его в сторону, создав необходимую для нас боковую силу. Короткий же, пусть и широкий плавник, просто не достаёт до тех нижних слоёв воды, до которых достаёт длинный, а потому в принципе не может их отбрасывать в сторону. Чтобы сравняться с длинным, короткому нужно развернуться на больший угол к потоку, то есть увеличить угол дрейфа.

Увеличение угла дрейфа плохо само по себе, так как доска не сможет идти так же остро. Но ещё хуже то, что сопротивление короткого плавника при этом увеличивается быстрее, чем растёт его боковая сила. Дело в том, что коэффициент боковой силы (и сама эта сила) примерно пропорциональны углу дрейфа, при малых углах, до 10-12 градусов, это практически линейная зависимость. А вот коэффициент сопротивления с ростом угла дрейфа возрастает квадратично, то есть
примерно пропорционален квадрату угла дрейфа. Это связано с тем, что "лобовым" сопротивление у плавника будет только тогда, когда угол дрейфа равен нулю, то есть плавник движется вдоль потока, без отклонения на дрейф. Но такой плавник не способен создавать боковой силы, ради которой мы его и поставили. При дрейфе же к очень небольшому "лобовому" (сопротивлению, вызванному трением между водой и поверхностью плавника, а также слабым вихреобразованием вблизи задней кромки плавника, которое у длинного и короткого плавников равной площади примерно одинаковы) добавляется индуктивное сопротивление, вызванное отклонением потока вблизи плавника и перетеканием воды с одной стороны (подветренной) на другую вблизи кончика плавника - и оно растёт пропорционально квадрату угла дрейфа и так же, как и боковая сила, зависит от удлинения плавника. Чем длинее и уже плавник, тем хуже условия, тем меньше зона перетекания воды с одной стороны плавника на другую, тем ниже индуктивное сопротивление плавника.
Само "лобовое" сопротивление зависит не столько от площади "лба", как часто думают, то есть площади проекции плавника на плоскость, перпендикулярную потоку, сколько от всей площади поверхности плавника, а она у двух плавников равной площади и разной длины, как не трудно догадаться, одинаковая. Ведь основной вклад в лобовое сопротивление хорошо обтекаемого тела, каким является плавник, вносит сопротивление трения о поверхность, а не соударение воды со "лбом". На малых углах, до 3-4 градусов, индуктивное сопротивление меньше лобового, но затем оно быстро возрастает и становится доминирующим в суммарном сопротивлении плавника, которое можно считать суммой лобового и индуктивного.

Итак, что мы имеем у двух плавников одинаковой площади, работающих при одинаковом угле дрейфа в 5-7 градусов:
- у более длинного боковая сила сила больше за счёт более высокого коэффициента бокового сопротивления;
- у более длинного индуктивное, а значит и суммарное, сопротивление меньше, за счёт худших, чем у короткого широкого условий перетекания.
Понятно, что попытка достичь той же боковой силы на коротком плавнике увеличением угла дрейфа приводит к ещё большему его проигрышу, так как линейный рост боковой силы сопровождается опережающим, квадратичным ростом сопротивления.
Вот почему там, где важна большая боковая сила и малое сопротивление, стараются использовать узкие и длинные плавники.
Цитата:
Как зависит от формы паруса - соотношения размеров по мачте и гику, формы и способности к твисту верхней шкаторины, кривизны передней - способность резаться на ветер.
Сложным, никому точно не известным образом. Есть кое-какие общие соображения, но если валить всё в кучу, как сделано в вашем вопросе, то они, скорее всего, в этой куче и утонут. Например, касательно размеров по мачте и гику можно сказать то же самое, что выше было сказано про плавники: чем больше удлинение паруса, то есть, чем выше он по мачте и короче по гику, тем аэродинамически эффективнее этот парус, тем лучше он способен резаться на ветер. Теоретически. При прочих равных и идеализированных условиях. Но равных не получится, хотя бы потому, что форма уже будет другая . Идеальную форму паруса ищут сотни конструкторов парусов в течение десятков лет, и каждый год находят, но на следующий год находят ещё идеальнее. Конца этому процессу пока не видно. Поэтому, если вы сами не собираетесь создавать идеальный парус, то лучше довольствоваться теми, что делают другие, ориентируясь на результаты соревнований, в которых подобные паруса участвуют.
Ну, что ещё... Про плоский парус я уже говорил. Твист сам по себе никак не способствует крутизне хода, круче будет вообще без твиста. Аналогично и кривизна по передней, сама по себе она вряд ли улучшает лавировочные характеристики паруса, хотя, очень теоретически, придаёт ему некоторую дополнительную "эллиптичность", что, опять же теоретически, вроде бы неплохо. Но на практике почувствовать этот очень мизерный плюс вряд ли возможно, даже при наличии точнейших, ещё не изобретённых измерительных приборов. Опять возвращаясь к плавникам, можно утверждать, что плавники полуэллиптической формы на практике апсалютна никаких преимуществ этой своей формы перед плавниками с неэллиптичной формой не продемонстрировали. Проверено.
lop вне форума Ответить с цитированием