?

Log in

No account? Create an account

masterok


Мастерок.жж.рф

Хочу все знать


Previous Entry Share Next Entry
Могут ли парусники ходят против ветра?
masterok

Очень популярный вопрос от тех, кто очень далек от лодок, кораблей, парусов и т.п. Вот как я например. А уж сколько в мире существует конструкций парусов! Вот например Паруса в виде колонн: эффект Магнуса.

Так может быть есть какой то вариант, чтобы двигаться вперед на парусном судне, даже если ветер встречный? Не стоять же на месте и ждать смены ветра. Не уж то так раньше и делали?

Строго против ветра под парусом ходить невозможно. Однако…

…если ветер дует спереди, но чуть под углом, яхта вполне может двигаться. В таких случаях говорят, что судно идет острым курсом.

 

Можно ли на паруснике плыть против ветра?

Можно ли на паруснике плыть против ветра?

Тяга паруса образуется благодаря двум факторам. Во‑первых, ветер просто давит на паруса. Во‑вторых, косые паруса, установленные на большинстве современных яхт, при обтекании воздухом работают, как крыло самолета, и создают «подъемную силу», только направлена она не вверх, а вперед. Из-за особенностей аэродинамики воздух с выпуклой стороны паруса движется быстрее, чем с вогнутой, и давление с внешней стороны паруса меньше, чем с внутренней.

 

Можно ли на паруснике плыть против ветра?

 

Полная сила, создаваемая парусом, направлена перпендикулярно полотну. По правилу сложения векторов в ней можно выделить силу дрейфа (красная стрелка) и силу тяги (зеленая стрелка).

 

Можно ли на паруснике плыть против ветра?

 

На острых курсах сила дрейфа велика, но ей противостоит форма корпуса, киль и руль: яхта не может идти боком из-за сопротивления воды. Зато вперед она охотно скользит даже при небольшой силе тяги.

Можно ли на паруснике плыть против ветра?

Чтобы идти строго против ветра, яхта лавирует: поворачивается к ветру то одним, то другим бортом, продвигаясь вперед отрезками - галсами. Насколько длинными должны быть галсы и под каким углом к ветру идти - важные вопросы шкиперской тактики.

 

Можно ли на паруснике плыть против ветра?

 

Выделяют пять основных курсов судна относительно ветра. Благодаря Петру I в России укоренилась голландская морская терминология.

 

Можно ли на паруснике плыть против ветра?

 

Левентик - ветер дует прямо в нос судна. Таким курсом под парусом ходить нельзя, зато поворот к ветру используют, чтобы остановить яхту.

Бейдевинд - тот самый острый курс. Когда идешь бейдевиндом, ветер дует в лицо, поэтому кажется, что яхта развивает очень большую скорость. На самом деле это ощущение обманчиво.

Галфвинд - ветер дует перпендикулярно направлению движения.

Бакштаг - ветер дует с кормы и с борта. Это самый быстрый курс. Быстрые гоночные суда, идущие бакштагом, способны разогнаться до скорости, превышающей скорость ветра, за счет подъемной силы паруса.

Фордевинд - тот самый попутный ветер, дующий с кормы. Вопреки ожиданиям, не самый быстрый курс: здесь подъемная сила паруса не используется, и теоретический предел скорости не превышает скорости ветра. Опытный шкипер умеет предугадывать невидимые воздушные течения так же, как пилот самолета - восходящие и нисходящие потоки.

 

[источники]
Источники:
https://www.popmech.ru/technologies/434342-kak-parusniki-hodyat-protiv-vetra/

Это копия статьи, находящейся по адресу http://masterokblog.ru/?p=8338.
Subscribe to  masterok

promo masterok январь 2, 12:00 46
Buy for 300 tokens
Вот так выглядит ушедший от нас 2017 год. А вот кстати, начало 2018 года показывает еще больший трафик, чем декабрь 2017: И вот один из дней - рекордсменов за всю историю журнала тоже уже в 2018 году: Красная цифра - это общее количество уникальных посетителей попавших в блог. В…

  • 1

"бакштаг- ветер дует с кормы и с борта. Это самый быстрый курс. Быстрые гоночные суда, идущие бакштагом, способны разогнаться до скорости, превышающей скорость ветра, за счет подъемной силы паруса."
Шта?


  Это как самолет бы мог передвигаться вверх быстрее чем вперед за счет подьемной силы крыла. Разве что моментальная скорость судна может быть временами моментальной скорости ветра.


ну не сравнивайте сопротивление среде у самолета и корабля

И я о том же. Сопротивление движению то оказывает вода. А подъемную силу создаёт воздух. Соответственно чтобы двигаться быстрее ветра сопротивление воды надо обнулить, а давление максимизировать, причем под углом, иначе сопротивление движению будет оказывать парус.

Все проще. Когда яхта движется - на нее дует не истинный ветер, а вымпельный - векторное сложение истинного ветра и скорости движения самой яхты. И чем выше аэродинамическое качество паруса яхты, качество ее корпуса и возможная максимальная скорость при правильном угле к ветру - тем больше будет этот вымпельный ветер. И наступит момент когда скорость яхты окажется больше скорости ветра, его истинной скорости.
Обычно в современном мире такое наблюдается у катамаранов и судов на подводных крыльях.

https://yachtshipyard.files.wordpress.com/2011/05/pol1.gif

Edited at 2018-08-09 02:59 pm (UTC)

Всё правильно. При определённых условиях особенностях конструкции парусник действительно может двигаться быстрее окружающего ветра. Происходит кумуляция энергии в самом парусе создавая движущую силу.

Механизм то я в принципе представляю, если грузовик медленно въедет легковушке на нейтралке в заднее крыло под углом градусов 75 к борту, то легковушка поедет в сторону быстрее чем двигался грузовик. Но это не совсем ветер в корму, скорее ближе к боковому.

Правильней сравнивать с кумулятивным снарядом -



Собранное на краях давление на парус аккумулируется к середине и выдаёт давление на порядок выше. Добавьте в процесс что каким-то образом снизили сопротивление воде типа подводные крылья и получаем скорость выше ветра.

Точнее сравнение не с легковушкой, а вагончиком, у шин не те характеристики для такого движения.

Фишка в том, что при разгоне судно (как вообще любой движущийся предмет) получает встречный ветер, равный собственной скорости. Сложение ветра сзади-сбоку с встречным ветром, дает результирующий ветер спереди-сбоку, который для достаточно быстрого судна (например, глиссирующего) может оказаться сильнее исходного.
Нормальные объяснения проще искать на английском:
https://en.wikipedia.org/wiki/Apparent_wind
Лучший пример конкретного судна, выдавшего скорость в 2.3 раза выше скорости ветра:
https://en.wikipedia.org/wiki/Yellow_Pages_Endeavour
Выглядел вот так:
http://www.cobracat.com/macquarie/endeavour.html
Жесткий парус-крыло потребовался потому, что ветер очень сильно заходит к носу. Мягкие паруса на таких углах к ветру не держат форму, и перестают нормально работать.

Если для дискуссии требуются картинки с "треугольниками скоростей", то могу предложить свою заметку по поводу: https://biglebowsky.livejournal.com/74372.html

Аннотация
По определению,аэродинамическое качество K = подъемная сила / лобовое сопротивление
Вводятся величины:
- аэродинамическое качество надводной части яхты (паруса + надводная часть корпуса) K_aero;
- гидродинамическое качество подводной части яхты (рассматривается сопротивление боковому дрейфу) K_hydro.

Вычисляется некая общая величина "качества яхты" по формуле 1/К_яхты=1/К_aero+1/K_hydro.

Далее показывается, что для случая высокого общего качества яхты приближенно работает очень простая формула

скорость яхты = качество яхты * скорость истинного ветра

Примечания:
1) Aэродинамическое качество зависит от угла обдувки; чтобы получить по формуле не вообще скорость яхты, а именно максимальную скорость яхты, и парус, и подводная часть яхты должны работать на углах именно максимального аэродинамического (гидродинамического) качества.
2) Формула не работает для фордевинда - нарушается условие большой величины качества.

Edited at 2018-08-11 08:42 am (UTC)

Прекрасные картинки. Я их сейчас занесу в избранное, и на досуге покурю.
К сожалению, яхты высокого качества ни мне, ни моим подопечным, недоступны, да и в целом знание о том, что скорость яхты зависит от ее качества и скорости ветра, кажется слишком революционным.

Если что-то может быть неправильно понято, оно будет неправильно понято (с).

Я хотел сократить термин "комбинация аэродинамического качества надводной части яхты с гидродинамическим качеством подводной части", и ввел термин "качество яхты".

Повторюсь: под "качеством" подразумевается не отделка яхты красным деревом, а то, что на английском языке называется "lift-to-drag ratio" - отношение подъемной силы к сопротивлению.

Edited at 2018-08-11 05:35 pm (UTC)

Гонщику на шверботах и тренеру мне, вышесказанное было вполне очевидно.

Парусник конечно может двигаться против ветра. У них же сегодня у всех есть моторы. ))))

По классификации Христофора Бонифатьевича Врунгеля "левентик" - это "вмордувинд")))

Всегда удивляла ситуация с неправильно настроенным кайтом, когда держат кайт в зените, находясь в неподвижности, а он залетает "за голову" навстречу против ветра (угол строп по отношению к ветру меньше 90 градусов).
Получается, что такой парус-крыло может ходить строго против ветра (тяга, правда, минимальная).

Для каждого типа паруса есть кривая зависимости тяги от угла к ветру. Чем лучше качество - тем острее к ветру сможет двигаться.

Увы, не залетает и через вертикаль не переваливает - это кажущееся восприятие.

Re: "Тяга паруса образуется благодаря двум факторам. Во-первых, ветер просто давит на паруса."

Не "ветер", а воздух. Ну да, высказывание в духе капитана Очевидность. Воздух действительно имеет давление, и при обдувке паруса в разных точках паруса будут разные давления.

Re: "Во-вторых, косые паруса, установленные на большинстве современных яхт, при обтекании воздухом работают, как крыло самолета"

А также прямые паруса, и установленные на любых плавсредствах, включая старинные.

Re: "и создают «подъемную силу», только направлена она не вверх, а вперед"

Если поток взаимодействует с каким-то объектом, то силу взаимодействия разбивают на 2 компоненты
- вдоль скорости невозмущенного потока - "сопротивление"
- поперек скорости невозмущенного потока - "подъемная сила".

Действительно, в случае прямолинейного горизонтального полета самолета подъемная сила будет направлена вверх. Однако, самолет летает так не всегда.
У паруса подъемная сила направлена вперед только, если относительный (вымпельный) ветер дует под прямым углом к курсу.

Re: "Из-за особенностей аэродинамики воздух с выпуклой стороны паруса движется быстрее, чем с вогнутой"

У плоской жесткой пластины не будет ни одной выпуклой стороны, у многих типов жестких парусов симметричный профиль (обе стороны одинаково выпуклы), а выпукло-вогнутый жесткий парус не составит труда повернуть к ветру так , что воздух будет двигаться быстрее с вогнутой стороны.

Re: "и давление с внешней стороны паруса меньше, чем с внутренней"
А когда косыми парусами дают задний ход яхте, то все наоборот получается.


Полагаю, что этот поток ошибок обусловлен тем, что автор заметки искренне верует в "equal transit-time fallacy".


Edited at 2018-08-09 03:04 pm (UTC)

У паруса подъемная сила направлена вперед только, если относительный (вымпельный) ветер дует под прямым углом к курсу.

?!?!?!

При других углах обдувки подъемная сила паруса будет направлена под углом к курсу: частично вперед и частично вбок.

Точно. Туплю. Спасибо.

Могут и ходят

Спасибо за теорию

Судно ходит галсами

Конэчно! Просто надо лавировать.

  • 1