Sail and Rig Tuning

[jayrandom]

"Sail and Rig Tuning" by Ivar Dedekam - хорошая книжка, если нужно разобраться в параметрах парусов и их динамической настройке.

Интересное (ретро?)наблюдение - у главного (заднего) паруса парусника, если сравнивать его с кайтом, в функции переднего (опорного) края выступает мачта, а задним (управляемым) краем является leech (свободная сторона тряпки - пардон май френч). Про мачту в книжке говорится, что она искажает ламинарность потока, падающего на собственно парус. Уместно сравнить её с баллоном надувастика, обладающим (1) той же скелетной функцией и (2) тем же изъяном.

А почему бы не совместить ежа с ужом - соорудить на палубе профильное крыло так, чтобы механическая опора проходила внутри него. Так мы не исказим поток и скорее ещё выиграем в эффективности. Ах да, крыло это можно сделать надувным, а ещё лучше - самонадувающимся с клапаном.

В отличие от свободного кайта, такое крыло не обязано держать себя в воздухе, и поэтому может вполне таскать в себе любое количество воздуха, вплоть до передутого. Опять же, поскольку мы это крыло никуда не отпускаем, то и риск разрыва купола будет минимальным - нет ударов.

О чём теперь нужно подумать? Правильно, о динамическом изменении профиля при перекидывании крыла слева направо.

Комментс?

Comments

[(Anonymous)]

это называется шкаторина - задняя шкаторина паруса.

[jayrandom.livejournal.com]

Спасибо :)

[azgar.livejournal.com]

Всё уже украдено до нас (тм)
Во первых, были уже гоночные катамараны с (полу)жоским стекло/углепластиковым крылом. Мачта проходила внутре как лонжерон крыла самолётного. И профиль менялся при переходе с галса на галс.
А на обычных яхтах делают мачту крыловидного профиля. И даже поворотную. А к ней уже парус цепляют.
Проблема с такими крыльями в том, что технически сложно менять их площадь. Если на обычном парусе можно взять рифы, то с крылом... может получиться нехорошо. Даже площади крыловидной мачты, бывает, хватает, чтобы получить передоз.

[jayrandom.livejournal.com]

Вот ты шутишь, а люди читают и верят :)

Зачем уменьшать площадь, если можно уменьшить проективную площадь? Зачем нам дан тотал депауэр? Поворачиваем крыло вокруг лонжерона-мачты так, чтобы подъёмная сила была равна нулю, фиксируем верёвками и уходим пить кофий. Это если крыло жёсткое (или мы не хотим брать рифы на мягком).

Если же сделать парафойл с деревянным лонжероном, то вроде бы ничего не мешает менять его рабочую длину путём частичного подъёма-спуска по мачте. Скажем, из 40 возможных нервюр мы можем задействовать 20 или 10, а остальные сложить гармошкой внизу. Эквивалент взятия рифов. Нужно только подумать, сколько возможных дискретных состояний мы хотим иметь, чтобы разделить общее внутреннее пространство на такое количество пневматически-независимых секций. Для надувания можно либо сделать по заборнику на каждой секции, либо сделать внутренние клапана по цепочке - верхняя секция надувается сама и надувает вторую, вторая третью, и т.д.

А если дело совсем плохо - открываем молнию, выпускаем из парафойла весь воздух и наматываем его на *круглую* мачту :)

* * *

Да и мачта в том виде, в котором мы её знаем по кораблям, не является обязательным правилом. Это просто традиция - кто-то придумал, остальные подстроились и стали на этом фундаменте думать дальше.

1. Мачта - это ребро жёсткости, которое не даёт схлопнуть парус по вертикали (в кайтовых терминах - бороться с чрезмерной арочностью). Её функция - распирать верх и низ ПАРУСА, но совершенно необязательно при этом вмуровывать это дерево в палубу, подвергая судно риску переворачивания. Современные виндсёрферы - тому пример, там мачта крепится к палубе на шарнире (правда, там его края не фиксируют к палубе, но это уже отдельная тема).

2. Длинные рёбра жёсткости необязательно делать в одном куске, даже предпочтительнее не делать. Мосты - другой пример, там длинное ребро заменяется фермой из коротких. А фермы можно делать сладывающимися. Поднимая и опуская одновременно с парусом. А если кроме состояний "полностью раскрыто" и "полностью сложено" разрешить несколько промежуточных, то появится ещё одна возможность изменения тяги путём изменения арочности и, соответственно, площади проекции.

[azgar.livejournal.com]

Не, не шучу ни разу.
Читайте Катера и Яхты за конец восьмидесятых :)

Ты никогда не видел, как ветром флагштоки валит? :)
И у жёского крыла Cd никогда не бывает нулевым. А Fd зависит от квадрата v, если ты помнишь.
Кроме того, в шторм крайне неполезно терять ход. Потому что с потерей хода обычно теряется и управляемость. А в шторм крайне желательно иметь определённое положение относительно ветра и волн.

Такое складное полумягкое крыло, как ты описал, действительно можно рифить, поднимая по секциям. И даже опытные конструкции были. Но тут, видимо, выигрыш не достаточно велик. Те крылья, что мне известны, делались с жёской (или условно жёской, способной гнуться) оболочкой. RAMAIR тогда не применялся.

На счёт открывания молнии и сдувания тоже есть сомнения. Не ты ли мне говорил, что полусдутое крыло это страшная штука? :)

Мачта, прежде всего, снимает с паруса подъёмную силу и сопротивление. А так как подъёмная сила и сопротивление распределены вдоль размаха паруса, приходится мачту делать жеской, чтобы передавать силы с самого верха вниз, до корпуса.
Борьба с арочностью и прочим тут вторична.
От виндсерфера классическая мачта отичается не очень сильно. Потому как силы с неё на корпус передаются /обычно/ не столько в узле крепления мачты к корпусу, сколько в узлах крепления к корпусу вант и штагов. Растяжек, которые мачту поддерживают и образуют вместе с корпусом "ферму".
В случае виндсерфера ту же функцию исполняет тело спортсмена.

Да, ещё один крайне существенный недостаток складных крыльев. Обычная мачта не держит всю изгибающую нагрузку за счёт собственной жескости. На ней стоят краспицы и соответствующие оттяжки. Которые, опять же, образуют ферму. А если по мачте вверх-вниз скользит всякая бодяга, ни краспиц ни вантов не поставить, мачта должна стоять консольно. Что очнеь сильно повышает нагрузку на саму мачту и узел крепления. За счёт чего она, мачта, будет или страшно тяжёлой, или короткой.

[jayrandom.livejournal.com]

Нет, не видел, как ветром валит флагштоки. Но мне и самому не нравится идея жёсткой мачты, так что я ни разу не против выведения её из системы.

Насчёт поворота крыла я имел в виду следующее: на практике у жёсткого крыла (надувного кайта, кайтвинга, виндсерферного паруса, дельтаплана) есть нейтральное положение, в которое он сам приводится, если ему дать достаточную свободу. В народе это называется "to kite a hang-glider". Выглядит забавно - пилот после приземления держит тяжеленный дельтаплан буквально двумя пальцами за верёвочку (разумеется, если ветра хватает). Так же ведёт себя перевёрнутый надувной кайт, если его держать за точку прикрепления 5й стропы. Крыло принимает даже не положение, где чистая подъёмная сила минимальна, а положение, где она уравновешивает сопротивление (векторная сумма минимальна). Минимальна, но не нулевая, поэтому всё это применимо в рабочем диапазоне ветров (когда флагштоки ещё не валит).

По всей видимости тот же самый эффект заставляет кайт при отпущенных задних стропах прилететь к краю окна и там держаться в состоянии максимального депауэра. И есть основание предполагать, что парус на стандартном паруснике будет вести себя так же, если его угол полностью отпустить - "убежит" туда, где он будет меньше всего мешать, т.е. спрячется за мачту :)

Тем не менее остаётся мачта, которую, как флагшток, может завалить... А если прикрепить её растяжками к палубе, то завалит судно.

Насчёт мачты и арочности у меня есть несколько идей, напишу позже.

[azgar.livejournal.com]

У паруса тоже можно бросить шкот, он встанет по ветру и заполощет.
При этом он будет создавать очень существенное сопротивление потоку.
Флагштоки-то валит не из-за флагштока, а из-за флага. Рядышком пустые стоят и не падают.

[jayrandom.livejournal.com]

Ах так это флаг такой полоскучий... ну замечательно, это даже лучше.

Если мачта сама по себе не страшна, то в случае передоза парафойл с неё можно просто ободрать, или сдуть все секции и завязать в мешок на палубе. Другое дело, что это не придаст управляемости. Небольшую секцию всё-таки пришлось бы оставить.

[azgar.livejournal.com]

Страшна мачта, страшна :)
Только ветер ещё чуть посильнее нужен.
Если произошёл передоз, то файлом придётся пожертвовать -- дёрнуть за кольцо :)
Кстати, о птичках
http://www.americascup.com/en/acclopaedia/boatdestiny/index.php?idIndex=0&idContent=5171
Я не читал ещё эту конкретную статью. Но глянь, там знакомое имя упоминается :)

[jayrandom.livejournal.com]

да, специалист по крыльям :)