upwind faster than the wind

[jayrandom]

Продолжая тему "невыгодных" парусных курсов:

движение лего-машинки против ветра :)

движение по земле против ветра быстрее скорости ветра - не просто модель, а с пассажиром.

Peter Worsley: движение по воде в любую сторону, тоже с пассажиром. У него же на сайте ссылки на разнообразные модели.

В числе прочего Питер хвастается, что придумал "активный якорь", который может поддерживать непривязанный объект на воде, компенсируя сдувание ветром при помощи самого же ветра. Я немного поглядел на его видео, и кажется понял, как он это делает. На мой взгляд это проще, чем плыть куда угодно при любом направлении ветра.

Для движения куда угодно при любом ветре нужно решить маленькую механическую задачку о передаче вращения между двумя перпендикулярными валами (видимо, коническими шестернями, т.к. 90 - это уже "закарданный" угол?), чтобы направление одного из валов (в пределах перпендикулярной плоскости) можно было выбирать произвольно, и чтобы вращение или невращение вала этому не препятствовало и не помогало.

Один раз, по-видимому, можно схалявить - и вместо горизонтальной мельницы посадить на вертикальный вал ротор Савониуса, Дарьё или Горлова. Но эта же самая задача встречается ещё раз под водой при переходе на ведущий пропеллер, так что её всё равно придётся решать в общем виде.

Comments

[azgar.livejournal.com]

Ты забываешь, что мощность, передаваемую на движтель нужно регулировать не только по направлению, но и по величине. Так что у ветряка крайне желательно иметь управляемый шаг лопастей и у гребного винта желательно иметь управляемый шаг. Или делать электропривод. От управляемого ротора ветряка, впрочем, это не спасает.
Хождение в любом направлении это очень хорошо. И это основной привлекательный фактор. Основная засада это ограниченная возможность что-либо сделать при выходе силы ветра из безопасного диапазона или резкой смене направления ветра.
Ну и всякие второстепенные штуки вроде ограниченной возможности подпереть мачту стоячим такелажем, наличия мясорубки над палубой и.т.д.

[jayrandom.livejournal.com]

Да, я думаю про управляемый угол атаки. Но достаточно должно быть одного из двух, и если опасаться порывов, то первого.

Т.е. если порыв или не нужна мощность на выходе, то либо флюгируешь мясорубку на входе, либо переключаешь на контур подзарядки электричества.

Стоячим такелажем подпирается стоячая же мачта, выполненная в виде полой трубы. Передающий же вал вращается внутри неё на подшипниках, он скрыт и не должен никого беспокоить.

Мясорубку же нужно просто приподнять над палубой на минимальную разумную высоту. Это будет полезно и для избежания ветровой тени от команды/пассажиров/грузов. В случае катамарана - располагать ровно по центру между лодками, а ходить по огороженному мостику.

UPDATE: не очень представляю, подлежат ли флюгированию роторы Савониуса, Дарьё и Горлова. Савониуса хотя бы понятно, что нужно делать: сдвинуть две чашки симметрично к центру, чтобы образовался шар (но непонятно, как передать такую команду на вращающуюся машину). Но как "поворачивать" кривые жёсткие крылья в других двух вариантах - пока не представляю. Есть идеи?

[azgar.livejournal.com]

Без управляемого шага никак. Да и с ним, в общем-то, не очень как. И у движителя надо или обороты (немеханический привод) или шаг регулировать. Потому как оптимальные режимы двух винтов на разных скоростях будут разные.

С флюгированием мясорубок всё плохо. В том смысле, что мощность можно к нулю свести, а вот сопротивление нет. И у классической яхты в случае шквала увеличивается крен, что уменьшает кренящий момент. В крайнем случае она ложится парусом на воду. У вентилятора наклон оси, как и поворот оси, приведёт к возникновению гироскопического момента с опасностью хряпнуть лопастью по мачте. Потом при резком крене раскрученный вентилятор потянет судно в сторону увеличения крена. И когда он на приличной скорости соприкоснётся с водой... ой...

Поднимать, естественно, придётся. И это ещё одна проблема -- увеличивается кренящий момент. Кроме того, не забывай, что при разных курсах ось мясорубки будет направлена по-разному. Так что опасная зона над палубой сферическая.
Что возвращает нас к проблеме стоячего такелажа. Ну как тут ванты и штаги натянешь, если они сферу пересекают? Или делать консольную мачту (вес и снижение остойчивости) или городить безумную систему с вращающейся платформой. Я даже не знаю, делал ли кто-то такое извращение.

Re UPD: плохо. Оно при подтягивании к оси ещё и разгоняться будет.

Я ж говорю, экспериментальные суда с подобными силовыми установками строили давным-давно. Но по итогам экспериментов удобнее всего для небольших судов получается бермудский шлюп. Для очень высокого перфоманса (полу)жёсткая мачта-крыло. Хотя, у неё тоже проблема взятия рифов стоит в полный рост.

[jayrandom.livejournal.com]

Кажется, придумал: нужен вертикальный ротор Дарьё/Горлова достаточного диаметра, чтобы всё судно поместилось вовнутрь вращающегося "купола", расширяющегося книзу. Вантами привязываешь внешнюю, статическую часть мачты к палубе - это всё тоже происходит внутри купола, поэтому ванты не пересекаются с движущимися частями. Придётся только флюгировать купол для влезания и вылезания.

Бонусы при достаточной скорости вращения: (1) автоматическая защита от внезапного вторжения пиратов и (2) стабилизация судна гироскопом.

[azgar.livejournal.com]

Да чего уж там. Сделать сферическое судно.
https://www.youtube.com/watch?v=sq-ye0J1Mhk

[b-my.livejournal.com]

Поворачивать необязательно. :)
Для снижения/увеличения мощности нужно сокращать ометаемую площадь, для чего достаточно прижимать/разводить крылья к и от мачты.
Это можно делать даже центробежным регулятором в духе Уатта.

Но и этого не нужно.
У Дарье/Горлова собственная парусность небольшая и есть замечательная (ну, когда как) особенность: у них (около)нулевой момент при нулевых оборотах при любой силе ветра. Достаточно затормозить ветряк (скажем, о жидкость, банальной мешалкой) до небольших оборотов, и его парусность упадёт.
Нулевые обороты - нулевая мощность, всё просто. Тебе нужно просто взять достаточно узкие крылья для минимальной собственной парусности (когда ветряк выйдет на обороты, и мощность, и парусность будут определяться в куда бОльшей степени ометаемой площадью, чем размером самой лопасти).

У этого есть, кстати, оборотная сторона. :) Для старта Дарье часто ставят Савониус. Иначе хоть руками раскручивай, хоть мотором. :) Сам не стартует.

[jayrandom.livejournal.com]

Ручной старт, может, и не так плох для яхтенного приложения. Скажем, ты временно по какой-то причине уходишь с руля и подменить некем. Тормозишь ротор, привязываешь верёвочкой/цепочкой и спокойно спускаешься в корабль по своим делам.

С другой стороны, если его легко затормозить об воду - будет ли с него прок? :)

[b-my.livejournal.com]

Мешалка Джоуля может быть на любую мощность и весьма компактной. Это лишь идея - использовать вязкое трение в жидкости, а дальше - лишь подстройка под требуемые тебе мощность и обороты.
Кубическая зависимость мощности от оборотов сильно помогает.

Кстати, если использовать переменный уровень воды (скажем, архимедов винт как часть мешалки), это можно получить автоматическую подстройку оборотов ветряка изящным лоу-теком. Мощность мешалки сама по себе зависит от оборотов как куб, если перед этим кубом добавить ещё один управляемый множитель (+слагаемые), то можно получить полином с очень резким изломом на графике ("обороты-мощность"). То есть, до неких оборотов снимаемая мощность будет малой и они будут расти легко, а дальше - резкий и неограниченый рост отбираемой с ветряка мощности. То есть, ветер не сможет разогнать ветряк до смерти.
А "истереть" воду (и мешалку о воду) довольно сложно.