Концептот на нова теорија за движење на едриличар. Тема: „Физика на движење на едрена јахта

Движење едрење јахтаНадолниот ветер всушност се одредува со едноставниот притисок на ветрот на нејзиното едро, туркајќи го бродот напред. Меѓутоа, како што покажа истражувањето на тунелот за ветер, пловењето наспроти ветерот го изложува едрото на покомплексен збир на сили.

Кога овен воздух тече околу конкавната задна површина на едрото, брзината на воздухот се намалува, додека кога тече околу конвексната предна површина на едрото, оваа брзина се зголемува. Како резултат на тоа, на задната површина на едрото се формира регион со зголемен притисок, а на предната површина се формира регион со намален притисок. Разликата на притисокот на двете страни на едрото создава сила на влечење (туркање) што ја придвижува јахтата напред под агол на ветрот.

Едрена јахта, лоцирана приближно под прав агол на ветрот (во наутичка терминологија, јахтата е на пат), брзо се движи напред. Едрото е подложено на влечење и странични сили. Ако едрилицата плови под остар агол на ветрот, нејзината брзина се намалува поради намалување на силата на влечење и зголемување на страничната сила. Колку повеќе едрото е свртено наназад, толку побавно јахтата се движи напред, особено поради големата странична сила.

Едрилицата не може да плови директно во ветрот, но може да се движи напред правејќи низа кратки, цик-цак движења под агол на ветрот наречени такси. Ако ветрот дува на страната на пристаништето (1), тие велат дека јахтата е на левата страна, ако од десно (2) - десната страна. За да го помине растојанието побрзо, јахтиџијата се обидува да ја зголеми брзината на јахтата до граница со прилагодување на положбата на нејзиното едро, како што е прикажано на сликата подолу лево. За да се минимизира отстапувањето од права линија, чамецот се движи со менување на курсот од десно кон пристаниште и обратно. Кога јахтата го менува курсот, едрото се фрла на другата страна, а кога нејзината рамнина ќе се поклопи со линијата на ветерот, таа се плакне некое време, т.е. е неактивен (средна фигура под текстот). Јахтата влегува во таканаречената мртва зона, губејќи ја брзината додека ветрот повторно не го разнесе едрото од спротивната страна.

4.4. Дејството на ветрот на едрото

Благодарение на обликот на едрото, дури и со најнеповолниот ветер (без ветер), чамецот може да се движи напред. Едрото наликува на крило, чие најголемо отклонување е 1/3-1/4 од ширината на едрото подалеку од луфот и има вредност од 8-10% од ширината на едрото (сл. 44).

Ако ветрот, кој има правец Б (слика 45, а), на патот се сретне со едро, тој оди околу него од две страни. На ветровитата страна на едрото, притисокот е поголем (+) отколку на левата страна (-). Резултатот од силите на притисокот формира сила P насочена нормално на рамнината на едрото или акордот што минува низ предниот и задниот дел и се применува на центарот на ветар на процесорот (сл. 45, б).

Ориз. 44. Профил на плови:
Б - ширината на едрото долж акордот

Ориз. 45. Сили кои дејствуваат на едрото и трупот на чамецот:
а - ефектот на ветрот на едрото; б - ефектот на ветерот на едрото и водата на трупот на бродот

Ориз. 46. ​​Правилна положба на едрото во различни насоки на ветерот: а - блиску влечено; б - заливски ветар; во - џибе

Силата P зависи од брзината и насоката на ветрот во однос на едрото. Повеќе
Ако
Ефектот на водата врз чамецот во голема мера зависи од контурите на неговиот подводен дел.

И покрај фактот дека со ветерот, силата на нанос D ја надминува силата на потисок Т, чамецот се движи напред. Овде влијае страничниот отпор R 1 на подводниот дел од трупот, кој е многу пати поголем од фронталниот отпор R.

Ориз. 47. Знамен ветер:
V I - вистински ветер; В Ш - ветер од движењето на чамецот; Б Б - знаменце ветер

Рамката, која се наоѓа пред предното стапало, игра улога на летва. Протокот на воздух што минува помеѓу стрелата и предното едро го намалува притисокот на левата страна на предното едро и затоа ја зголемува неговата погонска сила. Ова се случува само под услов аголот помеѓу стрелата и DP на бродот да биде малку поголем од аголот помеѓу предниот дел и DP (слика 48, а).

Дел: физика

Тема: „Физика на движење на едрена јахта“

Раководител: Бухолцева О.В., наставник по физика

Средно училиште №11, Северобајкалск

Северобајкалск

Сакаме да обрнеме внимание на релевантноста на наставата за почетници: 2

Новина 3

Јахти на Северобајкалск 3

Физика 4

Бернулиевиот закон 4

Наслов заб 5

Курсот Gulfwind 6

Локација на тежината и интеракција на вода и куќиште 7

Надолжна распределба на тежината. Остри курсеви 8

Надолжна распределба на тежината. Завршете ги курсевите 8

Странична распределба на тежината со заден ветер 9

Странична распределба на тежината со заден ветер и бран 9

Заклучок 11

Сакаме да обрнеме внимание на релевантноста на наставата за почетници:

За да ја достигнеме целта, треба да го решиме следновозадачи :

1. 
   Размислете за видовите јахти што се достапни во Северобајкалск.
2. 
   Да ја проучува природата на движењето на јахтата.
3. 
   Да се ​​оспори гледиштето на новодојденците дека опашкиот ветер е најважната работа.
4. 
   Да проучи како локацијата на тежината влијае на брзината на јахтата.
5. 
   Размислете за влијанието на физичките карактеристики на водата врз брзината на јахтата.

1. 
   Собирање и анализа на информации.
2. 
   Интервју и анкета.
3. 
   Вршење на пресметки.
4. 
   Составување табели.
5. 
   Тестирање на јахта.

Новина

Јахти на Северобајкалск

http://minitonnik.com.ua/?q=node/126

Физика

Движечката сила на ветрот

И едрото и јаболката, кога се во интеракција со протокот, соодветно, на воздух или вода, создаваат сила на подигање, затоа, за да се оптимизира нивната работа, може да се примени теоријата на крилата.

Законот на Бернули

Едрото може да ја придвижи јахтата само ако е под одреден агол на протокот и ја отклонува. Останува прашањето: колку од подигањето се должи на Бернулиовиот ефект, а колку е резултат на отклонување на протокот. Според класичната теорија на крилото, силата на подигање настанува исклучиво како резултат на разликата во брзините на проток над и под асиметричното крило. Добро е познато дека симетричното крило е исто така способно да генерира подигање ако е поставено под одреден агол на протокот. Во двата случаи, аголот помеѓу линијата што ги поврзува предните и задните точки на крилото и насоката на протокот на воздух се нарекува агол на напад.

Силата на подигање се зголемува со аголот на напад, но оваа зависност функционира само кога мали вредностиова катче. Штом аголот на напад ќе надмине одредено критично ниво и застојот на протокот, на горната површина на крилото се формираат бројни вртлози, а силата на подигање нагло се намалува.

Едрото, кое е под агол на протокот на воздух, го отклонува. Поминувајќи низ „горната“, залената страна на едрото, протокот на воздух минува по подолг пат и, во согласност со принципот на континуитет на протокот, се движи побрзо отколку од ветровитата, „долната“ страна. Како резултат на тоа, притисокот на левата страна на едрото е многу помал отколку на неговата наветрен страна.

jibe разбира

Чамците знаат дека џабе не е најбрзиот курс. Ако ветерот со иста јачина дува под агол од 90 степени во однос на патеката, чамецот се движи многу побрзо. На стрелата, силата со која ветрот го турка едрото зависи од брзината на јахтата. Како што се зголемува брзината, притисокот врз едрото опаѓа и станува минимален кога јахтата ќе ја достигне максималната брзина. Максималната брзина на стрелата е секогаш помала од брзината на ветерот.. Постојат неколку причини за ова: прво, триење, при секое движење, дел од енергијата се троши на надминување на различни сили кои го попречуваат движењето. Но, главната работа е дека силата со која ветрот притиска на едрото е пропорционална на квадратот на брзината на очигледниот ветер, а брзината на очигледниот ветер на стрелата е еднаква на разликата помеѓу брзината на вистинскиот ветерот и брзината на јахтата.

Курсот Gulfwind

.

Локација на тежина и интеракција вода-трупот

Очигледно, правилната распределба на тежината може да игра одлучувачка улога во одредувањето на положбата на бродот на целта. Овој проблем може да се реши со пренесување на тежината на една или друга точка на јахтата.

Главниот принцип на балансирање на јахтата е да се најде рамнотежа на силите што делуваат на трупот и да се одржи положбата на трупот во состојба која ќе обезбеди максимална брзинапод одредени временски услови.

Надолжна распределба на тежината. остри курсеви

1. 
   Лесно ветре

Чест проблем со слаб ветере намалување на склоноста на чамецот кон луф. Поради ова, станува тешко да се следат промените во лифтот и да се оди што е можно поостро во ветрот. При слаби ветрови, положбата на едрата и местењето ја намалуваат тенденцијата за луфирање и ги остава морнарите без чувството на кое се навикнати. Класичното решение за овој проблем е да се наведе чамецот на подветреност за да се промени обликот на дното и да се зголеми склоноста кон луф. За жал, за повеќето трупови, овој чекор ја зголемува навлажнетата површина на трупот, како и зголемување на отпорот на строг и, следствено, намалување на брзината на јахтата. Ако наместо тоа ја префрлиме тежината нанапред и го тежиме носот, центарот на страничното влечење се поместува напред, тенденцијата за тркалање се зголемува, а површината на навлажнета површина останува иста. Очигледно, кормиларот едноставно го зголемува отпорот на трупот со користење на ролната за да се сврти кон ветерот.

1. 
   Свежо ветре

Надолжна распределба на тежината. Целосни курсеви

1. 
   Лесно ветре

Должината на водната линија е еден од најважните параметри што ја одредува брзината на поместувањето на трупот. Како резултат на продлабочувањето на лакот, крмата може да се издигне, а тоа драстично ќе ја намали должината на водената линија. (При слаби ветрови, должината на водната линија е помалку важна од површината на влажната површина). Ако седите удобно, голема е веројатноста дека не се движите доволно напред. Гледајте ја задната страна на водата: ако видите вртливи струи, одете напред.

1. 
   Среден ветер

Ако го земете предвид ефектот што го создаваат брановите, движењето напред-назад може многу да помогне да се одржи режимот на планирање.

1. 
   Силен ветер

Странична распределба на тежината со заден ветер

1. 
   слаб ветер

Ако јачината на ветерот е доволна, следниот трик може да се изведе на гајба.

Движете се што е можно подалеку напред и навалете го бродот неколку степени на ветрот додека управувате за да го одржите бродот на патеката. Отпрвин ќе почувствувате мало повлекување на кормилото, но штом централната табла ќе почне да создава подигање, притисокот ќе се намали, кормилото ќе стане лесно, неутрално и ќе се постави. вистинската насока. Таквото вртење е исто така многу ефикасно бидејќи ви овозможува да стекнете дополнителна висина на ветрот. Но, бидете внимателни: ако за време на таков маневар се појави бран што ја гасне брзината, ефектот може да биде катастрофален.

1. 
   Среден ветер

На модерните јахти, постојат многу трикови со кои може да се намали тенденцијата за фрлање. Но, ако ја натерате петицата на јахтата да биде на ветер, проблемот ќе исчезне.

Латерална распределба на тежината со заден ветер и бран

При пловење полни патеки во тешко море, обликот на трупот треба да се користи за да се олесни управувањето со јахтата. За да го возите следниот бран и да спречите прекумерно превртување, потребно е нагло да го поместите воланот, а тоа ги намалува шансите за успех.

валање

Ако ги земеме предвид силите што дејствуваат на чамецот, станува јасно зошто носот на бродот оди во водата при ткаење. Ролот создава подигање на кормилото, предизвикувајќи го носот да потоне и го отежнува поднесувањето. За да се компензира за ова, неопходно е да се отвори листот за бум, а лакот ќе почне да се движи надолу. Фини корекции на курсот може да се направат со кормилото. За време на кривината, подобро е да се префрли тежината на тимот назад; ова ќе го подигне носот, а тоа ќе му помогне на ветрот да го сврти во вистинската насока.

лепак

Од искуство со мали пловни чамци знам дека брзината може драстично да падне за време на кривината. Една од причините за тоа е движењето на кормиларот во пилотската кабина. Нуркајќи под стрелата за време на кривината, кормиларот се враќа назад, ја топи крмата и таа почнува да работи како добра сопирачка. Можете да ја поправите ситуацијата ако ја заобиколите лентата за рамо свртена наназад. Во исто време, центарот на гравитација се поместува не толку назад, бидејќи „петтата точка на поддршка“ е потешка од главата! Ова е ефикасен маневар, но внимавајте да не се наведнувате премногу кога избегнувате стрела - едно движење на стапалото и ефектот од вашите постапки го нема. (За време на подготовката на текстот, оваа препорака предизвика сериозни сомнежи. На крајот на краиштата, кога се пресадува наназад, кормиларот ја губи ориентацијата, контролата врз она што се случува наоколу. Ги повикуваме читателите сами да донесат одлука за тоа кој метод е подобар. - Прибл. Преведувачи.)

Значи, како ја дистрибуираме тежината:

Главниот фактор што го спречува зголемувањето на брзината е триењето. Затоа, едрилиците со мало влечење можат да достигнат брзина многу поголема од ветрот, но не и на гајба. На пример, буер, поради фактот што лизгалките имаат незначителна отпорност на лизгање, може да забрза до брзина од 150 км на час со брзина на ветер од 50 км на час или уште помалку.

Заклучок

На чамецот под едро влијаат два медиума: протокот на воздух што делува на едрото и површината на бродот и водата што дејствува на подводниот дел од чамецот.

Благодарение на обликот на едрото, дури и со најнеповолниот ветер (без ветер), чамецот може да се движи напред.

Едрото наликува на крило, чие најголемо отклонување е 1/3 - 1/4 од ширината на едрото подалеку од луфот и има вредност од 8 - 10% од ширината на едрото (сл. 18).

Ориз. 18. Профил на плови: Б - ширина на плови по акорд (според И.И. Хомјаков, 1976 година).

Ако ветрот има насока ВО(сл. 19, а), по пат наидува на едро, го заобиколува од две страни. На ветровитата страна на едрото, притисокот е поголем (+) отколку на левата страна (-). Резултирачката сила на притисок формира сила Рнасочена нормално на рамнината на едрото или акордот што минува низ луфот и пијавицата и се нанесува на центарот на едрото Процесорот(Сл. 19, б).

Ориз. 19 Сили кои дејствуваат на едрото и трупот на бродот (според И.И. Хомјаков, 1976 година):

а - ефектот на ветрот на едрото; б - ефектот на ветерот на едрото и водата на трупот на бродот.

Сила Рсе распаѓа во влечна сила Т, насочена паралелно со дијаметралната рамнина ( ДП) на чамецот, предизвикувајќи бродот да се движи напред и силата на лебдат Д, насочена нормално ДПпредизвикувајќи нанос и превртување на чамецот.

Сила Рзависи од брзината и насоката на ветрот во однос на едрото. Повеќе Ðbпомеѓу насоката на ветерот ВОи рамнината на едрото ПП, теми повеќе моќ Р. Ако Ðb=90°, сила Рја достигнува својата максимална вредност.

Сили ТИ Дзависи од ргпомеѓу ДПчамци и плови авион. Со зголемувањето ргсила Тсе зголемува и сила Дсе намалува.

Ефектот на водата врз чамецот во голема мера зависи од контурите на неговиот подводен дел.

Слика 20. Правилната положба на едрото за различни насоки на ветерот (според И.И. Хомјаков, 1976): а - страничен ветер; б - заливски ветар, в - џабе.

И покрај фактот дека со близок ветар, силата на лебдат Дја надминува влечната сила Т, чамецот се движи напред. Тука влегува во игра страничниот отпор. R1подводен дел од трупот, кој е многукратно поголем од влечењето Р.

Сила Д, и покрај противењето на трупот, сепак го дува бродот надвор од линијата на патеката. Составен ДПи насоката на вистинското движење на чамецот IPÐ анаречен агол на нанос. Колку е поостар аголот помеѓу ДПи насоката на ветрот, толку е поголем аголот на нанос, бидејќи при остри агли силата на потисок Те незначителен и чамецот, немајќи доволно движење напред, се носи надолу. Со блиски ветар поостри од 40-45 °, бродот не може да се движи напред.

Така, најголемиот потисок и најмалиот нанос на чамецот може да се добие со избирање на најповолната положба на централната рамнина на бродот и рамнината на едрото во однос на ветрот. Утврдено е дека аголот помеѓу ДПчамецот и рамнината на едрото треба да биде еднаква на половина Ð Апомеѓу централната линија и правецот на ветрот. Слика 20 ја прикажува правилната положба на едрото со ветровите против ветерот (а), заливскиот ветер (б) и стрелата (в).

При изборот на положбата на едрото во однос на ДПа ветрот, надзорникот на чамецот не се води од вистинскиот, туку од знаменцето (привидниот) ветер, чија насока се одредува според резултатот на брзината на чамецот и брзината на вистинскиот ветер (Сл. 21).

Слика 21. Знамен ветер.

б и - вистински ветер; В w - ветер од движењето на чамецот;

Во - знаменце ветер.

Ориз. 22. Инсталација на стрелата во однос на преден план (според И.И. Хомјаков, 1976 година):

а - точно; б не е во ред.

Рамката, која се наоѓа пред предното стапало, игра улога на летва. Протокот на воздух што минува помеѓу стрелата и предното едро го намалува притисокот на левата страна на предното едро и затоа ја зголемува неговата погонска сила. Ова се случува само под услов аголот помеѓу стрелата и ДПчамци малку поголеми од аголот помеѓу предниот дел и ДП(Слика 22, а). Ако стрелата се притисне на ДП, тогаш протокот на воздух ќе удри во подветрената страна на предното стапало, ќе ја влоши неговата форма и ќе ја намали силата на влечење (сл. 22, б). Истото дејство го врши и стрелата која е премногу закривена.

Мислам дека многумина од нас би ја искористиле шансата да се нурнат во неа морската безднана некои потопни, но сепак, повеќето би сакале крстарењена едрилица. Кога немаше авиони или возови, имаше само едрилици. Без нив светот не беше ист.

Едрилиците со прави едра ги донесоа Европејците во Америка. Нивните стабилни палуби и обемните држачи донесоа луѓе и материјали за изградбата на Новиот свет. Но, овие древни бродови исто така имаа свои ограничувања. Тие се движеа бавно и речиси во иста насока надолу. Од тогаш многу се променија. Денес се користат сосема различни принципи на контролирање на силата на ветерот и брановите. Значи, ако сакате да возите модерна, ќе мора да научите физика.

Модерен пловењетоа не е само движење со ветрот, тоа е нешто што влијае на едрото и го тера да лета како крило. И ова невидливо „нешто“ се нарекува сила на подигање, која научниците ја нарекуваат странична сила.

Внимателен набљудувач не можеше да не забележи дека без разлика на која страна дува ветрот, едрената јахта секогаш се движи онаму каде што му треба на капетанот - дури и кога ветрот дува. Која е тајната на таквата неверојатна комбинација на тврдоглавост и послушност.

Многумина не ни сфаќаат дека едрото е крило, а принципот на работа на крило и едро е ист. Се заснова на подигање само ако крилото подигне авиони, користејќи спротивен ветер, го турка авионот нагоре, а потоа вертикално поставено едро ја насочува едрилицата напред. За да се објасни ова од научна гледна точка, неопходно е да се вратиме на основите - како функционира едрото.

Погледнете го симулираниот процес, кој покажува како воздухот делува на рамнината на едрото. Овде можете да видите дека воздушните струи под моделот, кои имаат поголема заобленост, се наведнуваат за да го заобиколат. Во овој случај, протокот треба малку да се забрза. Како резултат на тоа, се појавува област со низок притисок - ова генерира подигање. Нискиот притисок на долната страна го повлекува едрото надолу.

Со други зборови, областа со висок притисок се обидува да се движи кон областа со низок притисок со притисок врз едрото. Постои разлика во притисокот, што генерира подигање. Поради обликот на едрото, на внатрешната страна на ветерот, брзината на ветерот е помала отколку на подветрената страна. Однадвор се формира вакуум. Воздухот буквално се вшмукува во едрото, што ја турка едриличарската јахта напред.

Всушност, овој принцип е прилично едноставен за разбирање, само погледнете во кој било брод за едрење. Трикот овде е во тоа што едрото, без разлика како се наоѓа, ја пренесува енергијата на ветерот до бродот, па дури и ако визуелно се чини дека едрото треба да ја забави јахтата, центарот на примена на силите е поблиску до лакот на едрилицата, а силата на ветерот обезбедува преводно движење.

Но, ова е теорија, но во пракса сè е малку поинаку. Всушност, едрената јахта не може да оди против ветрот - таа се движи под одреден агол на него, таканаречените тактики.

Едрилицата се движи поради рамнотежата на силите. Едрата делуваат како крилја. Повеќетолифтот што го произведуваат е насочен на страна, а само мал дел напред. Сепак, тајната е во овој прекрасен феномен во таканареченото „невидливо“ едро, кое се наоѓа под дното на јахтата. Ова е кил или на морскиот јазик - централна табла. Подигнувањето на централната плоча, исто така, произведува подигање, кое исто така е насочено главно на страна. Јазикот се спротивставува на тркалањето и на спротивната сила што делува на едрото.

Покрај силата на подигање, има и ролна - појава која е штетна за движење напред и опасна за екипажот на бродот. Но, за тоа, на јахтата има тим кој ќе служи како жив противтежа на неумоливите физички закони.

ВО модерна едрилицаи јаболката и едрото работат заедно за да ја водат едрилицата напред. Но, како што ќе потврди секој морнар почетник, во пракса сè е многу покомплицирано отколку во теорија. Искусниот морнар го знае тоа најмала променаКамерата на едрото овозможува да се подигне повеќе и да се контролира неговата насока. Со менување на лакот на едрото, вешт морнар ја контролира големината и локацијата на областа што произведува подигање. Длабоко наведнување нанапред може да создаде голема зона на притисок, но ако свиокот е преголем или предниот раб е премногу стрмен, молекулите на воздухот повеќе нема да го следат свиокот. Со други зборови, ако предметот има остри агли, честичките на протокот не можат да направат пресврт - импулсот на движење е премногу силен, овој феномен се нарекува "одвоен тек". Резултатот од овој ефект е дека едрото ќе се „измие“, губејќи го ветрот.

И еве уште неколку практични советикористење на енергијата на ветерот. Оптимално упатување кон ветрот (трки на блиску). Морнарите го нарекуваат „одење против ветрот“. Очигледниот ветер, кој има брзина од 17 јазли, е забележливо побрз од вистинскиот ветер, кој создава брановиден систем. Разликата во нивните насоки е 12°. Текот до очигледниот ветер е 33°, до вистинскиот ветер - 45°.