Введение в теорию крыла

2. Введение в теорию крыла • Крыло изменяет течение газа или жидкости вокруг себя. • Это изменение зависит от положения крыла

3. Циркуляция • Изменение потока можно представить себе, как добавление вихря вокруг крыла, направленного так, что скорость под крылом становится меньше скорости потока, а над крылом – больше. • Возмущенный поток приобретает перед крылом компоненту скорости, направленную вверх, а после крыла вниз. • Это изменение потока устанавливается вслед за изменениями положение крыла и является причиной возникновения подъёмной силы, перпендикулярной потоку

4. Сила, действующая на крыло • Сила, действующая на крыло, зависит от угла атаки. • Этот график описывает такую зависимость • Величина силы определяется циркуляцией вихря, возникающего вокруг крыла

5. Корпус яхты Плавник и перо руля – классические крылья

6. Парус, как крыло

7. Особенности обтекания паруса • Парус – гибкое крыло • Форма паруса определяется равновесием аэродинамических сил и сил его натяжения • Характер обтекания передней кромки паруса зависит способа его крепления

8. Зависимость подъемной силы от формы паруса • Парус работает, как тонкое гибкое крыло • Получить численно характеристики такого крыла можно только на модели в аэродинамической трубе • Характеристики паруса можно обобщить в виде графиков – поляр паруса

9. Равновесие сил • Яхта движется прямолинейно и равномерно, если силы, действующие на неё уравновешивают друг друга

10. Моменты сил • Аэродинамические и гидродинамические силы приложены в разных точках • Возникает опрокидывающий момент пары сил

11. Остойчивость

12. Устойчивость движения яхты • Точки приложения аэродинамических и гидродинамических сил не совпадают • Центр бокового сопротивления может быть ближе к корме, а центр парусности – ближе к носу яхты, и наоборот • Часто, но не всегда, возможна такая настройка парусов, что яхта возвращается на выбранный курс после окончания действия возмущения даже без участия руля.

13. Сопротивление движению на границе воды и воздуха • Для каждого водоизмещающего судна есть предельная скорость движения, выше которой приходится учитывать образование носовой и кормовой волны • Движение яхты в условиях сильного ветра очень плохо поддаётся расчёту

14. Выбор оптимального угла атаки • Угол атаки для острых курсов • Для движения с максимальной скоростью • Для полных курсов

15. Движение полным курсом • Аэродинамическая сила действующая на парус равна гидродинамической силе, действующей на корпус • Действующий ветер направлен по движению • Направление движения почти совпадает с плоскостью симметрии корпуса

16. От бакштага к фордевинду • Небольшие изменения курса приводят к заметным изменениям скорости движения

17. Неоднородность ветра по высоте • Скорость истинного ветра на уровне нижней кромки паруса заметно меньше, чем у топа мачты • На полных курсах этот эффект особенно заметен

18. Движение под большим углом к истинному ветру • Аэродинамическая сила действующая на парус равна гидродинамической силе, действующей на корпус • Направление действующего ветра почти перпендикулярно направлению движения

19. Движение под острым углом к истиному ветру • Аэродинамическая сила действующая на парус равна гидродинамической силе, действующей на корпус • Действующий ветер направлен почти против движения • Направление движения не совпадает с плоскостью симметрии корпуса

20. Что будет, если приводиться?

21. Предельный угол движения • Угол между направлениями движения и рабочего ветра не может быть меньше некоторого предельного, обусловленного конструкцией корпуса яхты и свойствами парусов • Курс яхты по отношении к истинному ветру при этом зависит ешё и от угла дрейфа

22. Когда ветер становится сильным • Корпус яхты определяет условия, при которых наши теоретические предположения оказываются недостаточными. • Приходится учитывать волновое сопротивление движению судна и влияние крена на условия обтекание корпуса

23. Полярная диаграмма • Зависимость скорости движения яхты от направления истинного ветра довольно сложна и может быть получена только экспериментально • Есть явные отличия для слабого и сильного ветра

24. Обозначения на полярной диаграмме На полярной диаграмме приводятся значения скорости яхты в зависимости от направления истинного ветра (True Wind Angle) Эти точки соединяются плавной кривой, по которой можно определить наибольшую проекцию скорости на направление ветра (VMG) и оптимальный угол лавировки для достижения этой скорости как для движения острыми курсами, так и в секторе полных курсов.

25. Полярная диаграмма при смене парусов • Паруса для острых курсов не будут оптимальными для полных курсов • Полярная диаграмма – это характеристика набора парусов • Сильный ветер – это характеристика корпуса лодки