Презентация на тему «Введение в теорию крыла»

Введение в теорию крыла

Крыло изменяет течение газа или жидкости вокруг себя. Это изменение зависит от положения крыла

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

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

Корпус яхты

Плавник и перо руля – классические крылья

Парус, как крыло

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

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

Равновесие сил

Яхта движется прямолинейно и равномерно, если силы, действующие на неё уравновешивают друг друга

Моменты сил

Аэродинамические и гидродинамические силы приложены в разных точках Возникает опрокидывающий момент пары сил

Остойчивость

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.

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

Выбор оптимального угла атаки

Угол атаки для острых курсов Для движения с максимальной скоростью Для полных курсов

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

От бакштага к фордевинду

Небольшие изменения курса приводят к заметным изменениям скорости движения

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

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

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

Что будет, если приводиться

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

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

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

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.

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