Морской энциклопедический справочник

Морские новости одной строкой:

В Средиземном море обнаружены гигантские ...


ГИДРОАЭРОДИНАМИКА ЯХТЫ | Печать |

раздел теории корабля, рассматривающий движение судна, оснащенного косыми парусами. Косой парус с точки зрения аэродинамики представляет собой крыло, на к-ром под действием набегающего потока воздуха возникает аэродинам, сила А. Ее можно разложить на силу тяги Т, силу дрейфа Fд и верт. силу Fv. Вследствие того что точка приложения аэродинам, силы находится на определ. высоте над точкой приложения гидродинам. сил возникают моменты сил: кренящий Мкр, дифферентующий Mд и приводящий к ветру (или уваливающий) Мп. Силам и моментам, действующим на паруса, соответствуют гидродинам, силы возникающие на корпусе яхты: сила сопрот. воды R, сила сопрот. дрейфу Rд, верт. сила Нv, восстанавливающий продольный Ml, поперечный Мp и уваливающий (или проводящий) Му моменты. Возникновение силы сопрот. дрейфу обусловлено движением яхты не в ДП, а под углом дрейфа δ к ней. Профилир. плавники — кили и рули создают до 85 % силы сопрот. дрейфу. Аэродинам. сила А на парусе может быть представлена в виде 2 составляющих: лобового сопрот. X, ориентированного по направлению воздушного потока, и подъемной силы Y, перпендикулярной к нему. На курсе бейдевинд сила тяги Т определяется гл. обр. подъемной силой Y. С увеличением силы Y возрастают и сила тяги и сила дрейфа, а при увеличении лобового сопрот. X возрастает сила дрейфа и уменьшается тяга паруса. Направление и скорость воздушного потока VB, обтекающего паруса, определяются в результате сложения векторов истинного ветра υи и встречного потока, набегающего со скоростью движения яхты υ. Когда вымпельный ветер дует под углом 90° к ДП яхты, подъемная сила является силой тяги, а лобовое сопрот.— силой дрейфа. На фордевинде, когда угол атаки паруса близок к 90°, подъемная сила равна нулю, а сила лобового сопрот. является силой тяги. Существует критич. угол атаки, при к-ром вследствие интенсивного вихреобразования на подветренной стороне паруса происходит сильное падение подъемной силы. В зависимости от относительной глубины профиля «пуза» паруса и его аэродинам, удлинения λ=h2/S (где S — площадь паруса, h — высота его передней шкаторины) критич. угол атаки составляет 8—16°, уменьшаясь при повышении удлинения к и уменьшения «пуза», а также при уменьшении скорости ветра (числа Рейнольдса). Обычно яхты снабжаются парусами с разл. величиной «пуза»: для слабого ветра оптим. являются паруса с отношением стрелки прогиба профиля к хорде 1/10, для сильного — более плоские (1/15), дающие меньшую силу дрейфа. Макс, глубина профиля располагается на расстоянии 33—40% хорды от передней шкаторины паруса. Существ, влияние на тягу паруса оказывает его скручивание — изменение углов атаки сечений паруса по высоте. Разность в углах атаки верх, и ниж. частей паруса может достигать 20°, что сопровождается значительным падением подъемной силы. Мачта также оказывает неблагоприятное влияние на подъемную силу паруса, вызывая завихрения на его подветренной стороне. При больших размерах поперечного сечения мачты и неудачной его форме подъемная сила может быть на 25% ниже, чем при парусе, поставленном передней шкаториной по штагу. На курсе бейдевинд лучшие результаты дают паруса с удлинением λ= 6; при углах атаки ок. 30° заметное преимущество получают более широкие паруса с λ= 1÷3. У большинства соврем, яхт лавировочные паруса шьют с соотношением длин передней и ниж. шкаторин от 3 до 5; вспом. паруса для полных курсов (ричер, спинакер и т. п.) имеют соотношение длин шкаторин, близкое к 1. Положит, влияние на подъемную силу оказывает постановка передних парусов, когда между гротом и стакселем образуется щель. Проходя через нее с повыш. скоростью, поток воздуха ускоряет циркуляцию вокруг обоих парусов, препятствуя вихреобразованию на подветренной стороне грота. Большой стаксель на курсе бейдевинд дает примерно на 30° большую силу тяги и на 45° меньшую силу дрейфа, чем грот. Киль яхты проектируется в виде крыловидного симметричного профиля с относительной толщиной сечения 0,09—0,12 и расположением макс, толщины на расстоянии 30—35% хорды от передней кромки Гидродинам. удлинение килей на соврем, яхтах составляет от 1 до 3, площадь киля или шверта — ок. 1/25 площади парусности. Значит, вклад а обеспечение силы сопрот. дрейфу вносит обтекаемый руль большого удлинения. Специфич. составляющими полного сопрот. воды движению яхты являются доп. сопротивления от крена и дрейфа (индуктивное сопрот.). При малых углах крена на некоторых яхтах наблюдается снижение сопрот. благодаря увеличению длины креновой ватерлинии и уменьшению ее ширины. При увеличении крена на угол св. 5° доп. сопрот. повышается и достигает 30% полного при θ = 35°. Индуктивное сопрот. обусловлено перетеканием воды через ниж. кромку киля и руля и может быть снижено при увеличении их гидродинам, удлинения. Уменьшение ходового крена — повышение остойчивости — достигается размещением в ниж. части плавникового киля балластного фальшкиля, масса которого составляет 35—50% водоизмещения ях-ты. На легких швертботах остойчивость обеспечивается формой корпуса (прежде всего его значит, шириной), а также перемещением экипажа на наветренный борт, в т. ч. на трапеции. Большое влияние на ходовые качества яхты оказывает ее воздушное (лобовое) сопротивление. На курсе бейдевинд на преодоление этой составляющей затрачивается ок. 1/3 силы тяги. В общем балансе воздушного сопрот. на долю парусов и рангоута приходится 70—80%, такелажа — 3—5%, корпуса — 15—18%, экипажа — 4—5%. Скорость яхт, снабженных балластным килем, ограничивается пределом относит, скорости Fr = 0,5÷0,6, при к-рой имеет место «горб» на кривой сопротивления. Легкие швертботы с достаточной площадью парусности в свежий попутный ветер переходят в режим глиссирования, достигая более высоких скоростей. Максимальная скорость достигается на яхте, идущей курсом от галфвинда до бакштага. Если судно обладает малым лобовым сопрот., то возможно достижение т. н. буерного эффекта, когда, используя энергию вымпельного ветра, парусник разгоняется до скорости, превышающей скорость истинного ветра. Таким свойством обладают катамараны, колесные и лед. яхты — буера, на которых иногда применяют жесткий парус-крыло. Отд. проблемой ГИДРОАЭРОДИНАМИКИ ЯХТЫ является обеспечение устойчивости на курсе, к-рая зависит от правильного выбора центровки яхты — расположения центра парусности относительно центра бокового сопрот. подв. части корпуса.

 




© 2010 Морская энциклопедия.


Мощнейший инструмент продаж: sms рассылка бесплатно через интернет. SMS шлюз Premium Mobile.

Яндекс.Метрика

viagra