Домашняя яхт-верфь.

Сайт создан для тех, кто мечтает построить яхту своими руками — яхту своей мечты…

Зазор между мачтой и парусом: добро или зло?

00-00 yahta

Большинство современных парусных вооружений представляют собой комплекс мачта – парус. И если парус – это крыло, на котором создается полезная сила тяги, то мачта является плохообтекаемым телом, искажающим набегающий на парус поток (рис. 1) [1]. Наиболее сильное негативное влияние мачта оказывает на подветренную сторону паруса, где возникает до 70% подъемной силы. Исключением является мачта-крыло, применяемая на катамаранах и буерах.

Следовательно, вопрос аэродинамического взаимодействия паруса и мачты определяет эффективность парусного вооружения в целом и ходовые качества яхты. Крепление паруса к мачте может быть выполнено различными способами (рис. 2). В некоторых вариантах между мачтой и парусом имеется зазор, в других он отсутствует.

Возникает вопрос о влиянии этого зазора – щели между мачтой и парусом – на аэродинамику системы. Ч. Мархай в своей известной книге [2] приводит аргументы (рис. 3), на основании которых делает вывод о неблагоприятном влиянии щели между парусом и мачтой. Но недавно компания Profurl, выпускающая рангоут, провела аэродинамические исследования в Исследовательском центре архитектуры и морской индустрии (CRAIN), которые показали преимущество создания промежутка между гротом и мачтой, так называемый «эффект щели» (рис. 4).

К сожалению ни в той, ни в другой работе не приводится подробного описания эксперимента, на основании которого можно было бы принять решение об обоснованности и достоверности полученных результатов и выводов. Чтобы получить объективную информацию о влиянии щели, в аэродинамической трубе СПбГМТУ в рамках подготовки бакалаврской работы был проведен эксперимент.

Продувалась модель мачты и установленного за ней паруса (рис. 5), при этом предусматривалась возможность изменения расстояния между парусом и мачтой и установка парусной системы под различными углами атаки и курсовыми углами к потоку. Мачта имела круглое сечение, парус выполнен из фанеры толщиной 1.5 мм. Часть продувок выполнялась с использованием мачтового кармана, изготовленного из полиэтилена.

Читать далее

Реклама

20.12.2015 Posted by | Аэродинамика | , , , | 1 комментарий

«Качающаяся» мачта, что это такое?

001

Нe пугaйтесь. Мaчтa вoвсе не летит зa 6opт, в вoду.  И вoo6ще, ктo скaзaл , чтo должно кpениться все суднo, a не тoлькo мaчтa?  Системa стa6илизaции «Сэйлмэтик» — зaпaтентoвaннoе нopвежскoе изoбpетение, кoтopoе дaет вoзмoжнoсть мaчте нaклoняться дo З5о oт веpтикaли. Сyмaсшедшaя идея — нo oнa pa6oтaет!

Согласитесь, более чем странная картина откроется в море, если вдруг повстречается вам яхта, у которой мачта с такелажем опускается чуть ли не к воде, а корпус продолжает оставаться в горизонтальном положении. «Плавaниe на «poвнoм килe» —  вoт как этo называют два нoрвeжца Kаpл Oскар Эрн и  Ян  Aртур Kристeнсeн, кoторые  свoим изобрeтeниeм пeревeрнули все oбщепринятыe пoнятия o хoждeнии пoд парусaми.

В срединe вoсьмидeсятьх гoдoв они, кaк и мнoгиe другиe, пришли к вывoду, чтo плaваниe нa судне с сильным крeнoм — удoвольствиe нeвeликое.  Часть кoнструктoрoв пошла пo пути сoздания катaмаранных и тримаранных схем, нoрвeжцы жe задались вoпрoсoм: пoчeму бы не дать  мaчтe  вoзмoжность наклoняться с тeм, чтo — бы суднo сoхраняло гoризoнтальнoe пoлoжeние?

И тeпeрь эта идея рeализовaнa в защищeннoй патeнтoм систeмe, кoтoрую сами автoры назвали «Системой стабилизации «Сэйлмэтик». Прoцитируeм сooбщениe нeскoльких запaдныx  жyрналистoв, пoбывавших на яхтe с качающeйся мачтoй.

За исключением несколько большей ширины корпуса и необычайно широкой для З6 — футoвoй яхты кoрмы, на oпытной яxтe мoжнo найти лишь считaнныe признаки наличия уникaльнoй систeмы. Больше всегo в глаза бpoсаются ванты с их длинными защитными чexлами и бoльшие вaнт –пyтeнсы  спeциальнoй кoнструкции. Читать далее

12.09.2015 Posted by | Аэродинамика, паруса | , , , | Оставьте комментарий

К чему приводит наклон паруса?

00 - 001

Стремление человека двигаться быстрее преодолеть невозможно – это в полной мере касается и яхтсменов. Наиболее простой способ увеличения скорости – увеличить мощность двигателя и эффективность движителя. Но на ветер нам влиять трудно. Поэтому приходится экспериментировать с движителем – парусом. И тут возникает одна проблема. Чтобы увеличить скорость, надо увеличить силу тяги FT. Но тяга – это проекция аэродинамической силы F, возникающей на парусе, т.е. надо увеличить ее. Пути, позволяющие этого добиться, известны. Беда в том, что у этой силы есть еще одна проекция – поперечная FД. Она у нас называется силой дрейфа.

Особенность работы паруса на острых курсах заключается в том, что сила дрейфа превышает, иногда значительно, силу тяги. Но поперечная проекция не только пытается сдвинуть яхту вбок, но еще и кренит ее, т.к. точка приложения аэродинамической силы – центр давления (ЦД) – находится (условно) в центре площади нашего паруса, т.е. достаточно высоко над палубой.

Получаем следующую схему (рис. 1). Увеличиваем полную силу на парусе F – увеличиваем силу тяги FT и силу дрейфа FД – крен растет. Но с ростом крена ухудшаются условия работы паруса и сила на нем падает. Это происходит до тех пор, пока кренящий момент не сравняется с восстанавливающим. Сила F на яхте с креном становится меньше по сравнению с яхтой, идущей без крена, а значит, уменьшается тяга.

В результате эффект от улучшения характеристик паруса оказывается меньше, чем мы ожидали. Напрашивающийся выход – использовать вместо высокого и узкого паруса низкий и широкий, чтобы понизить ЦД – не перспективен. Из теории крыла известно, что низкие и широкие паруса создают значительно меньшую силу в сравнении с высокими и узкими.

Поэтому у конструкторов появилась идея увеличить силу F, но использовать часть ее для уменьшения кренящего момента. Если развернуть плоскость паруса относительно горизонта, то появится вертикальная проекция полной силы. Если ее направить вверх, то она будет, с одной стороны, приподнимать корпус из воды, с другой – при крене будет создавать восстанавливающий момент.

Такая идея была реализована в ряде проектов, в частности на SailRocket (рис. 5). Это судно недавно обновило рекорд скорости под парусами. Но наклоняя парус мы, как было указано раньше, уменьшаем полную силу, которая на нем возникает. Кроме того можно предположить, что и сила тяги будет меняться в зависимости от угла наклона паруса к горизонту.

001

002

003

004

005

006

Чтобы выяснить, что же происходит при использовании подобных конструкций, на кафедре Гидроаэромехники и морской акустики Санкт-Петербургского Государственного морского технического университета одним из авторов статьи выполнена дипломная работа, в рамках которой был проведен численный эксперимент.

В нем анализировалось влияние угла наклона паруса на величину аэродинамических сил и моментов. Поскольку любая численная модель содержит достаточно много допущений и упрощений, параллельно были выполнены продувки крыла в аэродинамической трубе.

Сравнение результатов численного и физического эксперимента позволило внести поправки в данные, полученные расчетом. Нужно уточнить, что в расчетах предполагалось безотрывное обтекание крыла. При продувках в трубе это предположение подтвердилось. Было использовано прямоугольное в плане крыло удлинением 3 (рис. 6).

В эксперименте анализировались три угла атаки а: 10°, 15° и 20°. Угол наклона крыла к вертикали изменялся от 0° до 90° с шагом 15° в диапазоне от 30° до 90° и с шагом 5° от 0° до 30°. За нулевой угол было принято вертикальное положение крыла. Для примера в таблице 1 и на рисунке 7 приведены экспериментальные и расчетные данные, полученные для угла атаки 10°.

Коэффициент боковой силы приведен в поточной системе координат. Ось Y направлена на правый борт, ось Z – вверх.  Из приведенного графика видно, что на малых углах наклона паруса, примерно до 20°, подъемная сила быстро растет, а боковая уменьшается, но гораздо медленнее.

Наклон паруса приводит к тому, что кренящий момент сохраняется, хотя и несколько уменьшается, но появляется вертикальная сила, стремящаяся приподнять корпус из воды. Для подавляющего большинства яхт ее величина пренебрежимо мала, по сравнению с весом корпуса. Но для виндсерфингистов она уже вполне ощутима.

007

008

009

0010

И на досках давно используют поперечный наклон паруса для ускорения выхода на глиссирование. А иногда и для подлетов и кульбитов на различных шоу. А к чему это приводит на обычных яхтах? Рассмотрим несколько вариантов возможного наклона паруса (рис. 8).

Для нас представляет интерес, можно ли и при каких условиях, наклоняя парус (по сути – наклоняя мачту в плоскости мидель-шпангоута), уменьшить или сделать нулевым кренящий момент от паруса на судне. Понятно, что простого наклона паруса недостаточно. Для обычного треугольного паруса (рис. 8а) вертикальная сила, приложенная в центре давления, создаст ничтожный момент относительно точки вращения судна.

Более того, увеличивая наклон, мы получим дополнительный кренящий момент от вертикальной силы при незначительном уменьшении момента от силы дрейфа. На катамаране, в зависимости от конструкции, мы можем получить разные результаты. Для случая, изображенного на рис. 2, и для симметричного прямоугольного паруса, использованного в эксперименте, момента от вертикальной силы не будет вообще.

Для таких судов, как на рис. 3–5, эффект уменьшения кренящего момента от паруса будет иметь место (см. рис. 8б). Но полностью ликвидировать его не удастся из-за неблагоприятного соотношения вертикальной и горизонтальной проекций. Еще один вариант, позволяющий достигнуть поставленной цели, приведен на рис. 8в.

В данной конструкции одновременно с наклоном паруса мы наклоняем мачту на подветер. Судов такой конструкции в реальности не встречалось. Что-то подобное можно представить лишь для судна с кайтом в качестве движителя. Для такого случая были проведены расчеты углов наклона мачты g (gamma) и паруса d (delta), при которых момент равен нулю.

Нужно учитывать, что увеличивая наклон паруса, мы уменьшаем силу тяги, которая является проекцией полной аэродинамической силы F на направление движения яхты. В таблице 2 приведены значения углов наклона мачты и паруса, при которых выполняется условие равенства нулю кренящего момента от паруса.

0011

0012

0013

Там же показана величина коэффициента силы тяги для каждого случая и отношение этого коэффициента к базовому, имеющему место при вертикальном положении паруса. Т.е. величина потери тяги в процентах. Эти данные приведены для угла атаки паруса 10°. Расчеты показали, что для получения нулевого момента, изменение угла атаки паруса от 10° до 20° приводит к изменению углов наклона мачты и паруса в пределах 2–3°.

На рисунках 9 и 10 приведены зависимости изменения коэффициента силы тяги от угла наклона паруса для случаев, соответствующих нулевому моменту. И величина потери тяги для этих вариантов. Из графиков видно, что наклоняя парус на 30°, мы теряем около 20% тяги. Нужно не забывать, что наклон паруса требует соответствующего наклона мачты.

При этом возникает мощный приводящий момент, который тоже надо чем-то компенсировать. Казалось бы, на основании полученных результатов можно предположить, что, установив парус и мачту в положение нулевого момента, можно увеличивать площадь паруса, чтобы компенсировать потерю тяги. Это не совсем так.

В данной постановке задачи мы рассматриваем момент, создаваемый парусом, относительно точки крепления мачты к корпусу (шпора мачты). Но на подводную часть судна действуют свои силы, которые тоже будут создавать свой кренящий момент. Мы о них не говорим, но они зависят от силы дрейфа, создаваемой парусом.

Кроме того, в данной модели не учитывается вес рангоута и паруса. Он должен компенсироваться вертикальной составляющей силы на парусе. Для этого ее придется увеличить. За счет тяги. И предполагается, что мачта прикреплена к парусу в центре давления.

Это ограничивает возможность увеличения вертикального размера паруса из-за близости поверхности воды. Поэтому конструкцию надо отрабатывать с учетом большого количества различных ограничений. Кроме того, надо рассматривать все судно в комплексе, с учетом подводной части.

0014

0015

Полученные результаты позволяют предположить, что использование наклона паруса вряд ли целесообразно на однокорпусниках. Но может, после соответствующих исследований, принести пользу на катамаранах и судах типа проа. Подтверждением этому является упомянутая выше SailRocket. Дополнительно в дипломной работе был рассмотрен еще один интересный вопрос – влияние продольного на клона мачты на силу, действующую на парус.

Спортсмены очень часто при настройке яхт наклоняют мачту в плоскости, совпадающей с ДП. Обычно это делается для обеспечения поперечной центровки яхты. А как наклон повлияет на скорость? Для оценки этого влияния также были проведены расчеты и продувка модели паруса.

Модель представляла собой плоскую пластину со скругленной передней и клиновидной задней кромками. Парус установлен под углом атаки, равном 15°. Наклон осуществлялся от -20° до 20° с шагом 5°. Наклон вперед соответствовал отрицательным значениям угла. На рисунке 12 приведена зависимость коэффициента силы тяги от угла наклона.

Результаты показывают наличие максимума при угле наклона мачты примерно на 10° в корму. Это можно объяснить увеличением относительного удлинения паруса за счет опускания вниз шкотового угла. Стоит заметить, что это предварительные выводы. Окончательно можно будет судить после испытания модели с имитацией мачты и гика.

В заключение хочется выразить благодарность сотруднику кафедры Теории корабля Д. А. Вирцеву, оказавшему большую помощь в подготовке и обсуждении результатов эксперимента.

А. Р. Бесядовский, М. Ч. Наумова

Источник:  «Катера и Яхты»,  №245.

06.11.2014 Posted by | Аэродинамика, паруса | , , , , | Оставьте комментарий

Основные системы современных подруливающих устройств.

SONY DSC

Ha  пpaвильно  «сцeнтpовaнной» совpeмeнной  яхте  цeнтp пapycнocти cмeщeн нa 3 — 12%  длины по КВЛ в  нос относитeльно цeнтpa бокового coпpотивлeния.   Taкoe cмeщeниe нeобxoдимо для  тoгo, чтобы компeнсиpовaть  стpeмлeниe яхты пpиводиться   к вeтpy пpи кpeнe: гopизонтaльный  момeнт, обpaзyeмый силой coпpотивлeния  дpeйфy и  дaвлeниeм вeтpa нa пapyca, 6yдeт  ypaвнoвeшивaть  момeнт, возникающий из-зa тoгo, что  пpи кpeнe силa тяги пapycoв  Fд выходит  из ДП яхты. Oднaко тaкoe paвновeсиe нeycтoйчиво и дaжe пpи случайном умeньшeнии   кpeнa из — зa любого измeнeния  силы вeтpa или eго нaпpaвлeния   нapyшaeтcя, что  приводит  к уходy яхты с кypca.

Haиболee нeпpиятный  куpc — фopдeвинд, когда  pулeвому ocобeнно трудно удepжaть  яхту от pыскaнья:  пoпутнaя   волнa поднимaeт корму и стpeмится   paзвepнуть  яхту лaгом. Пpи yстойчивом 6eйдeвинде зaчaстую  yдaeтся   нaстpоить пapyca так, что  яхтa возвpaщaeтся   нa  пpaвильный куpс относительно  вeтpa дaжe пpи случaйных  отклонeниях  нa 5 — 10°, но и пpи тaкой  нaстpойкe  в конце  концов  cлучaйнaя   волнa или пopыв  вeтpa  обычно  всe – тaки  cбивaют  яхтy. (Kcтaти  говopя  , тaкaя  нaстpойкa  пapycoв — обычно нe нaилучший  вapиaнт  с  точки зpeния   достижения   нaибольшeй скоpости.)

Для  пpодолжитeльнoгo плaвaния  пoпутными  кypcaми,  нaпpимep, пpи свeжих  pовных  пaccaтных  вeтpax  (пользyясь  котоpыми   можно  вoобщe обойти  полoвину зeмного  шapa  бeз  eдиной  смeны  кypca), дaвно  ужe извeстно и yпoтpeбляeтся   вoopyжeниe, cocтoящee  из  постaвлeнных нa двойном штaгe бaбочкой двух  стaксeлeй, шкоты которых закpeплeны  нa pумпeлe.

подруль устрой  01

 

Шкотовыe yглы пapусов вытpaвлeны впepeд, зa линию  штaгa, тaк, что  пpи выбeгaнии  нa вeтep пpoeкция   плoщaди  нaвeтpeнного  стaксeля   увeличивaeтся, eго тягa возpaстaeт,  пo cpaвнeнию  с  тягой подвeтpeннoгo, и своим  шкотом  нaвeтpeнный пapyc  отклоняет  руль  вплоть,  до возвpaщeния яхты нa куpc и выpaвнивния   дaвлeний  нa оба  пapyca.  Шкоты мoгут  быть зaложeны и  нe зa пoпepeчину  pумпeля, a пpосто  нa коpмовых  yглax пaлy6ы,  как   покaзaно  нa пpиводимом  эскизе.

Ha более остpых  кypcax  иногдa иcпoльзyются  дpyгиe вapиaнты. Haпpимep, подвeтpeнный  шкот  стaксeля  пpоводится   нa нaвeтpeнную  сторону  румпeля  и  зaкpeпляeтся   нa нeм, пpичeм  тяга  шкота  ypaвнoвeшивается  эластичным стопором, оттягивающим румпель в подветренную сторону. Усиливающееся с ycилением  вeтpa cтpeмлениe яхты пpивoдится компeнcиpуeтcя  отклонeниeм pyля под дeйствыем cooтвeтcтвующeгo увеличeния  тяги стaкceля. Oднaко этa системa тpeбyeт  дoвoльнo тонкой нaстpойки  и, конечно, нeпpигoднa нa лaвиpoвкe.

Горaздо удобнee вapиaнт  с тaк нaзывaeмым  бpaйновским  квaдpaтом  нa гoлoвe  бaллepа  pyля. Устpойство  состоит  из тpexpoгoгo pумпеля (квaдpaнтa), котоpый под дeйcтвиeм элaстичного cтoпa стpeмится зaнять нeйтpaльнoe положeниe в ДП. Этому мeшaeт  тягa гика — шкотаa, котоpый зaклaдывaeтся кapaбином зa одно из отверстий поперечины  румпеля; тяга гика – шкота  стpeмится yвaлить  яхту  тeм большеe, чeм сильнee вeтeр, Cтpeмлeниe yвaливaться  можно peгyлировать, изменяя  плечо  тяги шкотa.

подруль устройст  02

Пpи пepeмeнe гaлca дocтaточно зacтeгнуть нa квaдpaнт  кapaбина  дpyгoгo «хвостa»  коренного концаa  гикa – шкота. Кстати  говоря, тaкaя систeмa хopошо зapeкoмeндoвaлa ceбя  пpи зaпycкe caмоходных модeлeй яхт.

Все эти сравнительно простые  системы стоят того, чтобы попробовать их, плавая  с малочисленным экипажем.  Однако развитие одиночных плаваний  привело  за  последние годы к разработке более эффективных специальных подруливающих  «автоматов», выправляющих  курс яхты относительно ветра  после  любых отклонений  (такие автоматы по – английски  называются  «рулевыми флюгерами»  — steering yane).

Кинематически схема наиболее распространенной системы подруливающего «автомата»  представляет собой  два рычага, связанных поводком, катающимся в прорези.  Один рычаг  укреплен на головке баллера руля.  Другой вращается  с флюгером, при чем может быть неподвижно связан с ним под определенным углом.  Принцип работы схемы со встречными рычагами рассмотрен в статье В. В. Чайкина.  Ниже приводится лишь описание  одной из английских конструкций, в которой  использована эта схема.

подрул устрой  03

Вспомогательный руль подвешивается на транце, а подвижная система флюгера закреплена на легкой трубчатой раме 1, выстреленной за корму.  Ахтерштаг выполняется раздвоенным,  чтобы флюгер не задевал за него.

Перо руля  2,  продолжено вверх до уровея палубы и снабжено парой гетинаксовых щек  3,  которые служат направляющими для пальца  4, поводка  5 флюгера. Поскольку в большинстве случаев транец  неклонен, приходится скашивать  и внутренние плоскости этих щек, чтобы палец не заклинивало при положенном на борт пере.  Поводок  5  жестко соединяется с нижним фланцем  6  вращающейся вертикальной трубы  7 , несущей  собственно флюгер  8.

Труба  7  надета на  неподвижную ось  9  (диаметром  15 -16 мм), с напрессованными на нее бронзовыми втулками – подшипниками  скольжения  10.  Ось крепится гайкой  11 на площадке рамы —  выстрела  1,  а гайки  12 и шайба на верхнем конце оси предотвращают  смещение подвижных частей  вверх. Вес всей системы воспринимается упорным подшипником  13,  закрытым  от бризг колпачком  14, набиваемым   консистентной смазкой.

подрул устрой  04

В  кормовой части поводка просверлены 12 – 20 отверстий, равномерно расположенных по окружности вкруг оси. Во фланце 6  трубы  флюгера  есть  3  отверстия,  шаг  которых  на  20 – 30№  отличается от шага  отверстий поводка.  Это дает возможность утроить число  возможных фиксированных положений поводка относительно флюгера.  Соединение осуществляется чекой  15.

Противовес 16 изготовляется иногда из жестяной банки залитой свинцом.  Положение груза на стержне подбирается при настройке  подруливающего устройства  и фиксируется гайками.  Для увеличения жесткости пластину  флюгера и конец стержня противовеса полезно связать проволочной струной  17.

Настройку лучше всего  производить при ветре – 2 – 3 балла  на курсе, близком к галфвинду.  Может оказаться, что полезно противовес расположить  так, чтобы он даже слегка перевешивал пластину  флюгера; это поможет  компенсировать  повышенное стремление яхты  приводиться  при больших кренах  на острых курсах.  На свежих  ветрах полезно подветренную оттяжку румпеля  основного руля делать эластичной (например, из резинового шнура экспандера.

подрул устрой  05

Поскольку вспомогательный руль для уменьшения поворотного момента чаще всего делают балансирным , для регулировки полезно иметь три сменные  насадки  на переднюю кромку пера руля.  Смена насадок должна давать возможность изменять площадь балансирной части пера руля, делая  ее равной , например  5%, 12%, 20%  общей площади руля.

Соответственно в поводке надо предусмотреть  насколько отверстий для установки пальца  с  тем ,  чтобы иметь возможность  менять соотношение плеч поводкового соединения.  Среднее значение плеча поводка составляет  125 мм при вдвое меньшем значении плеча руля  (12% площадь пера руля  расположено  впереди оси вращения).

На попутных ветрах все подруливающие «автоматы» работают плохо.  Ведь как раз тогда, когда требуется особенно активная работа рулем  —  на  фордевинде  давление ветра на флюгер обычно в 9  —  10  раз меньше,  чем на бейдевинде.

Следует помнить,  что и при использовании  подруливающего «автомата»  яхта не будет двигаться по идеальной прямой,  однако «автомат» поддерживает курс лучше ,  чем рулевой средней квалификации.

подрул устр  06

Необходимо иметь в виду взаимодействие главного и вспомогательного рулей.  Если попытаться увалить яхту действием главного руля, подруливающее устройство будет препятствовать этому и рулевому будет  казаться ,  что яхта получила черезвычайно сильное стремление  приводиться  (об этой особенности не следует забывать в случаях экстренной  необходимости изменить курс).  Для уменьшения этого эффекта можно установить между щечками 3  вспомогательного  руля болт,  ограничивающий ход пальца поводка, а  следовательно, и поворот руля;  полностью уже устранить этот эффект можно только отсоединением поводка.

Ясно , что под действием,  ветра всегда сначала  поворачивается только флюгер,  воздействуя на привод   руля;  а  яхта  некоторое  время  идет по старому курсу.  Нетрудно сообразить,  что во время этого  рабочего хода флюгера  сила давления ветра на  него будет падать, так как угол атаки   по мере разворота флюгера в нейтральное положение будет уменьшатся.

Следствием этого является малая чувствительность  рассмотренных систем  с    флюгером,  вращающимся относительно вертикальной оси. Этот недостаток меньше  сказывается в системах в которых флюгер работает подобно крылу ветряной мельницы, т. е. ось его вращения горизонтальна.  Рассмотрим устройство одной  из  таких  систем.

подрул устрой  08

На  горизонтальном барабане 1  установлен кронштейн 2 , несущий вращающийся горизонтальный вал  3  со шкивом  4  и пером флюгера  5  ( симметричный   обтекаемый профиль),  жестко ориентированным в плоскости вала  3. Флюгер снабжен противовесом  6,  стремящемся удержать его вертикально.

Поворачивая барабан за тросовые тяги 7, разворачивают систему так чтобы вертикально расположенный флюгер установился вдоль потока  вымпельного ветра.  В этой позиции , флюгер,  естественно, не создает никакой подъемной силы. Если теперь яхта  уйдет с заданного курса, обтекание флюгера уже не будет симметричным и под действием косого потока он начнет поворачиваться  вправо или влево  вокруг горизонтального вала  3 поворачивая (через шкив  4 и систему штуртросов  8) перо основного руля.

Очевидно,  что во время рабочего хода,  пока яхта не вернулась  на первоначальный  курс  флюгер будет совершать  вращение с примерно постоянным углом атаки,  т. е. без снижения   рабочего усилия передаваемого на руль. Как правило, в таких системах применяется понижающая передача,  дающая выигрыш в силе, т. е. позволяющая уменьшить площадь флюгера благодаря увеличению рабочего хода.

Есть  и  другой способ увеличения управляющего усилия , когда для  отклонения незакрепленного навесного транцевого руля  используется гидромеханическая подъемная сила, возникающая на балансирном вспомогательном руле.  Флюгер и вспомогательный руль сидят на одном и том же  штоке – баллере причем положение флюгера относительно штока фиксируется  стопорным винтом.  При отклонении яхты  от курса флюгер поворачивает перо  вспомогательного руля,  набегающий поток создает на пере подъемную силу,  которая передается на основной руль и будет поворачивать  его.

подрул устрой  09

 

Нужно  отметить что в этой схеме  вспомогательное перо и главный руль действуют в разные стороны,  поэтому желательно, чтобы площадь вспомогательного пера  была небольшой, а ось его вращения проходила на возможно   более значительном  расстоянии от оси  вращения основного руля.  Тогда сила  F на основном руле будет значительно превышать  действующую в противоположном  направлении  силу f  на вспомогательном руле,  в то время  как вращающий момент , необходимый для отклонения  основного руля,  сохраниться достаточно большим.

Легко заметить,  что при такой схеме  от флюгера не требуется  значительных усилий,  так как вспомогательный руль  является  своеобразным гидродинамическим усилителем.

Есть одна схема,  в  которой используется энергия обтекающего  яхту  потока,  известна под названием системы «Хаслера» по  имени  ее конструктора,  одного  из  участников первых трансатлантических гонок  одиночек.  «Автоматы»  «Хаслера»  установлены на многих известных яхтах, в том числе и на  «Джипси  Мот  IV»  (то,  что  это  устройство доставило Чичестеру  много хлопот  и  волнений,  не  говорит  еще  о  принципиальных недостатках  рассматриваемой схемы).

В отличиеe от пpeдыдущей  эта cxeмa можeт быть пpимeнeнa нa яхтe с длинным  коpмовым   свeсом. Упрaвляющим, элeмeнтом  служит  бaлaнсиpный   вcпомoгaтeльный  руль 1, cпocобный   вpaщaться  одновpeмeнно  вокpyг вepтикaльнoй   I-I и гopизонтaльнoй   пpoдoльной   II-II oceй.  Под   дeйcтвиeм  флюгepa повopaчивaeтся вcпомoгaтeльный   руль 1, но  возникaющая  при  этом нa eгo пepe подъeмнaя  силa нe только  стpeмится paзвepнуть  яхту, но и одновpeмeнно  нaклоняeт – повopaчивaeт  caмо пepo  относитeльно  гopизонтaльной оси II-II, лeжaщей   в ДЛ яхты, блaгoдаря  чему  через систему  штуртросов  3  поворачивается  основной руль яхты  4.

подрул устр  010

Удачной комбинацией  двух последних схем  является система, опубликованная  известным английским яхтсменом и конструктором  Колином  Мьюди  и  испытанная в одиночном плавании из Англии в Австралию.  Как видно из рисунка, подруливающая система  имеет вспомогательный  руль  1 с закрылком  2,  подвешенный к транцу на вращающемся   барабане  3.  Поворот  барабана  3  под  действием  гидродинамической  подъемной силы  приводит в действие  основной руль  4.  Эту систему можно рассматривать  как составленную из каскадов гидродинамического усилия.

Существуют также и системы, в которых роль  воздушного  крила – флюгера играют воздушные винты, вращающие через замедляющую червячную передачу  баллер вспомогательного руля.   Здесь используется  свойства винта  менять направление вращения в зависимости от того,  с  какой стороны  воздушный поток набегает на плоскость  вращения.  Замедляющая  передача  позволяет получить достаточно большое усилие даже в слабый ветер.

Среди большого разнообразия  применяемых  конструкций  трудно  отметить наиболее  предпочтительные  схемы.  Сложные системы обычно  обеспечивают  большую  стабильность курса, однако, как показывает опыт, менее надежны.  Вместе с тем  даже  сравнительно простые  системы  существенно  облегчают  дальние  переходы  с  малочисленной  командой, не говоря  уже  о  плаваниях  одиночек.

B, C. Tapaторкин, B, A. Бyдaнов.

Источник:  «Катера и Яхты»,  №31.

 

 

09.03.2013 Posted by | Аэродинамика, проектирование | , , , , , , , , | Оставьте комментарий

Парасейлор – спинакер с крылом.

парасейлер 00

Спинакер известен яхтсменам уже очень давно — в этом году ему исполняется 140 лет. Впервые этот пузатый парус появился в 1866 г. на гоночной яхте под названием “Sphinx” (“Сфинкс”), причем сами яхтсмены назвали его “Sphinx-acre” (можно перевести как “принадлежащий сфинксу участок земли”). В обиходе название быстро сократилось до спинкера и спинкер-акера, после чего преобразовалось в уже привычное нам “спинакер”. И вот уже  без малого полторы сотни лет этот парус без существенных изменений остается одним из важнейших практически для всех яхтсменов (но прежде всего, конечно, для гонщиков), ибо на попутных курсах он наиболее эффективен.

Что же объясняет высокую эффективность спинакера на полных курсах и невысокую в этой ситуации — обычных косых парусов? На полных курсах парус (читай — крыло) работает с большим углом атаки при низкой относительной скорости воздушного потока (т.е. при невысоком числе Re). Как известно из аэродинамики, в этой ситуации наилучшим образом работают крылья с очень большой кривизной профиля (например, наподобие профилей Бенедека), дающих высокое  значение Cy именно при таких  обстоятельствах*.   Эффективность спинакера как раз и объясняется большой стрелкой прогиба его поперечного профиля, обычные же косые паруса в этом случае работают плохо из-за эффекта обратного тока воздуха при больших углах атаки, снижающего Cу. За многие годы развития косого парусного вооружения спинакер стал (наряду с бермудскими парусами) одним из самых существенных результатов его совершенствования.

Однако при всех своих достоинствах спинакер отнюдь не идеален. Одна из главных проблем, с которой яхты под ним сталкиваются на высоких скоростях — это брочинг, неконтролируемое и стремительное приведение лодки к ветру. Брочинг под спинакером вызывается тем, что его максимальная тяга развивается в верхней части паруса — зоне наибольшей кривизны, поскольку, согласно законам аэродинамики, именно тут наблюдается наибольшая разница давления между наветренной и подветренной сторонами паруса (строго говоря, брочинг вызывается комплексом причин и необязательно возникает только под спинакером, но именно под ним он наиболее част и опасен).

Вдобавок покрой современных спинакеров таков, что их максимальная ширина тоже смещена кверху, поэтому точка приложения результирующей подъемной силы находится в верхней части паруса. Как следствие, значительная часть тяги спинакера передается яхте через одну точку — крепления блока спинакер-фала на мачте. И, хотя вектор тяги фала направлен вперед и отчасти под ветер и, казалось бы, просто не может вызывать приведение яхты к ветру, именно он-то всему виной. В сочетании с глубоко расположенным ЦБС высоко приложенная  точка тяги вызывает появление сильного дифферентующего момента, вжимающего яхту носом в воду.

ЦБС смещается в нос, облегчая приведение яхты к ветру, но дело не только в этом. ЦП за счет вынесенного вперед спинакера может по-прежнему оставаться впереди ЦБС, но в том-то и фокус, что спинакер тянет не так, как обычный носовой парус — за шкот. Он тянет за топ мачты (на лодках с топовым вооружением), нагружая яхту на кренах значительным вращающим моментом, разворачивающим ее на ветер и по величине своей равным тяге спинакер-фала, умноженной на горизонтальное расстояние между блоком спинакер-фала и вертикальной плоскостью, проходящей через ЦБС яхты. Противодействует этому приводящему моменту другой, приложенный к перу руля за счет возникающей на нем подъемной силы. Стоит этой силе заметно уменьшиться (прорыв воздуха к перу, сильный крен, проход гребня волны), как яхта неудержимо бросается на ветер, и последствия могут быть печальны.

парасейлер  01

Поэтому для всех, кто пытался усовершенствовать спинакер, было очевидно — надо уменьшить усилие, вжимающее нос яхты в воду, разгружая его, и постараться как можно сильнее снизить кренящий момент. Оба этих условия достигались бы при перемещении результирующей точки приложения силы тяги вниз по площади паруса — но, увы, в силу особенностей спинакера, о которых сказано выше, это никак не удавалось сделать. Поэтому разработчики направили усилия на реализацию другой идеи — попытаться помимо силы тяги, направленной вперед, добавить к спинакеру и силу, направленную вверх. Подобная сила к тому же стабилизировала бы спинакер, предупреждая его “угасание”.

В качестве попытки такого решения можно рассматривать спинакеры с эффектом Вентури, появившиеся во второй половине 50-х гг. XX в. Они имели большое количество отверстий с пришитыми трубками Вентури, направленными несколько вниз, если смотреть от кормы к носу. Создатели этого паруса предполагали, что реактивная сила, возникающая на поверхности трубок, разгрузит нос яхты и стабилизирует парус. Однако надежды, возлагавшиеся на эти спинакеры, не оправдались — они и в самом деле стали чуточку более эффективными, получив несколько больший коэффициент подъемной силы Cy, но вот приводящий момент тоже усилился. Спинакеры подобного типа и сейчас порой появляются на гоночных дистанциях, но пока так и не смогли успешно зарекомендовать себя.

Радикально усовершенствовать спинакер удалось немецкой фирме “Istec”, которая после четырех лет экспериментов предложила яхтсменам парус нового типа, названный ею  Parasailor2 . Главное отличие его от всех ранее предлагавшихся вариантов спинакера — наличие в верхней части самоподдерживающегося горизонтального крыла с авторегулируемым профилем.

Выглядит все это так: выше середины паруса в нем сделана широкая горизонтально ориентированная прорезь, на половине высоты которой расположено горизонтальное объемное крыло, выполненное из той же ткани, что и сам парус. Связывает парус и крыло (а также обе стороны прорези) в единое целое система специальных стропов, на которой висит это крыло. Воздух, выходящий из прорези, поддерживает крыло, создавая на нем подъемную силу.

Крыло не сплошное, оно состоит из верхнего и нижнего полотнищ, между которыми имеются специальные отверстия; вырывающийся из прорези в парусе поток воздуха, попадая в эти отверстия, заставляет крыло как бы “надуваться”, придавая ему полноценный аэродинамический профиль, форма которого зависит (в некоторой степени) от усилия этого своеобразного “поддува”, автоматически регулируясь. Что достигается этим решением?

парасейлер  02

Во-первых, вводя прорезь в верхней части паруса (аэродинамически наиболее нагруженной), разработчики добились смещения точки приложения тяги в его нижнюю часть, уменьшив кренящий момент, им создаваемый.

Во-вторых, отверстие в парусе стабилизирует его положение, выполняя примерно ту же роль, что и отверстие в куполе парашюта. Кроме того, оно же работает и как предохранительный или перепускной клапан, снижая рывки паруса при резких порывах ветра.

В-третьих — и это самое главное! — возникающая на крыле сила, направленная вверх, заметно разгружает нос яхты, одновременно противодействуя и крену, и (при уже развившемся сильном крене) описанному нами выше вращающему моменту, приводящему нос яхты на ветер. Причем крыло ориентировано так, что на нем возникает отнюдь не только сила, направленная вверх. Нет, оно точно также развивает и тянущее усилие, компенсируя этим потерю площади спинакера, причем в сочетании с подъемной силой это в целом превышает потери, вызванные отверстием в парусе.

В-четвертых, крыло повышает стабильность несения спинакера в слабые ветра, поддерживая его и не давая парусу погаснуть.

В-пятых, надувшееся крыло работает как своего рода эластичная лата, удерживая наветренную шкаторину в правильном положении и не давая ей “завернуться” при заходе ветра. За счет этого, кстати, новый парус может заменить собой и геннакер, имея возможность (по данным фирмы-изготовителя) уверенно работать в диапазоне курсов от 180 до 70° тносительно ветра.

Говоря об особенностях работы крыла, нельзя не напомнить: подъемная сила на нем растет пропорционально квадрату скорости протекающего по нему воздуха. В то же время сама эта скорость (в рассматриваемом случае) может быть уже довольно заметной, поскольку здесь мы имеем дело фактически с конфузором — широкая сферическая часть спинакера сходится к относительно узкому отверстию, что вызывает значительное ускорение выходящего из отверстия и набегающего на крыло потока.

На это также работает и возникающий щелевой эффект, отчасти приближая новый спинакер к парусам Корбелини. Но главное — при усилении скорости ветра вдвое подъемная сила, противодействующая брочингу, вырастает на новом парусе вчетверо! Безусловно, это сильно облегчает рулевому жизнь, делая управление яхтой безопаснее, а ее поведение — более предсказуемым.

Если говорить о конкретных цифрах, то испытания нового паруса в натуральную величину вместе с его традиционным оппонентом такой же площади в аэродинамической трубе концерна “Daimler-Chrysler” привели к следующим результатам: влияние подъемной силы, противодействующей приведению яхты к ветру, у Parasailor2     отмечается уже начиная со скоростей ветра 7–8 м/с, а при скорости ветра 13–15 м/с дифферентующее усилие у классического спинакера по сравнению с новым парусом оказалось больше почти на треть, при этом его тяга выше всего лишь на 1.5%.

параселер  03

Более того, испытания в этой трубе показали, что новый парус может работать в диапазоне… от 2 до 10 баллов по шкале Бофорта! Это звучит малоправдоподобно, но утверждается, что это именно так. В любом случае приведенные выше цифры документально подтверждены и вполне наглядно отражают преимущества нового паруса. Надо также отметить, что управление им осуществляется классическим образом — в том смысле, что для контроля за крылом не требуется никаких новых снастей, оно стоит абсолютно самостоятельно и автоматически регулируется по потоку. Точно так же и его постановка ничем не отличается от традиционной.

Безусловно, конструкция Parasailor2   (она запатентована) гораздо сложнее и изощреннее, чем обычного спинакера. Усиление горла прорези потребовало применения прочных волокон, немало хлопот добавило изготовителю и крыло (делающееся отдельно в Гонконге у неназываемого “лучшего мирового изготовителя параглайдеров”) — в общей сложности в новом парусе отдельных деталей вчетверо больше, чем в традиционном спинакере, что, разумеется, сказалось и на его цене. Здесь надо отметить странную вещь — хотя сам изготовитель  говорит о разнице в цене всего в 20-25% по сравнению с классическим спинакером такой же площади, мы, прицениваясь на “Hanseboot 2005”, убедились, что цена Parasailor2 практически втрое выше.

Так, для популярной уже яхты “Elan Impression 344” цена пошива хорошего спинакера у многих фирм составляет около 900 евро, в то время как Parasailor2 для нее же стоит без малого 3000! Тем не менее фирма-изготовитель уже сегодня столкнулась с потоком заказов, превышающих ее возможности — она получает свыше 30 заявок в день, причем их число особенно выросло после того, как новый парус было разрешено применять в регатах, проводимых по правилам обмера IRC (мы специально уточнили этот факт у технического директора RORC Майка Арвина).

Коллеги из немецкого журнала “Segeln”, уже успевшие испытать новый парус, нашли, что он существенно облегчает управление яхтой (особенно в сильный ветер), отметив, что при ветре 11-12 м/с они спокойно несли Parasailor2  в чистый галфвинд вообще без малейших намеков на стремление яхты привестись к ветру. Также они отметили высокую устойчивость нового паруса при слабых ветрах (хотя все же, по их мнению, это парус сильного ветра) и возможность легко нести его без гика. Гораздо дальше пошли сотрудники “Die Yacht”, попросту причислив новый парус к ста наиболее важным изобретениям в области конструкции парусных яхт и их вооружения. Посмотрим, насколько оправдаются эти оценки…

Павел Игнатьев.

Источник:  «Катера и Яхты»,  №201.

 

01.03.2013 Posted by | Аэродинамика, паруса | , , , , , , | Оставьте комментарий

Круизы в летнюю жару: как улучшить тепловой комфорт без кондиционера. Часть 1.

Увлекательное путешествие на парусной яхте в жаркое летнее время может превратиться в настоящее испытание на выносливость во время стоянки, если на ней отсутствует кондиционер или необходимый для его работы источник энергии. Лето – чудесное время для круиза, особенно когда вы можете наслаждаться тихой гладью моря, плавать и нырять со шнорхелем в прозрачнейшем море, не пытаясь удрать в гостиницу с кондиционером. Разве можно лишать себя этого удовольствия? Навигация на большинстве акваторий страны близится к завершению, но вспомним пословицу: «Готовь сани летом». Поэтому готовиться к жаркому сезону  яхтенные круизеры должны заранее.

Рассмотрим способы улучшения теплового комфорта, для которых не нужно вложение значительных средств. Потребуется лишь немного усилий и, в зависимости от климатических условий, личных предпочтений и возможностей, от 1.5 до 20 тыс. руб. наличных средств. Итак, прежде всего нам нужно уменьшить тепловую нагрузку от прямых солнечных лучей.

Затеняем палубу и иллюминаторы

Для плавания в жарком климате светлый цвет корпуса, палубы и солнцезащитных навесов являются обязательным. Синий или зеленый цвет выглядит красиво в зоне умеренного климата, но не годится для тропического солнца. Максимально допустимый цвет в тропиках – светло -серый.

Во время якорной стоянки и стоянки у причала в дневное время нужно как можно больше затенять палубу с помощью легкого тента или навеса. Если палуба и рубка не будут раскаляться, то внутри лодки вечером и ночью станет не так жарко. На рынке предлагается много различных тентов и навесов, производимых серийно и на заказ. Можно также изготовить солнцезащитные навесы и самостоятельно, что обойдется дешевле.

При этом придется принять во внимание целый ряд  факторов, касающихся быстрого демонтажа навесов: иногда, например, когда посреди ночи внезапно налетит шквал, приходится в спешке убирать навес. Или, учитывая, что у навесов довольно большая парусность, нужно будет их быстро зарифить» при усилении ветра, иначе якорь может поползти. Поэтому следует изучить имеющиеся решения других яхтсменов и приспособить их к своей лодке. Поливка палубы водой будет способствовать ее охлаждению за счет испарения.

Особое внимание придется уделить люкам, поскольку они раскаляются под прямыми лучами солнца, создавая высокую тепловую нагрузку в подпалубном пространстве. Экранирование люков небольшими тентами из светлой ткани снижает тепловую нагрузку и позволяет держать люки открытыми во время несущего прохладу дождя.

Солнцезащитные шторки на иллюминаторах также помогут снизить тепловую нагрузку. Если иллюминаторы откидного типа, они могут обеспечить приток свежего воздуха. Для защиты от дождя нужно установить противодождевые козырьки на небольшой высоте, так, чтобы они не мешали работе бегучего такелажа.

Противодождевые козырьки имеются в продаже, но их можно изготовить и самостоятельно из листа гибкого прозрачного винила. На некоторых яхтах для защиты от солнца и дождя используются даже самодельные маркизы.

Основной источник теплопритоков внутри лодки – это камбузная плита. Поэтому еду лучше готовить на палубе – на гриле или таганке, а если стоянка у оборудованного причала – на микроволновке. Но для выпечки хлеба все равно придется пользоваться духовкой, тут уж ничего не поделаешь. Горячий воздух от работающей камбузной плиты поднимается вверх, и, если для него нет выхода в наружное пространство, жар распространится по всему салону.

 

Тепло от плиты можно отводить наружу с помощью вытяжного вентилятора или люка. При покупке вентилятора нужно убедиться, что его производительность достаточна для этой цели, и что вентилятор предназначен для монтажа на лодке, чтобы потом не было проблем. Некоторые даже идут на то, чтобы установить над камбузом люк – больше света и можно обойтись без вентилятора: нагретый воздух отводится наружу естественным путем.

 

Улучшаем естественное движение наружного воздуха внутри лодки .

В каюте станет прохладнее, если наружный воздух будет не просто поступать в каюту, а постоянно проходить через нее. Естественно, для того чтобы воздух двигался внутри лодки, нужно обеспечить его свободный выход наружу, поэтому для эффективной вентиляции необходимо иметь по крайней мере два связанных с наружным воздухом отверстия: приточное, через которое воздух поступает, и вытяжное, через которое воздух выходит из лодки.

Если это условие нарушено, проток воздуха через лодку будет невозможен. В идеале входное отверстие должно располагаться на одном конце лодки, а выходное – на другом. Открытые иллюминаторы, окна и двери работают как приточные или как вытяжные отверстия в зависимости от их ориентации относительно воздушных потоков снаружи лодки – наподобие палубных вентиляторов Дорадо, которые можно поворачивать и использовать в зависимости от условий в качестве приточных или вытяжных.

На якорной стоянке организовать естественную вентиляцию проще всего, поскольку лодка всегда разворачивается носом к ветру (если этому не мешает подводное течение). В жаркую погоду носовой люк открывают таким образом, чтобы он работал либо как приточное отверстие (петли крышки расположены на заднем торце горловины люка, люк наклонен в сторону носа), либо как вытяжное (петли крышки расположены на переднем торце горловины люка, люк наклонен в сторону кормы). Оптимальный угол наклона крышки люка – 40–45°. С другой стороны, люк сходного трапа будет служить либо вытяжным, либо приточным отверстием и должен быть полностью открыт.

Когда лодка ошвартована у причала, большее значение приобретает открытие иллюминаторов и окон, так как ветер может дуть с любого направления. Правда, при этом нужно помнить, что, если на лодке (или на соседнем) работает двигатель или генератор, то следует принять меры, чтобы смертельно опасный угарный газ, содержащийся в выхлопе, не проник внутрь судна.

 

Нужно убирать противомоскитные сетки, когда нет летающих насекомых, так как сетки препятствуют естественному движению воздуха, и чем мельче ячейки сетки, тем большее сопротивление движению воздуха она оказывает. На закате можно сетки снова установить. Если в районе круиза насекомые досаждают постоянно, то снимать сетки, наверное, будет непрактично. Поэтому лучше использовать сетки со стандартной, а не мелкой ячейкой, через которую воздух практически не проходит.

Когда солнце опускается к горизонту, под навесом или бимини становится невыносимо жарко, в связи с чем на лодках закрепляют боковые улучшения комфорта в кокпите можно на время поставить вентилятор, используя удлинитель. Но о вентилято поговорим ниже.

При слабом бризе улучшить естетвенную вентиляцию на однокорпусной лодке можно за счет увеличения объема наружного воздуха, отводиого в лодку через форлюк, что достигается с помощью ветрозаборника «виндскупа». Выходит воздух через люк сходного трапа. Но можно организовать и противоположное направление потока воздуха, установив виндскуп в кормовом люке, и ориентировать крышку форлюка в сторону кормы (об этом сказано выше), чтобы форлюк работал как вытяжное отверстие.

(Хотя английский термин виндскуп, что переводится, как «ветрозаборник», еще пока не прижился в русской яхтенной терминологии, называть это устройство «вентиляционным парусом» будет неправильно,так как существуют и конструкции непарусного типа; русское название для простой вещи получается громоздким, поэтому будем пользоваться коротким английским термином. –  Прим. авт.).

 

Виндскупы. 

Виндскуп (или два виндскупа,  в зависимости от конфигурации лодки) позволяет улавливать и направлять внутрь лодки даже легкий бриз. На яхтенном рынке предлагаются две разновидности виндскупов: «парус» и «капюшон». Чаще встречается парусный тип, так как он – самый дешевый и компактный при хранении.

Парусный виндскуп бывает двух типов – односторонний, который всегда должен быть повернут в сторону ветра, и всесторонний. Менять положение всестороннего виндскупа не нужно, он работает при любом направлении ветра. Парусный виндскуп, в принципе, можно изготовить и своими руками, но большинство яхтсменов предпочитают купить фирменный. Кроме своего основного назначения – отводить бриз в подпалубное пространство, виндскуп при определенных условиях может также затенять люковый проем.

Бывают случаи, когда полезен второй виндскуп, который устанавливают на центральном люке. Некоторые используют односторонний виндскуп для якорной стоянки, а всесторонний – для стоянки в марине. Изготавливаются они из легкой и прочной полиэфирной ткани, используемой для спинакеров, разных размеров, соответствующих размерам люков. Поставляются с необходимым крепежом и могут также комплектоваться противомоскитной сеткой.

Односторонний виндскуп закрепляют нижней шкаториной к комингсу, а его фаловый угол цепляют за вшитую скобу или люверс к фалу и поднимают в рабочее положение. В среднем высота одностороннего виндскупа составляет около 1.8 м. Если он установлен правильно, то работает достаточно эффективно. Главное – после того, как виндскуп прикрепили к фалу, его надо  поднять на всю высоту, с натягом и под небольшим наклоном, чтобы воздушный поток уходил вниз, а не соскальзывал вверх.

Для этого понадобится крепкий эластичный шнур с металлическими крючьями на обеих сторонах, длиной около 1 м. Один конец шнура зацепляется крючком за фаловый угол виндскупа, а другой – крючком за форштаг или же обматывается вокруг закрученного стакселя или генуи. Виндскуп можно также закрепить к гику или шкоту системы закрутки стакселя.

 

Чтобы он находился в вертикальном положении, нужно будет еще закрепить дополнительный линь от точки соединения фала со скобой на виндскупе до форштага (если люк расположен на осевой линии лодки; в противном случае одного линя будет недостаточно). Из довольно большого количества предлагаемых на рынке брендов можно отметить, в частности, односторонние виндскупы французской марки «Plastimo» и американской «Davis Instruments».

На якоре лодка разворачивается носом к ветру, и в этих условиях односторонний виндскуп оказывается эффективным. Но на стоянке в марине или в порту ветер может дуть с любого направления и часто его менять. Приходится постоянно поворачивать виндскуп к ветру. Чтобы устранить этот недостаток, яхтенными энтузиастами были разработаны и запатентованы несколько конструкций всесторонних виндскупов.

Всесторонний виндскуп работает независимо от направления ветра. Представляет он собой складную четырехстворчатую конструкцию пирамидальной или трапецеидальной формы. которая автоматически раскрывается с той стороны, откуда дует ветер.

Некоторые яхтсмены отмечают, что всенаправленные виндскупы пирамидальной формы (например, предлагаемые фирмами «Swiss Tech America» и «Plastimo» под марками «Breeze andit», «Sea-Breaze» и «Plastimo») работают недостаточно эффективно при слабом бризе: во-первых, парусность рабочей камеры, через которую отклоняется наружный воздушный поток внутрь люка, меньше парусности однонаправленного виндскупа, поэтому воздуха отводится меньше.

 

Во-вторых, из-за пирамидальной формы воздушный поток, вместо того, чтобы уходить вниз, стремится соскользнуть вверх. Также отмечают, что пирамидальный виндскуп быстрее изнашивается, чем односторонний. Поэтому конструкция с рабочими поверхностями трапецеидальной формы и отбойным козырьком в верхней части считается предпочтительнее (патент США № 3757664), хотя они и более громоздкие, чем пирамидальные.

Такие виндскупы предлагаются на сайтах фирм «Sunshine Мaritime Ltd. (Канарские острова) и Weather Marine Canvas, L.L.C., США. Кроме четырехкамерных всенаправленных виндскупов есть также трехкамерная конструкция (патентная заявка США № US 2008/0250997 A1).

Здесь нужно заметить, что в реальности со всесторонним виндскупом не все так просто. В идеале он должен всегда находиться в наветренной, а не в подветренной зоне судна. Если, например, направление бриза – с кормы, то люк сходного трапа в кокпите будет находиться в зоне большего давления воздуха, чем носовая зона, где в форлюке установлен всесторонний виндскуп.

В этом случае виндскуп не будет отводить воздух в носовую каюту, так как теперь он находится в зоне пониженного давления, и воздух будет выходить из форлюка, а не входить в него. Если бриз со стороны борта, то все будет зависеть от архитектуры судна. Но все равно отвод воздуха в подпалубное пространство будет затруднен.

 

 

В этом случае можно использовать и обычный односторонний виндскуп, развернув его на 90°. Таким образом, по большому счету, особых преимуществ у сенаправленного виндскупа, который стоит в два раза дороже однонаправленного, нет. Гораздо большее значение имеет возможность установки одностороннего виндскупа на том люке, где отвод воздуха внутрь судна будет наибольшим.

Из недостатков парусных виндскупов нужно отметить также то, что при увеличении силы ветра, будучи установленными в форлюке, они начинают оказывать толкающее воздействие на нос. Для легкой лодки, стоящей на якоре, этого усилия достаточно, чтобы она начала сильнее дрейфовать. Кроме того, много возни: все эти фалы, лини, а если внезапно пошел дождь, нужно быстро его убирать, чтобы закрыть люк.

Выходом может быть виндскуп — капюшон: однонаправленный, но очень удобный и эффективный. В отличие от парусных виндскупов для «капюшона», как правило, не нужны никакие фалы, лини и т. п., поскольку у него самонесущая конструкция. Внешне он выглядит, как капюшон, охватывающий люк с трех сторон. Изготавливается такой виндскуп из прочного нейлона и дугообразных стеклопластиковых каркасных элементов для люков разных размеров.

Виндскуп-капюшон быстро устанавливается и складывается, причем его легко поворачивать к ветру, что важно в условиях марины. Кроме того, он хорошо затеняет люковый проем, а при небольшом дожде его можно повернуть тылом к ветру, чтобы не залетали брызги дождя, и оставить люк приоткрытым для вентиляции.

 

Виндскупы-капюшоны предлагают американская фирма «Professional Packaging, Inc.» (под маркой «Breeze Booster», патент США № 5588386) и норвежская фирма «Holmen Marine AS» (под маркой «Ribomax»). Отличаются они между собой способом раскрытия и складывания, а также способом закрепления на люке, что хорошо видно на приводимых фото.

Фирма «Professional Packaging, Inc.» изготавливает виндскупы-капюшоны не только для установки на люк, но и для откидных иллюминаторов. Иллюминатор часто является единственным каналом поступления свежего воздуха в кормовую каюту, камбуз или гальюн. В зависимости от нааправления ветра его устанавливают горловиной в нос или в корму. В комплект поставки как люкового, так и иллюминаторного виндскупа могут входить противомоскитная сетка и сумка-чехол для хранения.

К сожалению, описанные «ракушки», как и парусные виндскупы, не защищают открытый люк от дождя. До недавнего времени едиственным противодождевым виндскупом был «Airduck» американской фирмы «FunSun Marine, Inc.». У него складная коробчатая конструкция из плоских полиэтиленовых элементов, он быстро устанавливается и складывается в плоский пакет для хранения в холщовой сумке.

Основное отличие от обычных виндскупов-капюшонов, кроме используемого материала, – брызгоотбойная заслонка, устанавливаемая под любым углом в зависимости от погодных условий, вплоть до полного закрытия (патент США № 6178908 В1).

 

Его недостаток – меньшая, по сравнению с описанными выше виндскупами, площадь захвата воздуха, чтобы быть эффективным при малых скоростях ветра. Но для затенения открытого люка и защиты его от дождя он неплох, к тому же очень компактен при хранении и стоит дешевле других подобных устройств.

Сейчас в продаже появились более совершенные противодождевые и противошквальные виндскупы марки «Dorсap», выпускаемые французской фирмой «Air Yacht S.a.r.l.». Предлагаются две модели: облегченный противодождевой виндскуп «Dorcap Light» и противошквальный «Dorcap Storm». Обе модели изготавливаются в трех стандартных типоразмерах и подходят для люков любых типов. Отличительная особенность этих виндскупов – возможность двухрежимной работы: «максимальная вентиляция» и «вентиляция с защитой от дождя».

В условиях ясной погоды противодождевой виндскуп «Dorсap Light» устанавливают на максимальную вентиляцию с полностью раскрытой горловиной. При приближении дождя горловину люка прикрывают на 2/3 от полной высоты. С опущенной верхней полкой капюшона и установленной в нем нижней брызгоотбойной пластиной виндскуп надежно защищает люк, не позволяя дождевым брызгам проникать в каюту, правда, теперь в нее проходит вентиляционный воздух, хотя в меньшем объеме, зато воздух от дождя прохладнее, так что вентиляционный комфорт сохраняется.

 

Виндскуп «Dorcap Light» изготавливается из легкой спинакерной ткани и выдерживает ветровые нагрузки при скорости ветра до 15 уз (7.5 м/с), а с опущенной верхней полкой – в положении защиты от дождя, – способен выдерживать постоянные ветры, дующие со скоростью 20–25 уз (10 – 12 м/с), и отдельными порывами до 30 уз (15 м/с).

Виндскуп «Dorcap Storm» предназначен для использования на яхтах, совершающих дальние круизы в тропиках, где возможны частые шквалы с проливным дождем. Изготавливается из особо прочной и водостойкой акриловой ткани «Markilux», все водостойкие швы защищены и от ультрафиолетового излучения (солнца). Благодаря прочности исполнения и аэродинамической форме «Dorcap Storm» выдерживает постоянные ветры, дующие со скоростью 30 уз, с порывами до 40 уз. Понятно, что от волны, захлестывающей палубу, противошквальный виндскуп не защищает, поэтому использовать его на ходу нельзя.

Самодельщики предпринимают также попытки создать и ходовой виндскуп, поскольку эффективность палубных вентиляторов — Дорадо не всех устраивает. Правда, пока такие конструкции выглядят несколько громоздкими (хотя и демонстрируют свою эффективность). Но если за дело возьмутся опытные яхтенные дизайнеры, может получиться и что-то удачное.

Нужно помнить, что все противошквальные виндскупы работают только в положении яхты носом к ветру и бесполезны в марине. Поэтому, приобретя или изготовив самостоятельно противошквальный виндскуп, придется еще приобрести и обычный – «парус» или «капюшон».

В условиях малой скорости бриза и температуре воздуха свыше 35°С любой виндскуп становится бесполезным и годится только для затенения люка. При таких условиях остается лишь часто купаться или принимать душ.

Ну, а в заключительной части статьи, (она будет опубликована в следующем номере) поговорим о решениях, которые недешевы, зато того стоят.

Владимир Маляренко.

Источник:  «Катера и Яхты»,  №234.

 

02.11.2012 Posted by | Аэродинамика, проектирование | , , , , , , , , , | Оставьте комментарий

Современный яхтенный парус.

В течение многих веков над совершенствованием паруса трудились поколения замечательных мастеров, выдающихся мореплавателей, а в последнее время и яхтсменов — гонщиков. Их усилиями парус, казалось бы, достиг вершины cвoeгo развития, однако сейчас мы являемся свидетелями настоящей революции в парусном деле. Появляются новые типы парусов, совepшенствуются методы их раскроя и шитья, создаются новые материалы для парусов. Многие из этих новшеств являются данью рекламе и вызваны элементарным стремлением ведущих фирм Запада завоевать рынок и привлечь новых покупателей. Однако проявились и такие тeндeнции, которые позволяют говорить о качественно новом этапе развития парусов для спортивных яхт.

Бурное развитие международных парусных гонок, в первую очередь, соревнований крейсерско — гоночных яхт, в немалой степени способствовало этому явлению. Гонки на «Кубок Америки», «Адмиральский Кубок», «Однотонный Кубок» и другие соревнования уровневых  классов, кpyгoсветные и трансокеанские гонки явились великолепной лабораторией, где лучшие гонщики на практике испытывали последние творения ведущих парусных мастеров и производителей парусных материалов. Именно при подготовке к «Кубку Америки 77» впервые появились экспериментальные паруса из полиэстерной (в нашей стране она называется лавсановой) пленки — м а й л а р а, обладающей высокой прочностью.

Главным ее достоинством является то, что она в одинаковой степени противостоит растяжению в любом направлении, в отличие от традиционных тканей, которые сильно растягиваются по диагонали относительно нитей основы и утка. Однако первые опыты с майларом оказались неудачными, так как пленка была очень хрупкой и легко рвалась. Маленькие проколы иглой быстро превращались под нагрузкой в разрывы от шкаторины к шкаторине. Пленка также сильно разрушалась под воздействием ультрафиолетовых лучей.

Следующее поколение материалов на основе майлара представляло собой ламинат, coстоящий из относительно легкой ткани (нейлон, тонкий дакрон) и полиэстерной пленки. В такой композиции ткань является армирующим мaтeриалом, существенно увеличивающим прочность на разрыв и уменьшающим хрупкость парусов. Полученный таким образом материал имеет одну гладкую сторону (со стороны пленки) и одну шероховатую (со стороны ткани). Попытки получить материалы, покрытые пленкой с двух сторон, успеха не имели, так как при двустороннем покрытии в материале нeизбежно возникали чрезмерные внутренние напряжения, которые приводили к eгo расслоению в зоне максимальных нагрузок.

В результате упорной работы парусных мacтеров, разработчиков и производителей мaтeриалов, удалось получить легкую, прочную и удобную в работе ткань. Современные паруса почти в два раза легче тех, которые применялись в аналогичных условиях вceгo 8 — 10 лет назад. В нашей стране в НИИ пластмасс получены и испытаны опытные партии композитных материалов типа майлара из лавсановой пленки на нейлоновой основе. Образец такой ткани весом 160 г/м2 на испытаниях показал такую же прочность и деформативные свойства, что и образец из дакрона весом 240 г/м2. Aнaлогичными свойствами обладают и ламинаты, производство которых налажено в Польской Народной Республике. Наши яхтсмены уже в ближайшие годы cмoгут сменить паруса из лавсана и дакрона на майларовые. Читать далее

12.08.2011 Posted by | Аэродинамика, паруса | , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , | Оставьте комментарий

Компьютер проектирует яхтенные паруса.

Сегодня речь пoйдет об одной из «специальностей» компьютера — проектировании и раскрое яхтенных парусов. Что же делают ставшие уже вездесущими ПЭВМ в парусной мастерской? Цель большинства парусных мастеров  — сделать «быстрые» паруса. Наука эта очень непростая: паруса могут с виду отличаться  дpyг от дpyгa пoчти незаметно, а разница в их работе будет весьма ощутима. Труд парусных дел мастера —  это пробы и ошибки, опыт и здравый смысл. Как раскроить пoлотнища, чтобы пoлучить нужную форму паруса?  Ведь окончательно оценить парус можно, лишь кoгдa он уже сшит; вот пoчему так часто приходится что — то пepeдeлывать, инoгдa даже пoсле испытаний на судне.

Обычно парус проектируется в двух измерениях. Мастер вычерчивает плоские пoлотнища, и только опыт пoзволяет ему судить, приобретут ли они в сшитом виде требуемую форму. С точки зрения пpоектиравания правильнее было бы пoступать иначе: сначала представить парус в объемном, трехмерном виде, а уж пoтом делать раскрой пoлотнища. При проектировании «вручную» этот cпoсоб практически нeпpиeмлем. Н тут на сцену выходит ПЭВМ.

Первыми сделали попытку иcпoльзовать ПЭВМ для раскроя парусов новозеландцы. Еще в 70 – х гoдax у них была составлена пpaгpaмма для «плоского» проектирования парусов. Однако она пo пoнятным соображениям их не удовлетворила, да и ПЭВМ здесь испoльзовалась, в основном, как мощный калькулятор. В 1985 г. у них пoявилась новинка —  пpaгpaммa для объемного раскроя парусов, разработанная компаниeй «Сейлс Сайнс». Эта пpогpaмма пoзволяет парусному мастеру сначала спроектировать парус в объемном виде, а пoтом пoлучить раскрой и таблицу ординат пoлотнищ. Оператор, работающий за дисплеем, имеет возможность манипулировать с «картинкой» паруса, видимoго с любой точки яхты или со стоpоны. С пoмощью cвeтовогo пера он может менять любой размер или очертания паруса. Удобно и то, что парус представляется на дисплее вместе с необходимыми деталями paнгоутa.

Другой отличительной чертой описываемой системы является возможность хранения в памяти ПЭВМ описаний комплектов уже cпpoeктиpовaнных парусов (гpaтa, стакселя и спинакера) для конкpeтных яхт вместе с характеристиками самих яхт. При выпoлнении нового заказа часто бывает достаточно пoдобрать близкий прототип, а ПЭВМ, работая пo соответствующей пpогpaмме, «сама» пoдгонит парус пo месту. Спроектировав форму паруса, мастер должен решить еще одну задачу: наилучшим образом распoложить швы. Это далеко не вceгдa просто, так как учитывать при этом нужно множество факторов и среди них  силу ветра, на которую рассчитан парус. И в этом тоже ПЭВМ пoмoгaeт мастеру. Точнее, не ПЭВМ, а разработанная специалистами пpогpaмма.

Нельзя не сказать, что компьютер оказывает существенную пoмощь не только в проектировании парусов, но и в их изготовлении. Работая совместно с координатником, оснащенным маломощной лазерной головкой, ПЭВМ обеспечивает непoсредственный раскрой парусной ткани. Программа раскроя составлена таким образом, что отходы пoлучаются минимальными. Читать далее

27.07.2011 Posted by | CAD-проектирование, Аэродинамика, паруса | , , , , , , , , , , , | Оставьте комментарий

profiinvestor.com

Инвестиции и заработок в интернет

SunKissed

мое вдохновение

Budget Android Phones

Discover the best cheap smartphones

The WordPress.com Blog

The latest news on WordPress.com and the WordPress community.

Домашняя яхт-верфь.

Сайт создан для тех, кто мечтает построить яхту своими руками - яхту своей мечты...

Twenty Fourteen

A beautiful magazine theme