จนถึงตอนนี้ เราได้พิจารณาการกระทำบนเรือยอทช์ที่มีกำลังเพียงสองแรงเท่านั้น คือ แรงลอยตัวและแรงของน้ำหนัก โดยถือว่าอยู่ในสมดุลขณะพัก แต่เนื่องจากใบเรือถูกใช้เพื่อเคลื่อนเรือยอชท์ไปข้างหน้า ระบบที่ซับซ้อนของ กองกำลังทำหน้าที่บนเรือ แสดงเป็นแผนผังในรูปที่ 4 ซึ่งพิจารณากรณีทั่วไปของเรือยอทช์ที่เคลื่อนที่ในระยะประชิด
เมื่อใบเรือแล่นไปรอบ ๆ กระแสลม - ลม - มันสร้างผลลัพธ์ แรงแอโรไดนามิก A (ดู Ch. 2) ตั้งฉากกับพื้นผิวใบเรือโดยประมาณ และทาตรงกลางใบเรือ (CP) สูงเหนือผิวน้ำ ตามกฎข้อที่ 3 ของกลศาสตร์ ด้วยการเคลื่อนที่ของร่างกายเป็นเส้นตรงสม่ำเสมอ แรงแต่ละอย่างที่ใช้กับร่างกาย ในกรณีนี้ กับใบเรือที่เชื่อมต่อกับตัวเรือยอทช์ผ่านเสา ยืน rigging และแผ่น จะต้อง ตอบโต้ด้วยแรงที่เท่ากันและตรงกันข้าม บนเรือยอทช์ นี่คือผลของแรงอุทกพลศาสตร์ H ที่เกิดขึ้นกับส่วนใต้น้ำของตัวเรือ ดังนั้นระหว่างกองกำลังเหล่านี้จึงเป็นที่รู้จักของระยะทางไหล่อันเป็นผลมาจากช่วงเวลาของแรงคู่หนึ่งเกิดขึ้น
ทั้งแรงแอโรไดนามิกและอุทกพลศาสตร์กลับกลายเป็นว่าไม่ได้มุ่งไปที่ระนาบ แต่ในอวกาศ ดังนั้น เมื่อศึกษากลไกการเคลื่อนที่ของเรือยอทช์ การคาดคะเนของแรงเหล่านี้บนระนาบพิกัดหลักจึงถูกนำมาพิจารณา โดยคำนึงถึงกฎข้อที่สามของนิวตันที่กล่าวถึง เราเขียนองค์ประกอบทั้งหมดของแรงแอโรไดนามิกและปฏิกิริยาอุทกพลศาสตร์ที่เกี่ยวข้องกันเป็นคู่:
เพื่อให้เรือยอทช์สามารถบังคับทิศทางได้อย่างมั่นคงบนเส้นทาง แรงแต่ละคู่และโมเมนต์ของแรงแต่ละคู่จะต้องเท่ากัน ตัวอย่างเช่น แรงดริฟท์ Fd และแรงต้านการดริฟท์ Rd สร้างโมเมนต์การชน Mkr ซึ่งจะต้องสมดุลด้วยโมเมนต์ฟื้นฟู Mb หรือโมเมนต์ความมั่นคงตามขวาง MW เกิดขึ้นจากการกระทำของกองกำลังของน้ำหนัก D และการลอยตัวของเรือยอทช์ gV ที่กระทำบนไหล่ l. แรงของน้ำหนักและการลอยตัวแบบเดียวกันทำให้เกิดโมเมนต์ต้านทานการตัดแต่งหรือโมเมนต์ความมั่นคงตามยาว M lมีขนาดเท่ากันและตอบโต้โมเมนต์การตัดแต่ง Md. เงื่อนไขของหลังคือช่วงเวลาของคู่ กองกำลัง T-Rและ Fv-Nv.
ในรูปแบบการกระทำของกองกำลังข้างต้นมีการแก้ไขที่สำคัญโดยเฉพาะอย่างยิ่งในเรือยอชท์เบาโดยลูกเรือ การเคลื่อนตัวไปทางด้านลมหรือตามความยาวของเรือยอทช์ ลูกเรือที่มีน้ำหนักจะเอียงเรือหรือตัดขอบบนหัวเรืออย่างมีประสิทธิภาพ ในการสร้างช่วงเวลาแห่งความเคารพ Md บทบาทชี้ขาดเป็นของโก่งหางเสือที่สอดคล้องกัน
แรงต้านด้านข้างตามหลักอากาศพลศาสตร์ Fd นอกเหนือจากการหมุนแล้ว ยังทำให้เกิดการดริฟท์ด้านข้าง ดังนั้นเรือยอทช์จึงไม่เคลื่อนไปตาม DP อย่างเคร่งครัด แต่มีมุมลอยเล็กน้อย l เหตุการณ์นี้ทำให้เกิดการก่อตัวของแรงต้านทานการดริฟท์บนกระดูกงูของเรือยอทช์ซึ่งมีลักษณะคล้ายคลึงกับแรงยกที่เกิดขึ้นบนปีกของเครื่องบินซึ่งอยู่ในมุมของการโจมตีไปยังกระแสน้ำที่กำลังจะมาถึง ในทำนองเดียวกันกับปีก ใบเรือทำงานบนเส้นทางลาก ซึ่งมุมของการโจมตีคือมุมระหว่างคอร์ดใบเรือกับทิศทางของลมชายธง ดังนั้นในทฤษฎีสมัยใหม่ของเรือ เรือยอทช์จึงถือเป็นสัญลักษณ์ทางชีวภาพของปีกสองปีก: ตัวเรือที่เคลื่อนที่ในน้ำและใบเรือซึ่งได้รับผลกระทบจากลมชายธง
ความเสถียร
ดังที่เราได้กล่าวไปแล้ว เรือยอทช์อยู่ภายใต้การกระทำของแรงและโมเมนต์ของแรงที่มีแนวโน้มที่จะเอียงในทิศทางตามขวางและตามยาว ความสามารถของเรือในการต่อต้านการกระทำของกองกำลังเหล่านี้และกลับสู่ตำแหน่งตรงหลังจากสิ้นสุดการกระทำของพวกเขาเรียกว่า ความมั่นคงสิ่งสำคัญที่สุดสำหรับเรือยอทช์คือ ความมั่นคงตามขวาง
เมื่อเรือยอทช์ลอยตัวโดยไม่มีส้น จากนั้นแรงโน้มถ่วงและการลอยตัวที่ปรับใช้ตามลำดับใน CG และ CG จะกระทำในแนวดิ่งเดียวกัน ถ้าในระหว่างการกลิ้ง ลูกเรือหรือส่วนประกอบอื่น ๆ ของน้ำหนักบรรทุกไม่เคลื่อนที่ CG จะคงตำแหน่งเดิมไว้ใน DP (จุด จีในรูป 5) หมุนด้วยเรือ ในเวลาเดียวกัน เนื่องจากรูปร่างที่เปลี่ยนไปของส่วนใต้น้ำของตัวถัง CV ถูกแทนที่จากจุด C o ไปทางด้านที่มีส้นเท้าไปยังตำแหน่ง C 1 . ด้วยเหตุนี้ ช่วงเวลาของกองกำลังคู่หนึ่งจึงเกิดขึ้น ดีและ g วี สไหล่ l เท่ากับระยะห่างแนวนอนระหว่าง CG และ CG ใหม่ของเรือยอทช์ ช่วงเวลานี้มักจะทำให้เรือยอทช์กลับสู่ตำแหน่งตรง ดังนั้นจึงเรียกว่าช่วงเวลาแห่งการฟื้นฟู
เมื่อหมุน CV จะเคลื่อนที่ไปตามวิถีโค้ง C 0 C 1 รัศมีความโค้ง จีซึ่งเรียกว่า metacentric ตามขวางรัศมี r สอดคล้องกับจุดศูนย์กลางของความโค้ง ม -metacenter ตามขวาง. ค่าของรัศมี r และดังนั้น รูปร่างของเส้นโค้ง C 0 C 1 จะขึ้นอยู่กับรูปทรงของตัวถัง โดยทั่วไป เมื่อม้วนเพิ่มขึ้น รัศมี metacentric จะลดลง เนื่องจากค่าเป็นสัดส่วนกับกำลังที่สี่ของความกว้างของตลิ่ง
เห็นได้ชัดว่าแขนโมเมนต์ฟื้นฟูขึ้นอยู่กับระยะทาง จีเอ็ม-ระดับความสูงของ metacenter เหนือจุดศูนย์ถ่วง: ยิ่งมีขนาดเล็กก็ยิ่งเล็กตามลำดับด้วยการม้วนและไหล่ ล. ในระยะเริ่มต้นของความชันของปริมาณ GMหรือ ชม.ช่างต่อเรือถือเป็นเครื่องวัดความมั่นคงของเรือและเรียกว่า ความสูง metacentric ตามขวางเริ่มต้นยิ่ง ชม,ยิ่งต้องใช้แรงในการเอียงเรือยอทช์ไปที่มุมใด ๆ ของส้นเท้าเท่าใด เรือก็จะยิ่งทรงตัวมากขึ้นเท่านั้น บนเรือยอทช์ล่องเรือและแข่งเรือ ความสูง metacentric มักจะ 0.75-1.2 เมตร; บนเรือบด - 0.6-0.8 ม.
การใช้สามเหลี่ยม GMN ทำให้ง่ายต่อการกำหนดว่าไหล่ที่ฟื้นฟูคือ . โมเมนต์การคืนค่า เมื่อพิจารณาความเท่าเทียมกันของ gV และ D เท่ากับ:
ดังนั้นแม้ว่าความสูงของ metacentric จะแตกต่างกันไปภายในขอบเขตที่ค่อนข้างแคบสำหรับเรือยอทช์ที่มีขนาดต่างๆ แต่ปริมาณโมเมนต์ที่เหมาะสมนั้นแปรผันตรงกับการกระจัดของเรือยอทช์ ดังนั้น เรือที่หนักกว่าจึงสามารถทนต่อช่วงเวลาที่ใหญ่ขึ้นได้
ไหล่ที่คืนสภาพสามารถแสดงเป็นความแตกต่างระหว่างสองระยะทาง (ดูรูปที่ 5): l f - ไหล่ความมั่นคงของรูปร่างและ l v - ไหล่ความมั่นคงของน้ำหนัก มันง่ายที่จะสร้างความหมายทางกายภาพของปริมาณเหล่านี้ เนื่องจาก l in ถูกกำหนดโดยการเบี่ยงเบนระหว่างการหมุนของแนวการกระทำของแรงน้ำหนักจากตำแหน่งเริ่มต้นที่สูงกว่า C 0 อย่างแน่นอน และ l คือการกระจัดไปยังลมใต้ลม ด้านข้างของศูนย์กลางของปริมาตรที่แช่ของตัวถัง เมื่อพิจารณาถึงการกระทำของแรง D และ gV ที่สัมพันธ์กับ Co เราจะเห็นได้ว่าแรงน้ำหนัก D มีแนวโน้มที่จะหมุนเรือยอทช์มากยิ่งขึ้น และแรง gV กลับทำให้เรือตรงขึ้น
โดยรูปสามเหลี่ยม CoGKจะพบว่า โดยที่ СС คือระดับความสูงของ CG เหนือ CB ในตำแหน่งตรงของเรือยอทช์ ดังนั้น เพื่อลดผลกระทบด้านลบของแรงน้ำหนัก จำเป็นต้องลด CG ของเรือยอทช์ให้มากที่สุด ตามหลักการแล้ว CG ควรอยู่ต่ำกว่า CG จากนั้นแขนควบคุมน้ำหนักจะกลายเป็นค่าบวก และมวลของเรือช่วยต้านทานจังหวะการเหยียบย่ำ อย่างไรก็ตาม มีเรือยอทช์เพียงไม่กี่ลำเท่านั้นที่มีคุณลักษณะนี้: ความลึกของ CG ที่ต่ำกว่า CG นั้นสัมพันธ์กับการใช้บัลลาสต์ที่หนักมาก ซึ่งมากกว่า 60% ของการเคลื่อนที่ของเรือยอทช์ การทำให้โครงสร้างตัวเรือเบาลงมากเกินไป เอฟเฟกต์ที่คล้ายกับการลด CG นั้นเกิดจากการเคลื่อนไหวของลูกเรือไปทางด้านลม หากเรากำลังพูดถึงเรือบดเบา ๆ ลูกเรือก็สามารถเปลี่ยน CG ทั่วไปได้มากจนแนวการกระทำของกำลัง ดีตัดกับ DP ที่ต่ำกว่า CV และแขนควบคุมน้ำหนักเป็นค่าบวก
ในเรือยอทช์กระดูกงู เนื่องจากบัลลาสต์หนัก กระดูกงูเทียม จุดศูนย์ถ่วงค่อนข้างต่ำ (ส่วนใหญ่มักจะอยู่ใต้ตลิ่งหรือสูงกว่าเล็กน้อย) ความเสถียรของเรือยอทช์เป็นบวกเสมอและถึงจุดสูงสุดที่รายการประมาณ 90 °เมื่อเรือยอชท์แล่นบนน้ำ แน่นอนว่ารายการดังกล่าวสามารถทำได้บนเรือยอทช์ที่มีช่องเปิดปิดอย่างปลอดภัยและห้องนักบินที่ระบายน้ำเอง เรือยอทช์ที่มีห้องนักบินแบบเปิดสามารถถูกน้ำท่วมได้ในมุมส้นที่เล็กกว่ามาก (เช่น เรือยอชท์ระดับ Dragon ที่ 52 °) และลงไปที่ด้านล่างโดยไม่ต้องมีเวลายืดตัว
ในเรือยอทช์ที่ออกทะเล ตำแหน่งของสมดุลที่ไม่เสถียรเกิดขึ้นที่รายการประมาณ 130 ° เมื่อเสากระโดงอยู่ใต้น้ำแล้ว ถูกชี้ลงที่มุม 40 °สู่พื้นผิว เมื่อการหมุนเพิ่มขึ้นอีก แขนจับเสถียรภาพจะกลายเป็นลบ โมเมนต์การพลิกคว่ำช่วยให้บรรลุตำแหน่งที่สองของสมดุลที่ไม่เสถียรที่การหมุน 180 ° (ขึ้นกับกระดูกงู) เมื่อ CG อยู่สูงเหนือ CV ของคลื่นขนาดเล็กเพียงพอสำหรับเรือที่จะเข้าสู่ตำแหน่งปกติอีกครั้ง - ลงด้วยกระดูกงู มีหลายกรณีที่เรือยอทช์หมุนได้ 360 องศาและคงสภาพการเดินเรือไว้ได้
เมื่อเปรียบเทียบความเสถียรของเรือยอทช์กระดูกงูกับเรือบด จะเห็นได้ว่าบทบาทหลักในการสร้างช่วงเวลาฟื้นฟูสำหรับเรือบดนั้นเล่นโดย ความมั่นคงรูปร่างในขณะที่กระดูกงูเรือยอชต์ - ความเสถียรของน้ำหนักดังนั้นจึงมีความแตกต่างที่เห็นได้ชัดเจนในรูปทรงของลำตัว: เรือบดมีลำตัวกว้างด้วย L/B= 2.6-3.2 มีรัศมีเล็กและมีตลิ่งเต็มขนาดใหญ่ ยิ่งไปกว่านั้น รูปร่างของตัวเรือเป็นตัวกำหนดความเสถียรของเรือคาตามารัน ซึ่งการกระจัดปริมาตรจะถูกแบ่งเท่าๆ กันระหว่างสองลำ แม้จะมีส้นเล็กน้อย การกระจัดระหว่างตัวถังก็ถูกกระจายอย่างรวดเร็ว เพิ่มแรงลอยตัวของตัวถังที่แช่ในน้ำ (รูปที่ 6) เมื่อตัวถังอีกลำออกจากน้ำ (ด้วยรายการ 8-15°) คานทรงตัวจะถึงค่าสูงสุด - ระยะห่างระหว่าง DPs ของตัวถังน้อยกว่าครึ่งหนึ่งเล็กน้อย ด้วยการเพิ่มขึ้นของม้วนเรือคาตามารันทำตัวเหมือนเรือบดซึ่งลูกเรือที่แขวนอยู่บนราวสำหรับออกกำลังกาย ด้วยการหมุน 50-60 °ช่วงเวลาของความสมดุลที่ไม่เสถียรเกิดขึ้นหลังจากนั้นความเสถียรของเรือใบจะกลายเป็นลบ
แผนภาพ เสถียรภาพทางสถิต. เห็นได้ชัดว่าคุณลักษณะที่สมบูรณ์ของความมั่นคงของเรือยอทช์อาจเป็นเส้นโค้งของการเปลี่ยนแปลงในช่วงเวลาแห่งการฟื้นฟู MVขึ้นอยู่กับมุมของส้นหรือแผนภาพความมั่นคงคงที่ (รูปที่ 7) แผนภาพแยกความแตกต่างระหว่างช่วงเวลาของการทรงตัวสูงสุด (W) และมุมจำกัดของส้นซึ่งเรือถูกทิ้งไว้ที่ตัวมันเอง พลิกคว่ำ (ภาพ 3 มุมพระอาทิตย์ตกของแผนภาพความเสถียรคงที่)
ด้วยความช่วยเหลือของไดอะแกรม กัปตันเรือมีความสามารถในการประเมิน ตัวอย่างเช่น ความสามารถของเรือยอชท์ในการบรรทุกลมแรงอย่างใดอย่างหนึ่งในลมที่มีกำลังแรงระดับหนึ่ง ในการทำเช่นนี้ เส้นโค้งของการเปลี่ยนแปลงในโมเมนต์ส้น Mkr ขึ้นอยู่กับมุมของส้นจะถูกนำไปใช้กับไดอะแกรมการทรงตัว จุด B ของจุดตัดของเส้นโค้งทั้งสองแสดงถึงมุมของส้นรองเท้าที่เรือยอทช์จะได้รับภายใต้กระแสลม โดยแรงลมจะเพิ่มขึ้นอย่างราบรื่น ในรูป 7 เรือยอทช์จะได้รับรายการที่สอดคล้องกับจุด D - ประมาณ 29 ° สำหรับเรือที่มีกิ่งก้านลงอย่างชัดเจนของแผนภาพความมั่นคง (เรือบด การประนีประนอม และเรือคาตามารัน) อนุญาตการนำทางที่มุมส้นไม่เกินจุดสูงสุดบนแผนภาพความมั่นคงเท่านั้น
 |
| ข้าว. 7. แผนภูมิเสถียรภาพคงที่ของเรือยอชท์ที่แล่นและวิ่งแข่ง |
ในทางปฏิบัติ ลูกเรือเรือยอทช์มักจะต้องรับมือกับการเคลื่อนตัวของแรงภายนอก ซึ่งช่วงเวลาแห่งการเหยียบย่ำนั้นมีค่ามากในช่วงเวลาที่ค่อนข้างสั้น สิ่งนี้เกิดขึ้นระหว่างพายุหรือคลื่นกระทบโหนกแก้มที่มีลมแรง ในกรณีเหล่านี้ ไม่เพียงแต่คุณค่าของโมเมนต์การเหยียบย่ำเท่านั้น แต่ยังมีความสำคัญกับพลังงานจลน์ที่ส่งให้กับเรือและดูดซับโดยการทำงานของโมเมนต์ฟื้นฟู
บนไดอะแกรมของความเสถียรคงที่ การทำงานของทั้งสองโมเมนต์สามารถแสดงเป็นพื้นที่ที่ล้อมรอบระหว่างเส้นโค้งที่สอดคล้องกันและพิกัด สภาวะสมดุลของเรือยอทช์ภายใต้การกระทำไดนามิกของแรงภายนอกจะเป็นความเท่าเทียมกันของพื้นที่ OABVE (งาน Mkr) และ OBGVE (งาน Mv) เมื่อพิจารณาว่าพื้นที่ของ OBVE เป็นเรื่องปกติ เราสามารถพิจารณาความเท่าเทียมกันของพื้นที่ของ OAB และ BGV ในรูป 7 จะเห็นได้ว่าในกรณีของการเคลื่อนไหวแบบไดนามิกของลม มุมของการหมุน (จุด E ประมาณ 62°) จะสูงกว่าการหมุนของลมที่มีความแรงเท่ากันอย่างเห็นได้ชัดระหว่างการเคลื่อนที่แบบคงที่
ตามไดอะแกรมความเสถียรคงที่สามารถกำหนดได้ สุดยอดไดนามิกส้นสูงขณะพลิกคว่ำเรือบดหรือเป็นอันตรายต่อความปลอดภัยของเรือยอทช์ด้วยห้องนักบินแบบเปิด เห็นได้ชัดว่าผลกระทบของช่วงเวลาการฟื้นฟูสามารถพิจารณาได้ถึงมุมน้ำท่วมห้องนักบินหรือไปยังจุดเริ่มต้นของการตกในแผนภาพความเสถียรคงที่เท่านั้น
เป็นที่ยอมรับกันโดยทั่วไปว่าเรือยอทช์กระดูกงูที่ติดตั้งบัลลาสต์หนักนั้นใช้งานไม่ได้จริง อย่างไรก็ตาม ในการแข่งขัน Fastnet ที่กล่าวไปแล้วในปี 1979 เรือยอทช์ 77 ลำได้พลิกคว่ำที่มุมส้นมากกว่า 90 °และบางลำยังคงลอยอยู่โดยกระดูกงูของพวกเขาในบางครั้ง (จาก 30 วินาทีถึง 5 นาที) และเรือยอทช์หลายลำ แล้วยืนขึ้นในตำแหน่งปกติผ่านกระดานอื่น ความเสียหายที่ร้ายแรงที่สุดคือการสูญเสียเสากระโดง (บนเรือยอทช์ 12 ลำ) แบตเตอรีที่ตกลงมา เตาในครัวขนาดใหญ่ และอุปกรณ์อื่นๆ จากรังของมัน การไหลของน้ำเข้าไปในอาคารก็นำไปสู่ผลที่ไม่พึงประสงค์เช่นกัน สิ่งนี้เกิดขึ้นภายใต้อิทธิพลไดนามิกของคลื่นสูงชัน 9-10 เมตร ซึ่งแตกสลายอย่างรวดเร็วเมื่อเคลื่อนจากมหาสมุทรไปยังทะเลไอริชตื้น ด้วยความเร็วลม 25-30 เมตร/วินาที
ปัจจัยที่มีผลต่อความมั่นคงด้านข้างดังนั้นเราจึงสามารถสรุปข้อสรุปบางประการเกี่ยวกับอิทธิพลขององค์ประกอบต่างๆ ของการออกแบบเรือยอทช์ที่มีต่อความเสถียร ที่มุมส้นต่ำ ความกว้างของเรือยอทช์และปัจจัยบริเวณเส้นน้ำมีบทบาทสำคัญในการสร้างช่วงเวลาแห่งการฟื้นฟู ยิ่งเรือยอทช์กว้างและยิ่งมีน้ำมากขึ้นเท่าใด CV จะยิ่งห่างจาก DP มากเท่านั้นเมื่อเรือหมุน ไหล่ของความมั่นคงของรูปร่างก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น แผนภาพความมั่นคงคงที่ของเรือยอทช์ที่มีความกว้างค่อนข้างกว้างมีกิ่งก้านที่ชันกว่ากิ่งแคบ - สูงถึง = 60-80 °
ยิ่งจุดศูนย์ถ่วงของเรือยอทช์ต่ำลงเท่าใด ก็ยิ่งมีความเสถียรมากขึ้นเท่านั้น และอิทธิพลของแรงลมที่ลึกและบัลลาสต์ขนาดใหญ่ส่งผลกระทบต่อแผนภูมิเสถียรภาพเกือบทั้งหมดของเรือยอทช์ เมื่ออัพเกรดเรือยอทช์ คุณควรจำกฎง่ายๆ: ทุกกิโลกรัมที่อยู่ใต้ตลิ่งจะช่วยเพิ่มความมั่นคง และทุกกิโลกรัมที่อยู่เหนือตลิ่งจะทำให้แย่ลงเสากระโดงและแท่นยึดที่หนักจะสังเกตเห็นได้ชัดเจนเป็นพิเศษเพื่อความมั่นคง
ด้วยตำแหน่งเดียวกันของจุดศูนย์ถ่วง เรือยอทช์ที่มีฟรีบอร์ดส่วนเกินจึงมีความเสถียรสูงกว่าที่มุมการหมุนมากกว่า 30-35 °เมื่อดาดฟ้าเริ่มเข้าสู่น้ำบนเรือที่มีความสูงด้านข้างปกติ เรือยอทช์ด้านสูงมีช่วงเวลาที่เหมาะสมสูงสุด คุณภาพนี้มีอยู่ในเรือยอทช์ที่มีดาดฟ้ากันน้ำในปริมาณมากพอสมควร
ควรให้ความสนใจเป็นพิเศษกับอิทธิพลของน้ำในการกักเก็บและของเหลวในถัง มันไม่ได้เป็นเพียงเรื่องของการเคลื่อนที่ของมวลของเหลวไปทางด้านส้นรองเท้าเท่านั้น บทบาทหลักคือการปรากฏตัวของพื้นผิวอิสระของของเหลวที่ล้นนั่นคือโมเมนต์ความเฉื่อยเกี่ยวกับแกนตามยาว ตัวอย่างเช่น หากผิวน้ำในช่องเก็บมี ด้านยาว / และ กว้าง ขจากนั้นความสูงเมตาเซนตริกจะลดลง
, เมตร (9)
อันตรายอย่างยิ่งคือน้ำในช่องเก็บซึ่งเป็นพื้นผิวอิสระซึ่งมีความกว้างมาก ดังนั้นเมื่อแล่นเรือในสภาพที่มีพายุน้ำจะต้องถูกกำจัดออกในเวลาที่เหมาะสม
เพื่อลดอิทธิพลของพื้นผิวที่ปราศจากของเหลวในถังมีการติดตั้งแผงกั้นบังโคลนตามยาวซึ่งแบ่งออกเป็นหลายส่วนตามความกว้าง รูทำในแผงกั้นเพื่อให้ของเหลวไหลได้อย่างอิสระ
เสถียรภาพด้านข้างและการขับเคลื่อนของเรือยอทช์ด้วยการหมุนที่เพิ่มขึ้นมากกว่า 10-12 °ความต้านทานของน้ำต่อการเคลื่อนไหวของเรือยอทช์เพิ่มขึ้นอย่างเห็นได้ชัดซึ่งนำไปสู่การสูญเสียความเร็ว ดังนั้นจึงเป็นสิ่งสำคัญที่เมื่อลมแรงขึ้น เรือยอทช์สามารถบรรทุกลมที่มีประสิทธิภาพได้นานขึ้นโดยไม่ต้องหมุนมากเกินไป บ่อยครั้ง แม้แต่บนเรือยอทช์ขนาดค่อนข้างใหญ่ ในระหว่างการแข่ง ลูกเรือก็ตั้งอยู่ด้านลม พยายามลดการโคลง
การถ่ายโอนสินค้า (ลูกเรือ) ในด้านหนึ่งมีประสิทธิภาพเพียงใดทำให้ง่ายต่อการจินตนาการด้วยสูตรที่ง่ายที่สุดซึ่งใช้ได้กับมุมเล็ก ๆ (ภายใน 0-10 °) ของม้วน
, (10)
เอ็ม o- ขณะเหยียบยอร์ช 1°;
ด-การกำจัดของเรือยอชท์ t;
ชม-ความสูง metacentric ตามขวางเริ่มต้น m
เมื่อทราบมวลของสินค้าที่กำลังเคลื่อนย้ายและระยะห่างของตำแหน่งใหม่จาก DP จึงสามารถกำหนดช่วงเวลาการเคลื่อนตัวของสินค้าและหารด้วย โมรับมุมธนาคารเป็นองศา ตัวอย่างเช่น ถ้าบนเรือยอทช์ที่มีระวางขับน้ำ 7 ตันที่ A = 1 ม. มีคนห้าคนตั้งอยู่ด้านข้างที่ระยะห่าง 1.5 ม. จาก DP ช่วงเวลาที่พวกเขาสร้างขึ้นจะทำให้เรือยอชท์ม้วน 4.5 ° (หรือลดม้วนไปอีกด้านหนึ่งประมาณเท่าเดิม )
ความมั่นคงตามยาวฟิสิกส์ของปรากฏการณ์ที่เกิดขึ้นระหว่างการเอียงตามยาวของเรือยอทช์นั้นคล้ายคลึงกับปรากฏการณ์ในระหว่างการหมุน แต่ความสูงเมตาเซนตริกตามยาวนั้นเทียบได้กับขนาดกับความยาวของเรือยอทช์ ดังนั้นความเอียงตามยาว การตัดแต่ง มักจะมีขนาดเล็กและไม่ได้วัดเป็นองศา แต่โดยการเปลี่ยนแปลงในร่างด้านหน้าและด้านท้าย และถึงกระนั้น หากความสามารถทั้งหมดถูกบีบออกจากเรือยอชท์ ไม่มีใครสามารถนับด้วยการกระทำของกองกำลังที่ตัดเรือยอทช์บนคันธนูและเคลื่อนศูนย์กลางของขนาดไปข้างหน้า (ดูรูปที่ 4) สิ่งนี้สามารถแก้ไขได้โดยการย้ายลูกเรือไปที่ดาดฟ้าท้ายเรือ
แรงที่เล็มที่จมูกมีค่าสูงสุดเมื่อว่ายอยู่ในแบ็คสเตย์ คอร์สนี้โดยเฉพาะ ลมแรง, ลูกเรือควรย้ายไปทางท้ายสุด บนเส้นทางระยะประชิด ช่วงเวลาการตัดแต่งมีน้อย และเป็นการดีที่สุดสำหรับลูกเรือที่จะตั้งอยู่ใกล้กลางเรือโดยเอียงเรือ บน jibe ช่วงเวลาตัดแต่งจะน้อยกว่า backstay โดยเฉพาะอย่างยิ่งถ้าเรือยอชท์กำลังแบกสปินเนเกอร์และ blooper เพื่อให้ลิฟท์บางส่วน
ในเรือคาตามารัน ค่าความสูงเมตาเซนตริกตามยาวเทียบได้กับแนวขวาง ซึ่งบางครั้งก็น้อยกว่า ดังนั้นการกระทำของช่วงเวลาตัดแต่งซึ่งแทบจะมองไม่เห็นบนเรือยอทช์กระดูกงูสามารถคว่ำเรือใบที่มีขนาดหลักเดียวกันได้
สถิติอุบัติเหตุระบุกรณีการพลิกคว่ำในเส้นทางของเรือคาตามารันที่แล่นด้วยลมแรงสูง
1.7. ความต้านทานดริฟท์
แรงตามขวาง Fd (ดูรูปที่ 4) ไม่เพียงแต่หมุนเรือยอทช์เท่านั้น แต่ยังทำให้เกิดการเคลื่อนตัวด้านข้าง ย้อยความแรงของการล่องลอยขึ้นอยู่กับเส้นทางของเรือยอทช์ที่สัมพันธ์กับลม เมื่อแล่นเรือในระยะประชิด แรงขับดันเรือยอทช์ไปข้างหน้าถึงสามเท่า บนกระแสลมแรงทั้งสองนั้นมีค่าเท่ากันในการถอยกลับที่สูงชัน (ลมที่แท้จริงอยู่ที่ประมาณ 135 °เมื่อเทียบกับเส้นทางของเรือยอทช์) แรงผลักดันนั้นมากกว่าแรงดริฟท์ 2-3 เท่าและบนจิ๊บที่บริสุทธิ์ แรงดริฟท์หายไปอย่างสมบูรณ์ ดังนั้น เพื่อให้เรือเคลื่อนที่ไปข้างหน้าได้สำเร็จบนเส้นทางจากการลากไปยังลมอ่าว เรือจะต้องมีความต้านทานด้านข้างที่เพียงพอต่อการล่องลอย มากกว่าความต้านทานของน้ำต่อการเคลื่อนที่ของเรือยอทช์ตลอดเส้นทาง
หน้าที่ของการสร้างแรงต้านการดริฟท์ในเรือยอทช์สมัยใหม่นั้นดำเนินการโดยกระดานกลาง ครีบกระดูกงู และหางเสือเป็นส่วนใหญ่
ดังที่เราได้กล่าวไปแล้ว เงื่อนไขที่ขาดไม่ได้สำหรับการเกิดขึ้นของแรงต้านทานการดริฟท์คือการเคลื่อนที่ของเรือยอทช์ที่มุมเล็ก ๆ ไปยัง DP - มุมล่องลอย ให้เราพิจารณาสิ่งที่เกิดขึ้นในกรณีนี้ในการไหลของน้ำโดยตรงที่กระดูกงู ซึ่งเป็นปีกที่มีหน้าตัดเป็นปีกอากาศบางสมมาตร (รูปที่ 8)
หากไม่มีมุมลอย (รูปที่ 8, a) แสดงว่าน้ำไหลมาบรรจบกับกระดูกงูตรงจุด กแบ่งออกเป็นสองส่วน ณ จุดนี้เรียกว่าจุดวิกฤต ความเร็วการไหลเท่ากับ O ความดันสูงสุดเท่ากับหัวความเร็ว โดยที่ r คือความหนาแน่นมวลของน้ำ (สำหรับน้ำจืด) วี-ความเร็วของเรือยอทช์ (m/s) ทั้งส่วนบนและส่วนล่างของการไหลพร้อมกันไหลรอบพื้นผิวโปรไฟล์และพบกันอีกครั้งที่จุด ขที่ขอบทางออก เห็นได้ชัดว่าไม่มีแรงที่ส่งผ่านการไหลสามารถเกิดขึ้นบนโปรไฟล์ได้ แรงต้านทานแรงเสียดทานเพียงอันเดียวเนื่องจากความหนืดของน้ำจะทำหน้าที่
หากโปรไฟล์ถูกเบี่ยงเบนโดยมุมการโจมตีที่กำหนด เอ(ในกรณีของกระดูกงูเรือยอทช์ - มุมลอย) รูปแบบการไหลรอบโปรไฟล์จะเปลี่ยนไป (รูปที่ 8, ข)จุดวิกฤต เอจะย้ายไปที่ด้านล่างของ "จมูก" ของโปรไฟล์ เส้นทางที่อนุภาคน้ำต้องเคลื่อนที่ไปตามพื้นผิวด้านบนของโปรไฟล์จะยาวขึ้นและจุด ข 1โดยที่ตามเงื่อนไขของความต่อเนื่องของการไหลอนุภาคที่ไหลรอบพื้นผิวด้านบนและด้านล่างของโปรไฟล์ควรจะพบเมื่อผ่านเส้นทางที่เท่ากันแล้วจะกลายเป็นบนพื้นผิวด้านบน อย่างไรก็ตาม เมื่อปัดเศษขอบขาออกที่แหลมคมของโปรไฟล์ ส่วนล่างของกระแสจะแตกออกจากขอบในรูปของกระแสน้ำวน (รูปที่ 8, c และ d) กระแสน้ำวนนี้เรียกว่ากระแสน้ำวนเริ่มต้นหมุนทวนเข็มนาฬิกาและทำให้น้ำหมุนเวียนรอบโปรไฟล์ใน ทิศทางย้อนกลับเช่น ตามเข็มนาฬิกา (รูปที่ 8, จ)ปรากฏการณ์นี้ซึ่งเกิดจากแรงหนืดนั้นคล้ายคลึงกับการหมุนของล้อเฟืองขนาดใหญ่ (การหมุนเวียน) ที่ประกบกับเฟืองขับขนาดเล็ก (กระแสน้ำวนเริ่มต้น)
หลังจากการไหลเวียนเกิดขึ้น กระแสน้ำวนเริ่มต้นจะแตกออกจากขอบขาออก จุด ข2เคลื่อนเข้าใกล้ขอบนี้มากขึ้นซึ่งเป็นผลมาจากความเร็วที่ปีกออกจากส่วนบนและส่วนล่างของกระแสน้ำไม่แตกต่างกันอีกต่อไป การไหลเวียนรอบปีกกลายเป็นสาเหตุของแรงยก Y ที่ส่งผ่านกระแสน้ำ: ที่พื้นผิวด้านบนของปีก ความเร็วของอนุภาคน้ำเพิ่มขึ้นเนื่องจากการไหลเวียน ที่ด้านล่าง พบกับอนุภาคที่เกี่ยวข้องกับการไหลเวียน มัน ช้าลง. ดังนั้นใกล้พื้นผิวด้านบน ความดันจะลดลงเมื่อเทียบกับความดันในการไหลที่ด้านหน้าของปีก และใกล้พื้นผิวด้านล่าง จะเพิ่มขึ้น ความแตกต่างของแรงดันให้แรงยก Y.
นอกจากนี้ แรงจะกระทำต่อโปรไฟล์ กระจกหน้ารถ(ข้อมูลส่วนตัว) ความต้านทาน เอ็กซ์,เกิดจากการเสียดสีของน้ำบนพื้นผิวของโปรไฟล์และแรงดันอุทกพลศาสตร์ที่ส่วนหน้า
ในรูป รูปที่ 9 แสดงผลการวัดแรงดันใกล้กับพื้นผิวของโปรไฟล์สมมาตรที่สร้างขึ้นในอุโมงค์ลม ค่าของสัมประสิทธิ์ถูกพล็อตตามแกนพิกัด จาก p ซึ่งเป็นอัตราส่วนของแรงดันเกิน (ความดันรวมลบความดันบรรยากาศ) ต่อหัวความเร็ว ที่ด้านบนของโปรไฟล์ ความดันเป็นลบ (สูญญากาศ) ที่ด้านล่างเป็นค่าบวก ดังนั้น แรงยกที่กระทำต่อองค์ประกอบ airfoil ใดๆ คือผลรวมของแรงดันและแรงหายากที่กระทำต่อมัน และโดยทั่วไปแล้ว จะเป็นสัดส่วนกับพื้นที่ที่ล้อมรอบระหว่างเส้นโค้งการกระจายแรงดันตามคอร์ด airfoil (แรเงาในรูปที่ 9)
ข้อมูลที่นำเสนอในรูปที่ 9 ช่วยให้เราสามารถสรุปข้อสรุปที่สำคัญหลายประการเกี่ยวกับการทำงานของกระดูกงูเรือยอชท์ ประการแรก Rarefaction ที่เกิดขึ้นบนพื้นผิวของครีบจากด้านข้างของลมมีบทบาทสำคัญในการสร้างแรงด้านข้าง ประการที่สอง จุดสูงสุดของหายากตั้งอยู่ใกล้กับขอบชั้นนำของกระดูกงู ดังนั้นจุดที่ใช้แรงยกที่เกิดขึ้นจะอยู่ที่ส่วนหน้าที่สามของคอร์ดครีบ โดยทั่วไปแรงยกจะเพิ่มขึ้นเป็นมุมโจมตี 15-18 °หลังจากนั้นก็ลดลงทันที
เนื่องจากการก่อตัวของกระแสน้ำวนที่ด้านหายาก การไหลที่ราบรื่นรอบปีกจึงถูกรบกวน การหายากลดลงและแผงการไหล (ปรากฏการณ์นี้จะกล่าวถึงในรายละเอียดเพิ่มเติมในบทที่ 2 สำหรับใบเรือ) พร้อมกับมุมการโจมตีที่เพิ่มขึ้น ความต้านทานด้านหน้าจะเพิ่มขึ้น สูงสุดที่ a=90°
ปริมาณการล่องลอยของเรือยอชท์สมัยใหม่แทบจะไม่เกิน 5 ° ดังนั้นจึงไม่ต้องกลัวแผงลอยจากกระดูกงู อย่างไรก็ตาม จะต้องคำนึงถึงมุมโจมตีที่สำคัญสำหรับหางเสือเรือยอทช์ ซึ่งได้รับการออกแบบและใช้งานตามหลักการของปีกด้วย
พิจารณาพารามิเตอร์หลักของกระดูกงูเรือยอทช์ซึ่งมีผลกระทบอย่างมากต่อประสิทธิภาพในการสร้างแรงต้านการดริฟท์ ในทำนองเดียวกัน สิ่งต่อไปนี้สามารถขยายไปยังหางเสือได้ เนื่องจากพวกมันทำงานด้วยมุมการโจมตีที่กว้างกว่ามาก
ความหนาและรูปร่างของหน้าตัดของกระดูกงูการทดสอบ airfoils แบบสมมาตรได้แสดงให้เห็นว่า airfoils ที่หนากว่า (ที่มีอัตราส่วนความหนาของหน้าตัดที่ใหญ่กว่า tเข้ากับคอร์ดของเขา ข)ให้ยกที่ดี ความต้านทานของหน้าผากสูงกว่าโปรไฟล์ที่มีความหนาสัมพัทธ์น้อยกว่า ผลลัพธ์ที่ดีที่สุดสามารถรับได้ด้วย t/b= 0.09-0.12. ขนาดของแรงยกของโครงดังกล่าวขึ้นอยู่กับความเร็วของเรือยอทช์ค่อนข้างน้อย ดังนั้นกระดูกงูจึงพัฒนาความต้านทานการดริฟท์ที่เพียงพอแม้ในลมเบา
ตำแหน่งของความหนาสูงสุดของโปรไฟล์ตามความยาวของคอร์ดมีผลอย่างมากต่อค่าของแรงต้านทานการดริฟท์ มีประสิทธิภาพมากที่สุดคือโปรไฟล์ซึ่งมีความหนาสูงสุดอยู่ที่ระยะ 40-50% ของคอร์ดจาก "จมูก" สำหรับหางเสือเรือยอทช์ที่ทำงานในมุมโจมตีสูง โปรไฟล์ที่มีความหนาสูงสุดซึ่งอยู่ใกล้กับขอบชั้นนำค่อนข้างมาก - มากถึง 30% ของคอร์ด
อิทธิพลบางอย่างต่อประสิทธิภาพของกระดูกงูนั้นเกิดจากรูปร่างของ "จมูก" ของโปรไฟล์ - รัศมีของการปัดเศษของขอบขาเข้า หากขอบคมเกินไป การไหลบนกระดูกงูจะได้รับการเร่งความเร็วขนาดใหญ่ที่นี่ และแยกส่วนโปรไฟล์ออกในรูปของกระแสน้ำวน
ในกรณีนี้ลิฟต์ยกขึ้นซึ่งมีความสำคัญอย่างยิ่งในมุมสูงของการโจมตี ดังนั้นการลับคมขาเข้าดังกล่าวจึงไม่เป็นที่ยอมรับสำหรับหางเสือ
ส่วนขยายแอโรไดนามิกที่ปลายปีกน้ำจะไหลจากบริเวณที่มีความกดอากาศสูงไปยังด้านหลังของแผ่นลม เป็นผลให้กระแสน้ำวนแตกออกจากปลายปีกสร้างช่องทางน้ำวนสองเลน พลังงานส่วนใหญ่ถูกใช้ไปในการบำรุงรักษาซึ่งเรียกว่า ความต้านทานอุปนัยนอกจากนี้ เนื่องจากแรงกดที่ปลายปีกเท่ากัน แรงยกในพื้นที่จึงเกิดขึ้น ดังแสดงในแผนภาพการกระจายไปตามความยาวของปีกในรูปที่ สิบ.
ความยาวของปีกที่สั้นลง หลี่เกี่ยวกับคอร์ดของเขา ขกล่าวคือ การยืดตัวที่เล็กลง ปอนด์,ยิ่งสูญเสียการยกและการลากแบบอุปนัยยิ่งมากขึ้น ในอากาศพลศาสตร์ เป็นเรื่องปกติที่จะต้องประเมินอัตราส่วนปีกตามสูตร
(โดยที่ 5 คือพื้นที่ของปีก) ซึ่งสามารถนำไปใช้กับปีกและครีบได้ทุกรูปแบบ ด้วยรูปทรงสี่เหลี่ยมผืนผ้า การยืดตัวตามหลักอากาศพลศาสตร์จะเท่ากับอัตราส่วน สำหรับเดลต้าวิง l = 2 ปอนด์
ในรูป รูปที่ 10 แสดงปีกที่ประกอบด้วยครีบกระดูกงูสี่เหลี่ยมคางหมูสองอัน บนเรือยอทช์ กระดูกงูจะถูกยึดด้วยฐานกว้างที่ด้านล่าง ดังนั้นจึงไม่มีน้ำล้นไปยังด้านที่หายาก และภายใต้อิทธิพลของตัวเรือนแรงดัน น้ำจะลดระดับบนทั้งสองพื้นผิว หากปราศจากอิทธิพลนี้ การยืดตัวตามหลักอากาศพลศาสตร์อาจถือได้ว่าเป็นสองเท่าของอัตราส่วนความลึกของกระดูกงูต่อร่าง ในทางปฏิบัติอัตราส่วนนี้ซึ่งขึ้นอยู่กับขนาดของกระดูกงู รูปทรงของเรือยอทช์และมุมของส้นเท้านั้นเกิน 1.2-1.3 เท่าเท่านั้น
อิทธิพลของการยืดตัวตามหลักอากาศพลศาสตร์ของกระดูกงูต่อขนาดของแรงต้านทานดริฟท์ที่พัฒนาขึ้น R e สามารถประมาณได้จากผลการทดสอบครีบที่มีโปรไฟล์ NACA 009 (t/b\u003d 9%) และพื้นที่ 0.37 ม. 2 (รูปที่ 11) อัตราการไหลสอดคล้องกับความเร็วของเรือยอทช์ 3 นอต (1.5 เมตร/วินาที) สิ่งที่น่าสนใจคือการเปลี่ยนแปลงของแรงต้านการดริฟท์ที่มุมโจมตี 4-6 ° ซึ่งสอดคล้องกับมุมล่องลอยของเรือยอทช์บนเส้นทางลาก ถ้าคุณใช้กำลัง R d ด้วยการยืดตัว l \u003d 1 ต่อหน่วย (6.8 กับ a- \u003d 5 °) จากนั้นเมื่อเพิ่มขึ้นใน l เป็น 2 ความต้านทานการดริฟท์จะเพิ่มขึ้นมากกว่า 1.5 เท่า (10.4 กก.) และด้วย l \u003d 3 - สองครั้ง (13.6 กก.) กราฟเดียวกันนี้สามารถใช้สำหรับการประเมินคุณภาพของหางเสือในอัตราส่วนต่างๆ ได้ ซึ่งทำงานในพื้นที่ที่มีมุมโจมตีขนาดใหญ่
ดังนั้น โดยการเพิ่มการยืดตัวของครีบกระดูกงู สามารถรับค่าแรงด้านข้างที่ต้องการได้ R d ด้วยพื้นที่กระดูกงูที่เล็กกว่า และด้วยเหตุนี้ จึงมีพื้นที่ผิวเปียกที่เล็กกว่าและต้านทานน้ำต่อการเคลื่อนที่ของเรือยอทช์ ความยาวของกระดูกงูบนเรือยอชต์ล่องเรือและแข่งที่ทันสมัยโดยเฉลี่ยแล้ว l = 1-3. ใบพัดหางเสือซึ่งไม่เพียงแต่ทำหน้าที่บังคับเรือเท่านั้น แต่ยังเป็นองค์ประกอบสำคัญในการสร้างการลากของเรือยอทช์อีกด้วย มีการยืดตัวที่มากยิ่งขึ้น โดยเข้าใกล้ l = 4.
พื้นที่และรูปร่างของกระดูกงูส่วนใหญ่แล้ว ขนาดของกระดูกงูจะถูกกำหนดโดยข้อมูลทางสถิติ โดยเปรียบเทียบเรือยอทช์ที่ออกแบบไว้กับเรือที่ได้รับการพิสูจน์แล้ว บนเรือยอทช์ล่องเรือและแข่งเรือสมัยใหม่ที่มีหางเสือแยกจากกระดูกงู พื้นที่รวมของกระดูกงูและหางเสืออยู่ที่ 4.5 ถึง 6.5% ของพื้นที่แล่นเรือของเรือยอทช์ และพื้นที่หางเสือคือ 20-40% ของกระดูกงู พื้นที่.
เพื่อให้ได้อัตราส่วนที่เหมาะสมที่สุด ผู้ออกแบบเรือยอทช์มุ่งมั่นที่จะนำร่างสูงสุดที่อนุญาตโดยเงื่อนไขการเดินเรือหรือกฎการวัดมาใช้ ส่วนใหญ่กระดูกงูจะมีรูปทรงสี่เหลี่ยมคางหมูที่มีขอบนำหน้าเอียง จากการศึกษาพบว่าสำหรับกระดูกงูเรือยอทช์ที่มีการยืด 1 ถึง 3 มุมระหว่างขอบด้านบนกับแนวตั้งในช่วงตั้งแต่ -8° ถึง 22.5° ในทางปฏิบัติจะไม่ส่งผลต่อลักษณะอุทกพลศาสตร์ของกระดูกงู หากกระดูกงู (หรือกระดานกลาง) แคบและยาวมาก ความลาดเอียงของขอบนำที่มากกว่า 15 °ถึงแนวตั้งจะมาพร้อมกับความเบี่ยงเบนของเส้นการไหลของน้ำที่ไหลลงมาตามโปรไฟล์ - ไปทางมุมด้านหลังด้านล่าง ส่งผลให้แรงยกลดลงและการลากของกระดูกงูเพิ่มขึ้น ในกรณีนี้ มุมเอียงที่เหมาะสมที่สุดคือ 5 องศากับแนวตั้ง
ขนาดของแรงยกที่พัฒนาขึ้นโดยกระดูกงูและหางเสือนั้นได้รับผลกระทบอย่างมากจากคุณภาพของผิวสำเร็จ โดยเฉพาะอย่างยิ่งขอบชั้นนำที่มีการไหลรอบโปรไฟล์ ดังนั้นจึงแนะนำให้ขัดกระดูกงูและหางเสือที่ระยะห่างอย่างน้อย 1.5% ของคอร์ดโปรไฟล์
ความเร็วเรือยอชท์แรงยกของปีกใด ๆ ถูกกำหนดโดยสูตร:
(11)
ไซ -ค่าสัมประสิทธิ์การยกซึ่งขึ้นอยู่กับพารามิเตอร์ของรูปร่างโปรไฟล์ปีก, การยืดตัว, โครงร่างในแผน, เช่นเดียวกับมุมของการโจมตี - เพิ่มขึ้นเมื่อมุมของการโจมตีเพิ่มขึ้น
r-- ความหนาแน่นมวลของน้ำ ;
วี- ความเร็วของการไหลรอบปีก m/s;
ส- พื้นที่ปีก ม. 2
ดังนั้น แรงต้านทานการดริฟท์จึงเป็นตัวแปรแปรผันตามกำลังสองของความเร็ว ในช่วงเริ่มต้นของการเคลื่อนที่ของเรือยอทช์ เช่น หลังจากหมุนแทค เมื่อเรือสูญเสียความเร็ว หรือเมื่อเคลื่อนออกจากบูมในสายลม แรงยกของกระดูกงูจะมีน้อย เพื่อบังคับให้ Yเท่ากับพลังแห่งการล่องลอย เอฟ ดี ,กระดูกงูควรอยู่ในกระแสที่กำลังมาถึงในมุมกว้างของการโจมตี กล่าวอีกนัยหนึ่ง เรือเริ่มเคลื่อนที่ด้วยมุมลอยขนาดใหญ่ เมื่อความเร็วเพิ่มขึ้น มุมดริฟท์จะลดลงจนกว่าจะถึงค่าปกติ - 3-5 °
เจ้านายต้องคำนึงถึงสถานการณ์นี้ โดยให้พื้นที่เพียงพอสำหรับหลบลมเมื่อเรือยอทช์เร่งความเร็วหรือหลังจากหันไปหาเส้นทางใหม่ ต้องใช้มุมเบี่ยงเบนเริ่มต้นขนาดใหญ่เพื่อเพิ่มความเร็วโดยเร็วที่สุดโดยคลายผ้าปูที่นอนเบา ๆ ด้วยเหตุนี้แรงลอยบนใบเรือจึงลดลง
นอกจากนี้ยังจำเป็นต้องจำกลไกของแรงที่เพิ่มขึ้นซึ่งปรากฏบนกระดูกงูหลังจากแยกกระแสน้ำวนเริ่มต้นและการพัฒนาการไหลเวียนที่มั่นคงเท่านั้น บนกระดูกงูแคบของเรือยอทช์สมัยใหม่ การไหลเวียนเกิดขึ้นเร็วกว่าบนตัวเรือยอทช์ที่มีหางเสือติดอยู่บนกระดูกงู นั่นคือ บนปีกที่มีคอร์ดขนาดใหญ่ เรือยอทช์ลำที่สองจะลอยไปตามลมมากขึ้น ก่อนที่ตัวเรือจะขัดขวางการล่องลอยอย่างมีประสิทธิภาพ
ความสามารถในการควบคุม
ความสามารถในการจัดการเรียกว่าคุณภาพของเรือทำให้เดินตามทางที่กำหนดหรือเปลี่ยนทิศทาง มีเพียงเรือเท่านั้นที่สามารถพิจารณาบังคับทิศทางได้หากตอบสนองอย่างเหมาะสมกับหางเสือ
การจัดการรวมคุณสมบัติสองประการของเรือ - ความมั่นคงของเส้นทางและความว่องไว
ความมั่นคงของหลักสูตร- นี่คือความสามารถของเรือยอทช์ในการรักษาทิศทางการเคลื่อนที่เป็นเส้นตรงเมื่อแรงภายนอกต่างๆ กระทำต่อมัน: ลม คลื่น ฯลฯ ความเสถียรบนเส้นทางนั้นไม่เพียงแต่ขึ้นอยู่กับลักษณะการออกแบบของเรือยอทช์และธรรมชาติของการกระทำเท่านั้น ของกองกำลังภายนอก แต่ยังรวมถึงปฏิกิริยาของผู้ถือหางเสือเรือต่อการเบี่ยงเบนของเรือจากหลักสูตรสัญชาตญาณหางเสือของเขา
ให้เรากลับมาที่โครงร่างของการกระทำของกองกำลังภายนอกบนใบเรือและตัวเรือยอทช์ (ดูรูปที่ 4) ความสำคัญอย่างยิ่งต่อความมั่นคงของเรือยอทช์ในสนามคือตำแหน่งสัมพัทธ์ของกองกำลังทั้งสองคู่ แรงถีบ F d และแรงต้านทานดริฟท์ R q มีแนวโน้มที่จะเอียงคันธนูของเรือยอชท์ไปในสายลมในขณะที่แรงขับคู่ที่สอง ตู่และทนต่อการเคลื่อนไหว Rนำเรือยอทช์สู่สายลม เห็นได้ชัดว่าปฏิกิริยาของเรือยอทช์ขึ้นอยู่กับอัตราส่วนของแรงที่พิจารณาและไหล่ เอและ ขที่พวกเขาดำเนินการ ด้วยการเพิ่มมุมของส้น ไหล่ของคู่ขับ ขยังเพิ่มขึ้น ไหล่คู่น่านับถือ เอขึ้นอยู่กับตำแหน่งสัมพัทธ์ของจุดศูนย์กลางของใบเรือ (CP) - จุดที่ใช้แรงแอโรไดนามิกที่เกิดกับใบเรือและจุดศูนย์กลางของแรงต้านด้านข้าง (CLS) - จุดที่ใช้แรงอุทกพลศาสตร์ที่เกิดกับตัวเรือ เรือยอทช์ ตำแหน่งของจุดเหล่านี้แตกต่างกันไปตามปัจจัยหลายประการ: เส้นทางของเรือยอทช์ที่สัมพันธ์กับลม รูปร่างและการตั้งค่าของใบเรือ การม้วนตัวและการตัดแต่งของเรือยอทช์ รูปร่างและโปรไฟล์ของกระดูกงูและหางเสือ ฯลฯ
ดังนั้นเมื่อออกแบบและติดตั้งเรือยอทช์ใหม่ พวกเขาจึงทำงานด้วย CPU แบบมีเงื่อนไขและ CLS โดยพิจารณาว่าอยู่ในจุดศูนย์ถ่วงของร่างแบน ซึ่งเป็นใบเรือที่ตั้งอยู่ในระนาบเส้นทแยงมุมของเรือยอทช์ และโครงร่างใต้น้ำของ DP ด้วย กระดูกงู ครีบ และหางเสือ (รูปที่ 12)
เป็นที่ทราบกันดีว่าจุดศูนย์ถ่วงของใบเรือรูปสามเหลี่ยมตั้งอยู่ที่จุดตัดของค่ามัธยฐานสองใบ และจุดศูนย์ถ่วงร่วมของใบเรือทั้งสองใบจะอยู่บนส่วนของเส้นตรงที่เชื่อม CPU ของใบเรือทั้งสองใบ และแบ่งส่วนนี้ ส่วนในสัดส่วนผกผันกับพื้นที่ของพวกเขา โดยปกติจะไม่คำนึงถึงพื้นที่จริงของใบเรือที่นำมาพิจารณา แต่เป็นพื้นที่ที่วัดได้ของสามเหลี่ยมใบเรือด้านหน้า
ตำแหน่งของ CBS สามารถกำหนดได้โดยการปรับสมดุลโปรไฟล์ของส่วนใต้น้ำของ DP โดยตัดกระดาษแข็งบางๆ ที่ปลายเข็ม เมื่อแม่แบบอยู่ในแนวนอนอย่างเคร่งครัด เข็มจะอยู่ที่จุดตามเงื่อนไขของ CBS จำไว้ว่าในการสร้างแรงต้านการดริฟท์ บทบาทหลักเป็นของครีบกระดูกงูและหางเสือ สามารถหาจุดศูนย์กลางของแรงดันอุทกพลศาสตร์บนโปรไฟล์ได้ค่อนข้างแม่นยำ ตัวอย่างเช่น สำหรับโปรไฟล์ที่มีความหนาสัมพัทธ์ t/bประมาณ 8% จุดนี้ประมาณ 26% ของคอร์ดจากขอบชั้นนำ อย่างไรก็ตามตัวเรือยอทช์แม้ว่าจะมีส่วนร่วมในการสร้างแรงตามขวางในระดับเล็กน้อย แต่ก็ทำให้การเปลี่ยนแปลงบางอย่างในธรรมชาติของการไหลรอบกระดูกงูและหางเสือและการเปลี่ยนแปลงขึ้นอยู่กับมุมของส้นเท้าและการตัดแต่ง เช่นเดียวกับความเร็วของเรือยอทช์ ในกรณีส่วนใหญ่ บนเส้นทางระยะประชิด CLS ที่แท้จริงจะก้าวไปข้างหน้า
ตามกฎแล้ว นักออกแบบควรวาง CPU ไว้ล่วงหน้า (ล่วงหน้า) ก่อน CBS โดยปกติตะกั่วจะถูกกำหนดเป็นเปอร์เซ็นต์ของความยาวของเรือตามแนวตลิ่งและอยู่ที่ 15-18% สำหรับสลุบเบอร์มิวดา หลี่ตร.
หาก CP ที่แท้จริงอยู่ข้างหน้า CLS มากเกินไป เรือยอทช์จะดึงลงมาตามลมบนเส้นทางลาก และคนถือหางเสือเรือจะต้องคอยหันหางเสือไปในสายลมตลอดเวลา หาก CPU อยู่หลัง CBS เรือยอทช์มีแนวโน้มที่จะนำไปสู่ลม ต้องใช้หางเสืออย่างต่อเนื่องเพื่อให้เรืออยู่ในการตรวจสอบ
โดยเฉพาะอย่างยิ่งแนวโน้มที่เรือยอชท์ต้องทน ในกรณีที่เกิดอุบัติเหตุกับหางเสือ เป็นไปไม่ได้ที่จะนำเรือยอทช์เข้าสู่เส้นทางลากด้วยความช่วยเหลือของใบเรือเพียงอย่างเดียว นอกจากนี้ ยังมีการดริฟท์ที่เพิ่มขึ้นอีกด้วย ความจริงก็คือกระดูกงูของเรือยอทช์เบี่ยงเบนกระแสน้ำที่ไหลจากมันใกล้กับ DP ของเรือ ดังนั้นหากหางเสือตรง มันจะทำงานโดยมีมุมโจมตีที่เล็กกว่ากระดูกงูอย่างเห็นได้ชัด หากหางเสือเบี่ยงไปทางด้านลม แรงยกที่ก่อตัวขึ้นจะเปลี่ยนทิศทางไปยังด้านใต้ลม ซึ่งเป็นทิศทางเดียวกับแรงลอยบนใบเรือ ในกรณีนี้ กระดูกงูและหางเสือจะ "ดึง" ไปในทิศทางต่างๆ และเรือยอทช์ไม่เสถียรบนเส้นทาง
อีกอย่างคือความโน้มเอียงเบาของเรือยอทช์ที่จะขับเคลื่อน หางเสือขยับเป็นมุมเล็กๆ (3-4°) เพื่อให้ลมทำงานโดยทำมุมโจมตีเท่ากันหรือใหญ่กว่าเล็กน้อยกับกระดูกงู และมีส่วนร่วมในการต้านทานการเคลื่อนตัวอย่างมีประสิทธิภาพ แรงตามขวางที่เกิดขึ้นบนหางเสือทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงที่สำคัญของ CLS โดยรวมไปที่ท้ายเรือ ในขณะที่มุมลอยตัวลดลง เรือยอทช์จะอยู่บนเส้นทางอย่างมั่นคง
อย่างไรก็ตาม หากต้องเลื่อนหางเสือไปตามลมตลอดเวลามากกว่า 3-4 องศาในเส้นทางระยะประชิด คุณควรคิดถึงการปรับตำแหน่งสัมพัทธ์ของ CLS และ CPU บนเรือยอทช์ที่สร้างขึ้นแล้ว การทำเช่นนี้ทำได้ง่ายกว่าโดยการขยับ CPU ไปข้างหน้า ตั้งเสาในขั้นบันไดให้อยู่ในตำแหน่งโค้งคำนับหรือเอียงไปข้างหน้า
เหตุผลที่นำเรือยอทช์มาด้วยอาจเป็นใบเรือหลักได้เช่นกัน - เกินไป "ท้องอืด" หรือมีใยบวบที่ดึงกลับ ในกรณีนี้การพักกลางจะมีประโยชน์โดยที่คุณสามารถให้เสาที่อยู่ตรงกลาง (สูง) โก่งตัวไปข้างหน้าและทำให้ใบเรือเรียบรวมทั้งคลายปลิง คุณสามารถย่นความยาวของปลิงของใบเรือใบได้
การเปลี่ยน CBS ไปที่ท้ายเรือนั้นยากกว่าซึ่งคุณต้องติดตั้งครีบท้ายที่หน้าหางเสือหรือเพิ่มพื้นที่ของใบมีดหางเสือ
เราได้กล่าวไปแล้วว่าด้วยการหมุนที่เพิ่มขึ้นแนวโน้มของเรือยอชท์ที่จะเคลื่อนไหวก็เพิ่มขึ้นเช่นกัน สิ่งนี้เกิดขึ้นไม่เพียงเนื่องจากการเพิ่มขึ้นของไหล่ของแรงขับคู่ - ตู่และ ร.ด้วยการม้วนตัว ความดันอุทกพลศาสตร์ในบริเวณคลื่นโค้งจะเพิ่มขึ้น ซึ่งทำให้ CBS เคลื่อนตัวไปข้างหน้า ดังนั้น ในสายลมที่สดชื่น เพื่อลดแนวโน้มที่เรือยอทช์จะเคลื่อนไปข้างหน้า ซีพียูก็ควรเคลื่อนไปข้างหน้าเช่นกัน: ใช้แนวปะการังบนใบเรือหลักหรือกัดใหม่เล็กน้อยสำหรับเส้นทางที่กำหนด นอกจากนี้ยังเป็นประโยชน์ในการเปลี่ยนใบเรือเป็นพื้นที่ที่เล็กลง ซึ่งจะช่วยลดรายการและตัดแต่งของเรือยอชท์บนคันธนู
นักออกแบบที่มีประสบการณ์เมื่อเลือกจำนวนเงินล่วงหน้า เอมักจะคำนึงถึงความเสถียรของเรือยอทช์เพื่อชดเชยการเพิ่มขึ้นของช่วงเวลาการขับขี่เมื่อเหยียบ: สำหรับเรือยอทช์ที่มีความเสถียรน้อยกว่าจะมีการตั้งค่าตะกั่วจำนวนมากสำหรับเรือที่มีเสถียรภาพมากขึ้น
เรือยอทช์ที่มีจุดศูนย์กลางดีมักจะหันเหมากขึ้นที่แบ็คสเตย์ เมื่อเรือยอทช์ที่ยกขึ้นเรือมีแนวโน้มที่จะหมุนเรือยอชท์ไปข้างหน้าเพื่อรับลม ยังช่วย คลื่นสูง, วิ่งจากท้ายเรือเป็นมุมไปยัง DP เพื่อให้เรือยอทช์อยู่ในเส้นทาง คุณต้องทำงานหนักกับหางเสือ โดยหันเหไปยังมุมวิกฤต เมื่อกระแสหยุดนิ่งจากพื้นผิวใต้ลม (โดยปกติสิ่งนี้จะเกิดขึ้นที่มุมของการโจมตี 15-20 °) ปรากฏการณ์นี้เกิดขึ้นพร้อมกับการสูญเสียการยกของหางเสือและการบังคับเลี้ยวของเรือยอทช์ เรือยอทช์สามารถพุ่งเข้าหาลมอย่างรวดเร็วและได้รายชื่อจำนวนมาก ในขณะที่ความลึกของใบพัดหางเสือไปทางด้านที่หายาก อากาศสามารถทะลุผ่านจากผิวน้ำได้
การต่อสู้กับปรากฏการณ์นี้เรียกว่า เจาะ,บังคับให้เพิ่มพื้นที่ของหางเสือและการยืดตัวเพื่อติดตั้งครีบหน้าหางเสือซึ่งเป็นพื้นที่ประมาณหนึ่งในสี่ของพื้นที่ขนนก เนื่องจากมีครีบอยู่ด้านหน้าหางเสือ จึงมีการจัดระบบการไหลของน้ำ มุมวิกฤตของการโจมตีของหางเสือจะเพิ่มขึ้น ป้องกันการเจาะอากาศเข้าไป และแรงบนหางเสือจะลดลง เมื่อเดินเรือถอยหลัง ลูกเรือควรพยายามตรวจสอบให้แน่ใจว่าแรงผลักดันของสปินเนเกอร์ถูกชี้ไปข้างหน้าให้ไกลที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ และไม่หันไปด้านข้าง เพื่อหลีกเลี่ยงการหมุนที่มากเกินไป สิ่งสำคัญคือต้องป้องกันไม่ให้มีขอบบนจมูก ซึ่งสามารถลดความลึกของพวงมาลัยได้ การหมุนของเรือยอทช์ยังช่วยอำนวยความสะดวกให้โบรชัวร์ ซึ่งเป็นผลมาจากการหยุดชะงักของการไหลของอากาศจากสปินเนเกอร์
ความเสถียรในสนาม นอกเหนือจากอิทธิพลที่พิจารณาแล้วของแรงภายนอกและตำแหน่งสัมพัทธ์ของจุดใช้งาน ถูกกำหนดโดยการกำหนดค่าของส่วนใต้น้ำของ DP ก่อนหน้านี้ สำหรับการเดินทางระยะไกลในน้ำเปิด เรือยอทช์ที่มีแนวกระดูกงูยาวให้ความพึงพอใจมากกว่า เนื่องจากพวกมันต้านทานการเลี้ยวได้ดีกว่าและด้วยเหตุนี้จึงทำให้มีความมั่นคงในเส้นทาง อย่างไรก็ตาม เรือประเภทนี้มีข้อเสียที่สำคัญ เช่น พื้นผิวเปียกขนาดใหญ่และความคล่องตัวต่ำ นอกจากนี้ ปรากฎว่าความเสถียรของสนามขึ้นอยู่กับขนาดของการฉายภาพด้านข้างของ DP ไม่มาก แต่ขึ้นอยู่กับตำแหน่งของหางเสือที่สัมพันธ์กับ CLS นั่นคือบน "คันโยก" ที่ หางเสือทำงาน สังเกตว่าถ้าระยะนี้น้อยกว่า 25% หลี่กิโลวัตต์ , จากนั้นเรือยอทช์จะร่าเริงและตอบสนองได้ไม่ดีต่อการโก่งตัวของหางเสือ ที่ l=40-45% หลี่ kvl (ดูรูปที่ 12) การรักษาเรือในเส้นทางที่กำหนดไม่ใช่เรื่องยาก
ความคล่องตัว- ความสามารถของเรือในการเปลี่ยนทิศทางและบรรยายวิถีภายใต้อิทธิพลของหางเสือและใบเรือ การกระทำของหางเสือเป็นไปตามหลักการของปีกอุทกพลศาสตร์แบบเดียวกับที่ใช้กับกระดูกงูของเรือยอทช์ เมื่อหางเสือเลื่อนไปที่มุมหนึ่ง แรงอุทกพลศาสตร์จะเกิดขึ้น อาร์อันเป็นส่วนประกอบอย่างหนึ่งซึ่ง นู๋ดันท้ายเรือยอทช์ไปในทิศทางตรงกันข้ามกับตำแหน่งที่วางหางเสือ (รูปที่ 13) ภายใต้การกระทำของมัน เรือเริ่มเคลื่อนไปตามวิถีโค้ง ในขณะเดียวกันก็แข็งแกร่ง Rให้องค์ประกอบ Q - แรงลากที่ทำให้เส้นทางของเรือยอทช์ช้าลง
หากคุณยึดหางเสือในตำแหน่งเดียว เรือจะแล่นเป็นวงกลมที่เรียกว่าการไหลเวียน เส้นผ่านศูนย์กลางหรือรัศมีการหมุนเวียนเป็นตัววัดความว่องไวของเรือ ยิ่งรัศมีการหมุนเวียนมากเท่าไร ความว่องไวยิ่งแย่ลง เฉพาะจุดศูนย์ถ่วงของเรือยอทช์เท่านั้นที่เคลื่อนที่ไปตามการไหลเวียน ในขณะเดียวกัน เรือก็รับการลอยตัวที่เกิดจากแรงเหวี่ยงหนีศูนย์กลางและส่วนหนึ่งเกิดจากแรง นู๋บนหางเสือ
รัศมีของการไหลเวียนขึ้นอยู่กับความเร็วและมวลของเรือยอชท์ โมเมนต์ความเฉื่อยสัมพันธ์กับแกนแนวตั้งที่ผ่าน CG กับประสิทธิภาพของพวงมาลัย - ขนาดของแรง นู๋และไหล่สัมพันธ์กับ CG สำหรับการโก่งตัวของหางเสือที่กำหนด ยิ่งความเร็วและการเคลื่อนตัวของเรือยอทช์สูงเท่าใด มวลที่หนักมาก (เครื่องยนต์ พุก ชิ้นส่วนอุปกรณ์) จะถูกวางไว้ที่ปลายเรือ รัศมีการหมุนเวียนก็จะยิ่งมากขึ้น โดยปกติรัศมีของการไหลเวียนซึ่งพิจารณาจากการทดลองในทะเลของเรือยอชท์จะแสดงเป็นความยาวลำเรือ
ความว่องไวนั้นดีกว่า ยิ่งส่วนใต้น้ำของเรือสั้นลงเท่านั้น และยิ่งใกล้กับส่วนกลางของเรือรบ พื้นที่หลักของเรือก็จะกระจุกตัวมากขึ้น ตัวอย่างเช่น เรือที่มีแนวกระดูกงูยาว (เช่น เรือเดินสมุทร) มีความว่องไวต่ำ และในทางกลับกัน มีดสั้นที่ดีกับกระดานมีดสั้นลึกแคบ
ประสิทธิภาพของหางเสือขึ้นอยู่กับพื้นที่และรูปร่างของขนนก โปรไฟล์ตัดขวาง อัตราส่วนอากาศพลศาสตร์ ประเภทของการติดตั้ง (ที่ท้ายเรือ แยกจากกระดูกงูหรือบนครีบ) ตลอดจนระยะห่างของสต็อก จากซีบีเอส หางเสือที่แพร่หลายที่สุดได้รับการออกแบบในรูปแบบของปีกที่มีโปรไฟล์หน้าตัดตามหลักอากาศพลศาสตร์ ความหนาสูงสุดของโปรไฟล์มักจะอยู่ภายใน 10-12% ของคอร์ดและอยู่ 1/3 ของคอร์ดจากขอบชั้นนำ พื้นที่หางเสือมักจะอยู่ที่ 9.5-11% ของพื้นที่ส่วนที่จมอยู่ใต้น้ำของ DP ของเรือยอทช์
หางเสือที่มีอัตราส่วนกว้างยาว (อัตราส่วนของความลึกของหางเสือต่อพื้นที่) พัฒนากำลังด้านข้างขนาดใหญ่ที่มุมต่ำของการโจมตี เนื่องจากการมีส่วนร่วมในการให้แรงต้านทานการเคลื่อนตัวด้านข้างอย่างมีประสิทธิภาพ อย่างไรก็ตาม ดังแสดงในรูปที่ 11 ในบางมุมของการโจมตีของโปรไฟล์ที่มีการยืดตัวต่างกันการไหลจะแยกออกจากพื้นผิวที่หายากหลังจากนั้นแรงยกบนโปรไฟล์จะลดลงอย่างมาก ตัวอย่างเช่น เมื่อ l= 6 มุมหางเสือวิกฤตคือ 15°; ที่ ล=2- 30°. ประนีประนอมจะใช้แฮนด์บาร์ที่มีส่วนต่อขยาย ล. = 4-5 (อัตราส่วนกว้างยาวของหางเสือรูปสี่เหลี่ยมผืนผ้าคือ 2-2.5) และเพื่อเพิ่มมุมวิกฤตของการเปลี่ยนเกียร์ ให้ติดตั้งครีบโครงที่ด้านหน้าของหางเสือ หางเสือที่มีการยืดตัวขนาดใหญ่ตอบสนองต่อการเปลี่ยนเกียร์ได้เร็วกว่า เนื่องจากการไหลเวียนของกระแสน้ำซึ่งกำหนดแรงยก พัฒนาได้เร็วกว่ารอบโปรไฟล์ที่มีคอร์ดเล็กๆ มากกว่าส่วนใต้น้ำทั้งหมดของตัวถังที่มีหางเสือติดตั้งอยู่ที่เสาท้ายเรือ
ขอบบนของหางเสือต้องพอดีกับร่างกายภายในความเบี่ยงเบนในการทำงานที่± 30 °เพื่อป้องกันไม่ให้น้ำไหลผ่าน มิฉะนั้นประสิทธิภาพของหางเสือจะลดลง บางครั้งบนรางหางเสือ หากแขวนไว้บนกรอบวงกบ วงแหวนรองตามหลักอากาศพลศาสตร์จะได้รับการแก้ไขในรูปแบบของจานกว้างใกล้ตลิ่ง
สิ่งที่กล่าวเกี่ยวกับรูปร่างของกระดูกงูยังใช้กับหางเสือเช่นกัน: รูปร่างสี่เหลี่ยมคางหมูที่มีขอบล่างเป็นสี่เหลี่ยมหรือโค้งมนเล็กน้อยถือว่าเหมาะสมที่สุด เพื่อลดความพยายามในการไถนา พวงมาลัยบางครั้งทำมาจากประเภทสมดุล - โดยมีแกนหมุนอยู่ที่ 1 / 4-1 / 5 ของคอร์ดจาก "จมูก" ของโปรไฟล์
เมื่อบังคับเรือยอทช์ จำเป็นต้องคำนึงถึงลักษณะเฉพาะของการทำงานของหางเสือในสภาวะต่างๆ และเหนือสิ่งอื่นใดคือแผงลอยจากด้านหลัง ห้ามเลี้ยวอย่างแหลมคมของหางเสือบนกระดานเมื่อเริ่มเลี้ยว - จะมีการหยุดนิ่ง, แรงด้านข้าง นู๋บนพวงมาลัยจะตกแต่แรงต้านจะเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว ร.เรือยอทช์จะเข้าสู่การไหลเวียนอย่างช้าๆและสูญเสียความเร็วอย่างมาก จำเป็นต้องเริ่มหมุนโดยการขยับหางเสือเป็นมุมเล็กๆ แต่ทันทีที่ท้ายเรือหมุนออกด้านนอกและมุมของการโจมตีของหางเสือเริ่มลดลง ก็ควรปรับมุมให้ใหญ่ขึ้นเมื่อเทียบกับ DP ของเรือยอทช์
ควรจำไว้ว่าแรงด้านข้างของหางเสือจะเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วด้วยความเร็วของเรือที่เพิ่มขึ้น ในลมพัดเบาๆ มันไม่มีประโยชน์ที่จะพยายามหมุนเรือยอทช์ให้เร็วโดยขยับหางเสือเป็นมุมกว้าง (โดยที่มุมวิกฤตขึ้นอยู่กับความเร็ว: ที่ความเร็วต่ำ การแยกกระแสจะเกิดขึ้นที่มุมล่างของการโจมตี) .
ความต้านทานของหางเสือเมื่อเปลี่ยนเส้นทางของเรือยอทช์ ขึ้นอยู่กับรูปร่าง การออกแบบ และตำแหน่งของมัน อยู่ในช่วง 10 ถึง 40% ของความต้านทานทั้งหมดของเรือยอทช์ ดังนั้นเทคนิคการควบคุมพวงมาลัย (และศูนย์กลางของเรือยอชท์ซึ่งความเสถียรขึ้นอยู่กับเส้นทาง) จึงต้องดำเนินการอย่างจริงจังเพื่อไม่ให้พวงมาลัยเบี่ยงเบนในมุมที่มากกว่าที่จำเป็น
แรงขับ
เดินได้เรียกว่าความสามารถของเรือยอทช์ในการพัฒนาความเร็วที่แน่นอนด้วยการใช้พลังงานลมอย่างมีประสิทธิภาพ
ความเร็วที่เรือยอทช์สามารถพัฒนาได้นั้นขึ้นอยู่กับความเร็วของลมเป็นหลัก เนื่องจากแรงแอโรไดนามิกทั้งหมดที่กระทำต่อใบเรือ รวมทั้งแรงผลักเพิ่มขึ้นตามสัดส่วนกำลังสองของความเร็วลมปรากฏ นอกจากนี้ยังขึ้นอยู่กับอัตราส่วนกำลังต่อน้ำหนักของเรือ - อัตราส่วนของพื้นที่แล่นเรือต่อขนาด ตามลักษณะของอัตราส่วนกำลังต่อน้ำหนัก อัตราส่วนที่ใช้บ่อยที่สุด S" 1/2 /V 1/3(โดยที่ S คือพื้นที่แล่นเรือ m 2; วี-การกระจัดรวม m 3) หรือ S / W (ในที่นี้ W คือพื้นผิวเปียกของตัวถังรวมถึงกระดูกงูและหางเสือ)
แรงฉุดลากและความเร็วของเรือยอทช์ ถูกกำหนดโดยความสามารถของอุปกรณ์เดินเรือในการพัฒนาการยึดเกาะที่เพียงพอในเส้นทางต่างๆ ที่สัมพันธ์กับทิศทางของลม
ปัจจัยดังกล่าวเกี่ยวข้องกับใบเรือขับเคลื่อนของเรือยอทช์ ซึ่งเปลี่ยนพลังงานลมให้เป็นแรงขับ ต.ดังแสดงในรูป 4 แรงที่มีการเคลื่อนที่สม่ำเสมอของเรือยอทช์นี้ต้องเท่ากันและตรงข้ามกับแรงต้านการเคลื่อนที่ ร.ส่วนหลังเป็นการฉายภาพผลลัพธ์ของแรงอุทกพลศาสตร์ทั้งหมดที่กระทำบนพื้นผิวที่เปียกของตัวถังไปยังทิศทางการเคลื่อนที่
แรงอุทกพลศาสตร์มีสองประเภท: แรงกดที่พุ่งตั้งฉากกับพื้นผิวของร่างกาย และแรงหนืดที่กระทำการสัมผัสกับพื้นผิวนี้ แรงหนืดที่ได้จะให้แรง ความต้านทานแรงเสียดทาน
แรงกดเกิดจากการก่อตัวของคลื่นบนผิวน้ำระหว่างการเคลื่อนที่ของเรือยอทช์ ดังนั้นผลลัพธ์จึงให้แรง ความต้านทานคลื่น
ด้วยความโค้งขนาดใหญ่ของพื้นผิวของตัวถังในส่วนท้ายเรือ ชั้นขอบเขตสามารถหลุดออกจากผิวหนังได้ กระแสน้ำวนสามารถก่อตัวขึ้นที่ดูดซับพลังงานส่วนหนึ่งจากแรงขับเคลื่อน จึงมีอีกองค์ประกอบหนึ่งของความทนทานต่อการเคลื่อนที่ของเรือยอทช์ - ความต้านทานรูปร่าง
ความต้านทานอีกสองประเภทปรากฏขึ้นเนื่องจากเรือยอทช์ไม่เคลื่อนที่ตรงไปตาม DP แต่มีมุมลอยและหมุน มัน อุปนัยและขดลวดความต้านทาน. ความต้านทานของอุปนัยสำคัญคือความต้านทานของชิ้นส่วนที่ยื่นออกมา - กระดูกงูและหางเสือ
ในที่สุด การเคลื่อนที่ไปข้างหน้าของเรือยอทช์ก็ถูกต้านโดยอากาศที่ล้างตัวเรือ ลูกเรือ การพัฒนาระบบสายเคเบิลและใบเรือ แนวต้านส่วนนี้เรียกว่า อากาศ.
ความต้านทานแรงเสียดทานเมื่อเรือยอทช์เคลื่อนที่ อนุภาคน้ำที่อยู่ติดกับตัวเรือโดยตรง ดูเหมือนจะเกาะติดกับตัวเรือและถูกส่งไปพร้อมกับเรือ ความเร็วของอนุภาคเหล่านี้สัมพันธ์กับร่างกายเป็นศูนย์ (รูปที่ 14) อนุภาคชั้นถัดไปที่เลื่อนไปตามชั้นแรกนั้นอยู่ด้านหลังจุดที่สอดคล้องกันของตัวเรือเล็กน้อยแล้ว และที่ระยะห่างจากตัวเรือ โดยปกติน้ำจะยังคงนิ่งหรือมีความเร็วสัมพันธ์กับตัวเรือเท่ากับความเร็วของ เรือยอชท์ วีชั้นของน้ำนี้ซึ่งมีแรงหนืดกระทำ และความเร็วของการเคลื่อนที่ของอนุภาคน้ำที่สัมพันธ์กับตัวเรือเพิ่มขึ้นจาก 0 เป็นความเร็วของเรือ เรียกว่าชั้นเขตแดน ความหนาของมันค่อนข้างเล็กและอยู่ในช่วง 1 ถึง 2% ของความยาวของตัวเรือตามแนวตลิ่ง อย่างไรก็ตาม ธรรมชาติหรือโหมดการเคลื่อนที่ของอนุภาคน้ำในนั้นส่งผลกระทบอย่างมีนัยสำคัญต่อค่าความต้านทานการเสียดสี
เป็นที่ยอมรับแล้วว่าโหมดการเคลื่อนที่ของอนุภาคจะแตกต่างกันไปตามความเร็วของภาชนะและความยาวของพื้นผิวที่เปียก ในอุทกพลศาสตร์ การพึ่งพาอาศัยกันนี้แสดงโดยหมายเลข Reynolds:
n คือสัมประสิทธิ์ความหนืดจลนศาสตร์ของน้ำ (สำหรับน้ำจืด n= 1.15-10 -6 m 2 /s);
แอล-ความยาวพื้นผิวเปียก m;
วี-ความเร็วเรือยอทช์ m/s
ด้วยจำนวนที่ค่อนข้างน้อย Re = 10 6 อนุภาคน้ำในชั้นขอบจะเคลื่อนที่เป็นชั้น ๆ ลามิเนตไหล. พลังงานของมันไม่เพียงพอต่อการเอาชนะแรงหนืดที่ขัดขวางการเคลื่อนที่ตามขวางของอนุภาค ความแตกต่างที่ยิ่งใหญ่ที่สุดของความเร็วระหว่างชั้นของอนุภาคอยู่ที่พื้นผิวของตัวเครื่องโดยตรง ดังนั้นแรงเสียดทานจึงมีค่ามากที่สุดที่นี่
จำนวน Reynolds ในชั้นขอบจะเพิ่มขึ้นเมื่ออนุภาคของน้ำเคลื่อนตัวออกจากก้าน (ด้วยความยาวที่เปียกเพิ่มขึ้น) ที่ความเร็ว 2 เมตร/วินาที เช่น ห่างจากตัวเขาประมาณ 2 เมตร อีกครั้งถึงค่าวิกฤตที่ระบบการไหลในเลเยอร์ขอบเขตกลายเป็นกระแสน้ำวน นั่นคือ ปั่นป่วนและพุ่งผ่านชั้นขอบเขต เนื่องจากการแลกเปลี่ยนพลังงานจลน์ระหว่างชั้นต่างๆ ความเร็วของอนุภาคที่อยู่ใกล้พื้นผิวของร่างกายจึงเพิ่มขึ้นในระดับที่มากกว่าการไหลแบบลามินาร์ ความแตกต่างของความเร็ว dvเพิ่มขึ้นที่นี่และความต้านทานแรงเสียดทานเพิ่มขึ้นตามลำดับ เนื่องจากการเคลื่อนที่ตามขวางของอนุภาคน้ำ ความหนาของชั้นขอบจะเพิ่มขึ้น และความต้านทานแรงเสียดทานเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว
ระบบการไหลแบบลามินาร์ครอบคลุมเพียงส่วนเล็ก ๆ ของตัวเรือยอทช์ในหัวเรือและที่ความเร็วต่ำเท่านั้น ค่าวิกฤต อีกครั้ง,ที่เกิดกระแสปั่นป่วนไปทั่วร่างกาย อยู่ในช่วง 5-10 5-6-10 6 และส่วนใหญ่ขึ้นอยู่กับรูปร่างและความเรียบของพื้นผิว เมื่อความเร็วเพิ่มขึ้น จุดเปลี่ยนผ่านของชั้นขอบเรียบเป็นชั้นที่ปั่นป่วนจะเคลื่อนที่ไปทางจมูก และด้วยความเร็วสูงเพียงพอ ชั่วขณะหนึ่งอาจเกิดขึ้นที่พื้นผิวเปียกทั้งหมดของตัวถังจะถูกปกคลุมด้วยกระแสน้ำเชี่ยวกราก จริงอยู่ตรงบริเวณใกล้ผิวหนังซึ่งความเร็วของการไหลใกล้เคียงกับศูนย์ ฟิล์มที่บางที่สุดที่มีระบบลามินาร์ยังคงรักษาไว้ - เลเยอร์ย่อยแบบลามิเนต
ความต้านทานแรงเสียดทานคำนวณโดยสูตร:
(13)
R tr - ความต้านทานแรงเสียดทาน kg;
ztr - ค่าสัมประสิทธิ์ความต้านทานแรงเสียดทาน
r คือความหนาแน่นมวลของน้ำ
สำหรับน้ำจืด:
วี-ความเร็วเรือยอชท์ m/s;
พื้นผิวเปียก W, ม. 2
ค่าสัมประสิทธิ์ความต้านทานแรงเสียดทานเป็นค่าตัวแปรขึ้นอยู่กับธรรมชาติของการไหลในชั้นขอบ ความยาวของลำตัว หลี่ kvl speed v และความหยาบผิวของตัวเรือน
ในรูป 15 แสดงการพึ่งพาสัมประสิทธิ์ความต้านทานแรงเสียดทาน ztr บนตัวเลข อีกครั้งและความหยาบผิว การเพิ่มความต้านทานของพื้นผิวที่ขรุขระเมื่อเทียบกับพื้นผิวเรียบนั้นสามารถอธิบายได้อย่างง่ายดายโดยการมีเลเยอร์ย่อยแบบลามินาร์ในชั้นขอบเขตที่ปั่นป่วน หากการกระแทกบนพื้นผิวจุ่มลงในเลเยอร์ย่อยลามิเนตอย่างสมบูรณ์ พวกมันจะไม่ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงที่สำคัญในธรรมชาติของการไหลของลามิเนตของเลเยอร์ย่อย หากสิ่งผิดปกติเกินความหนาของชั้นย่อยและยื่นออกมาเหนือมัน ความปั่นป่วนจะเกิดขึ้นในการเคลื่อนที่ของอนุภาคน้ำผ่านความหนาทั้งหมดของชั้นเขตแดน และค่าสัมประสิทธิ์การเสียดสีจะเพิ่มขึ้นตามลำดับ
ข้าว. 15 ช่วยให้เราเข้าใจถึงความสำคัญของการตกแต่งด้านล่างของเรือยอทช์เพื่อลดความต้านทานการเสียดสี ตัวอย่างเช่น หากเรือยอทช์ที่มีความยาว 7.5 ม. เคลื่อนที่ไปตามตลิ่งด้วยความเร็ว วี= 6 นอต (3.1 m/s) แล้วตามด้วยตัวเลข
สมมติว่าก้นเรือมีความขรุขระ (ความสูงเฉลี่ยของสิ่งผิดปกติ) k== 0.2 มม. ซึ่งสอดคล้องกับความหยาบสัมพัทธ์
L/k = 7500/0.2 = 3.75 10 4 . สำหรับความหยาบและจำนวนที่กำหนด อีกครั้งค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานคือ z tr = 0.0038 (จุด ช)
ให้เราประเมินว่าเป็นไปได้หรือไม่ในกรณีนี้เพื่อให้ได้พื้นผิวด้านล่างที่ใกล้เคียงกับความเรียบทางเทคนิค ที่ เร = 2-10 7 พื้นผิวดังกล่าวสอดคล้องกับความหยาบสัมพัทธ์ ลิตร/k= 3 10 5 หรือความหยาบแน่นอน k\u003d 7500 / 3 10 5 \u003d 0.025 มม. ประสบการณ์แสดงให้เห็นว่าสิ่งนี้สามารถทำได้โดยการขัดด้านล่างอย่างระมัดระวังด้วยกระดาษทรายละเอียดแล้วเคลือบเงา ความพยายามจะได้ผลหรือไม่? กราฟแสดงให้เห็นว่าสัมประสิทธิ์ความต้านทานแรงเสียดทานจะลดลงเป็น z tr = 0.0028 (จุด D) หรือ 30% ซึ่งแน่นอนว่าไม่สามารถละเลยได้โดยลูกเรือนับถึงความสำเร็จในการแข่ง
บรรทัด B ช่วยให้คุณประเมินความหยาบด้านล่างที่อนุญาตสำหรับเรือยอทช์ขนาดต่างๆ และความเร็วที่แตกต่างกัน จะเห็นได้ว่าความยาวและความเร็วของสายน้ำที่เพิ่มขึ้น ทำให้ความต้องการคุณภาพพื้นผิวเพิ่มขึ้น
สำหรับการวางแนว เรานำเสนอค่าความหยาบ (เป็นมม.) สำหรับพื้นผิวต่างๆ:
ไม้เคลือบเงาและขัดเงาอย่างดี - 0.003-0.005;
ไม้ทาสีและขัดเงา - 0.02-0.03;
ย้อมด้วยสารเคลือบที่เป็นกรรมสิทธิ์ - 0.04-0.C6;
ไม้ทาด้วยตะกั่วแดง - 0.15;
กระดานธรรมดา - 0.5;
ด้านล่างหุ้มด้วยเปลือกหอย - มากถึง 4.0
เราได้กล่าวไปแล้วว่าในส่วนของความยาวของเรือยอทช์ เริ่มต้นจากลำต้น สามารถรักษาชั้นขอบลามิเนตไว้ได้ เว้นแต่ความหยาบที่มากเกินไปจะทำให้เกิดความปั่นป่วนของกระแสน้ำ ดังนั้นจึงเป็นสิ่งสำคัญอย่างยิ่งที่จะต้องจับคันธนูของตัวเรืออย่างระมัดระวัง ทุกขอบที่เข้ามาของกระดูกงู ครีบ และหางเสือ ด้วยขนาดตามขวางขนาดเล็ก - คอร์ดพื้นผิวทั้งหมดของกระดูกงูและหางเสือควรเป็นพื้น ในส่วนท้ายของตัวถังซึ่งความหนาของชั้นขอบเพิ่มขึ้น ข้อกำหนดสำหรับการตกแต่งพื้นผิวจะลดลงบ้าง
ความเปรอะเปื้อนของด้านล่างด้วยสาหร่ายและเปลือกหอยสะท้อนให้เห็นอย่างมากในความต้านทานแรงเสียดทาน หากคุณไม่ทำความสะอาดด้านล่างของเรือยอทช์ที่ลอยอยู่ในน้ำเป็นระยะๆ หลังจากสองหรือสามเดือน ความต้านทานการเสียดสีจะเพิ่มขึ้น 50-80% ซึ่งเทียบเท่ากับการสูญเสียความเร็วในลมเฉลี่ย 15-25 %.
ความต้านทานรูปร่างแม้แต่ในตัวถังที่เพรียวบาง ในขณะเคลื่อนที่ คุณยังสามารถค้นหาเวคเจ็ตที่น้ำทำให้เกิดการเคลื่อนที่ของกระแสน้ำวน นี่เป็นผลมาจากการแยกชั้นขอบเขตออกจากร่างกาย ณ จุดใดจุดหนึ่ง (B ในรูปที่ 14) ตำแหน่งของจุดขึ้นอยู่กับลักษณะของการเปลี่ยนแปลงความโค้งของพื้นผิวตามความยาวของตัวถัง ยิ่งรูปทรงของส่วนท้ายเรียบขึ้นเท่าใด การแยกชั้นของขอบเขตก็จะยิ่งไกลออกไปถึงท้ายเรือเท่านั้น และการเกิดกระแสน้ำวนก็เกิดขึ้นน้อยลง
ที่อัตราส่วนปกติของความยาวลำตัวต่อความกว้าง ความต้านทานของรูปแบบจะมีน้อย การเพิ่มขึ้นอาจเกิดจากการมีโหนกแก้มที่แหลมคม รูปร่างของลำตัวที่หัก กระดูกงูที่มีโปรไฟล์ไม่ถูกต้อง หางเสือ และส่วนที่ยื่นออกมาอื่นๆ ความต้านทานของรูปร่างเพิ่มขึ้นตามความยาวของโซนที่ลดลง ชั้นขอบลามิเนต ดังนั้นจึงจำเป็นต้องขจัดเส้นสี ลดความหยาบกร้าน ปิดช่องในผิวหนัง ใส่แฟริ่งบนท่อที่ยื่นออกมา ฯลฯ
ความต้านทานคลื่นการเกิดคลื่นใกล้ตัวเรือระหว่างการเคลื่อนที่นั้นเกิดจากการกระทำของแรงโน้มถ่วงของของเหลวที่ส่วนต่อประสานระหว่างน้ำกับอากาศ ที่ส่วนหน้า ณ จุดที่ตัวถังสัมผัสกับน้ำ แรงดันจะเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วและน้ำจะสูงขึ้นถึงระดับหนึ่ง ใกล้กับกลางเรือซึ่งเนื่องจากการขยายตัวของตัวเรือความเร็วของการไหลเพิ่มขึ้นความดันในนั้นตามกฎของ Bernoulli การตกและระดับน้ำลดลง ในท้ายเรือที่ความดันเพิ่มขึ้นอีกครั้ง คลื่นลูกที่สองจะก่อตัวขึ้น อนุภาคน้ำเริ่มสั่นใกล้ตัวเรือ ซึ่งทำให้เกิดการสั่นรองของผิวน้ำ
ระบบที่ซับซ้อนของธนูและคลื่นท้ายเรือเกิดขึ้น ซึ่งโดยธรรมชาติแล้วจะเหมือนกันสำหรับเรือทุกขนาด (รูปที่ 16) ที่ความเร็วต่ำ จะมองเห็นคลื่นต่าง ๆ ที่เกิดขึ้นที่หัวเรือและท้ายเรือได้อย่างชัดเจน สันเขาตั้งอยู่ที่มุม 36-40° กับระนาบเส้นผ่านศูนย์กลาง ที่ความเร็วสูงกว่า คลื่นตามขวางจะแตกต่างกัน ยอดที่ไม่เกินนิกาย / ยุค จำกัดโดยมุม 18-20 °ไปยัง DP ของเรือ ระบบโค้งและท้ายเรือของคลื่นตามขวางมีปฏิสัมพันธ์ซึ่งกันและกัน ซึ่งอาจส่งผลให้ทั้งความสูงของคลื่นทั้งหมดที่อยู่ด้านหลังท้ายเรือเพิ่มขึ้นและลดลง ในขณะที่คุณเคลื่อนตัวออกจากเรือ พลังงานของคลื่นจะถูกดูดซับโดยตัวกลางและค่อยๆ จางหายไป
ขนาดของความต้านทานคลื่นจะแตกต่างกันไปตามความเร็วของเรือยอทช์ เป็นที่ทราบกันดีอยู่แล้วจากทฤษฎีการสั่นว่าความเร็วของการแพร่กระจายคลื่นสัมพันธ์กับความยาว lอัตราส่วน
ที่ไหน พี = 3,14; วี-ความเร็วเรือยอชท์ m/s; g \u003d 9.81 m / s 2 - ความเร่งของแรงโน้มถ่วง
เนื่องจากระบบคลื่นเคลื่อนที่ไปพร้อมกับเรือยอทช์ ความเร็วของการแพร่กระจายคลื่นจึงเท่ากับความเร็วของเรือยอทช์
ตัวอย่างเช่นถ้าเรากำลังพูดถึงเรือยอทช์ที่มีความยาวน้ำ 8 ม. จากนั้นที่ความเร็ว 4 นอตคลื่นตามขวางประมาณสามคลื่นจะอยู่ที่ความยาวของตัวเรือด้วยความเร็ว 6 นอต - หนึ่งและ ครึ่งหนึ่ง. ความสัมพันธ์ระหว่างความยาวของคลื่นขวาง X ที่สร้างขึ้นโดยความยาวลำตัว Lkvl! เคลื่อนที่ด้วยความเร็ว วีส่วนใหญ่จะกำหนดขนาดของความต้านทานคลื่น
เราดำเนินการต่อชุดของสิ่งพิมพ์ที่จัดทำโดยบล็อกวิทยาศาสตร์ยอดนิยมแบบโต้ตอบ "ฉันจะอธิบายในสองนาที" บล็อกพูดถึงสิ่งที่เรียบง่ายและซับซ้อนที่ล้อมรอบเราทุกวันและไม่ตั้งคำถามใด ๆ ตราบเท่าที่เราไม่ได้คิดถึงพวกเขา ตัวอย่างเช่น คุณจะพบวิธีที่ยานอวกาศไม่พลาดและอย่าชนกับ ISS เมื่อเทียบท่า
1. เป็นไปไม่ได้ที่จะแล่นเรือต้านลมอย่างเคร่งครัด อย่างไรก็ตาม หากลมพัดไปข้างหน้าแต่เป็นมุมเล็กน้อย เรือยอทช์อาจเคลื่อนตัวได้ ในกรณีเช่นนี้ ถือว่าเรือแล่นไปในทางที่แหลมคม
2. แรงผลักดันของใบเรือเกิดขึ้นจากสองปัจจัย ประการแรกลมเพียงแค่กดใบเรือ ประการที่สอง ใบเรือเอียง ติดตั้งบนเรือยอทช์ที่ทันสมัยที่สุด เมื่อบินไปรอบ ๆ กับอากาศ ทำงานเหมือนปีกเครื่องบินและสร้าง "ยก" เท่านั้นที่ไม่ได้พุ่งขึ้นไปข้างบน แต่ไปข้างหน้า เนื่องจากอากาศพลศาสตร์ อากาศจะเคลื่อนที่ที่ด้านนูนของใบเรือเร็วกว่าทางด้านเว้า และแรงกดที่ด้านนอกของใบเรือจะน้อยกว่าด้านใน
3. แรงทั้งหมดที่เกิดจากใบเรือตั้งฉากกับผืนผ้าใบ ตามกฎการบวกเวกเตอร์ เป็นไปได้ที่จะแยกความแตกต่างระหว่างแรงลอย (ลูกศรสีแดง) และแรงผลัก (ลูกศรสีเขียว) ในนั้น
4. บนเส้นทางที่เฉียบคม แรงดริฟท์นั้นยอดเยี่ยม แต่ตรงกันข้ามกับรูปร่างของตัวเรือ กระดูกงู และหางเสือ: เรือยอทช์ไม่สามารถไปด้านข้างได้เนื่องจากการต้านทานน้ำ แต่เดินหน้าอย่างเต็มใจแม้จะใช้แรงฉุดเล็กน้อย
5. หากต้องการต้านลมอย่างเคร่งครัด เรือยอชท์ก็เหวี่ยง: มันหันไปทางลมโดยด้านใดด้านหนึ่งหรืออีกด้านหนึ่ง เคลื่อนไปข้างหน้าเป็นท่อนๆ แทคควรยาวแค่ไหนและต้องทำมุมไหนต่อลม - คำถามสำคัญของกลยุทธ์กัปตัน
6. มีห้าหลักสูตรหลักของเรือที่สัมพันธ์กับลม ขอบคุณ Peter I คำศัพท์เกี่ยวกับการเดินเรือของชาวดัตช์มีรากฐานมาจากรัสเซีย
7. เลเวนติก- ลมพัดตรงไปที่หัวเรือ คุณไม่สามารถแล่นเรือบนเส้นทางดังกล่าวได้ แต่การหันไปทางลมใช้เพื่อหยุดเรือยอชท์
8. สายลม- วิชาคมเหมือนกัน เมื่อคุณเข้าใกล้ ลมจะพัดผ่านใบหน้าของคุณ ดังนั้นดูเหมือนว่าเรือยอทช์กำลังพัฒนาความเร็วสูงมาก อันที่จริง ความรู้สึกนี้หลอกลวง
9. กัลฟ์วินด์- ลมพัดตั้งฉากกับทิศทางการเดินทาง
10. แบ็คสเตย์- ลมพัดจากท้ายเรือและจากด้านข้าง นี่คือหลักสูตรที่เร็วที่สุด เรือแข่งแบบถอยกลับอย่างรวดเร็วสามารถเร่งความเร็วได้มากกว่าความเร็วลมเนื่องจากการยกของใบเรือ
11. การให้- ลมหางเดียวกันที่พัดมาจากท้ายเรือ ตรงกันข้ามกับความคาดหวัง ไม่ใช่เส้นทางที่เร็วที่สุด: ที่นี่ไม่ใช้การยกของใบเรือ และขีดจำกัดความเร็วตามทฤษฎีต้องไม่เกินความเร็วลม กัปตันที่มีประสบการณ์สามารถทำนายกระแสลมที่มองไม่เห็นได้ในลักษณะเดียวกับที่นักบินเครื่องบินสามารถทำนายกระแสลมขึ้นและลมลงได้
คุณสามารถดูไดอะแกรมแบบโต้ตอบได้ในบล็อก "คำอธิบายสองนาที"
เป็นการยากที่จะจินตนาการว่าเรือเดินทะเลสามารถ "ต้านลม" ได้อย่างไร - หรือ "ลาก" ในคำพูดของลูกเรือ จริงอยู่ กะลาสีจะบอกคุณว่าคุณไม่สามารถแล่นไปในสายลมได้โดยตรง แต่คุณสามารถเคลื่อนที่ในมุมแหลมไปยังทิศทางของลมเท่านั้น แต่มุมนี้มีขนาดเล็ก - ประมาณหนึ่งในสี่ของมุมฉาก - และดูเหมือนว่าอาจจะเข้าใจยากพอ ๆ กัน: ไม่ว่าจะแล่นตรงต่อลมหรือทำมุม 22 °กับมัน
อย่างไรก็ตาม ความจริงแล้วสิ่งนี้ไม่ได้เฉยเมย และตอนนี้เราจะอธิบายว่าเป็นไปได้อย่างไรที่จะเคลื่อนเข้าหามันในมุมเล็กน้อยด้วยแรงลม ให้เราพิจารณาก่อนว่าลมกระทำการบนใบเรือโดยทั่วไปอย่างไร นั่นคือที่ที่ลมพัดใบเรือ คุณอาจคิดว่าลมพัดใบเรือไปในทิศทางที่พัดอยู่เสมอ แต่ไม่เป็นเช่นนั้น ไม่ว่าลมจะพัดไปที่ใด มันจะผลักใบเรือในแนวตั้งฉากกับระนาบของใบเรือ อันที่จริง ให้ลมพัดไปในทิศทางที่ระบุโดยลูกศรในรูปด้านล่าง ไลน์ ABหมายถึงแล่นเรือ
ลมพัดใบเรือทำมุมฉากกับระนาบเสมอ
เนื่องจากลมพัดอย่างสม่ำเสมอทั่วทั้งพื้นผิวใบเรือ เราจึงเปลี่ยนแรงดันลมด้วยแรง R ที่กระทำที่ตรงกลางใบเรือ ขอแบ่งแรงนี้ออกเป็นสองแรง: แรง Qตั้งฉากกับใบเรือ และแรง P กำกับตามลำเรือ (ดูรูปด้านบน ด้านขวา) แรงสุดท้ายผลักใบเรือไปที่ไหนสักแห่งเนื่องจากการเสียดสีของลมบนผืนผ้าใบนั้นเล็กน้อย พลังยังคงอยู่ Qซึ่งผลักใบเรือเป็นมุมฉากกับมัน
เมื่อรู้อย่างนี้แล้ว เราก็สามารถเข้าใจได้ง่ายว่าเรือใบสามารถแล่นไปในมุมแหลมของลมได้อย่างไร ให้สาย QCแสดงให้เห็นแนวกระดูกงูของเรือ
คุณจะแล่นเรือต้านลมได้อย่างไร
ลมพัดทำมุมแหลมกับเส้นนี้ในทิศทางที่ระบุโดยแถวลูกศร เส้น ABแสดงให้เห็นใบเรือ; มันถูกวางไว้เพื่อให้ระนาบของมันแบ่งครึ่งมุมระหว่างทิศทางของกระดูกงูกับทิศทางของลม ทำตามไดอะแกรมสำหรับการกระจายแรง เราพรรณนาความกดดันของลมบนใบด้วยแรง Qซึ่งเรารู้ว่าต้องตั้งฉากกับใบเรือ ขอให้เราแบ่งแรงนี้ออกเป็นสองแรง: แรง Rตั้งฉากกับกระดูกงูและแรง สชี้ไปข้างหน้าตามแนวกระดูกงูของเรือ เนื่องจากการเคลื่อนที่ของเรือไปในทิศทางนั้น Rเผชิญกับแรงต้านทานน้ำ (กระดูกงูในเรือเดินทะเลลึกมาก) จากนั้นแรง Rเกือบสมดุลอย่างสมบูรณ์โดยความต้านทานน้ำ เหลือแต่พลัง สซึ่งอย่างที่คุณเห็นจะพุ่งไปข้างหน้าและทำให้เรือเคลื่อนที่เป็นมุมราวกับหันไปทางลม [พิสูจน์ได้ว่าความแรง สได้ค่าสูงสุดเมื่อระนาบใบเรือผ่ามุมระหว่างทิศทางกระดูกงูกับลม].โดยปกติการเคลื่อนไหวนี้จะดำเนินการในซิกแซกดังแสดงในรูปด้านล่าง ในภาษาของกะลาสีเรือ การเคลื่อนไหวของเรือดังกล่าวเรียกว่า "การตรึง" ในความหมายที่แคบของคำ
หลักสูตรลมเรือยอทช์และเรือใบสมัยใหม่ส่วนใหญ่ติดตั้ง เฉียงใบเรือ ลักษณะเด่นของพวกเขาคือส่วนหลักของใบเรือหรือทั้งหมดอยู่ด้านหลังเสากระโดงหรืออยู่ เนื่องจากขอบด้านบนของใบเรือนั้นตึงตามเสา (หรือตัวมันเอง) ใบเรือจึงไหลไปรอบ ๆ การไหลของอากาศโดยไม่ต้องล้างเมื่ออยู่ในมุมที่ค่อนข้างแหลมกับลม ด้วยเหตุนี้ (และด้วยรูปทรงที่เหมาะสมของตัวเรือ) เรือจึงได้รับความสามารถในการเคลื่อนที่ในมุมแหลมไปยังทิศทางของลม
ในรูป 190 แสดงตําแหน่งของเรือใบในสนามต่างๆ ตามแรงลม เรือใบธรรมดาไม่สามารถต้านลมได้โดยตรง - ในกรณีนี้ ใบเรือไม่ได้สร้างแรงฉุดลากที่สามารถเอาชนะแรงต้านของน้ำและอากาศได้ เรือยอทช์แข่งที่ดีที่สุดในลมปานกลางสามารถแล่นได้ในมุม 35-40° กับทิศทางลม โดยปกติมุมนี้จะต้องไม่ต่ำกว่า 45 องศา ดังนั้นไปยังเป้าหมายที่อยู่ต้านลมโดยตรง เรือใบจึงต้องไปถึง การตรึง- สลับแท็คขวาและซ้าย มุมระหว่างเส้นทางของเรือกับแท็คทั้งสองเรียกว่า มุมแท็คและตำแหน่งของเรือที่โค้งคำนับลมโดยตรง - เลเวนติก. ความสามารถของเรือในการลากและเคลื่อนที่ด้วยความเร็วสูงสุดในทิศทางตรงไปสู่ลมเป็นหนึ่งในคุณสมบัติหลักของเรือใบ
หลักสูตรจากระยะใกล้ถึงลมอ่าวเมื่อลมอยู่ที่ 90° ถึง DP ของเรือ เรียกว่า คม; จากลมกัลฟ์ถึงจิเบะ (ลมพัดตรงไปทางท้ายเรือ) - เสร็จสิ้น. แยกแยะ สูงชัน(แน่นอนเหนือลม 90-135°) และ เต็มแบ็คสเตย์ (135-180 °) เช่นเดียวกับลมลาก (ตามลำดับ 40-60 °และ 60-80 °ต่อลม)
ข้าว. 190. หลักสูตรการเดินเรือที่สัมพันธ์กับลม
1 - ลมด้านข้างสูงชัน 2 - ลากเต็ม; 3 - ลมอ่าว; 4 - แบ็คสเตย์; 5 - จิ๊บ; 6 - เลเวนติก
ลมชายธง.การไหลของอากาศที่ไหลรอบใบเรือยอทช์ไม่ตรงกับทิศทาง ลมที่แท้จริง(เทียบกับที่ดิน). หากเรือกำลังเคลื่อนที่ การไหลของอากาศที่ตรงกันข้ามจะปรากฏขึ้น ซึ่งความเร็วจะเท่ากับความเร็วของเรือ ในที่ที่มีลม ทิศทางที่สัมพันธ์กับเรือจะเบี่ยงเบนไปในทางใดทางหนึ่งเนื่องจากการไหลของอากาศที่กำลังจะมาถึง ความเร็วยังเปลี่ยนแปลง ดังนั้นการไหลทั้งหมดเรียกว่า ลมชายธง. สามารถรับทิศทางและความเร็วได้โดยการเพิ่มเวกเตอร์ของลมที่แท้จริงและการไหลที่จะมาถึง (รูปที่ 191)
ข้าว. 191. ลมที่เห็นได้ชัดเจนในเส้นทางต่างๆ ของเรือยอทช์ที่สัมพันธ์กับลม
1 - ลมแรง; 2 - ลมอ่าว; 3 - แบ็คสเตย์; 4 - จิ๊บ
วี- ความเร็วของเรือยอทช์; วีและ - ความเร็วลมที่แท้จริง วีใน - ความเร็วของลมชายธง
เห็นได้ชัดว่าบนเส้นทางลากความเร็วของลมชายธงมีค่ามากที่สุดและบน jibe - น้อยที่สุดเนื่องจากในกรณีหลังความเร็วของลำธารทั้งสองจะมุ่งไปในทิศทางตรงกันข้าม
ใบเรือบนเรือยอชท์ถูกกำหนดไว้เสมอโดยเน้นไปที่ทิศทางของลมชายธง โปรดทราบว่าความเร็วของเรือยอทช์ไม่ได้เพิ่มขึ้นในสัดส่วนโดยตรงกับความเร็วลม แต่จะช้ากว่ามาก ดังนั้น เมื่อลมเพิ่มขึ้น มุมระหว่างทิศทางของลมจริงและลมปรากฏจะลดลง และในลมที่อ่อนแรง ความเร็วและทิศทางของลมที่ปรากฎจะแตกต่างอย่างเห็นได้ชัดจากลมจริง
เนื่องจากแรงที่กระทำต่อใบเรือเมื่ออยู่บนปีกจะเติบโตตามสัดส่วนของความเร็วของกระแสน้ำรอบๆ เรือใบที่มีแรงต้านการเคลื่อนที่เพียงเล็กน้อยอาจประสบกับ "การเร่งตัวเอง" ซึ่งความเร็วของพวกมันจะสูงกว่าความเร็วลม เรือใบประเภทนี้ ได้แก่ เรือยอทช์น้ำแข็ง - เรือน้ำแข็ง, เรือยอทช์ไฮโดรฟอยล์, เรือยอชท์แบบมีล้อ (ชายหาด) และ proa - เรือลำเดี่ยวแคบพร้อมทุ่นลอยน้ำ เรือประเภทนี้บางลำบันทึกความเร็วได้ถึงสามเท่าของความเร็วลม ดังนั้น บันทึกความเร็วของประเทศของเราบนทุ่นคือ 140 กม./ชม. และตั้งไว้ที่ความเร็วลมที่ไม่เกิน 50 กม./ชม. ในการผ่าน เราทราบว่าบันทึกความเร็วสัมบูรณ์ภายใต้การแล่นเรือบนน้ำนั้นต่ำกว่ามาก: มันถูกตั้งค่าในปี 1981 บนเรือคาตามารันสองเสา Crossbau-II ที่สร้างขึ้นเป็นพิเศษและเท่ากับ 67.3 กม. / ชม.
เรือเดินทะเลทั่วไป หากไม่ได้รับการออกแบบสำหรับการเดินเรือ ในบางกรณีอาจเกินขีดจำกัดความเร็วสำหรับการนำทางแบบ displacement เท่ากับ v = 5.6 √L km / h (ดูบทที่ I)
กองกำลังที่กระทำการบนเรือใบมีความแตกต่างพื้นฐานระหว่างระบบของแรงภายนอกที่กระทำต่อเรือเดินทะเลและเรือที่ขับเคลื่อนด้วยเครื่องยนต์กล บนเรือยนต์ แรงขับของใบพัด - ใบพัดหรือเครื่องพ่นน้ำ - และแรงต้านทานน้ำต่อการเคลื่อนที่ของมันทำหน้าที่ในส่วนใต้น้ำ ซึ่งอยู่ในระนาบเส้นผ่านศูนย์กลางและในแนวตั้งเล็กน้อยจากกัน
บนเรือใบ แรงขับจะถูกนำไปใช้สูงเหนือผิวน้ำและอยู่เหนือแนวการกระทำของแรงลาก หากเรือเคลื่อนที่ในมุมหนึ่งไปยังทิศทางของลม - ในลมพัดแรง ใบเรือของเรือก็ทำงานบนหลักการของปีกแอโรไดนามิกตามที่กล่าวถึงในบทที่ 2 เมื่อใบเรือไหลไปรอบๆ ใบเรือโดยมีกระแสลม สูญญากาศจะถูกสร้างขึ้นที่ด้านลม (นูน) และสร้างแรงดันที่เพิ่มขึ้นที่ด้านลม ผลรวมของแรงดันเหล่านี้สามารถลดลงเป็นแรงแอโรไดนามิกที่ได้ อา(ดูรูปที่ 192) ตั้งฉากกับคอร์ดของโปรไฟล์ใบเรือโดยประมาณและวางไว้ที่กึ่งกลางของใบเรือ (CPU) เหนือผิวน้ำ
ข้าว. 192. แรงกระทำต่อตัวเรือและใบเรือ
ตามกฎข้อที่สามของกลศาสตร์ด้วยการเคลื่อนที่ของร่างกายเป็นเส้นตรงอย่างต่อเนื่องแรงแต่ละอันนำไปใช้กับร่างกาย (ในกรณีนี้กับใบเรือที่เชื่อมต่อกับตัวเรือยอชท์ผ่านเสา, เสื้อผ้ายืนและแผ่น) จะต้องเป็น ตอบโต้ด้วยแรงที่เท่ากันและตรงกันข้าม บนเรือใบ แรงนี้เป็นแรงอุทกพลศาสตร์ที่เป็นผลลัพธ์ ชมนำไปใช้กับส่วนใต้น้ำของตัวถัง (รูปที่ 192) ดังนั้นระหว่างกองกำลัง อาและ ชมมีระยะทางที่รู้จัก - ไหล่ซึ่งเป็นผลมาจากช่วงเวลาของกองกำลังคู่หนึ่งซึ่งมีแนวโน้มที่จะหมุนเรือไปรอบ ๆ แกนที่มุ่งไปในทางใดทางหนึ่งในอวกาศ
เพื่อลดความซับซ้อนของปรากฏการณ์ที่เกิดขึ้นระหว่างการเคลื่อนไหว เรือใบแรงทางน้ำและอากาศพลศาสตร์และโมเมนต์ของพวกมันถูกย่อยสลายเป็นส่วนประกอบขนานกับแกนพิกัดหลัก ตามกฎข้อที่สามของนิวตัน เราสามารถเขียนองค์ประกอบทั้งหมดของแรงและโมเมนต์เหล่านี้ออกเป็นคู่:
| อา | - แรงผลลัพธ์ตามหลักอากาศพลศาสตร์ |
| ตู่ | - พลังของใบเรือดึงเรือไปข้างหน้า: |
| ดี | - แรงหนุนหรือแรงดริฟท์; |
| อา วี | - แนวตั้ง (ตัดที่จมูก) แรง; |
| พี | - แรงมวล (การกระจัด) ของเรือ |
| เอ็ม d | - ช่วงเวลาตัดแต่ง; |
| เอ็ม kr | - ช่วงเวลาที่ส้นเท้า; |
| เอ็มพี | - ช่วงเวลาที่นำไปสู่ลม |
| ชม | - แรงที่เกิดจากอุทกพลศาสตร์ |
| R | - แรงต้านทานน้ำต่อการเคลื่อนที่ของเรือ |
| R d | - แรงด้านข้างหรือแรงต้านทานการดริฟท์ |
| ชม วี | - แรงอุทกพลศาสตร์แนวตั้ง |
| γ· วี | - แรงลอยตัว; |
| เอ็ม l | - โมเมนต์ต้านทานการตัดแต่ง |
| เอ็มใน | - ช่วงเวลาฟื้นฟู; |
| เอ็มที่ | - ช่วงเวลาที่อ่อนน้อมถ่อมตน |
เพื่อให้เรือแล่นได้มั่นคงบนเส้นทางของมัน แรงแต่ละคู่และโมเมนต์แต่ละคู่จะต้องเท่ากัน ตัวอย่างเช่น แรงดริฟท์ ดีและแรงต้านทานดริฟท์ R d สร้างช่วงเวลาที่ส้นเท้า เอ็ม cr ซึ่งต้องสมดุลด้วยช่วงเวลาแห่งการฟื้นฟู เอ็มในหรือโมเมนต์ความมั่นคงด้านข้าง โมเมนต์นี้เกิดขึ้นจากการกระทำของกองกำลังมวล พีและการลอยตัวของเรือ γ วีกระทำบนไหล่ l. แรงเดียวกันก่อให้เกิดโมเมนต์ต้านทานการเล็มหรือโมเมนต์ความมั่นคงตามยาว เอ็ม lมีขนาดเท่ากันและตรงข้ามกับโมเมนต์ตัดแต่ง เอ็ม e. เงื่อนไขของหลังคือโมเมนต์ของแรงคู่ ตู่ - Rและ อา วี - ชม วี .
ดังนั้นการเคลื่อนที่ของเรือใบในแนวเฉียงกับลมจึงสัมพันธ์กับการม้วนตัวและการตัดแต่งและแรงด้านข้าง ดีนอกเหนือจากการหมุนแล้วยังทำให้เกิดการล่องลอย - การล่องลอยด้านข้างดังนั้นเรือเดินทะเลใด ๆ จะไม่เคลื่อนที่ไปในทิศทางของ DP อย่างเคร่งครัดเช่นเรือที่มีเครื่องยนต์กล แต่มีมุมลอยเล็ก ๆ β ลำตัวของเรือใบ กระดูกงู และหางเสือกลายเป็นไฮโดรฟอยล์ ซึ่งถูกโจมตีโดยกระแสน้ำที่ไหลเข้ามาในมุมการโจมตีเท่ากับมุมลอย เหตุการณ์นี้ทำให้เกิดแรงต้านการดริฟต์บนกระดูกงูของเรือยอทช์ R d ซึ่งเป็นส่วนประกอบของแรงยก
ความมั่นคงในการเคลื่อนที่และการตั้งศูนย์กลางของเรือเดินทะเลเนื่องจากส้น แรงฉุดของใบเรือ ตู่และแรงต้าน Rดูเหมือนว่าจะทำงานในระนาบแนวตั้งที่แตกต่างกัน พวกเขาสร้างกองกำลังคู่หนึ่งที่นำเรือไปในสายลม - กระแทกมันออกจากเส้นทางตรงที่ตามมา สิ่งนี้ถูกป้องกันโดยโมเมนต์ของแรงคู่ที่สอง - ส้นเท้า ดีและแรงต้านดริฟท์ R d เช่นเดียวกับแรงเล็กน้อย นู๋บนหางเสือซึ่งต้องใช้เพื่อแก้ไขการเคลื่อนที่ของเรือยอทช์ในสนาม
เห็นได้ชัดว่าปฏิกิริยาของเรือต่อการกระทำของแรงเหล่านี้ขึ้นอยู่กับขนาดและอัตราส่วนของไหล่ เอและ ขที่พวกเขากระทำ ด้วยการหมุนที่เพิ่มขึ้นไหล่ของคู่ขับ ขยังเพิ่มขึ้นและมูลค่าของเลเวอเรจของคู่ต่อท้าย เอขึ้นอยู่กับตำแหน่งญาติ ศูนย์การแล่นเรือ(CP - จุดใช้งานของแรงแอโรไดนามิกที่เกิดขึ้นกับใบเรือ) และ ศูนย์กลางของความต้านทานด้านข้าง(CBS - จุดใช้แรงอุทกพลศาสตร์ที่เกิดขึ้นกับตัวเรือยอทช์)
การกำหนดตำแหน่งของจุดเหล่านี้อย่างแม่นยำนั้นค่อนข้างยาก โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อพิจารณาว่ามันแตกต่างกันไปตามปัจจัยหลายประการ: ทิศทางของเรือที่สัมพันธ์กับลม การตัดและการปรับใบเรือ การม้วนตัวและการตัดแต่งของเรือยอทช์ รูปร่างและโปรไฟล์ของกระดูกงูและหางเสือ ฯลฯ
เมื่อออกแบบและติดตั้งเรือยอทช์ใหม่ จะใช้ CPU แบบมีเงื่อนไขและ CBS โดยพิจารณาว่าอยู่ในจุดศูนย์ถ่วงของร่างแบน ซึ่งเป็นใบเรือที่ตั้งอยู่ใน DP และโครงร่างของส่วนใต้น้ำของ DP ที่มีกระดูกงู ครีบและหางเสือ (รูปที่ 193) ตัวอย่างเช่น จุดศูนย์ถ่วงของใบเรือรูปสามเหลี่ยม ตั้งอยู่ที่จุดตัดของค่ามัธยฐานสองใบ และจุดศูนย์ถ่วงร่วมของใบเรือทั้งสองใบจะอยู่ที่ส่วนของเส้นตรงที่เชื่อม CPU ของใบเรือทั้งสอง และแบ่งส่วนนี้ ส่วนในสัดส่วนผกผันกับพื้นที่ของพวกเขา หากใบเรือมีรูปทรงสี่เหลี่ยม พื้นที่ของมันถูกหารด้วยเส้นทแยงมุมเป็นสามเหลี่ยมสองรูป และได้ CPU เป็นจุดศูนย์กลางร่วมของสามเหลี่ยมเหล่านี้
ข้าว. 193. การกำหนดศูนย์กลางการแล่นเรือของเรือยอชท์แบบมีเงื่อนไข
ตำแหน่งของ CBS สามารถกำหนดได้โดยการปรับสมดุลเทมเพลตของโปรไฟล์ใต้น้ำของ DP โดยตัดกระดาษแข็งบาง ๆ ที่ปลายเข็ม เมื่อแม่แบบอยู่ในแนวนอน เข็มจะอยู่ที่จุด CLS แบบมีเงื่อนไข อย่างไรก็ตาม วิธีนี้ใช้ได้กับเรือที่มีพื้นที่ขนาดใหญ่ในส่วนใต้น้ำของ DP - สำหรับเรือยอทช์ประเภทดั้งเดิมที่มีแนวกระดูกงูยาว เรือเดินทะเล ฯลฯ บนเรือยอทช์สมัยใหม่ รูปทรงของเรือคือ ออกแบบตามทฤษฎีปีก บทบาทหลักในการสร้างการดริฟท์แรงฉุดเล่นโดยครีบกระดูกงูและหางเสือ ซึ่งมักจะติดตั้งแยกจากกระดูกงู ศูนย์กลางของแรงกดดันทางอุทกพลศาสตร์บนโปรไฟล์สามารถพบได้ค่อนข้างแม่นยำ ตัวอย่างเช่น สำหรับโปรไฟล์ที่มีความหนาสัมพัทธ์ δ/ ขประมาณ 8% จุดนี้ประมาณ 26% ของคอร์ด ขจากขอบชั้นนำ
อย่างไรก็ตาม ตัวเรือยอทช์ในทางใดทางหนึ่งส่งผลกระทบต่อธรรมชาติของการไหลรอบกระดูกงูและหางเสือ และอิทธิพลนี้จะแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับการหมุน การตัดแต่ง และความเร็วของเรือ ในกรณีส่วนใหญ่ CLS ที่แท้จริงจะเคลื่อนไปข้างหน้าโดยสัมพันธ์กับจุดศูนย์กลางของแรงดันที่กำหนดไว้สำหรับกระดูกงูและหางเสือสำหรับส่วนกำหนดค่าแยก เนื่องจากความไม่แน่นอนในการคำนวณตำแหน่งของ CPU และ CBS นักออกแบบเมื่อพัฒนาโครงการสำหรับเรือเดินทะเลมี CPU ในระยะหนึ่ง เอ- ก้าวหน้า - นำหน้าซีบีเอส จำนวนล่วงหน้าถูกกำหนดทางสถิติ จากการเปรียบเทียบกับเรือยอทช์ที่มีฐานมั่นคงซึ่งอยู่ใกล้กับส่วนโค้งของโครงการใต้น้ำ ความมั่นคง และอุปกรณ์การเดินเรือ ค่าล่วงหน้ามักจะกำหนดเป็นเปอร์เซ็นต์ของความยาวของเรือตามตลิ่งและสำหรับเรือที่ติดตั้งสลุบเบอร์มิวดา 15-18% หลี่. ยิ่งความเสถียรของเรือยอทช์ต่ำมากเท่าไหร่ เรือก็จะยิ่งหมุนมากขึ้นภายใต้อิทธิพลของลม และความต้องการความเป็นผู้นำของ CPU ที่ด้านหน้าของ CBS ก็ยิ่งมากขึ้นเท่านั้น
สามารถปรับตำแหน่งสัมพัทธ์ของ CPU และ CLS ได้อย่างแม่นยำเมื่อทำการทดสอบเรือยอทช์ขณะเดินทาง หากเรือมีแนวโน้มที่จะต้านลม โดยเฉพาะอย่างยิ่งในลมปานกลางและลมสด แสดงว่านี่เป็นข้อบกพร่องที่ศูนย์กลางขนาดใหญ่ ความจริงก็คือกระดูกงูเบี่ยงเบนการไหลของน้ำที่ไหลจากมันใกล้กับ DP ของเรือ ดังนั้น หากหางเสือเป็นแนวตรง โปรไฟล์ของมันก็ทำงานโดยมีมุมโจมตีที่เล็กกว่ากระดูกงูอย่างเห็นได้ชัด ถ้าเพื่อชดเชยแนวโน้มของเรือยอทช์ที่จะแบกรับ หางเสือจะต้องถูกเลื่อนไปตามลม จากนั้นแรงยกที่ก่อตัวขึ้นบนนั้นกลับกลายเป็นว่ามุ่งไปที่ด้านใต้ลม - ไปในทิศทางเดียวกับแรงดริฟท์ ดีบนใบเรือ ส่งผลให้เรือมีการดริฟท์เพิ่มขึ้น
อีกอย่างคือความโน้มเอียงเบาของเรือยอทช์ที่จะขับเคลื่อน หางเสือเลื่อนไปทางด้านใต้ลม 3-4° โดยทำมุมโจมตีเท่ากันหรือสูงกว่าเล็กน้อยกับกระดูกงู และมีส่วนร่วมในการต้านทานการดริฟต์อย่างมีประสิทธิภาพ แรงเฉือน ชมที่เกิดขึ้นบนหางเสือ ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงที่สำคัญของ CLS ทั้งหมดไปที่ท้ายเรือในขณะที่ลดมุมการเคลื่อนตัว อย่างไรก็ตาม ถ้าจะให้เรือยอทช์อยู่บนเส้นทางลมแรง จำเป็นต้องเลื่อนหางเสือไปทางด้านลมที่มุมมากกว่า 2-3 ° อย่างต่อเนื่อง จำเป็นต้องเคลื่อน CPU ไปข้างหน้าหรือเคลื่อน CLS กลับ ซึ่งมากกว่า ยาก.
บนเรือยอทช์ที่สร้างขึ้น คุณสามารถเคลื่อน CPU ไปข้างหน้าได้โดยการเอียงเสาไปข้างหน้า เคลื่อนไปข้างหน้า (หากการออกแบบขั้นตอนอนุญาต) ทำให้ใบเรือสั้นลงตามท่อลม เพิ่มพื้นที่ของใบเรือหลัก หากต้องการย้าย CLS กลับ คุณต้องติดตั้งครีบที่ด้านหน้าพวงมาลัยหรือเพิ่มขนาดของหางเสือ
เพื่อขจัดแนวโน้มของเรือยอทช์ที่จะทนได้ จำเป็นต้องใช้มาตรการตรงกันข้าม: ย้าย CPU กลับหรือย้าย CLS ไปข้างหน้า
บทบาทขององค์ประกอบของแรงแอโรไดนามิกในการสร้างแรงขับและการดริฟท์ทฤษฎีสมัยใหม่ของการทำงานของใบเรือเอียงนั้นมีพื้นฐานมาจากข้อกำหนดของแอโรไดนามิกของปีกซึ่งเป็นองค์ประกอบที่ได้รับการพิจารณาในบทที่ 2 เมื่อใบเรือวางทำมุมโจมตี α กับลมชายธง ไหลรอบใบเรือ ทำให้เกิดแรงแอโรไดนามิก อาซึ่งสามารถแสดงเป็นสององค์ประกอบ: แรงยก Yตั้งฉากกับการไหลของอากาศ (ลมชายธง) และลาก X- การคาดการณ์แรง อาไปสู่ทิศทางการไหลของอากาศ กองกำลังเหล่านี้ใช้เมื่อพิจารณาถึงลักษณะของใบเรือและอุปกรณ์เดินเรือทั้งหมด
แรงพร้อมกัน อาสามารถแสดงในรูปขององค์ประกอบอื่นๆ อีกสององค์ประกอบ: แรงผลัก ตู่ทิศทางตามแกนการเคลื่อนที่ของเรือยอทช์และแรงดริฟท์ตั้งฉากกับมัน ดี. โปรดจำไว้ว่าทิศทางการเคลื่อนที่ของเรือใบ (หรือเส้นทาง) แตกต่างจากเส้นทางโดยค่าของมุมลอย β แต่มุมนี้สามารถละเลยได้ในการวิเคราะห์เพิ่มเติม
หากอยู่บนเส้นทางลมพัดผ่าน สามารถเพิ่มลิฟต์บนใบเรือให้มีค่าได้ Y 1 และความต้านทานด้านหน้ายังคงไม่เปลี่ยนแปลง จากนั้นแรง Y 1 และ X, เพิ่มตามกฎการบวกเวกเตอร์, สร้างแรงแอโรไดนามิกใหม่ อา 1 (รูปที่ 194, เอ). พิจารณาส่วนประกอบใหม่ ตู่ 1 และ ดี 1 จะเห็นได้ว่าในกรณีนี้ ด้วยแรงยกที่เพิ่มขึ้น ทั้งแรงผลักและแรงดริฟท์จะเพิ่มขึ้น
ข้าว. 194. บทบาทของการยกและลากในการสร้างแรงผลักดัน
ด้วยโครงสร้างที่คล้ายคลึงกัน จะเห็นได้ว่าการลากที่เพิ่มขึ้นบนเส้นทางลากจูง แรงฉุดลากลดลง และแรงดริฟท์จะเพิ่มขึ้น ดังนั้นเมื่อแล่นเรือในลมที่พัดแรง แรงยกของใบเรือจึงมีบทบาทชี้ขาดในการสร้างแรงผลักดันของใบเรือ ความต้านทานหน้าผากควรน้อยที่สุด
โปรดทราบว่าบนเส้นทางลาก ลมชายธงมีความเร็วสูงสุด ดังนั้น ส่วนประกอบทั้งสองของแรงแอโรไดนามิก Yและ Xมีขนาดใหญ่พอ
บนเส้นทางกัลฟ์วินด์ (รูปที่ 194, ข) แรงยกคือแรงผลัก และแรงลากคือแรงดริฟท์ การเพิ่มแรงดึงของใบเรือจะไม่ส่งผลต่อขนาดของแรงผลัก: มีเพียงแรงล่องลอยเท่านั้นที่เพิ่มขึ้น อย่างไรก็ตาม เนื่องจากความเร็วของลมชายธงในกระแสลมอ่าวไทยลดลงเมื่อเทียบกับลมที่ลาก การล่องลอยส่งผลต่อประสิทธิภาพการขับขี่ของเรือในระดับที่น้อยกว่า
ในหลักสูตรแบ็คสเตย์ (รูปที่ 194, ใน) ใบเรือทำงานในมุมสูงของการโจมตีซึ่งกำลังยกน้อยกว่าการลาก หากคุณเพิ่มแรงต้าน แรงผลักและแรงดริฟท์ก็จะเพิ่มขึ้นเช่นกัน ด้วยแรงยกที่เพิ่มขึ้น แรงผลักดันจะเพิ่มขึ้น และแรงดริฟท์ลดลง (รูปที่ 194, จี). ดังนั้น ในเส้นทางแบ็คสเตย์ การเพิ่มทั้งแรงยกและ (หรือ) การลากจะเพิ่มแรงฉุดลาก
บน jibe มุมของการโจมตีของใบเรือนั้นใกล้เคียงกับ 90° ดังนั้นแรงยกบนใบเรือจึงเป็นศูนย์ และการลากจะมุ่งไปตามแกนของการเคลื่อนที่ของเรือและเป็นแรงผลัก แรงดริฟท์เป็นศูนย์ ดังนั้นในเส้นทาง jibe เพื่อเพิ่มแรงผลักดันของใบเรือจึงควรเพิ่มการลาก สำหรับเรือยอทช์แข่ง ทำได้โดยการตั้งค่าใบเรือเพิ่มเติม - สปินเนเกอร์และโบลเปอร์ ซึ่งมีพื้นที่ขนาดใหญ่และมีรูปร่างที่คล่องตัวไม่ดี ควรสังเกตว่าในเส้นทาง jibe ใบเรือของเรือยอชท์ได้รับผลกระทบจากลมชายธงที่มีความเร็วต่ำสุดซึ่งทำให้เกิดกองกำลังที่ค่อนข้างปานกลางบนใบเรือ
ความต้านทานการดริฟท์ดังที่แสดงไว้ข้างต้น ความแรงของการล่องลอยขึ้นอยู่กับเส้นทางของเรือยอทช์ที่สัมพันธ์กับลม เวลาแล่นเรือใกล้จะแรงขึ้นประมาณสามเท่า ตู่, เคลื่อนเรือไปข้างหน้า; บนกระแสลมแรงทั้งสองกำลังเท่ากันโดยประมาณ ในการถอยกลับที่สูงชัน การดึงของใบเรือนั้นมากกว่าแรงดริฟท์ 2-3 เท่า และบนวงแหวนสะอาด แรงดริฟท์จะหายไปเลย ดังนั้น เพื่อให้เรือใบสามารถเคลื่อนไปข้างหน้าบนเส้นทางจากลมพัดสู่อ่าวได้สำเร็จ (ที่มุม 40-90 °ถึงลม) มันจะต้องมีความต้านทานด้านข้างเพียงพอที่จะล่องลอย มากกว่าความต้านทานของน้ำต่อการเคลื่อนที่ ของเรือยอทช์ตลอดเส้นทาง
หน้าที่ของการสร้างแรงต้านการดริฟท์บนเรือเดินทะเลสมัยใหม่นั้นส่วนใหญ่ดำเนินการโดยครีบกระดูกงูหรือกระดานกลางและหางเสือ กลศาสตร์ของการเกิดแรงยกบนปีกที่มีรูปทรงสมมาตร ได้แก่ กระดูกงู ไม้เสียบ และหางเสือ ได้รับการพิจารณาในบทที่ 2 (ดูหน้า 67) ควรสังเกตว่าค่าของมุมลอยของเรือยอชท์สมัยใหม่ - มุมของกระดูกงูหรือโปรไฟล์กระดานกลาง - ไม่ค่อยเกิน 5 °ดังนั้นเมื่อออกแบบกระดูกงูหรือกระดานกลางจึงจำเป็นต้องเลือกขนาดรูปร่างที่เหมาะสมที่สุด และโปรไฟล์หน้าตัดเพื่อให้ได้แรงยกสูงสุดด้วยการลากขั้นต่ำ กล่าวคือที่มุมต่ำของการโจมตี
การทดสอบ airfoils สมมาตรตามหลักอากาศพลศาสตร์พบว่า airfoils ที่หนากว่า (ด้วยอัตราส่วนความหนาของส่วนที่ใหญ่กว่า tเข้ากับคอร์ดของเขา ข) ให้การยกมากกว่าแบบบาง อย่างไรก็ตาม ที่ความเร็วต่ำ โปรไฟล์ดังกล่าวมีแรงต้านที่สูงกว่า ผลลัพธ์ที่ดีที่สุดสำหรับการแล่นเรือยอทช์สามารถทำได้ด้วยความหนาของกระดูกงู t/ข= 0.09÷0.12 เนื่องจากแรงยกของโปรไฟล์ดังกล่าวขึ้นอยู่กับความเร็วของเรือเพียงเล็กน้อย
ความหนาสูงสุดของโปรไฟล์ควรอยู่ที่ระยะ 30 ถึง 40% ของคอร์ดจากขอบชั้นนำของโปรไฟล์กระดูกงู โปรไฟล์ NACA 664-0 ที่มีความหนาสูงสุดอยู่ที่ระยะห่าง 50% ของคอร์ดจากจมูกก็มีคุณสมบัติที่ดีเช่นกัน (รูปที่ 195)
ข้าว. 195. ครีบกระดูกงูของเรือยอทช์
| ระยะห่างจากจมูก x, % ข | ||||||
| 2,5 | 5 | 10 | 20 | 30 | 40 | |
| อุปสมบท y, % ข | ||||||
| NACA-66; δ = 0.05 | 2,18 | 2,96 | 3,90 | 4,78 | 5,00 | 4,83 |
| 2,00 | 2,60 | 3,50 | 4,20 | 4,40 | 4,26 | |
| - | 3,40 | 5,23 | 8,72 | 10,74 | 11,85 | |
| ประวัติโดยย่อ; ความหนาสัมพัทธ์ δ | ระยะห่างจากจมูก x, % ข | |||||
| 50 | 60 | 70 | 80 | 90 | 100 | |
| อุปสมบท y, % ข | ||||||
| NACA-66; δ = 0.05 | 4,41 | 3,80 | 3,05 | 2,19 | 1,21 | 0,11 |
| โปรไฟล์สำหรับ daggerboards; δ=0.04 | 3,88 | 3,34 | 2,68 | 1,92 | 1,06 | 0,10 |
| กระดูกงูของเรือยอทช์ NACA 664-0; δ = 0.12 | 12,00 | 10,94 | 8,35 | 4,99 | 2,59 | 0 |
สำหรับเรือบดขนาดเบาที่สามารถวางแผนและเข้าถึงด้วยความเร็วสูงได้ จะใช้กระดานมีดและหางเสือที่มีรูปทรงบางกว่า ( t/ข= 0.044÷0.05) และการยืดตัวทางเรขาคณิต (อัตราส่วนความลึก dสู่คอร์ดกลาง ขพ.) ถึง 4
การยืดตัวของกระดูกงูของเรือยอชท์กระดูกงูสมัยใหม่คือตั้งแต่ 1 ถึง 3 หางเสือ - มากถึง 4 ส่วนใหญ่กระดูกงูมีรูปสี่เหลี่ยมคางหมูที่มีขอบนำเอียงและมุมเอียงมีผลต่อ ปริมาณการยกและการลากของกระดูกงู ด้วยกระดูกงูที่ยาวประมาณ λ = 0.6 อนุญาตให้เอียงขอบชั้นนำได้ถึง 50 ° ที่ λ = 1 - ประมาณ 20 °; ด้วย λ > 1.5 กระดูกงูที่มีขอบนำแนวตั้งจะเหมาะสมที่สุด
พื้นที่ทั้งหมดของกระดูกงูและหางเสือสำหรับการตอบโต้การล่องลอยอย่างมีประสิทธิภาพมักจะเท่ากับ 1/25 ถึง 1/17 ของพื้นที่ของใบเรือหลัก
ก่อนดำเนินการพิจารณาการทำงานของการเดินเรือ จำเป็นต้องอาศัยประเด็นสั้น ๆ แต่สำคัญสองประการ:
1. กำหนดลมที่ส่งผลต่อใบเรือ
2. บอกเกี่ยวกับคำศัพท์เฉพาะทางทะเลที่เกี่ยวข้องกับหลักสูตรที่สัมพันธ์กับลม
ลมที่แท้จริงและชายธงในการแล่นเรือยอชท์
ลมที่กระทำต่อเรือที่กำลังเคลื่อนที่และทุกสิ่งบนเรือนั้นแตกต่างจากลมที่กระทำกับวัตถุที่อยู่กับที่
อันที่จริงลมเป็นปรากฏการณ์ชั้นบรรยากาศที่พัดสัมพันธ์กับโลกหรือน้ำ เราเรียกว่าลมที่แท้จริง
ในการแล่นเรือยอทช์ ลมที่สัมพันธ์กับเรือยอทช์ที่กำลังเคลื่อนที่เรียกว่าลมชายธง และเป็นผลรวมของลมที่แท้จริงและการไหลของอากาศที่จะมาถึงซึ่งเกิดจากการเคลื่อนตัวของเรือ
ลมที่เห็นได้ชัดมักจะพัดในมุมที่แหลมคมกับเรือมากกว่าลมจริง
ความเร็วของลมที่ปรากฏอาจมากกว่า (หากลมจริงเป็นลมหน้าหรือลมข้าง) หรือน้อยกว่าลมจริง (หากมาจากทิศทางที่ถูกต้อง)
ทิศทางที่สัมพันธ์กับลม
ในสายลมแปลว่า จากทิศทางลมพัด.
ภายใต้ลมด้านที่ลมพัดมา
คำเหล่านี้ รวมทั้งอนุพันธ์จากคำเหล่านี้ เช่น "ลม" "ลม" มีการใช้กันอย่างแพร่หลายมาก และไม่เพียงแต่ในการแล่นเรือยอทช์
เมื่อข้อกำหนดเหล่านี้ใช้กับเรือรบ เป็นเรื่องปกติที่จะพูดถึงด้านลมและลม
ถ้าลมพัดจากด้านกราบขวาของเรือยอชท์ ด้านนี้เรียกว่า ลม, ด้านซ้าย - ลมตามลำดับ
ตะปูซ้ายและขวาเป็นคำสองคำที่เกี่ยวข้องโดยตรงกับคำก่อนหน้า: ถ้าลมพัดไปทางกราบขวาของเรือพวกเขาบอกว่ามันอยู่ทางขวาถ้าอยู่ทางซ้ายก็จะอยู่ทางซ้าย
ในคำศัพท์ภาษาอังกฤษเกี่ยวกับการเดินเรือ สิ่งที่สัมพันธ์กับกราบขวาและฝั่งท่าจะแตกต่างจากขวาและซ้ายตามปกติ เกี่ยวกับด้านกราบขวาและทุกอย่างที่เกี่ยวข้องพวกเขาพูดว่า Starboard เกี่ยวกับด้านซ้าย - พอร์ต
หลักสูตรลม
เส้นทางผ่านลมแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับมุมระหว่างทิศทางของลมที่ปรากฎและทิศทางของเรือ แบ่งได้เป็นคมและเต็ม
Badewind - หลักสูตรที่คมชัดเมื่อเทียบกับลม เมื่อลมพัดทำมุมน้อยกว่า 80 องศา สามารถลากได้ในระยะใกล้ (สูงสุด 50°) และลากเต็ม (50 ถึง 80°)
หลักสูตรลมเต็มรูปแบบคือหลักสูตรเมื่อลมพัดทำมุม 90° ขึ้นไปกับทิศทางของเรือ
หลักสูตรเหล่านี้รวมถึง:
กัลฟ์วินด์ - ลมพัดทำมุม 80 ถึง 100°
แบ็คสเตย์ - ลมพัดที่มุม 100 ถึง 150° (แบ็คสเตย์สูงชัน) และ 150 ถึง 170° (แบ็คสเตย์เต็ม)
jibe - ลมพัดท้ายทำมุมมากกว่า 170 °
Leventik - ลมกำลังเข้าหรือใกล้อย่างเคร่งครัด เนื่องจากเรือเดินทะเลไม่สามารถเคลื่อนที่ต้านลมได้ จึงมักถูกเรียกว่าไม่ใช่เส้นทาง แต่เป็นตำแหน่งที่สัมพันธ์กับลม
การซ้อมรบลม
เมื่อเรือยอทช์ที่อยู่ใต้ใบเรือเปลี่ยนเส้นทางเพื่อให้มุมระหว่างลมและทิศทางลดลง เรียกว่าเรือ จะได้รับ. กล่าวอีกนัยหนึ่ง มุ่งหน้า หมายถึงไปในมุมที่คมชัดกว่าลม
หากเกิดกระบวนการย้อนกลับ กล่าวคือ เรือยอทช์เปลี่ยนเส้นทางไปในทิศทางของการเพิ่มมุมระหว่างมันกับลม เรือ หมีออกไป .
ให้เราชี้แจงว่าเงื่อนไข ("ขับ" และ "ถอย" จะใช้เมื่อเรือเปลี่ยนเส้นทางที่สัมพันธ์กับลมภายในแทคเดียวกัน
หากเรือเปลี่ยนแทค (และแล้วเท่านั้น!) การซ้อมรบในการแล่นเรือยอทช์นั้นเรียกว่าการเลี้ยว
มีสองวิธีที่แตกต่างกันในการเปลี่ยนแทคและตามนั้น สองเทิร์น: แทคและ jibe .
แทคคือการเลี้ยวต้านลม เรือถูกขับเคลื่อนคันธนูของเรือข้ามแนวลมเมื่อถึงจุดหนึ่งเรือจะผ่านตำแหน่งของท่าจอดเรือหลังจากนั้นก็นอนอยู่บนแทคอื่น
การแล่นเรือเมื่อแล่นเรือไปทางตรงกันข้าม: เรือแล่นออกไป, ท้ายเรือข้ามแนวลม, ใบเรือถูกย้ายไปยังอีกด้านหนึ่ง, เรือยอชท์อยู่อีกด้านหนึ่ง ส่วนใหญ่มักจะเป็นการเปลี่ยนจากหลักสูตรเต็มรูปแบบหนึ่งไปยังอีกหลักสูตรหนึ่ง
ล่องเรือในเรือยอทช์
งานหลักอย่างหนึ่งสำหรับกะลาสีเรือเมื่อต้องทำงานกับใบเรือคือ การปรับทิศทางใบเรือในมุมที่เหมาะสมที่สุดเมื่อเทียบกับลมเพื่อให้แล่นไปข้างหน้าได้ดีที่สุด ในการทำเช่นนี้ คุณต้องเข้าใจว่าใบเรือมีปฏิสัมพันธ์กับลมอย่างไร
การทำงานของใบเรือนั้นคล้ายกับการทำงานของปีกเครื่องบินในหลาย ๆ ด้านและเกิดขึ้นตามกฎของอากาศพลศาสตร์ สำหรับนักเล่นเรือยอทช์ที่อยากรู้อยากเห็นโดยเฉพาะ คุณสามารถเรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับแอโรไดนามิกของใบเรือในฐานะปีกได้ในบทความชุดหนึ่ง: แต่ควรทำสิ่งนี้หลังจากอ่านบทความนี้แล้วค่อยๆ ย้ายจากเนื้อหาที่ง่ายไปเป็นเนื้อหาที่ซับซ้อนมากขึ้น แต่ฉันกำลังพูดเรื่องนี้กับใคร? นักเรือยอทช์ตัวจริงไม่กลัวความยากลำบาก และคุณสามารถทำทุกอย่างตรงกันข้าม
ความแตกต่างหลัก ระหว่างใบเรือกับปีกเครื่องบินคือ สำหรับลักษณะของแรงแอโรไดนามิกบนใบเรือ จำเป็นต้องมีมุมที่ไม่เป็นศูนย์ระหว่างมันกับลม มุมนี้เรียกว่ามุมโจมตี ปีกเครื่องบินมีรูปทรงที่ไม่สมมาตรและสามารถทำงานได้ตามปกติที่มุมการโจมตีเป็นศูนย์ แต่ใบเรือไม่สามารถทำได้
ในกระบวนการของลมที่พัดไปรอบๆ ใบเรือ จะเกิดแรงแอโรไดนามิกขึ้น ซึ่งท้ายที่สุดแล้วจะเคลื่อนเรือยอทช์ไปข้างหน้า
พิจารณาการทำงานของการแล่นเรือในการแล่นเรือภายใต้เส้นทางที่แตกต่างกันซึ่งสัมพันธ์กับลม ประการแรก เพื่อความง่าย ให้จินตนาการว่าเสากระโดงที่มีใบเรือใบเดียวถูกขุดลงไปที่พื้น และเราสามารถปรับทิศทางลมไปยังใบเรือในมุมต่างๆ ได้
มุมโจมตี 0° ลมพัดตามใบเรือ ใบเรือโบกสะบัดเหมือนธง ไม่มีแรงแอโรไดนามิกบนใบเรือ มีเพียงแรงลากเท่านั้น
มุมโจมตี 7° แรงแอโรไดนามิกเริ่มปรากฏขึ้น มันถูกตั้งฉากกับใบเรือและยังมีขนาดเล็ก
มุมโจมตีประมาณ 20° แรงแอโรไดนามิกถึงค่าสูงสุดในขนาด โดยตั้งฉากกับใบเรือ
มุมโจมตี 90° เมื่อเทียบกับกรณีก่อนหน้านี้ แรงแอโรไดนามิกไม่ได้เปลี่ยนแปลงอย่างมีนัยสำคัญทั้งในด้านขนาดหรือทิศทาง
ดังนั้น เราจึงเห็นว่าแรงตามหลักอากาศพลศาสตร์มักจะตั้งฉากกับใบเรือเสมอ และค่าของแรงนั้นแทบไม่เปลี่ยนแปลงในช่วงของมุมจาก 20 ถึง 90°
มุมของการโจมตีที่มากกว่า 90° นั้นไม่สมเหตุสมผล เนื่องจากใบเรือของเรือยอทช์มักจะไม่ได้ตั้งไว้ที่มุมที่สัมพันธ์กับลม
การพึ่งพาแรงแอโรไดนามิกในมุมของการโจมตีที่ให้ไว้ข้างต้นนั้นเรียบง่ายและมีค่าเฉลี่ยในระดับมาก
อันที่จริงคุณสมบัติเหล่านี้แตกต่างกันอย่างเห็นได้ชัดขึ้นอยู่กับรูปร่างของใบเรือ ตัวอย่างเช่น ใบเรือยาว แคบ และค่อนข้างแบนของเรือยอทช์แข่งจะมีแรงแอโรไดนามิกสูงสุดที่มุมโจมตีประมาณ 15° ที่มุมที่สูงขึ้น แรงจะลดลงบ้าง หากใบเรือเป็นแบบหม้อขลาดมากกว่าและไม่มีการยืดตัวที่ใหญ่มาก แรงแอโรไดนามิกที่อยู่บนเรือก็จะมีค่าสูงสุดที่มุมการโจมตีประมาณ 25-30 °
ตอนนี้ให้พิจารณาการทำงานของการแล่นเรือบนเรือยอชท์
เพื่อความง่าย ให้ลองนึกภาพว่ามีเรือยอทช์เพียงลำเดียว ปล่อยให้มันเป็นถ้ำ
สิ่งแรกที่ต้องพิจารณาคือการทำงานของระบบเรือยอทช์+ใบเรือเมื่อแล่นในเส้นทางที่คมชัดที่สุดเมื่อเทียบกับลม เนื่องจากสิ่งนี้มักทำให้เกิดคำถามมากที่สุด
สมมติว่าลมกระทำบนเรือยอทช์ทำมุม 30-35 องศากับตัวเรือ โดยการปรับทิศทางใบเรือบนเส้นทางโดยทำมุมประมาณ 20° กับลม เราจะได้แรง A ตามหลักอากาศพลศาสตร์ที่เพียงพอ
เนื่องจากแรงนี้ทำมุมฉากกับใบเรือ เราจะเห็นว่ามันดึงเรือยอทช์ไปด้านข้างอย่างแรง เมื่อสลายแรง A เป็นสองส่วน คุณจะเห็นว่าแรงผลักไปข้างหน้า T น้อยกว่าแรงที่ผลักเรือไปด้านข้างหลายเท่า (D, แรงดริฟท์)
ในกรณีนี้ เรือยอชท์เคลื่อนไปข้างหน้าเพราะอะไร
ความจริงก็คือการออกแบบส่วนใต้น้ำของตัวถังทำให้ความต้านทานของตัวถังต่อการเคลื่อนที่ไปด้านข้าง (ที่เรียกว่าการต้านทานด้านข้าง) นั้นมากกว่าความต้านทานการเคลื่อนที่ไปข้างหน้าหลายเท่า สิ่งนี้อำนวยความสะดวกโดยกระดูกงู (หรือกระดานกลาง) หางเสือและรูปร่างของตัวถัง
อย่างไรก็ตาม แรงต้านด้านข้างเกิดขึ้นเมื่อมีสิ่งที่ต้องต้านทาน กล่าวคือ เพื่อให้มันเริ่มทำงาน จำเป็นต้องมีการเคลื่อนตัวไปด้านข้าง ซึ่งเรียกว่าการล่องลอยของลม
การกระจัดนี้เกิดขึ้นตามธรรมชาติภายใต้การกระทำของส่วนประกอบด้านข้างของแรงแอโรไดนามิก และตามการตอบสนอง แรงต้านด้านข้าง S จะเกิดขึ้นทันที โดยพุ่งไปในทิศทางตรงกันข้าม ตามกฎแล้วพวกมันจะสมดุลกันในมุมลอยประมาณ 10-15°
ดังนั้นจึงเห็นได้ชัดว่าองค์ประกอบด้านข้างของแรงแอโรไดนามิกซึ่งเด่นชัดที่สุดในเส้นทางที่แหลมคมเมื่อเทียบกับลมทำให้เกิดปรากฏการณ์ที่ไม่พึงประสงค์สองประการ: ลมพัดและหมุน
ลมล่องลอยหมายความว่าวิถีของเรือยอทช์ไม่ตรงกับระนาบเส้นผ่านศูนย์กลาง (ระนาบเส้นผ่านศูนย์กลางหรือ DP เป็นคำที่ "ฉลาด" สำหรับแนวโค้งท้ายเรือ) มีการกระจัดของเรือยอชท์อย่างต่อเนื่องภายใต้ลมการเคลื่อนไหวเป็นไปอย่างด้านข้างเล็กน้อย
เป็นที่ทราบกันดีว่าเมื่อแล่นเรือไปตามเส้นทางลากภายใต้สภาพอากาศโดยเฉลี่ย ลมจะลอยไปตามมุมระหว่าง DP กับวิถีโคจรจริงประมาณ 10-15°
เคลื่อนตัวต้านลม การตรึง
เนื่องจากการแล่นเรือภายใต้ใบเรือนั้นเป็นไปไม่ได้โดยเด็ดขาดในสายลม และคุณสามารถเคลื่อนที่ได้ในมุมหนึ่งเท่านั้น จึงเป็นการดีที่จะมีแนวคิดว่าเรือยอทช์สามารถเคลื่อนตัวไปตามลมได้เร็วในระดับองศา และสิ่งที่ตามมาก็คือส่วนที่ไม่เคลื่อนที่ของเส้นทางที่สัมพันธ์กับลม ซึ่งการเคลื่อนที่ต้านลมนั้นเป็นไปไม่ได้
ประสบการณ์แสดงให้เห็นว่าเรือยอทช์ธรรมดา (ไม่ใช่เรือยอทช์แข่ง) สามารถแล่นได้อย่างมีประสิทธิภาพในมุม 50-55 °กับลมที่แท้จริง
ดังนั้นหากเป้าหมายที่จะไปถึงนั้นต้านลมอย่างเคร่งครัด การแล่นเรือไปยังจุดหมายนั้นจะไม่เกิดขึ้นเป็นเส้นตรง แต่ในซิกแซกแล้วตะปูต่อหนึ่งจากนั้นก็อีกอันหนึ่ง ในเวลาเดียวกัน แน่นอนว่าคุณจะต้องพยายามไปให้ถึงสายลมให้ได้มากที่สุด กระบวนการนี้เรียกว่าการเคลือบ
มุมระหว่างวิถีของเรือยอทช์กับตะปูสองตัวที่อยู่ติดกันระหว่างการตรึงเรียกว่าการตรึง เห็นได้ชัดว่าเมื่อความคมของการเคลื่อนที่ต่อลมอยู่ที่ 50-55 ° มุมการยึดจะอยู่ที่ 100-110 °
ค่าของมุมการตรึงแสดงให้เราเห็นว่าเราสามารถเคลื่อนที่ไปยังเป้าหมายได้อย่างมีประสิทธิภาพเพียงใดหากกระทบกับลมโดยตรง ตัวอย่างเช่น สำหรับมุม 110° เส้นทางไปยังเป้าหมายจะเพิ่มขึ้น 1.75 เท่า เมื่อเทียบกับการเคลื่อนที่ในแนวเส้นตรง
การแสดงการแล่นเรือในหลักสูตรอื่นที่สัมพันธ์กับลม
เห็นได้ชัดว่าในสนามกัลฟ์วินด์แล้ว แรงขับ T นั้นมากกว่าแรงดริฟท์ D อย่างมีนัยสำคัญ ดังนั้นการดริฟท์และการหมุนจึงมีขนาดเล็ก
ด้วยแบ็คสเตย์ อย่างที่เราเห็น ไม่มีอะไรเปลี่ยนแปลงมากนักเมื่อเทียบกับสนามกัลฟ์วินด์ ใบเรือหลักอยู่ในตำแหน่งเกือบตั้งฉากกับ DP และตำแหน่งนี้เป็นขีดจำกัดสำหรับเรือยอทช์ส่วนใหญ่ เป็นไปไม่ได้ในทางเทคนิคที่จะปรับใช้เพิ่มเติม
ตำแหน่งของใบเรือหลักบนเส้นทาง jibe นั้นไม่แตกต่างจากตำแหน่งในหลักสูตรแบ็คสเตย์
เพื่อความเรียบง่าย เมื่อพิจารณาถึงฟิสิกส์ของกระบวนการในการแล่นเรือยอทช์ เราคำนึงถึงใบเรือเพียงใบเดียว - ใบเรือหลัก โดยปกติ เรือยอทช์จะมีสองใบ - ใบเรือหลักและใบเรือ (ใบด้านหน้า) ดังนั้นในเส้นทาง jibe ใบเรือ (ถ้าอยู่ด้านเดียวกับใบเรือหลัก) อยู่ในเงาลมจากใบเรือหลักและใช้งานไม่ได้ นี่เป็นหนึ่งในหลาย ๆ เหตุผลที่ว่าทำไมเรือยอชต์ถึงไม่ชอบจิ๊บ
