Так как-же зависит площадь паруса от силы ветра?

[FreeHW]

Как-то это слишком сложно получается

[mm7]

Сообщение от MiniMax

выводы:
1) зависимость площади паруса S от скорости реального ветра W существенно слабее, чем S~W^-2.
2) при небольших скоростях катания зависимость площади паруса от скорости реального ветра действительно приближается к зависимости S~W^-1. (что и требовалось доказать!)
3) Чем выше желаемая скорость катания, тем слабее зависимость площади паруса от скорости реального ветра.
Элементарно, Ватсон!

Естественно, чем выше скорость доски, относительно скорости реального ветра, тем больше скорость вымпельного ветра.

"желаемая скорость катания" - она, как правило, - "чем выше тем лучше"!
Достижение наибольшего отношения скорости катания к скорости реального ветра - это священный грааль виндсерфинга.

[burashkache]

Сообщение от MiniMax

Вложение 67997
Прошу прощения за вынужденную паузу, был занят другими проектами. Несмотря на то, что тема моего сообщения явно не нова, дискуссия по ней развернулась аж на восемь страниц! К сожалению, ничего конструктивного, кроме как комментариев типа "Но в действительности всё не так, как на самом деле" я так и не услышал. Всё так, и ответ довольно прост: применив впрямую теорему Жуковского в форме аэродинамическая сила на крыло пропорционально квадрату скорости воздушного потока, можно сразу получить искомую теоретическую зависимость площади паруса от скорости реального ветра. Она приведена на диаграмме. Читать её следует следующим образом.
Предположим, при разных ветрах вы хотите кататься с некоторой постоянной скоростью V_Board превышающей скорость выхода на глиссирование V_planing. Эту скорость V_planing вы установили методом проб и ошибок ("трясением") для своей доски и для своей комплекции. (Для меня она около 25 км/ч.) Из-за всякого рода сопротивлений эта скорость может быть достигнута только при некоторой минимальной силе реального ветра W_planing и некотором (большом) парусе с площадью S_planing. (Вообще V_planing и W_planing близки друг другу и поэтому для простоты было принято, V_planing=W_planing. Некоторую разницу между этими скоростями можно было бы тоже учесть, но это практически не повлияет на основные выводы расчётов). Тогда по оси абсцисс отложена скорость реального ветра, отнесённая к W_planing, а по оси ординат отложена площадь паруса, отнесённая к S_planing.
На диаграмме приведены две красные кривые, соответствующие V_Board=1.5V_planing и V_Board=3V_planing. Ещё на диаграмме приведены две кривые, соответствующие зависимостям S~W^-1 (синяя) и S~W^-2 (зелёная). Можно сделать следующие выводы:
1) зависимость площади паруса S от скорости реального ветра W существенно слабее, чем S~W^-2.
2) при небольших скоростях катания зависимость площади паруса от скорости реального ветра действительно приближается к зависимости S~W^-1. (что и требовалось доказать!)
3) Чем выше желаемая скорость катания, тем слабее зависимость площади паруса от скорости реального ветра.
Замечу, что теорема Жуковского описывает аэродинамическую силу для ламинарного обтекания крыла бесконечной длины. Для реальных парусов конечного размера эти зависимости скорее всего пройдут ещё положе, так как краевые эффекты (типа индуцированного сопротивления) будут сильнее выражены для меньших парусов.
Элементарно, Ватсон!

У вас совершенно точно сильно завышена скорость выхода на глиссирование. при 18 км/ч +-1 доска переходит на глисс. при 25 км/ч это уже уверенное спокойное глиссирование.
Скорость зависит от курса (бакштаг, галфвинд или бейдевинд) степени закрытия паруса и типа доски. Слаломная доска всегда быстрее фристайловой. Возможно в каком-то очень частном случае ваши графики совпадают с практическими результатами, но в целом все это чушь
Посчитайте по вашим формулам какой парус нужен для выхода на глисс на 100 л доске 240х66 и весе райдера 85 кг. На глисс выходим при 18 км/ч. Скорость ветра 12 м/с.
Ну и при каком парусе выйдет при 10 м/с?

[MiniMax]

Сообщение от burashkache

На глисс выходим при 18 км/ч.

18 км/ч - это до преодоления горба сопротивления или после? В простых словах: до глисса или после?

[mm7]

Сообщение от MiniMax

Вложение 67997
Прошу прощения за вынужденную паузу, был занят другими проектами. Несмотря на то, что тема моего сообщения явно не нова, дискуссия по ней развернулась аж на восемь страниц! К сожалению, ничего конструктивного, кроме как комментариев типа "Но в действительности всё не так, как на самом деле" я так и не услышал. Всё так, и ответ довольно прост: применив впрямую теорему Жуковского в форме аэродинамическая сила на крыло пропорционально квадрату скорости воздушного потока, можно сразу получить искомую теоретическую зависимость площади паруса от скорости реального ветра. Она приведена на диаграмме. Читать её следует следующим образом.
Предположим, при разных ветрах вы хотите кататься с некоторой постоянной скоростью V_Board превышающей скорость выхода на глиссирование V_planing. Эту скорость V_planing вы установили методом проб и ошибок ("трясением") для своей доски и для своей комплекции. (Для меня она около 25 км/ч.) Из-за всякого рода сопротивлений эта скорость может быть достигнута только при некоторой минимальной силе реального ветра W_planing и некотором (большом) парусе с площадью S_planing. (Вообще V_planing и W_planing близки друг другу и поэтому для простоты было принято, V_planing=W_planing. Некоторую разницу между этими скоростями можно было бы тоже учесть, но это практически не повлияет на основные выводы расчётов). Тогда по оси абсцисс отложена скорость реального ветра, отнесённая к W_planing, а по оси ординат отложена площадь паруса, отнесённая к S_planing.

Свалены в кучу яблоки и апельсины. V_planing и W_planing не зависят напрямую друг от друга. И обычно не равны.
V_planing зависит от формы доски, ширины кормы и может зависеть от плавника, если применяется ребрение.
W_planing - "сила вера" - скорее скорость истинного ветра для выхода на глиссирование. Это зависит как от от доски, так еще и от паруса.
На формуле у меня было V_planing - 8 узлов, а W_planing зависела от паруса, для ветра от 10 до 14 узлов я брал 11.5м2. Для 15-18 уз 9.8м.
Лучше логически считать так:
1. для выхода на глиссирование и преодоления горба сопротивления доски с формой Ф, шириной кормы w, и весом тушки М, нужна сила F_planing.
2. для получения F_planing при ветре W нужен парус S.

[latad]

Сообщение от mm7

Свалены в кучу яблоки и апельсины. V_planing и W_planing не зависят напрямую друг от друга. И обычно не равны.
V_planing зависит от формы доски, ширины кормы и может зависеть от плавника, если применяется ребрение.
W_planing - "сила вера" - скорее скорость истинного ветра для выхода на глиссирование. Это зависит как от от доски, так еще и от паруса.
На формуле у меня было V_planing - 8 узлов, а W_planing зависела от паруса, для ветра от 10 до 14 узлов я брал 11.5м2. Для 15-18 уз 9.8м.
Лучше логически считать так:
1. для выхода на глиссирование и преодоления горба сопротивления доски с формой Ф, шириной кормы w, и весом тушки М, нужна сила F_planing.
2. для получения F_planing при ветре W нужен парус S.

Я бы сюда добавил случай фойла, с одной стороны это сложней, с другой - проще с подъёмной силой крыла, потому что горб сопротивления крыла настолько мал (и по скорости возникновения тоже), что практически незаметен на фоне режима ВИ.
Случай фойла распадается на три варианта:
1) выход на крыло раньше выхода на глисс;
2) выход на глисс и на крыло практически одновременно;
3) выход на глисс заведомо раньше выхода на крыло и требуется ещё существенный разгон на глиссе, чтобы устойчиво встать на крыло.
Теперь скорости.
Доски грубо можно разделить на 3 класса:
Д1) доска выходит на глисс с 14км/ч
Д2) ... с 16-18-20км/ч
Д3) практически никогда, как например виндгляйдер, который при 12км/ч уже за кормой не бурлит, но окончательно отрывается от спутной волны при 25км/ч (и становится практически неуправляемым).
Итого, в случае Д1 миновать глиссирование мягко говоря затруднительно, если крыло маленькое, но так же затруднительно выйти на глисс при большом крыле, потому что оно поднимет доску раньше.
Но есть варианты, и с большим крылом можно не дать подняться, а просто глиссировать, а можно так настроить стаб, что он задерёт нос доски и сделает выход на глисс тяжёлым, но и на крыло не выйти, потому что скорость ещё мала.
Но, несмотря на добавление ещё кучи параметров, рассмотрение варианта с фойлом может лучше прояснить вопрос с соотношением площади паруса к силе ветра, сделав вопрос выхода на глисс не таким значимым. Кроме того, становится более явной зависимость от веса тушки, который существенно компенсируется крылом и сильно облегчает преодоление горба сопротивления, требуя меньшей площади паруса.

[mm7]

Изначальный вопрос вообще не предполагал учета доски/плавника/фойла/тушки/эргономики...

Сообщение от MiniMax

#1 (теоретический). Из теории крыла (ф-ла Жуковского) следует, что тяга паруса прорциональна квадрату скорости набегающего ветра (, что у яхтсменов и виндсерферов называется вымпельный ветер). Т.е., если скорость ветра удваивается, я должен взять парус размером 1/4, чтобы получить ту же силу тяги при тех-же остальных параметрах.
#2 (практический). Из рекомендаций производителей парусов, из калькуляторов площади паруса для различных ветровых условий, да из моего собственного опыта следует, что размер паруса просто обратно пропорционален силе ветра. Т.е. при вдвое большей силе ветра я возьму парус лишь вдвое меньше, чтобы кататься в тех-же условиях.

Оба эти ответа явно противоречат друг другу. Отсюда вопрос к более продвинутым (в теоретическом и практическом плане) райдерам: как-же примирить теорию и практику? Спасибо за комментарии.

По идее это вопрос - "Какова зависимость Тяги паруса от скорости вымпельного ветра".
На него ответ прост - да зависимость тяги паруса от скорости вымпельного ветра квадратична.

Но. Если мы говорим о виндсерфинге, то обязаны понимать какая Тяга требуется для каталки, для выхода на глисс в частности.
И тут начинают добавляться немерянные сложности вызваные гидродинамикой водоизмещения и глиссирования в смешанном режиме, что выражается в подсчете или нахождении горба сопротивления. Тут добавляются, чисто физически, параметры - форма корпуса: длина, ширина, коэф трапециевидности разреза, обтекаемость .... это для режима водоизмещения. Для глиссирования - ширина кормы, V-образность, обруб транца... А еще надо добавить эргономику, навыки, мастерство ...
Итак куча переменных! А ты еще и фойл сюда.

[latad]

Сообщение от mm7

И тут начинают добавляться немерянные сложности вызваные гидродинамикой водоизмещения и глиссирования в смешанном режиме, что выражается в подсчете или нахождении горба сопротивления. Тут добавляются, чисто физически, параметры - форма корпуса: длина, ширина, коэф трапециевидности разреза, обтекаемость .... это для режима водоизмещения. Для глиссирования - ширина кормы, V-образность, обруб транца... А еще надо добавить эргономику, навыки, мастерство ...
Итак куча переменных! А ты еще и фойл сюда.

По идее, фойл должен упростить, уменьшив или вовсе исключив некоторые трудно учитываемые параметры.

[burashkache]

Сообщение от MiniMax

18 км/ч - это до преодоления горба сопротивления или после? В простых словах: до глисса или после?

Это момент выхода из толщи воды на поверхность.
Опять-же +-, значения по собственным наблюдениям 15-16 км/ч активное бурление за кормой, но еще не выход. 17 км/ч граничное глиссирование, 18 км/ч выход на поверхность и набор скорости. Скорость после выхода ограничена только силой ветра, поверхностью воды, матчастью и собственными навыками. Кто-то после выхода идет 25, кто-то 35, кто-то и 50 может.

[MiniMax]

Сообщение от burashkache

У вас совершенно точно сильно завышена скорость выхода на глиссирование. при 18 км/ч +-1 доска переходит на глисс. при 25 км/ч это уже уверенное спокойное глиссирование.
Скорость зависит от курса (бакштаг, галфвинд или бейдевинд) степени закрытия паруса и типа доски. Слаломная доска всегда быстрее фристайловой. Возможно в каком-то очень частном случае ваши графики совпадают с практическими результатами, но в целом все это чушь
Посчитайте по вашим формулам какой парус нужен для выхода на глисс на 100 л доске 240х66 и весе райдера 85 кг. На глисс выходим при 18 км/ч. Скорость ветра 12 м/с.
Ну и при каком парусе выйдет при 10 м/с?

Если я правильно понял вопрос, то ответ следующий:
Дано: вы только-только выходите на глиссирование со скоростью 5 м/с (18 км/ч) при ветре в 7 м/с, а при ветре 12 м/с берёте парус 5,3 m², чтобы гонять со скоростью 15 м/с.
Ответ: чтобы гонять с той же скоростью 15 м/с при ветре 10 м/с нужно поменять парус на 6,4m².

[burashkache]

Сообщение от MiniMax

Если я правильно понял вопрос, то ответ следующий:
Дано: вы только-только выходите на глиссирование со скоростью 5 м/с (18 км/ч) при ветре в 7 м/с, а при ветре 12 м/с берёте парус 5,3 m², чтобы гонять со скоростью 15 м/с.
Ответ: чтобы гонять с той же скоростью 15 м/с при ветре 10 м/с нужно поменять парус на 6,4m².

15 м/с это 54 км/ч. Ну реально мало кто гоняет с такой скоростью. 30-35 км/ч на глисс. это уже нормально.

при ветре 10 м/с вы не поедете на доске с парусом и плавником со скоростью 15 м/с=54 км/ч

Расчет ваш с очень большими допущениями и погрещностью, да и площадь паруса вы не рассчитали по своей модели, а взяли из моего же сообщения #24 из этой темы. Я вам тогда же и написал про паруса 5,3 и 6,4, которые у меня есть и когда я их использую.

[MiniMax]

Хорошо, пересчитал. Тогда зависимость действительно приблизилась к S~1/W
Дано: вы только-только выходите на глиссирование со скоростью 5 м/с (18 км/ч) при ветре в 7 м/с, а при ветре 12 м/с берёте парус 5,3 m², чтобы гонять со скоростью 10 м/с.
Ответ: чтобы гонять с той же скоростью 10 м/с при ветре 10 м/с нужно поменять парус на 6,5m². А если вы возьмёте парус 8,7 м², то сможете разогнаться до 10 м/с и при ветре в 7 м/с, то есть сразу после выхода на глиссирование.

[Alex-der]

И какое практическое применение имеют все эти выкладки?
Как тут увязан литраж, геометрия и назначение доски?
Вес и умение "тушки"?
Расчёты не о чём.
GPS всем в помощь.

[latad]

А как сюда укладывается Формула, у которой для слабого ветра (до 5м/с, но не возбраняется и 8м/с) парус 12м2, универсальный от 5м/с до 12м/с - 11м2, а 10м2 - уже штормовой?

Сообщение от Alex-der

И какое практическое применение имеют все эти выкладки?
Как тут увязан литраж, геометрия и назначение доски?
Вес и умение "тушки"?
Расчёты не о чём.
GPS всем в помощь.

С некоторых пор gps всегда при себе, но ясности он не добавляет при отсутствии конкретного замера в конкретный момент истинной скорости ветра. А вот с этим проблемы даже на гонках мирового уровня.
Нет, где-то там, на флагштоке - никаких проблем, а как в данной точке? Ну хотя бы вдоль трассы хотя бы через каждые 100 метров?
Например, смотрю прогноз типа "сейчас", ветер 2,7м/с, порывы до 10м/с. Бегу к воде с секундомером, знаю, что от мыса отошёл порыв, засекаю время, на траверзе порыв через 30 сек, расстояние от мыса до места засечки 330метров. Никаких сомнений в правильности замера времени и расстояния быть не может, порыв идёт именно там, где надо...
11м/с, что брать будем??
Доска ФЕ 160л ширина метр с гаком, длина 228см, вес тушки 90кг, предположим, что выбор верхушек у нас типа "всё есть на любой случай".

[Dmitrii]

Да и парус можно закрыть и приоткрыть …

Не разу не видел чтобы при изменении ветра с 7 до 10 кто-то шел парус менять :)

Сообщение от MiniMax

…. А если вы возьмёте парус 8,7 м², то сможете разогнаться до 10 м/с и при ветре в 7 м/с, то есть сразу после выхода на глиссирование.

А если я возьму 12м парус, то что будет при ветре 7м/с?