Вернуться   RaceYou! Всероссийский виндсерфинг форум > RaceYou! > Для новичков > Копилка знаний

Копилка знаний Библиотека новичка: статьи и руководства о том, как сделать тот или иной элемент, а также переводы и другие руководства. Все вопросы технического характера (как набить парус, как установить трапец шкоты и т.д.) а также какое выбрать оборудование - смотрите в разделе Матчасть

Ответ
Опции темы
Непрочитано 24.07.2011, 22:37
#1
   Сказали спасибо за это сообщение: 2
sl55
Windsurfer

Аватар для sl55
 
Weight: 87 kg.
Благодарностей: 520
Изображений: 2
Принципы работы виндсерфингового плавника или о том, что такое подъемная сила.

Хотя лифт и является пожалуй наиболее важной характеристикой плавника, для начинающего виндсерфера понятие лифт или подъемная сила является несколько загадочным. Новички часто либо вообще не задумываются о работе плавника или считают, что плавник, в каком бы он положении ни находился, просто выдавливает сам себя из воды вертикально вверх при наборе скорости. Ниже я поместил перевод заметки одного из старших инструктров популярной в США «гастролирующей» по популярным винсерфовым спотам школы АВК Дерека Риджфа. Он набрался смелости и с помощью двух известных дизайнеров плавников достаточно просто изложил некоторые аспекты работы плавника. Работа не претендует на исчерпывающее научное описание всех гидродинамических процессов и не заморачивает голову читателя пугающими законами Ньютона и Бернулли. Ну а я набрался смелости и перевел....


Руководство для покупателя плавника. by Derek Rijff

В составе сбалансированного комплекта для виндсерфинга плавник имеет такое-же значение, как и доска и парус, но несмотря на это, прикрутив штатный плавник, полученный в комплекте с доской, про него часто забывают. Замена его на плавник другого размера, формы и качества может оказаться недорогим способом расширить диапазон использования доски, позволить резать более крутые повороты, или идти более прямым курсом. Это руководство для начинающего, представленное вам с целью помочь лучше осознать значение плавника, говорит о том, как работает плавник, и об основных элементах его дизайна, направленных на гармоничную его работу: размеры, гибкость и крыловидность.

Как плавник обеспечивает подъемную силу.
Подъемная сила тема сложная. С помощью Чака Эймса из Тру Эймс Финз и Стана Плескунаса из Фумунда Марин Продактс, мы составили упрощенное оъяснение работы плавника. Несмотря на симметричность сторон, плавник работает таким-же образом, как и все крыловидные структуры - такие как крыло самолета или парус. Для обеспечения подъемной силы молекулы воздуха или воды, перетекая плавник, должны пройти более длинную дистанцию с одной его стороны, чем с другой, прежде чем соединиться опять у задней его кромки. Сторона с более короткой дистанцией испытывает более высокое давление, сторона с более длинной – низкое. По мере того, как зона низкого давления (частичный вакуум) стремится заполниться, она тянет или засасывает крыло в свою сторону, создавая подъемную силу. Подъемная сила всегда направлена в сторону низкого давления. Представьте себе это как асимметричное крыло, подобное крылу самолета, прежде чем продвинуться дальше в понимании работы плавника.
Плавник может быть и симметричен, но поток воды вокруг него – нет, благодаря такому понятию, как угол атаки. Во время движения по воде доска двигается вперед и одновременно смещается боком по ветру (под подветренным углом) крабообразно. Движение вперед обеспечивает набегающий на плавник поток воды, в то-же время смещение по ветру приводит к тому, что вода ударяет в плавник слегка в сторону (с подветренной стороны) создавая угол атаки. Подъемная сила достигается потому, что поток воды асимметричен. На подветренной стороне плавника создается высокое давление потому, что вода с этой стороны проходит более короткое расстояние, в то время как с наветренной стороны образуется зона низкого давления, создавая подъемную силу в этом направлении. Величина подъемной силы это функция угла атаки, площади и формы плавника и скорости движения.
Подъемная сила всегда направлена в сторону наветренного края доски и перпендикулярно к продольной плоскости плавника. Упрощенно говоря, упор в плавник с наклоном доски на подветренный край направляет подъемную силу кверху, а движение с нажимом на пятки (наклоняя доску наветер) прижимает наветренный край доски, так как подъемная сила направляется больше вниз. Доска с излишне большим плавником будет стремиться накрениться слишком сильно на подветренный край и начнет «гулять на хвосте», что затрудняет контроль из-за избытка подъемной силы вверх. Поэтому, имея плавники разного размера, можно использовать одну доску в более широком диапазоне условий катания и размеров парусов.

Размер имеет значение.
В контексте размеров плавника длина его важна, но это не все. Так же, как вы не будете выбирать парус по одной только длине мачты, тут больше факторов при выборе размера. Короткий, широкий плавник с загнутым концом будет иметь такую же площадь, как и прямой узкий плавник на пару дюймов длиннее. Определение в точности требуемого размера плавника часто является делом персонального вкуса. Серферам, предпочитающим сильнее упираться в плавник, нужен размер посущественее, в то время как те, кто предпочитает загружать ребро доски, могут обойтись и меньшим размером. Длина становится важной для любого катающегося на более широких досках с петлями по краям доски, так как им нужен плавник длиннее для обеспечения необходимой поддержки.

Характеристики гибкости.
Так же, как отгибается верхушка паруса, плавник прогибается при прохождении чопа, смены направления хода или перемене его загрузки. Это сгибание помогает воде двигаться в поперечном направлении и смягчает ворастающую подъемную силу. В принципе, мягкость плавника облегчает контроль, в то время как жесткость увеличивает подъемную силу и скоростной потенциал.
Существует три фактора, влияющие на гибкость плавника:
Форма
Oбщая рекомендация это, что длинный узкий плавник будет предназначен для скорости и раннего глиссирования, а короткий, широкий, изогнутый создан для маневренности и лучшего контроля.
Материал
Для воздействия на гибкость плавника дизайнеры используют различные материалы и технологии производства. Выточенные плавники вырезают из блоков материала, из которых поливинилэфирные самые мягкие, а G-10 более жесткие. Добавление слоев углеволокна еще более увеличивает жесткость. Отформованные плавники содержат различной величины добавки материалов для контроля гибкости. Рассчитывайте, что более дорогие, выклеенные в форме плавники, будут обладать более рафинированными характеристиками гибкости, чем дешевые.
Толщина.
В детстве, лазая по деревьям, я познал горьким опытом, что тонкие ветки на дереве обладают большей гибкостью, чем толстые. Создатели плавников наверно так же пришли к тому же выводу, что толщина влияет на гибкость. Разницу между плавниками, заметную на воде, обычно можно различить на глаз, или ощутить на ощупь, или с помощью штангеля.

Факторы крыловидности.
Дизайнеры плавников стараются обеспечить протекание воды через плавник с максимумом подъемной силы и минимумом сопротивления. Если у вас нет ученой степени в гидродинамике, то выбирать плавник по одной характеристике его крыловидности не рекомендуется. Однако, так как эта статья о различиях плавников, то мы выделим основные концепции.
Более толстое сечение крыла обладает большим сопротивлением на скорости, хотя и создают большую подъемную силу и хорошо держат на меньших скоростях. Представьте себе самолет, выпускающий закрылки при взлете, увеличивая размер и толщину крыла, и убирающий их в полете для уменьшения сопротивления. Плавники с наибольшей толщиной сечения по переднему краю развивают больше подъемной силы на меньших скоростях, но приводят к спинауту на более высоких скоростях, так как вода с большей вероятностью начинает отрываться.
Симметрия крыла и гладкость его поверкности имеют значение. Плоские участки, ямки и асимметрия плавника сделают его более склонным к спинаутам. Если вы увидели, что с плавником что то не так, то вы скорее всего почувствуете это и на воде. Поэтому важно содержать плавник в идеальном состоянии.

Прорези, твинзеры, трастеры и т.д.
За годы развития возникало множество изменений стандартного расклада с одиночным плавником; некоторые более удачные чем другие. Если дизайн исходит от создателя плавников, то он обычно нацелен на устранение спинаутов. Идеи, исходящие от создателей досок, направлены на улучшение работы самой доски.
От дизаинеров плавников выходили плавники с расщепленными концами, просверленными отверстиями, выступами и даже малюсенькими плавничками впереди основного. Наиболее популярным изменением был плавник с прорезями. Достоинствoм этих плавников является не столько то, что они не делают спинаут, а скорее то, как легко они от него избавляются. Часто серфер этого даже не замечает.
Строители досок изменяют их добавляя плавники. Использование двух одинакового размера плавников увеличивает сопротивление, но, в зависимости от размера плавников, может или сделать доску более поворотливой или поможет стабилизировать ее на скорости. Бонусом такой «твин-фин» доски является ее способность ходить по мелководью. Другая устоявшаяся разновидность расклада плавников это «трастер», с одним основным плавником по центру и двумя (или более) боковыми. Придираясь, можно опять пожаловаться на снижение скорости. Энтузиасты же будут восхвалять устойчивость по курсу и при резке поворотов.

Оригинал здесь:
http://www.windsport.com/gear_article?news_id=3

Неплохая Java движущаяся иллюстрация крыла в потоке на NASA сайте находится здесь:
http://www.grc.nasa.gov/WWW/k-12/airplane/foil3.html
можно подвигать ползунки и изметиь угол атаки и т.п.

Кому хочется больше физики прошу сюда:
http://www.physel.ru/mainmenu-4/eainmenu-15.html

sl55.
sl55 вне форума Ответить с цитированием
Непрочитано 25.07.2011, 10:43
#2
John W1000
Windsurfer

Аватар для John W1000
 
Sail Number: 1000
Club: РусскоеБоевоеИскусство.РФ
Location: Москва
Благодарностей: 1
Изображений: 149
Мда... Если у плавника и есть "подъемная" сила направленная вертикально вверх, то она настолько мала, что ей можно пренебречь. Я не был отличником по физике, но я катаюсь на доске, и вижу своими глазами что происходит, когда доску "лифтит". Об этом на форуме уже терли-перетерли. Готов премировать плавником того, кто сможет хоть 20 метров проехать по флэту с зазором между доской и водой. Ведь если у плавника есть такая сила, то это несложно? Снимайте свои видеоролики с подветренной стороны на уровне воды и присылайте. Желаю удачи!
John W1000 вне форума Ответить с цитированием
Непрочитано 25.07.2011, 11:58
#3
Vladimir_
Windsurfer

Аватар для Vladimir_
 
Club: сам по себе
Location: Москва
Благодарностей: 2
Thumbs up

‪Hydrofoil Windsurfing‬‏ - YouTube

ни что не выдавало в нём советского разведчика... кроме слова
"Hydrofoil"
плавник мой!
Vladimir_ вне форума Ответить с цитированием
Непрочитано 25.07.2011, 12:00
#4
Komandir
Улыбка SurfСубариста

Аватар для Komandir
 
Location: Тверь
Weight: 105 kg.
Благодарностей: 45
Изображений: 2
так там на плавнике крыло ещё
Komandir вне форума Ответить с цитированием
Непрочитано 25.07.2011, 12:01
#5
Юрий Крикунов
Windsurfer

Аватар для Юрий Крикунов
 
Sail Number: 881
Location: г. Таганрог
Weight: 85 kg.
Благодарностей: 8
Записей в блоге: 1
Изображений: 2
Цитата:
Сообщение от John W1000 Посмотреть сообщение
Мда... Если у плавника и есть "подъемная" сила направленная вертикально вверх, то она настолько мала, что ей можно пренебречь. Я не был отличником по физике, но я катаюсь на доске, и вижу своими глазами что происходит, когда доску "лифтит". Об этом на форуме уже терли-перетерли. Готов премировать плавником того, кто сможет хоть 20 метров проехать по флэту с зазором между доской и водой. Ведь если у плавника есть такая сила, то это несложно? Снимайте свои видеоролики с подветренной стороны на уровне воды и присылайте. Желаю удачи!
John, хоть ты и не был отличником по физике в школе, но должен понимать, что плавник, при вертикальном положении в воде (доска горизонтально), не создает подъемной силы направленной вертикально вверх. А вот при наклоне доски под ветер, т.е. при наклоне самого плавника относительно вертикали в подветренную сторону, на плавнике возникает вертикальная составляющая подъемной силы, которая тем больше, чем больше скорость доски и чем больше площадь плавника. Если плавник небольшой, то и эта вертикальная сотставляющая невелика. Если же ты, например, поставишь на свою слаломную доску 70 см. плавник, то ты легко заметишь эту вертикальную составляющую, которая будет переворачивать твою доску подветер на определенной скорости, и тебе не нужно будет просить кого-либо снимать видеоролики о вертикальной составляющей плавников. Надеюсь тебе будет это не трудно проверить на практике? Желаю удачи в эксперименте!
P.S. Любители, осваивавшие виндсерфинг на швертовых досках в 70-е годы прошлого века, сталкивались постоянно с этой проблемой, при хождении полными курсами в сильный ветер, так как на шверте возникала слишком большая вертикальная составляющая подъемной силы, которая просто переворачивала доску вместе со спортсменом. Поэтому для устанения такой проблемы шверты на полных курсах приходилось просто вынимать из доски, чтобы доска не переворачивалась. Это уже несколько позже для устранения проблем со "всплытием" шверта на полных курсах стали производить доски с убирающимися швертами, а затем и безшвертовые доски. Однако с развитием технологий и с увеличением скоростей и размеров плавников, которые сравнимы по площади со швертами 70-х, такая проблема вполне может возникнуть и на современных безшвертовых досках.
Юрий Крикунов вне форума Ответить с цитированием
Непрочитано 25.07.2011, 12:09
#6
Vladimir_
Windsurfer

Аватар для Vladimir_
 
Club: сам по себе
Location: Москва
Благодарностей: 2
Exclamation

Цитата:
Сообщение от Komandir Посмотреть сообщение
так там на плавнике крыло ещё
какое крыло - сплошная сила мысли!!!
... ну и умение!

P.S. хотя, как вариант, в кадр не попала Большая Белая...
Vladimir_ вне форума Ответить с цитированием
Непрочитано 25.07.2011, 12:13
#7
AlohaSpb
Windsurfer

Аватар для AlohaSpb
 
Location: Санкт-Петербург
Благодарностей: 5
ЮЮ +1.
Эта сила приложена не прямо к оси доски, а к плавнику, поэтому создаёт вращающий момент относительно оси.
Кроме того, при "правильных" условиях эта вертикальная составляющая недостаточна, чтобы поднять корму над водой. Но это ещё не означает, что силы нет вообще. Архимедова сила тоже не позволяет доске летать. Однако в существовании этой силы никто не соменвается - без неё доска тупо утонет.
AlohaSpb вне форума Ответить с цитированием
Непрочитано 25.07.2011, 12:23
#8
John W1000
Windsurfer

Аватар для John W1000
 
Sail Number: 1000
Club: РусскоеБоевоеИскусство.РФ
Location: Москва
Благодарностей: 1
Изображений: 149
Цитата:
Сообщение от Юрий Крикунов Посмотреть сообщение
Желаю удачи в эксперименте!
Не надо с ног на голову. Это я желаю удачи. По моему, я все вполне прозрачно написал. Но если кому то кажется, что при поднятии наветренного борта, поднимается вся доска, то видеокамера в помощь. Вращение доски вдоль продольной оси и подъем как на подводных крыльях (горизонтального размещение) две принципиальные разницы. И мне странно, что я должен это объяснять такому умудренному опытом человеку. На короткое время, доска (особенно широкая) может отрываться целиком, но вовсе не от этой магической силы. Которая, как я писал есть, но пренебрежимо мала. Да, при большем угле закантовки на подветер, и мягком длинном плавнике, вертикальная составляющая увеличивается, но мы опираемся на подветренный борт по любому. Именно поэтому ширина кормы привязана к длине плавника. Что бы своим весом уровнять моменты сил на рычаге.

Цитата:
Сообщение от AlohaSpb Посмотреть сообщение
ЮЮ +1.
- без неё доска тупо утонет.
ну-ну

Привяжите плавник веревкой к торпеде на некоторой глубине. И по вашей "теории" он должен всплыть аки параплан за катером поднимается. А может есть самолеты на вертикальных крыльях??? А может там торсионные поля работают?
John W1000 вне форума Ответить с цитированием
Непрочитано 25.07.2011, 12:49
#9
Юрий Крикунов
Windsurfer

Аватар для Юрий Крикунов
 
Sail Number: 881
Location: г. Таганрог
Weight: 85 kg.
Благодарностей: 8
Записей в блоге: 1
Изображений: 2
John, к сожалению, ты не понял написанного мной. Вертикальная составляющая подъемной силы возникает не на вертикально стоящем плавнике, а на плавнике наклоненном под ветер вместе с доской, и не обязательно на гибком плавнике.

Именно потому, что на большом плавнике возникает и большая вертикальная составляющая подъемной силы, "ширина кормы привязана к длине плавника. Что бы своим весом уровнять моменты сил на рычаге". Надеюсь так понятно?
Юрий Крикунов вне форума Ответить с цитированием
Непрочитано 25.07.2011, 13:04
#10
John W1000
Windsurfer

Аватар для John W1000
 
Sail Number: 1000
Club: РусскоеБоевоеИскусство.РФ
Location: Москва
Благодарностей: 1
Изображений: 149
Я все нормально понял. Сила направленная на скручивание вокруг центра крепления плавника, не может называться подъемной. Что бы на плавнике возникла именно подъемная, нам придется доску не только законтавать на подветренный борт но и изменить дифферент доски (задрать нос), что бы создать необходимый угол атаки в горизонтальной плоскости. Но так не ходят. И в %соотношении к вращающему моменту, она ничтожно мала. Мы не успеем дождаться ее проявления, нас перевернет и уберет от закручивания доски. А то что иногда взлетает, так камушек запущеный по воде тоже взлетает, без всякого плавника.
Так понятно?
John W1000 вне форума Ответить с цитированием
Непрочитано 25.07.2011, 13:12
#11
Vladimir_
Windsurfer

Аватар для Vladimir_
 
Club: сам по себе
Location: Москва
Благодарностей: 2
‪Formula windsurfing Fin flex‬‏ - YouTube
Vladimir_ вне форума Ответить с цитированием
Непрочитано 25.07.2011, 13:37
#12
Ruus
Windsurfer

Аватар для Ruus
 
Club: вольный райдер
Location: я/к"Торнадо". Н-михайловский
Цитата:
Сообщение от sl55 Посмотреть сообщение
Подъемная сила всегда направлена в сторону наветренного края доски и перпендикулярно к продольной плоскости плавника.
sl55.
Всё чётко сформулированно, гидрофойла из обычного плавника не получить.
Ruus вне форума Ответить с цитированием
Непрочитано 25.07.2011, 13:47
#13
John W1000
Windsurfer

Аватар для John W1000
 
Sail Number: 1000
Club: РусскоеБоевоеИскусство.РФ
Location: Москва
Благодарностей: 1
Изображений: 149
И что здесь "четкого"? Подъемная, в нашем мире, это перпендикулярно гравитации, а не в сторону.
Откуда на симметричном профиле и нулевом угле атаки в горизонте, должна взяться подъемная сила?
Мы можем только на него опираться, за счет сопротивления. В этом случае, да, на нем появляется сила противодействия гравитационной. Но она меньше ее. Поэтому доска всегда касается воды и не планирует как ролике выше.

Почему никто не обсуждает подъемную силу двигателя лифтовой кабины? А говорят про крутящий момент?

Вон на Hydrofoil она есть. И это видно. Потому что там плавничек в горизонтальной плоскости и с несимметричным профилем.




Если бы на плавнике возникала подъемная сила, как описано выше, то в первую очередь, по логике, должен бы был подниматься как раз подветренный борт. Потому что наветренный загружен морячком.
John W1000 вне форума Ответить с цитированием
Непрочитано 25.07.2011, 14:18
#14
Ruus
Windsurfer

Аватар для Ruus
 
Club: вольный райдер
Location: я/к"Торнадо". Н-михайловский
Джон, откуда нулевой угол атаки на плавнике у доски идущей любым курсом к ветру кроме фордевинда? По любому есть дрейф и следовательно неравномерность обтекания симметричного профиля. Плавник получает за счёт дрейфа угол атаки и начинает работать как крыло, а не за счёт бокового сопротивления, тёрли зимой уже, только стоит это крыло вертикально и подьёмная сила плавника направлена по отношению к доске под 90 градусов.
Т.е. вверх плавник доску точно не толкает, тут я полностью с тобой солидарен.
Ruus вне форума Ответить с цитированием
Непрочитано 25.07.2011, 14:19
#15
Юрий Крикунов
Windsurfer

Аватар для Юрий Крикунов
 
Sail Number: 881
Location: г. Таганрог
Weight: 85 kg.
Благодарностей: 8
Записей в блоге: 1
Изображений: 2
John, как же ты понял, если утверждаешь, что "Сила направленная на скручивание вокруг центра крепления плавника, не может называться подъемной".
А как тогда по-твоему она называется?
Вообще-то сила возникающая на плавнике, находящемся под углом к набегающему потоку (что на самом деле и есть на плавнике парусной доски) называется подъемной силой, смотри основы гидродинамики. Только на вертикальном плавнике эта подъемная сила направлена перпендикулярно вертикальному плавнику (т.е. горизонтально), а на наклоненном под ветер плавнике эта подъемная сила направлена тоже перпендикулярно наклоненному планику, т.е. под углом к горизонту, т.е. имеет вертикальную составляющую.
А ты попробуй, как я предложил тебе выше, взять 70см плавник от Формулы и попробовать пройтись в галфвинд или в бакштаг на своей слаломной доске и ты все прекрасно увидишь, маленькая или большая у плавника вертикальная составляющая подъемной силы. Что проблемно это проверить?

Цитата:
Сообщение от John W1000 Посмотреть сообщение
Откуда на симметричном профиле и нулевом угле атаки в горизонте, должна взяться подъемная сила?
А откуда ты взял, что на плавнике нулевой угол атаки?
Цитата:
Мы можем только на него опираться, за счет сопротивления. В этом случае, да, на нем появляется сила противодействия гравитационной. Но она меньше ее. Поэтому доска всегда касается воды и не планирует как ролике выше.

Если бы на плавнике возникала подъемная сила, как описано выше, то в первую очередь, по логике, должен бы был подниматься как раз подветренный борт. Потому что наветренный загружен морячком
Что-то ты совсем запутался в понимании физики процесса. Советую почитать основы гидродинамики симметричных профилей, а уж потом отпишешься в этой теме.
Юрий Крикунов вне форума Ответить с цитированием
Ответ

Опции темы

Ваши права в разделе
Вы не можете создавать новые темы
Вы не можете отвечать в темах
Вы не можете прикреплять вложения
Вы не можете редактировать свои сообщения

BB коды Вкл.
Смайлы Вкл.
[IMG] код Вкл.
HTML код Выкл.

Быстрый переход

 


Часовой пояс GMT +3, время: 17:56.


Powered by vBulletin® Copyright ©2000 - 2024, Jelsoft Enterprises Ltd. Перевод: zCarot