Принципы работы виндсерфингового плавника или о том, что такое подъемная сила.

[Юрий Крикунов]

Сообщение от skat

Конечно так, но есть одна большая проблема: во время спора очень тяжело сконцентрироваться именно на своих ошибках, гораздо комфортнее обращать внимание только на чужие!

Ну, тогда нужно бороться со своими проблемами где-то в другом месте, а не на этом форуме.

[skat]

А как узнать про свои проблемы? Изнутри то их не видно! :-)

[Юрий Крикунов]

Сообщение от skat

А как узнать про свои проблемы? Изнутри то их не видно! :-)

Надо попробовать обратиться к специалистам именно по этим проблемам.

[skat]

Все верно, но тут тоже проблема: специалистам не нужны услуги других специалистов :-)

[udav]

Молодец,Сурфмонстр,он хотя и назвал сопротивление трением(правильно заметил Скат,не только трение),но он хотя бы сознательно разложил на составляющие
Равнодействующую на плавнике.
А теоретизирующих умников попрошу сдать зачет-разложить по полочкам преимущества травяного планика Лессахера.Пусть напрягут извилины и докажут преимущества разнонаправленной задней кромки.Почему не идет в спинаут?!

[lop]

Сообщение от Surfmonster

Позвольте высказать несколько, полагаю, уже для всех очевидных утверждений.

А позвольте с вами не согласиться.

На плавник действуют две силы при движении в воде:
1) Сила трения, направленная строго назад.
2) Гидродинамическая сила направленная перпендикулярно плоскости плавника, причем возникает она только при наличии угла атаки, т.к. профиль у плавника симметричный. Давайте называть ее подъемной (это общепринято). А вот поднимает она кого-то и куда можно очень долго и интересно спорить, а также откуда и как возникает угол атаки. Подчеркну угол атаки точно есть, на симметричном профиле без угла атаки подъемной силы не будет.

Значит, всего две? Интересно, на какой же предмет действует тогда та подъёмная/боковая сила, из-за которой тут копья ломают? Хорошо, танцуем от печки. Сила есть мера взаимодействия тел, чтобы быть более точным, обратимся к википедии:
Си́ла — векторная физическая величина, являющаяся мерой интенсивности воздействия на данное тело других тел, а также полей.
Из этого определения следует, что сила (величина!) есть абстракция, очами не видимая, то есть не очевидная. Можно нарисовать на бумаге стрелочку, и сказать, что это сила. Стрелочка - вещь очевидная, однако это всего лишь условное изображение абстракции, с помощью которого нам удобно эту абстракцию понять. Если мы пристроимся в маске под поверхностью воды рядом с проносящейся мимо доской, то никаких стрелочек на плавнике мы не увидим, даже если вода будет прозрачная, просто потому, что стрелочек там нет. Ни одной. А взаимодействие плавника (тела) с потоком (другим телом) есть, то есть сила имеет место быть, хотя и не очевидна.
Поэтому начнём щитать, что сначала сила на плавнике всего одна, а не две.

Эту одну силу мы можем всячески препарировать и разлагать на части, не только на две, на сколько угодно. Но прежде мы должны заготовить системы координат, в которых мы будем раскладывать компоненты ещё живой и пока единой гидродинамической силы на плавнике.

Если мы возьмём, к примеру, систему координат, связанную с недеформированным плавником, так называемую "судовую" или "судостроительную", то мы можем разложить гидродинамическую силу на те самые две взаимноперпендикулярные проекции, о которых вы говорите. Одна из проекций, у вас - "сила трения", будет направлена "назад", от передней к задней кромке плавника, туда, куда направлена первая ось, вторая ось направлена вбок от плавника, перпендикулярно ДП, третья - перпендикулярно днищу доски.

Вот слово "назад" прежде следовало бы определить, потому что под этим словом можно понимать направление примерно "в корму вдоль продольной оси доски", видимо в вашем случае имеется в виду именно это направление. А можно под направлением "назад" понимать направление, противоположное скорости движения доски. Разница между двумя этими направлениями вроде бы невелика, всего лишь несколько градусов. Но если мы похерим эту разницу, которая называется углом дрейфа, как малую величину, то непонятно, с какого перепугу на симметричном плавнике возникнет вторая компонента силы, направленная вбок от плавника, ведь угол атаки у нас исчезнет.

В гидромеханике чаще используют другую систему координат, называемую "скоростной", тоже связанную с доской, но оси её несколько развёрнуты по отношению к конструктивным осям доски (и плавника). Продольная ось этой второй системы направлена вдоль вектора скорости доски, то есть соответственно второму определению "назада", поперечная горизонтальна и перпендикулярна вектору скорости, третья ось - вертикальна.

Углы между осями этих двух систем координат играют важную роль в процессе взаимодействия тел: доски/плавника и потока, то есть оказывают большое влияние на абстрактную величину взаимодействия. Называются они угол дрейфа, угол крена и угол дифферента. Они гораздо очевиднее, чем гидродинамическая сила, но тоже не так просты для понимания, как хотелось бы некоторым.

Но вернёмся к вашим определениям. Итак, первая сила, она же "сила трения", есть проекция полной гидродинамической силы на ось, параллельную днищу доски и лежащую в диаметральной плоскости. Направлена она не назад, а в корму, то есть не против движения, а под небольшим, но важным углом к этому направлению. Но! Направление сила трения должно быть фсегда противоположно направлению движения, по определению этой силы (ищите его сами). А у нас получается, что "сила трения" направлена под углом к направлению движения. Ерунда, то есть, получается. Надо бы по другому назвать. Если оставить это название, то будет путаница. Кстати, сила эта вполне гидродинамическая, зря вы её обидели и назвали гидродинамической только вторую компоненту, поперечную плавнику.
Теперь, вторая компонента, которую вы считаете очевидной самостоятельной гидродинамической силой и предлагаете называть подъёмной, поскольку это де общепринято. Вроде бы, если общепринято, то какого хрена чего-то предлагать: всем называть силу поперёк плавника подъёмной, и всё тут. Но и здесь промашка вышла. Подъёмной, в некоторых случаях, принято называть силу, направленную не поперёк плавника, крыла или иной несущей плоскости, а поперёк потока, то есть поперёк как раз скорости движения, каковая с плоскостью плавника составляет тот самый пресловутый угол дрейфа-атаки, который вы вроде бы и признаёте важным, но как бы и непонятно, откуда он берётся, если не видеть разницы между "задом" доски и "задом" движения, между направлениями поперёк плавника и поперёк скорости движения.

Подъемная сила распределена по всей плоскости плавника, но для упрощения можно считать, что сила приложена на некоторую точку, примерно соответстующую геометрическому центру плавника. Т.е. подъемная сила плавника всегда создает относительно продольной оси доски вращающий момент. Почему доска не вращается как сверло, а на удивление едет (не у всех и не всегда) ровно, значит момент плавника чем-то уравновешен, как? об этом можно тоже увлекательно поспорить.

Тут-то как раз и спорить не о чем. "Вращающий" момент (интересно, а бывают не вращающие моменты?), который ещё называют кренящим, уравновешивается в основном другими моментами, вращающими доску в противоположную сторону, например от давления ног, стоящих на борту.

Когда плавник изогнут, подъемная сила падает, т.к. с изгибом также снижается угол атаки изогнутой части. А сила трения, направленная назад, возрастает. Это тоже медицинский факт. Соответственно, более жесткие плавники на больших нагрузках изгибаются и скручиваются меньше и меньше теряют подъемную силу и меньше наращивают силу трения.

Интересно, почему изогнутый вбок плавник трётся о воду сильнее, чем не изогнутый? Шаршавость у него вырастает, чтоле. Почему я не медик?

Я в серфинге не такой профи, как многие на форуме, но попрошу не запутывать друг друга в элементарных физических вещах.

Дык, мил человек, в том и проблема, что не совсем эти вещи элементарные. Хотя вполне доступные пониманию. Попытки упростить некоторые не совсем простые вещи приводят к парадоксам и пониманию ещё меньшему, чем было раньше. То бишь, человек вроде бы чего-то там разбирал-разбирал, и вроде уже совсем разобрался, надул щоки, а посмотришь - ерунда вышла. Уж лучше просто бы катался. А если взялся разбираться, так надо не из головы механику и гидромеханику выдумывать, а книжки читать или по специальным сайтам инфу рыть.

Про силу трения еще уточню, что бы всем было понятно.
При изгибе на сам изогнутый хвост сила трения снижается, т.к. он при изгибе теряет угол атаки, но при этом на часть плавника ближнюю к доске угол атаки надо увеличить, чтобы сохранить курс доски без изменений. В итоге суммарная сила трения становится больше, при одинаковом уровне подемной силы. Очевидно, рекорды скорости надо ставить на абсолютно жестких плавниках.

Снова-здорово. То при изгибе трение вырастало, что подтверждалось медиками. Теперь на изогнутый хвост жидкость стала меньше тереться - угол атаки вишь потерял. Но ить в самом начале было заявлено, что первая сила - сила трения, от угла атаки вроде никак не зависит? Она вообще вроде как и не гидродинамическая была. А вторая, которая от угла атаки зависит - она вообще поперёк плавника и трение никак не увеличивает. Неужто после этого всем всё стало понятно? Не может быть - мне после этого понятней не стало, а без меня "все" уже не все.

Также обращу внимание, чем мягче плавник, тем легче изгибается кончик плавника и сильнее теряет подемную силу. Тем меньше нарастает момент относительно продольной оси доски , который создает плавник, и доску легче удержать на ровном киле при увеличении скорости и тяги в парусе. За комфорт платим скоростными качествами снаряда.

Вообще-то рекорды скорости (если уж мы собрались их ставить) сейчас ставятся в таких условиях, в которых гидродинамическое качество плавника имеет гораздо меньшее значение, чем способность тушки устоять на доске в условиях бешеных знакопеременных нагрузок на парус, доску и организм. Так что возможность сохранить управление доской на порыве в 25 м/с, обеспечиваемая большим "комфортом" оборудования, если уместно говорить о комфорте в этих условиях, значит на мой взгляд больше, нежели большая подъёмная сила или даже более высокое качество жёсткого плавника. Впрочем, чего это я - я на рекорды не претендую, рекордсмену конечно видней, что важнее.

Сообщение от Юрий Крикунов

Тогда почему, например, при установлении рекордов скорости спортсмены не проходят дистанцию курсом фордевинд, или близким к этому, а их курс составляет примерно 120 градусов.

Юра, в своём юбилейном посте №100 я утверждал следующее, цитирую:
"Тяга паруса на полном курсе выше, чем в галфвинд, причём чем выше скорость доски, тем полнее курс, при котором тяга паруса в тот же ветер достигает максимума."
То есть, чем выше максимальная скорость, которую доска в принципе может развить при данной силе ветра, тем полнее будет курсовой угол, на которой эта скорость будет достигнута.
Ты же пытаешься уверить меня (и других?), будто из этого утверждения следует обратный вывод: чем полнее курс доски, тем выше её максимальная скорость. Не следует.
Если из А следует Б, то это вовсе не означает, что из Б следует А.
На сегодняшний день гидродинамическое качество досок с плавниками, аэродинамическое качество парусов, объём и площадь поверхности тушек таковы, что полней 120 примерно градусов им смысла ехать нету никакого.

Это просто твое личное мнение, или оно еще на чем-то основано? Какой курс (в градусах) ты называешь курсом Галфвинд? Как по-твоему, например, называется курс под углом 95-100 град. к ветру?

Разумеется это моё личное мнение, основанное на лично мною вычитанной информации и лично мною проведённых экспериментах с досками и парусами. Для меня это мнение самое что ни на есть афторитетное. Хотя могу порыть и источники, если интересно.

В данном теоретическом контексте курсом галфвинд я называю курс в полветра, то есть курс по направлению к истинному ветру в 90 градусов. Ровно. Точно.
Например, по моему, курс под углом 95-100 град. к ветру в данном теоретическом контексте называется курсом бакштаг. Хотя на практике его называют галфиндом. На практике, особливо если мы идём не торопясь на какой-нибудь шаланде, делая так 3-4 узла, а в нактоузе у нас компас с румбами и без всяких градусов и никакой электроники на борту, то +-10 градусов к курсу относительно ветра не имеют глобального значения, тем более ветер всегда слегка гуляет. Ты меня на знание "Школы яхтенного рулевого" проверяешь?

Обсуждение началось с фразы сестры :"Ведь, по теории, подъемная сила в галфвинд больше должна быть?"
Можно конечно обсудить, какой именно галфвинд она имела в виду: 100, 95 или 90, а может вообще - 80? Попутно обсудим, действительно ли 100,000 - это галфвинд, а вот 100,001 - уже бакштаг. Но я в таком обсуждении не вижу сугубого смысла. Полагаю, что сестра имела в виду именно 90. Возможно, это предположение ошибочно. Но в тех местах, где я писал про максимум скорости на бакштаге, а не на галфвинде, предполагалось, что галфвинд - 90 градусов ровно, а если больше - бакштаг. И да простит меня "Школа..."

[amigo]

Сообщение от skat

А как узнать про свои проблемы? Изнутри то их не видно! :-)

Есть у нас специалисты и в данной области.
Григорий Гребенюк, например оказался хорошо законспирированым психолошом с 20-ти летним стажем.

Интервью:
http://www.hr-journal.ru/articles/in...rview_689.html




Гребенюк Григорий Анатольевич Кандидат психологических наук.
ПС
Мне вот интересно, когда его фоткали он в сланцах был или нет?

[сестра_бабули]

На сегодняшний день гидродинамическое качество досок с плавниками, аэродинамическое качество парусов, объём и площадь поверхности тушек таковы, что полней 120 примерно градусов им смысла ехать нету никакого.

Наконец поняла, спасибо.

[Юрий Крикунов]

Сообщение от lop

Обсуждение началось с фразы сестры :"Ведь, по теории, подъемная сила в галфвинд больше должна быть?"

Нет, Женя, не совсем так. Это ты обсуждал с Сестрой «теорию подъемной силы в галфвинд», а не я. Я лишь уточнил твой ответ Сестре

Нет.
1. Разгоняешься ты в увал потому, что скорость доски напрямую связана с тягой паруса - проекцией его полной аэродинамической силы на направление движения. Тяга паруса на полном курсе выше, чем в галфвинд, причём чем выше скорость доски, тем полнее курс, при котором тяга паруса в тот же ветер достигает максимума.
Подъёмная сила и сопротивление дрейфу при этом особо никого колыхать не должны. Заботимся только о максимуме тяге"

так как ты упустил фактор уменьшения вымпельного ветра при хождении курсами более 90 град., и который тоже напрямую влияет на тягу паруса. Надеюсь, ты с этим спорить не будешь.
Да, на более полном курсе тяга паруса (проекция его полной аэродинамической силы на направление движения) выше, но вымпельный ветер меньше. Вот именно поэтому поляры современных досок и показывают нам в итоге, что максимальную скорость доска развивает на курсе около120 град. Именно это я и хотел уточнить, и никаких обратных выводов я не делал.

А на счет градусов курса галфвинд я вовсе не собирался проверять тебя на знание школы яхтенного рулевого. Я привел этот пример только для уточнения понимания разницы между курсом галфвинд, полным курсом (в твоем понимании), и курсом, на котором доска развивает максимальную скорость. Иначе из твоего поста «Тяга паруса на полном курсе выше, чем в галфвинд, причём, чем выше скорость доски, тем полнее курс, при котором тяга паруса в тот же ветер достигает максимума.» действительно можно сделать вывод, что чем полнее будет идти доска, тем выше будет у нее скорость. Но лично я таких выводов не делал.

[lop]

Сообщение от Юрий Крикунов

Нет, Женя, не совсем так. Это ты обсуждал с Сестрой «теорию подъемной силы в галфвинд», а не я. Я лишь уточнил твой ответ Сестре

так как ты упустил фактор уменьшения вымпельного ветра при хождении курсами более 90 град., и который тоже напрямую влияет на тягу паруса. Надеюсь, ты с этим спорить не будешь.

Я и не стремился перечислять факторы, влияющие на тягу паруса при разных курсовых углах. Какое это имеет значение: уменьшается или увеличивается вымпельный ветер при уваливании с курса 90 градусов к ветру до более полного? Ведь сказано - тяга при этом возрастает, а значит возрастает скорость, то есть, мы получаем желаемый конечный результат. Как там при этом ведут себя разные факторы, повторяю - не имеет принципиального значения.
Ксати, я, в отличие от тебя, не уверен, что вымпельный ветер обязательно будет меньше на бакштаге, чем на галфвинде. Да, он был бы меньше, если бы скорость доски и там, и там была одинаковая. Но ведь она - разная. Насколько - трудно сказать, возможно, что прирост скорости на бакштаге и не обеспечит достаточного прироста вымпельного ветра, что бы тот сравнялся по скорости с ВВ на галфвинде, а возможно и обеспечит.

Дело ведь не в увеличении ветра, по крайней мере тогда, когда речь идёт о высоких скоростях. Это сестра на пироговке может желать, чтобы ветра было побольше, вместо 4 - 6 метров, чтобы в трапе сидеть покомфортней. А если дует хорошо и уже одного истинного есть 10 м/с, то глупо задаваться целью увеличить вымпельный ветер просто потому, что ресурсов тушки на это уже не хватит - нечем откренивать этот добавочный вымпельный ветер, сдует с доски нах. Значит, придётся уменьшать угол атаки паруса и нарочно снижать тем самым его тягу, снижая тем самым его скорость и уменьшая тем самым слишком сильный вымпельный ветер, который мы только что пытались увеличить, наивно полагая, что сильный вымпельный ветер это благо.

Да, на более полном курсе тяга паруса (проекция его полной аэродинамической силы на направление движения) выше, но вымпельный ветер меньше. Вот именно поэтому поляры современных досок и показывают нам в итоге, что максимальную скорость доска развивает на курсе около120 град. Именно это я и хотел уточнить, и никаких обратных выводов я не делал.

Недопонял. Именно почему доска развивает максимальную скорость на курсе около 120 градусов: потому что тяга на этом курсе больше, или потому что вымпельный ветер на этом курсе меньше?

А на счет градусов курса галфвинд я вовсе не собирался проверять тебя на знание школы яхтенного рулевого. Я привел этот пример только для уточнения понимания разницы между курсом галфвинд, полным курсом (в твоем понимании), и курсом, на котором доска развивает максимальную скорость. Иначе из твоего поста «Тяга паруса на полном курсе выше, чем в галфвинд, причём, чем выше скорость доски, тем полнее курс, при котором тяга паруса в тот же ветер достигает максимума.» действительно можно сделать вывод, что чем полнее будет идти доска, тем выше будет у нее скорость. Но лично я таких выводов не делал.

Для того, чтобы сделать такой вывод, нужно обладать очень специфической логикой. Рад, что ты этим не страдаешь, а то уж мне было показалось...

[Юрий Крикунов]

Сообщение от lop

Я и не стремился перечислять факторы, влияющие на тягу паруса при разных курсовых углах.

А зря не стремился. Тогда наводящий вопрос. Как ты думаешь, почему поляра парусной доски показывает максимальную скорость на курсе примерно 120 град., а не 140 или 160? Ведь поляра рисуется при постоянном истинном ветре. (Это уже на разных курсовых углах у доски будет разный вымпельный ветер, который как раз и возникает на парусе в зависимости от скорости доски и курсового угла). К тому же вектор силы тяги направлен более выгодно (с твоих же слов) на более полных курсах. Да и сопротивление доски вряд ли увеличивается с увеличением курсового угла (ты это знаешь лучше меня, так как изучал гидродинамику в институте). А вот скорость доски почему-то максимальная на курсе 120, а на более полных курсах она падает. Почему?

[Ш. Нобель]

Эмпирика о вымпеле, истинном и курсах.
плавник зацемил каку-то ленту - метра три - типа плёнки от кассеты. слез в воду отцепил, не пропадать добру - привязал за верхнюю лату из чистаго 100% любопытства.
На острых курсах лента телепается близко к ДП доски, на полном курсе - 115 -120 где-то - лента отклонялась заметно от линии ДП, возможно, на те же градусы.
Колдунчики, блин...

[сестра_бабули]

лента отклонялась заметно от линии ДП, возможно, на те же градусы.

Отклонялась в какую сторону? (шутка)

А ты, оказывается, не закрываешься (шутка №2)

[sl55]

Tailwalking (?), wheelies and spinout.
Вот нарезал несколько моментов. Молодой, худенький такой Майка Бузанис. Интересно, что во время wheelies плавник все еще сохраняет упор (подъемную силу), потом он конечно уйдет в спинаут....
‪Busianis.mp4‬‏ - YouTube

[Surfmonster]

Уважаемый Lop
Признаю замечания по физической терминологии, но возражений по существу процесса не вижу.
Поясню по поставленному под сомнение утверждению:
"Интересно, почему изогнутый вбок плавник трётся о воду сильнее, чем не изогнутый? Шаршавость у него вырастает, чтоле. Почему я не медик?"
Попробую высказать корректно без аппеляций к медицине: При изгибе эффективность плавника снижается. Сила гидродинамического сопротивления, направленная назад вдоль линии движения доски, возрастает (Линия движения доски не совпадает с осевой линией доски и отклонена от нее на несколько градусов (На угол атаки)) Т.к. для сохранения курса изогнутому плавнику надо придать больший угол атаки, потому что изгибаясь, он еще и скручивается, и чем дальше от основания тем больше скручивание и потеря "подъемной силы", значит для сохранения курса основанию плавника необходимо придать больший угол атаки, а чем больше угол атаки, тем больше гидродинамическое сопротивление, направленное назад и соответственно меньшую скорость можно развить при прочих равных условиях.

Коллеги!
Меня изначально очень заинтересовал вопрос о том поднимает плавник или нет?
Может быть еще раз оботрем эту тему, мне так и не понятно, хорошо бы написал кто-нибудь, кто реально знает.
При движении доски на ровном киле, но с изогнутым плавником в теории воникает составляющая, направленная вертикально вверх, т.к. подемная сила всегда перпендикулярна плоскости плавника, но раз сама плоскость уже несколько смотрит вверх за счет изгиба, то тут и появляется "подъемная сила" в чистом виде.
Вопрос:
Теория - теорией, а на практике это чуствуют и принимают в расчет? Василий, например, едет на плавнике 30м, выходит вертикальная составляющая может быть настолько значительной, что поднимает и тушку и снаряд, понятно, что если еще дашь крена на подветренный борт, то доска сразу месте со швертом выскочит из воды. Сам иногда ловлю такие моменты. Влюбом случае за счет изгиба давление доски на воду снижается и едет она лучше. Это в теории, а на практике это можно почувствовать? Это играет роль в гонках? Или все можно списать на то, что доска просто скачет по волнам? Опять же надо уточнить термин Lift - имеется виду эта вертикальная составляющая и способность плавника реально "поднимать" или хотя бы облегчать доску? Или это просто суммарная подъемная сила плавника, которая на практике воспринимается, как то, насколько хорошо в него можно упереться на скорости, при минимуме гидродинамического сопротивления, что ощущается как "легкий ход" доски?