Крылья

BMW Oracle Racing *USA 17* с Кубка Америки 2010 года , с жестким гротом- крылом и обычным стакселем в носовой части.

Крылья . , двухслойный парус ^[1] или парус с двойной обшивкой ^[2] представляет собой конструкцию с изменяемым изгибом аэродинамическую , которая устанавливается на морское судно вместо обычных парусов . Крылья аналогичны крыльям самолета , за исключением того, что они предназначены для обеспечения подъемной силы с обеих сторон, что позволяет находиться на любом галсе . В то время как крылья регулируют развал с помощью закрылков , крылья регулируют развал с помощью гибкой или шарнирной конструкции (для жестких крыльев). Крылья обычно устанавливаются на нераспорном лонжероне, часто изготовленном из углеродного волокна для легкости и прочности. Геометрия крыльев обеспечивает большую подъемную силу и лучшее соотношение подъемной силы и лобового сопротивления , чем у традиционных парусов. Крылья паруса сложнее и дороже обычных парусов. ^[3]

Введение

Крылья имеют две основные конструкции, образующие аэродинамический профиль: «мягкий» и «жесткий», оба установлены на нестойкой вращающейся мачте. ^[4] В то время как жесткие паруса представляют собой жесткие конструкции, которые убираются только после снятия с лодки, мягкие паруса ^[5]^[6] можно свернуть или положить на борт. ^[4]

Л. Фрэнсис Херрешофф был пионером в предшественнике снаряжения, у которого был кливер и грот , каждый с двухслойным парусом с передними кромками, прикрепленными к вращающемуся лонжерону. Класс катамаранов класса C экспериментирует и совершенствует паруса в гоночном контексте с 60-х годов. Англичанин Джон Уокер исследовал использование крыльев на грузовых судах и разработал первое практическое применение парусных яхт в 1990-х годах. Крыльевые паруса применялись на небольших судах, таких как шлюпка «Оптимист» и «Лазер» , на крейсерских яхтах и, в первую очередь, на высокопроизводительных многокорпусных гоночных парусных лодках, таких как USA-17 . Самые маленькие суда имеют унитарное крыло, которое регулируется вручную. Круизные лодки имеют мягкую оснастку, которую можно опустить, когда она не используется. Высокопроизводительные буровые установки часто собираются из жестких компонентов и должны быть закреплены (установлены) и сняты с берегового оборудования. ^[3]

Регулировка развала

Крылья изменяют изгиб (асимметрию между верхней и нижней поверхностями аэродинамического профиля ) в зависимости от галса и скорости ветра. ^[7]^{[ нужна страница ]} Крылья становятся более эффективными за счет большей кривизны с подветренной стороны. Поскольку наветренная сторона меняется с каждым галсом, то и кривизна паруса должна меняться. На обычном парусе это происходит пассивно, поскольку на каждом галсе он заполняется ветром. На крыле для изменения развала требуется механизм. Крылья также меняют развал, чтобы приспособиться к скорости ветра. На самолете закрылки увеличивают развал или кривизну крыла, повышая максимальный коэффициент подъемной силы - подъемную силу, которую может создать крыло - при более низких скоростях воздуха (скорости воздуха, проходящего над ним). Крылья имеют такую же потребность в регулировке развала при изменении скорости ветра: кривизна развала становится более прямой при увеличении скорости ветра и более изогнутой при ее уменьшении. ^[3]

Механизмы регулировки развала одинаковы для мягких и жестких крыльев. В каждом из них используются независимые передний и задний сегменты аэродинамического профиля, которые независимо регулируются по развалу. Более сложные установки позволяют регулировать развал в зависимости от высоты над водой, чтобы учесть повышенную скорость ветра. ^[3]^[8]

Сравнение с обычными парусными установками

Наличие такелажа, поддерживающего мачту обычного продольного вооружения, ограничивает геометрию паруса формами, которые менее эффективны, чем узкая хорда крыльевого паруса. Однако обычные паруса можно легко отрегулировать под скорость ветра, установив рифы . Крылья обычно представляют собой фиксированную площадь поверхности. Обычные паруса можно легко свернуть; некоторые гибкие паруса можно сбросить, когда они не используются; жесткие крылья должны быть сняты, если воздействие ветра нежелательно. ^[3]

Точки плавания

Нильсен суммировал эффективность крылатых парусов по сравнению с обычными парусами для разных точек парусности следующим образом: ^[3]

Близкий бейдевинд 30° : при вымпельном ветре крыло имеет угол атаки 10 градусов и большую подъемную силу по сравнению с обычным парусным планом с углами атаки 15° для стакселя и 20° для грота.
Вылет луча : при вымпельном ветре 90° крыло, расположенное поперек лодки, эффективно функционирует как крыло, обеспечивая подъемную силу вперед, в то время как стаксель обычного плана паруса страдает от того, что ему трудно придать форму крыла (главный парус по-прежнему остается относительно эффективен).
Широкий вылет : при вымпельном ветре 135° крыло можно ослабить таким образом, чтобы он по-прежнему эффективно функционировал как крыло, тогда как кливер и главный парус больше не обеспечивают подъемную силу — вместо этого они располагаются перпендикулярно ветру и создают силу от только перетащить.

Ссылки

^ Рид, Дэйв (27 августа 2019 г.). «Intel о двухслойной основной панели AC75» . Парусный мир . Проверено 28 декабря 2020 г.
^ Гриффин, Джек (27 августа 2018 г.). «Грот AC75 с двойной шкаториной» . www.sail-world.com . Проверено 28 декабря 2020 г.
^ Jump up to: ^а ^б ^с ^д ^и ^ж Нильсен, Питер (14 мая 2014 г.). «Стали ли Wingsails мейнстримом?» . Плыть . Проверено 24 января 2015 г.
^ Jump up to: ^а ^б Нильсен, Питер (2 августа 2017 г.). «Стали ли Wingsails мейнстримом?» . Журнал Парус . Проверено 24 марта 2021 г.
^ Хеппелл, Тоби (26 февраля 2021 г.). «Кубок Америки: наш анализ развития INEOS» . Яхтенный мир . Проверено 24 марта 2021 г.
^ Рейнольдс, Пэт (13 января 2016 г.). «Что в буровой установке? - Крылатый парус» . Американская ассоциация парусного спорта . Проверено 24 марта 2021 г.
^ Хоутон, Эл.; Карпентер, PW (2003). Баттерворт Хейнманн (ред.). Аэродинамика для студентов-инженеров (5-е изд.). ISBN 0-7506-5111-3 .
^ Уидналл, Шейла; Корнуэлл, Хайден; Уильямс, Питер (2014). «Влияние гибкости по размаху на подъемный момент и момент качения крылатого паруса» . Уидналл . Факультет аэронавтики и астронавтики Массачусетского технологического института. hdl : 1721.1/92344 .

Внешние ссылки

СМИ, связанные с «Крыльями» (парусный спорт) , на Викискладе?

[1] Рид, Дэйв (27 августа 2019 г.). «Intel о двухслойной основной панели AC75» . Парусный мир . Проверено 28 декабря 2020 г.

[2] Гриффин, Джек (27 августа 2018 г.). «Грот AC75 с двойной шкаториной» . www.sail-world.com . Проверено 28 декабря 2020 г.

[Sail-3] Jump up to: ^а ^б ^с ^д ^и ^ж Нильсен, Питер (14 мая 2014 г.). «Стали ли Wingsails мейнстримом?» . Плыть . Проверено 24 января 2015 г.

[:0-4] Jump up to: ^а ^б Нильсен, Питер (2 августа 2017 г.). «Стали ли Wingsails мейнстримом?» . Журнал Парус . Проверено 24 марта 2021 г.

[5] Хеппелл, Тоби (26 февраля 2021 г.). «Кубок Америки: наш анализ развития INEOS» . Яхтенный мир . Проверено 24 марта 2021 г.

[6] Рейнольдс, Пэт (13 января 2016 г.). «Что в буровой установке? - Крылатый парус» . Американская ассоциация парусного спорта . Проверено 24 марта 2021 г.

[houghton&carpenter-7] Хоутон, Эл.; Карпентер, PW (2003). Баттерворт Хейнманн (ред.). Аэродинамика для студентов-инженеров (5-е изд.). ISBN 0-7506-5111-3 .

[Widnall-8] Уидналл, Шейла; Корнуэлл, Хайден; Уильямс, Питер (2014). «Влияние гибкости по размаху на подъемный момент и момент качения крылатого паруса» . Уидналл . Факультет аэронавтики и астронавтики Массачусетского технологического института. hdl : 1721.1/92344 .

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]