Видимый ветер

V = скорость лодки, H = встречный ветер, W = истинный ветер, A = вымпельный ветер, α = угол наведения, β = угол вымпельного ветра

Кажущийся ветер – это ветер , ощущаемый движущимся объектом.

Определение вымпельного ветра

Вымпельный ветер — это ветер, ощущаемый движущимся наблюдателем, и относительная скорость ветра по отношению к наблюдателю.

Скорость (которая представляет собой скорость , вымпельного ветра представляет собой векторную сумму скорости встречного ветра которую движущийся объект испытал бы в неподвижном воздухе) плюс скорость истинного ветра . Встречный ветер — это аддитивная величина, обратная скорости объекта; следовательно, скорость вымпельного ветра также можно определить как векторную сумму скорости истинного ветра минус скорость объекта .

Видимый ветер во время плавания

В парусном спорте вымпельный ветер — это скорость и направление ветра, указываемые ветроприбором ( анемометром ) на движущемся судне (на воде, суше или льду) в невозмущенном воздухе. Он состоит из комбинированных скоростей и направлений корабля и ветра, наблюдаемых стационарным ветровым прибором — истинный ветер . Истинный ветер, идущий с носа, увеличивает вымпельный ветер, вызванный скоростью судна, идущий с кормы, он уменьшает вымпельный ветер, а при движении с борта угол и скорость вымпельного ветра изменяются в соответствии с совокупной скоростью и направлением каждого из них. ремесло и настоящий ветер. Видимый ветер важен для моряков, чтобы установить угол паруса по отношению к ветру и предвидеть, какую силу ветер будет генерировать в точке паруса . Кажущийся ветер отличается по скорости и направлению от истинного ветра , который ощущается неподвижным наблюдателем и состоит из истинной скорости ветра (TWS) и истинного направления ветра (TWD) или TWS и истинного угла ветра (TWA) относительно судна, если оно было неподвижным. В морской терминологии вымпельный ветер измеряется в узлах и градусах .

Обратите внимание, что при преобразовании измерений мачтового анемометра в истинный ветер, если требуется высокая степень точности, в игру вступает ряд дополнительных факторов, в том числе следующие:

• Подвес (или дрейф на моторных судах). Такие факторы, как течение воды или скольжение вбок из-за ветра (увод), означают, что направление, на которое указывает судно, часто не совсем соответствует его фактическому направлению движения. Это необходимо учитывать при преобразовании угла вымпельного ветра в истинное направление ветра. Тот же эффект наблюдается, когда корабль меняет курс.
• Скручивание мачты - нагрузки на такелаж часто приводят к значительному скручиванию мачты, особенно если у буровой установки есть полозья, поэтому она скручивается по всей длине.
• Вращение мачты - многие гоночные многокорпусные суда имеют мачту, которую можно вращать, поэтому показания анемометра необходимо корректировать по углу поворота мачты.
• Угол крена – это простая тригонометрическая поправка.
• Восходящий поток от парусов - поток воздуха вокруг вершины мачты искажается наличием парусов. Этот эффект зависит от установленных в данный момент парусов, скорости ветра и точки паруса, но его можно заметить по изменению истинного угла ветра от левого галса к правому галсу, а также по изменению истинной скорости ветра от биения до движения.
• Движение лодки - поскольку топ-мачта находится очень далеко от центра движения судна, инерционное воздействие как на флюгер, так и на чашки анемометра может быть значительным во время движения судна, особенно при качке и качке.
• Сдвиг ветра - между поверхностью воды и вершиной мачты может произойти значительное изменение как скорости, так и направления ветра, особенно в условиях нестабильного и легкого ветра. Духовые инструменты просто измеряют условия на мачте, и они не обязательно одинаковы на всех высотах.

При наличии течения истинным ветром считается ветер, измеренный на судне, дрейфующем с водой по дну, а ветром относительно морского дна - приземным или географическим ветром .

Инструменты

на Вымпельный ветер борту (лодки) часто обозначается как скорость, измеряемая топовым датчиком, содержащим анемометр и флюгер , который измеряет скорость ветра в узлах и направление ветра в градусах относительно курса лодки. Современные приборы могут рассчитать истинную скорость ветра, если ввести вымпельный ветер, скорость и направление лодки.

Влияние на скорость плавания

В гонках на парусных лодках , и особенно в скоростном плавании , вымпельный ветер является жизненно важным фактором при определении точек парусности , в которых парусная лодка может эффективно двигаться. Судно, движущееся с возрастающей скоростью по отношению к преобладающему ветру, встретит ветер, ведущий парус под уменьшающимся углом и увеличивающим скорость. В конце концов, увеличенное сопротивление и снижение эффективности паруса при чрезвычайно малых углах приведут к потере ускоряющей силы. Это является основным ограничением скорости судов и транспортных средств, приводимых в движение ветром.

Виндсерферы и некоторые типы лодок могут плыть быстрее истинного ветра. К ним относятся быстрые многокорпусные суда и некоторые глиссирующие однокорпусные суда. Ледовые и сухопутные моряки также обычно попадают в эту категорию из-за их относительно низкого сопротивления или трения .

Катамараны AC72, используемые на Кубке Америки, являются примером этого явления, поскольку лодки плывут по воде со скоростью, вдвое превышающей скорость окружающего ветра. Результатом этого является радикальное изменение направления вымпельного ветра при движении «по ветру». В этих лодках скорость движения настолько велика, что вымпельный ветер всегда направлен вперед — под углом от 2 до 4 градусов к парусу крыла. Это означает, что AC72 эффективно лавируют по ветру, хотя и под большим углом, чем обычный угол против ветра в 45 градусов, обычно между 50 и 70 градусами.

Другие области значимости

В самолетах вымпельный ветер – это то, что ощущается на борту, и он определяет необходимые скорости для взлета и посадки. Авианосцы обычно движутся прямо против ветра на максимальной скорости, чтобы увеличить вымпельный ветер и уменьшить необходимую скорость взлета. Наземный транспорт в аэропортах , а также большинство средних и крупных птиц обычно взлетают и приземляются лицом против ветра по той же причине.

Расчет кажущейся скорости и угла

$$A={\sqrt {W^{2}+V^{2}+2WV\cos {\alpha }}}$$

Где:

• $V$ = скорость (скорость лодки относительно земли, всегда ≥ 0)
• $W$ = истинная скорость ветра (всегда ≥ 0)
• $\alpha$ = истинный угол наведения в градусах (0 = против ветра, 180 = против ветра)
• $A$ = скорость вымпельного ветра (всегда ≥ 0)

Приведенная выше формула получена из закона косинусов и использования $\cos(\alpha ')=\cos(180^{\circ }-\alpha )=-\cos(\alpha )$.

Угол вымпельного ветра ( $\beta$) можно рассчитать на основе измеренной скорости лодки и ветра с использованием обратного косинуса в градусах ( $\arccos$)

$$\beta =\arccos \left({\frac {W\cos \alpha +V}{A}}\right)=\arccos \left({\frac {W\cos \alpha +V}{\sqrt {W^{2}+V^{2}+2WV\cos {\alpha }}}}\right)$$

Если скорость лодки, а также скорость и угол вымпельного ветра известны, например, из измерений , истинную скорость и направление ветра можно рассчитать с помощью:

$$W={\sqrt {A^{2}+V^{2}-2AV\cos {\beta }}}$$

и

$$\alpha =\arccos \left({\frac {A\cos \beta -V}{W}}\right)=\arccos \left({\frac {A\cos \beta -V}{\sqrt {A^{2}+V^{2}-2AV\cos {\beta }}}}\right)$$

Примечание. Из-за неоднозначности квадранта это уравнение для $\alpha$ действительно только в том случае, если вымпельный ветер дует с правого борта (0° < β < 180°). Для левого вымпельного ветра (180° < β < 360° или 0° > β > -180°) истинный угол наведения ( α ) имеет противоположный знак:

$$\alpha =-\arccos \left({\frac {A\cos \beta -V}{W}}\right)=-\arccos \left({\frac {A\cos \beta -V}{\sqrt {A^{2}+V^{2}-2AV\cos {\beta }}}}\right)$$

Внешние ссылки

• http://www.csgnetwork.com/twscorcalc.html
• https://www.tecepe.com.br/nav/inav_c11.htm .