Search in topic

Устойчивость и управляемость скоростной модели

Это понятно не выскакивает 😃 , меня интересовал вопрос плана управляемости по идее чем дальше точка упора от центра тем круче и резче должны быть повороты, а если еще и центр тяжести сместить назад по идее лодка должна уходить в не управляемый занос.

Вообще то, правильнее говорить о Центре Масс. В повороте решающее значение имеют силы порожденные отклонением руля. Его расположение относительно точки вращения лодки. На эту точку влияют как массы самой лодки, так и гидродинамические силы взаимодействия корпуса и потока.
Вообще то на словах все объяснить сложно. Не обещаю, но постараюсь подбить народ на что нибудь наглядное и понятное в общей связке, а не по кускам.
К слову, известный давно эффект с массами.
При концентрации масс в районе милеля,( на самом деле, той же точки вращения), например, реакция на руль ускоряется. Лодка становится верткой. при разнесении масс к оконечностям - эффект обратный. Лодка станет более устойчива на курсе. Секрет в увеличении плечей действия сил покоя масс. При их увеличении нужно больше времени на преодоление их инерции. При том же моменте от руля, естественно.

При концентрации масс в районе милеля,( на самом деле, той же точки вращения), например, реакция на руль ускоряется. Лодка становится верткой. при разнесении масс к оконечностям - эффект обратный. Лодка станет более устойчива на курсе. Секрет в увеличении плечей действия сил покоя масс. При их увеличении нужно больше времени на преодоление их инерции. При том же моменте от руля, естественно.

Ладно спасибо много написали но если честно ничего не понял 😃 , скорее всего мало у меня знаний я больше практик, мне бы на пальцах.

мне бы на пальцах.

Ну вот и я про то. Это проще и короче на моделях и схемах.
😁 😁 😁
Посмотрим, может получится подбить народ на картинки.

Вот предположим, что в модели есть 2 тяжелых предмета одинаковой массы, со своими центрами масс 1 и 2, общий центр масс находится между ними, на одинаковом расстоянии А, так вот если увеличить это расстояние к примеру в 2 раза (разнести массы по краям, общий центр масс никуда не сдвинется, а вот повернуть лодку по оси, проходящей через ЦМ, будет уже труднее. Вроде как-то так?

Вроде как-то так?

Именно так.

Понятно. Последствия “Физики FSR”.
Лодка - единая жесткая система. Любая. А здесь важно не то в какую именно точку внутри этой системы действует сила. Важна ее величина и направление.

Со всеми утверждениями согласен, кроме цитируемого.
Не могу представить себе, что точка приложения силы не важна. На ней (этой точке) основано чуть-ли не все машиностроение и даже техника рукопашного боя. Приведу два примера из мира техники:

1. ВКС “Буран”. Все видели его фото. В невесомости необходимо менять его ориентацию с минимамльными затратами массы рабочего тела. Еще Королев говорил, что рабочее тело на орбите - это жизнь. Как минимизировать расход рабочего тела? Надо минимизировать прилагаемые силы для достижения необходимых угловых скоростей. А как минимизировать силы? - надо иметь максимальный рычаг. Дальше, чем за габариты корабля точки приложения сил не вынести, вот и располагались сопла маневровых двигателей на самом носу и на самой корме корабля. Это хорошо видно на фото. Этим достигалось максимальные рычаги и минимальные потребные силы, соответственно минимальный расход рабочего тела.
2. Станция “МИР”. На Мире была смонтирована выносная двигательная установка. Это комплект двигателей, который выносиля на длинной штанге далеко от центра масс станции. А зачем? Все затем-же - получить большой рычаг и малыми силами, приложенными далеко от центра масс, получить необходимые моменты.
   Вывод: для решения поставленной задачи важно ВЕЛИЧИНА, НАПРАВЛЕНИЕ и ТОЧКА ПРИЛОЖЕНИЯ силы.

Все Ваши примеры абсолютно справедливы сами по себе. Только есть одно “но”. Рулевых сопел “Бурана” было 4. Каждое из них имело свой вектор тяги.
На современных боевых самолетах стоят двигатели с изменяемым вектором тяги. У них точка приложения тяги не меняется, но дюзы могут поворачиваться вокруг них, меняя тем вектор.
В случае с нашим злополучным дедвудом точка приложения силы тяги винта перемещается вдоль вектора этой силы, который зажат верхним и нижним подшипником. А значит не меняется.
Я не зря почеркнул в предположении о причинах улудшения картины в приведенном выше примере, что оно справедливо, если ничего другого, кроме переноса точки, не менялось.
А вот перемещая весь дейдвуд вдоль ДП, Вы изменяете плечо приложения этой силы по отношению к ЦМ системы. Такого же эффекта можно достичь поворотом дейдвуда.
Вы просто смешали работу сил внутри системы и их соотношение с внешней средой.
В задаче переноса точки вдоль дейдвуда Вы меняете не точку приложения силы тяги а точку ее передачи системе лодки. Что с внешней средой не связано. А стало быть влияет только на то, что происходит в самой лодке.

Вот предположим, что в модели есть 2 тяжелых предмета одинаковой массы, со своими центрами масс 1 и 2, общий центр масс находится между ними, на одинаковом расстоянии А, так вот если увеличить это расстояние к примеру в 2 раза (разнести массы по краям, общий центр масс никуда не сдвинется, а вот повернуть лодку по оси, проходящей через ЦМ, будет уже труднее. Вроде как-то так?

Совершенно правильное наблюдение. И называется это моментом инерции модели. Так вот управляемость, имеется в виду поворачиваемость- если так можно сказать, очень зависит от общего момента инерции модели. Чем он меньше он, тем модель быстрее поворачивает и тем быстрее она выходит из поворота. Силы инерции действуют всегда и чем быстрее модель едет тем они больше. В общем ничего нового. На сегодня, тенденция, максимально легкая модель. иногда немного в ущерб прочности и минимальный момент инерции корпуса. Расположение винта и руля традиционное и на мой взгляд оптимальное в пределах: руль 10% , винт 20% от длины корпуса для FSR V. Обводы корпуса и винт определяются на воде. В общем как то так.
Спасибо за внимание.

Вообще то по хорошему имело бы смысл отделить мух от котлет. Вопросы гидродинамики и связанные с ними поведенческие особенности лодок сами по себе сложны. И не стоит сваливать их в кучу с механикой. Вопрос винтов - вообще своя песня. Двигатели… тут и говорить не стоит. Объять все в одной теме просто не реально.
Отдельно можно бы выделить ресурсы и обсуждение “узких” мест. Но, опять же - раздельно.
По сути конструктор собирая в кучку свое детище ищет оптимальные решения для конкретной задачи. Она же включает в себя ограничения типа условий эксплуатации, ограничения класса, реальные мощности которые он может задействовать. И вплоть до технологий изготовления которые могут дать какие то выигрыши, скажем в весе или реальности выполнения форм обводов. Так что маленькая, на вид, игрушка, при серьезном подходе забирает не хилое количество всего.
Но, у конструктора, априори, все настроено и работает как надо. А вот в реале нужно добиться этих самых настроек, которые были заложены.
В общем, мне кажется, не слабый круг проблем для обсуждений? О чем я и писал ранее.
😁 😁 😁

Вы просто смешали работу сил внутри системы и их соотношение с внешней средой.
В задаче переноса точки вдоль дейдвуда Вы меняете не точку приложения силы тяги а точку ее передачи системе лодки. Что с внешней средой не связано. А стало быть влияет только на то, что происходит в самой лодке.

Мне пока не интересно как распределяются силы внутри системы (модели), а разговор о передаче толкающей силы винта в дейдвуде я поддерживаю только для расширения кругозора. Вот воздействие внешних сил на модель меня действительно интересует, и когда я говорю о точке приложения вектора Р я имею ввиду точку приложения реакции воды в целом на модель (как результат вращения гребного винта).
Попробую сформулировать по-другому вопрос: Как Вы думаете каким местом модель отталкивается от воды, в процессе поступательного движения? Ответ единственный - это гребной винт. Он и будет точкой приложения вектора Р. Следовательно, и задачу устойчивости и управляемости надо рассматривать от места расположения гребного винта, т.к. еще раз повторяю, толкающая сила воды приложена именно к этой точке модели! А как она дальше передается на корпус - в данной задаче дело десятое. Направления векторов уже заданы, будет меняться только их длина.

В общем, мне кажется, не слабый круг проблем для обсуждений? О чем я и писал ранее.
😁 😁 😁

Я уже давно думаю, что каждый вопрос надо выделять в свою тему и обсуждать отдельно.

Я уже давно думаю, что каждый вопрос надо выделять в свою тему и обсуждать отдельно.

А кроме того, не на пальцах а, хотя бы с качественными и понятными иллюстрациями. Делается это не за 5 минут. Так что надо еще продумать как и где это делать.
Ввязаться в такую работу - сильно рискнуть временем и силами. Даже то немногое что написал про Varan скушало время на написание, прочитку и коррекцию людьми которые согласились на это… Наверное по этому подобных начинаний и не появлялось.
😁

Уважаемые форумчане, тут вопрос такой возник где то в этой ветки вскользь кто то упомянул о биениях вала в дейдвуде которое создает потери и для ее устранения ставят промежуточную втулку, не ужели при длине вала в 300-350мм и диаметре 5мм может появляться деформация вала 😃 ?

Уважаемые форумчане, тут вопрос такой возник где то в этой ветки вскользь кто то упомянул о биениях вала в дейдвуде которое создает потери и для ее устранения ставят промежуточную втулку, не ужели при длине вала в 300-350мм и диаметре 5мм может появляться деформация вала 😃 ?

Может и появится. Если материал недостаточно жесткий. А хуже, когда уже есть хоть небольшой изгиб. Обороты большие и центробежной силой его разносит в стороны. При чем после остановки все, вроде бы нормально. Получается что то вроде центробежной фрикционной муфты.

Уважаемые форумчане, тут вопрос такой возник где то в этой ветки вскользь кто то упомянул о биениях вала в дейдвуде которое создает потери и для ее устранения ставят промежуточную втулку, не ужели при длине вала в 300-350мм и диаметре 5мм может появляться деформация вала 😃 ?

Я сам ставлю в середину дейдвуда латунную втулку длиной 10-20мм и диаметром на 0,5 мм больше диаметра гребного вала. За несколько лет (около пяти) появился на гребном валу небольшой поясок от трения об эту втулку, значит иногда трет. Вообще у меня расстояние между карданом и всеми втулками на гребном валу примерно одинаковое (именно примерно, а не строго во избежание резонансов). При этом упор гребного винта в нижнюю втулку дейдвуда. А что было-бы, если упор гребного винта передавался на верхнюю втулку через гребной вал? 😃

Я сам ставлю в середину дейдвуда латунную втулку длиной 10-20мм и диаметром на 0,5 мм больше диаметра гребного вала. За несколько лет (около пяти) появился на гребном валу небольшой поясок от трения об эту втулку, значит иногда трет. Вообще у меня расстояние между карданом и всеми втулками на гребном валу примерно одинаковое (именно примерно, а не строго во избежание резонансов). При этом упор гребного винта в нижнюю втулку дейдвуда. А что было-бы, если упор гребного винта передавался на верхнюю втулку через гребной вал? 😃

Всем пжл.
Если подвести ИТОГ всему сказанному,.
Что нужно или как нужно делать, чтобы модель шла устойчиво и управлялась?
Так сказать памятка, для начинающего,. Дети одолели вопросами.
Спасибо

Всем пжл.
Если подвести ИТОГ всему сказанному,.
Что нужно или как нужно делать, чтобы модель шла устойчиво и управлялась?
Так сказать памятка, для начинающего,. Дети одолели вопросами.
Спасибо

Основное условие устойчивого движения: Центр давления должен быть впереди (по ходу движения) центра сопротивления. А как это условие выполнить это уже задача конструктора. Чем больше расстояние между этими двумя центрами, тем больше устойчивость. Обязательно стоит отметить, что чем больше устойчивость тем хуже управляемость.
Центр давления это: Точка приложения суммы всех сил, “способствующих” движению.
Центр сопротивления это:Точка приложения суммы всех сил, “мешающих” движению.
В целом данная тема должна была привести к нахождению этих центров в корпусах типа FSR-V F1V на прямой и в повороте.

Правило можно пояснить на двух способах стабилизации полета стрелы, выпущенной из лука (разгон в момент выстрела не рассматривается).
Центр давления здесь будет определяться центром тяжести стрелы, т.к. движущей силой будет только его момент инерции.
Центр сопротивления здесь будет определяться только аэродинамической формой.
Способ первый: сдвинуть центр сопротивления назад. Для этого ставят различный аэродинамический “обвес” на хвост стрелы - птичьи перья, бумажные или пластмассовые “крылышки” (да еще поставят под углом, что-бы придать стреле вращение ) и т.д.
Способ второй: сдвинуть центр давления вперед . Для этого утяжеляют острие стрелы намоткой проволоки, грузиками и т.п.

Из личного опыта:
Мощность лука ограничена и для получения максимальной дальности выстрела необходимо как-то оптимизировать конструкцию стрелы. Лучший вариант показала максимально легкая стрела с небольшим грузом на острие и минимальным аэродинамическим сопротивлением.
Обьяснение: Потому-что кинетическая энергия стрелы прямо пропорциональна массе стрелы и прямопропорциональна КВАДРАТУ скорости. Это значит, что увеличив массу стрелы в два раза мы увеличим ее кинетическую энергию в два раза (если лук сможет ее отдать). А увеличив скорость стрелы в два раза мы увеличим ее кинетическую энергию в ЧЕТЫРЕ РАЗА! Значит, лучше увеличить скорость стрелы в момент выстрела. А как увеличить скорость стрелы при фиксированной мощности лука? Надо сделать стрелу максимально легкой, а для увеличения дальности - снизить ее аэродинамическое сопротивление в полете! Пусть сделали легкую стрелу разогнали ее из лука - дальше надо стабилизировать ее полет. Не будем терять полученную скорость на дополнительном сопротивлении стабилизирующих поверхностей. Этого не требуется. Дополнительная масса на острие стрелы стабилизирует полет и добавляет кинетической энергии. Минимальный вес позволит луку эффективно разогнать стрелу а минимальные размеры самой стрелы создает минимальные аэродинамические потери, что так-же увеличивает дальность.
Необходимо отмеить, что слишком тяжелую стрелу вообще не удастся стабилизировать в полете за счет распределения масс. Кроме того, с ростом мощности лука стрела должна быть все более легкой, а стабилизирующий груз все более тяжелый. Наконец, наступит момент когда необходимо будет применить аэродинамику для стабилизации полета после выстрела (по сути необорудованный хвост стрелы и был той самой аэродинамикой, только теперь его недостаточно). Но мощный лук компенсирует потери скорости из-за обвеса. Момент перехода на аэродинамическую стабилизацию полета определяется эксперементально. Такая стрела обычно раскачивается в полете и дальнейшее увеличение массы груза на острие приводит только к уменьшению дальности.
Все варианты были мною отстреляны еще в середине 80-х годов, а обьяснение пришло позже, когда начал изучать физику.

Если цель данной темы - максимальная устойчивость на курсе… то аналогия со стрелой конечно идеальна. Этот девайс создан именно для максимальной устойчивости. Только маленькая деталь - как всему материальному стреле свойственны погрешности изготовления. Они вносят возмущения отклоняя стрелу от курса. Именно для компенсации этих возмущений стрелу и закручивают вокруг продольной оси. ( Так же как пули, снаряды… )
Вот только при отсутствии учета других особенностей движения лодки все приводит к выводу что самое оптимальное решение проблемы - подводные крылья. Устойчивость - наивысшая. Сопротивление - наименьшее. Влияние волны и ветра можно свести к минимуму…
А теперь попробуйте пройти дистанцию на таком аппарате. Уверен, результат будет плачевный.
Это все к тому, опять же, что нельзя упираться только в одно свойство лодки, забывая об остальном. Реально - задача устойчивости в компетенции конструктора. На лодках она обеспечивается разными способами. И именно конструктивными. Пользователь может оценить ее степень. Но, как правило, без серьезных доработок, существенно ее изменить не получается.
При этом не факт, что конструктором устойчивость не была принесена в жертву во имя достижения какого то другого свойства.
Как пример - реданы не доведенные до транца снижают устойчивость на курсе. Но за то корма такой лодки больше выжимается из воды.
В жизни настройка лодки это нахождение оптимального соотношения ВСЕХ сил на нее действующих. При этом особая радость для конструктора - создание аппарата свойства которого сохраняются в большом диапазоне отклонений от этих настроек. По скольку лодки ходят не в идеальных условиях.

Основное условие устойчивого движения: Центр…
…
…
…
…
…Все варианты были мною отстреляны еще в середине 80-х годов, а обьяснение пришло позже, когда начал изучать физику.

Класс 😃 по моему проще не объяснить, распечатал и повесил в рамку 😃

Вот только при отсутствии учета других особенностей движения лодки все приводит к выводу что самое оптимальное решение проблемы - подводные крылья. Устойчивость - наивысшая. Сопротивление - наименьшее. Влияние волны и ветра можно свести к минимуму…
А теперь попробуйте пройти дистанцию на таком аппарате. Уверен, результат будет плачевный.
Это все к тому, опять же, что нельзя упираться только в одно свойство лодки, забывая об остальном. Реально - задача устойчивости в компетенции конструктора. На лодках она обеспечивается разными способами. И именно конструктивными. Пользователь может оценить ее степень. Но, как правило, без серьезных доработок, существенно ее изменить не получается.
При этом особая радость для конструктора - создание аппарата свойства которого сохраняются в большом диапазоне отклонений от этих настроек. По скольку лодки ходят не в идеальных условиях.

Не могу согласиться на счет подводных крыльев. Для грузового варианта может это и будет оптимально, но для спортивного судна, ориентированного на достижение максимальной скорости, оптимальным здесь будет режим глиссирования. Все рекорды скорости на воде были поставлены именно на глиссерах. А почему? Я думаю, что это вопрос тяговооруженности и экономической целесообразности.
Что касается устойчивости судна на подводных крыльях, то могу сказать, что проблем здесь в прямом смысле слова “выше крыши”. Здесь высокий центр тяжести, большие углы гребных валов, огромные (по сравнению с глиссерами) поверхности смачивания и кавитация на крыльях. Поэтому в спорте подводные крылья мы не увидим никогда.
Насколько неидеальны условия проведения гонок для FSR-V F1-V? Я думаю, что ни один прототип наших моделей не способен двигаться в том-же темпе, что эти модели. Почему? Масштаб волны. В среднем длина волны на дистанции колеблется от половины длины корпуса до длины корпуса. Масштабная скорость. Таких скоростей достигают только отдельные прототипы, построенные либо для достижения макимального ускорения, либо для максимальной скорости (очень они напоминают FSR-H). Но маневрировать такие прототипы не могут в принципе. Кроме того, очень заметна применяемая на них аэродинамическая разгрузка, которая очень сильно влияет на продольную устойчивость.

Выводы не корректны. Подводные крылья как раз слишком устойчивы на курсе. Попытки применить их в гонках были. Итог - на поворотах теряется больше чем выигрывается на прямой.
Опять поиск компромиссной наивыгоднейшей для конкретных условий схемы. Повторюсь еще раз - доведением до совершенства одного качества лодки Вы не добъетесь ничего толкового.

В догонку…
На протяжении всех этих дебатов советуют гонять и гонять лодку. Попробую расшифровать этот “загадочный” совет.
Примем по умолчанию, что Вы не разработчик. Сильно подозреваю, что при выборе лодки применялся принцип - “на таких ездят все”. Стало быть понять достоинства и недостатки этой лодки “с листа” пока не получается.
При таких вводных надо постараться понять чего именно добивался конструктор. Какими методами. Попытаться найти стиль ведения ее.
Предположим Вам не нравится что лодка верткая. Но! Может быть она способна на резкие повороты без существенной потери скорости. Тогда повысив устойчивость ее Вы потеряете преимущество малой циркуляции.
И… уж точно не ждите, что конструктор будет подробно разъяснять Вам особенности своего детища. Это самому надо…
Понять же все особенности можно только гоняя лодку в разных режимах, в разных условиях. Тогда есть шанс почувствовать машинку. А по ходу стоит разбираться что на что влияет и почему лодка ведет себя именно так при смене условий. Вот когда будет ясное представление о происходящем, можно попробовать что то поменять в исходной модели. Но не раньше. Нужны осмысленные действия. Метод “тыка” мучителен и долог.