Парусный катамаран - как сделать чтобы он поплыл против ветра
Так же огромное “спасибо” EXPERIMENTATOR1970 за ссылки на модели из журнала МК:
modelist-konstruktor.com/…/vlekomaya-vetrom
modelist-konstruktor.com/…/pobednye-obvody
modelist-konstruktor.com/…/upravlyaemaya-yaxta-qzo…
После стакселя есть идеи сделать механизм авторегулировки. Т.е. сделать автоматический руль, помогающий удерживать яхту на заданном курсе. Тем более, что его можно сделать съемным (установил/снял).
Площадь ветрового крыла авторулевого должна примерно в четыре раза превышать площадь закрылка.
Во всех ветродействующих устройствах крыло должно быть сбалансировано при помощи противовеса для того, чтобы на положение крыла при крене не влиял его собственный вес.
Добавил стаксель на модель катамарана. Грот - уменьшил и модернизировал немного. При помахивании парусами вправо-влево, обдувании их ветром получаются нужные выпуклости на парусах. Это радует 😃 Паруса работают!
Пропорции - брал из типовых моделей катамаранов, скопировал и отмасштабировал. Самым сложным было продумать, как все это собирать/разбирать при транспортировке. Время на сборку-разборку увеличивается (по сравнению с предыдущей версией модели).
Из неточностей, погрешностей (что вижу уже сейчас):
- взял слишком тонкую нитку для вант. Она тянется ощутимо.
- начала сказываться нераскрепленность мачты оттяжками (ахтерштагом) - при попытках натягивания форштага мачта начинает прогибаться и отклоняться вперед.
Заложил так же возможность двигать мачту и парусное вооружение вдоль ДП модели (предусмотрел три возможных положения для корректировки Цп и ЦБС относительно друг друга). Теперь все это надо будет испытать на воде (и ветре 😃).
Детали реализации (крупным планом):
Мне удалось сегодня запустить катамаран.
Результаты теста - наилучшие! (по сравнению со всеми предыдущими версиями). Он плывет быстро и ровно, держит курс и резво набирает скорость.
При сильном порыве ветра было одно опрокидывание.
Выкладываю так же видео (с демонстрацией модели): 10 августа 2024 г.
В целом, проект можно считать завершенным. Авторулевым заниматься не хочется, честно говоря. Из последующих улучшений - я бы (теоретически) мог поставить на эту модель радиоуправление на один канал - на руль. Читал, что этого будет достаточно, чтобы “погонять” по водной акватории. А паруса - зафиксировать в каком-то среднем положении.
Хотя, для управления по радио мне кажется более простым реализация лодки с косым римским парусом. Romy Rig Model Yacht. Вот что-то типа такого (видел обсуждение подобных моделей на этом форуме):
Все таки решил продолжить эксперименты. Просмотр референсов типа saildrone натолкнул меня на пару идей по доработке симметричного паруса-крыла.
Что было доработано:
- Поставлен противовес в переднюю нижнюю часть крыла (для баланса)
- Смещена ось вращения крыла ближе к центру (предыдущая видна на фотографии - она находится в крайнем левом положении)
- Уменьшена масса подруливающего подкрылка (тот, что справа на фото)
Буду испытывать имеющиеся нововведения в ближайшее время.
Так же появилась идея построить мини-стенд для тестирования подъемной силы крыла и выставления оптимального положения подруливающего закрылка. Вроде бы все просто - но нужен как минимум вентилятор (для создания набегающего потока), крепеж, фиксация паруса-крыла, механизм замера изменения подъемной силы и т.п. Подумаю еще о целесообразности и трудозатратах подобного начинания. Может, кому-то знакомы простые решения в этой области?
Вот нашел пример того, как можно сделать грубый макет аэродинамической трубы для замера подъемной силы крыла: Подъёмная сила крыла
Этот материал по профилю крыла, аэродинамическому качеству и коэффициенту подъемной силы однозначно “в закладки”: https://archive.rcopen.com/articles/avia/wings_profile/
Читал его несколько раз: начал что-то понимать примерно с третьего прочтения (с интервалом в несколько месяцем между заходами).
Учитывая небольшой размер катамарана и умеренные трудозатраты, было бы интересно попробовать жёсткий парус. Т.е. крыло симметричного профиля (из пенопласта простейшее).
Нашел материалы (чертежи, схемы, описания и т.п.) как именно строить подобные модели. Жаль, что это произошло уже после того, как я создал подобные крылья. Но - лучше чем вообще об этом я не узнал 😃
Ссылки:
Провел испытания модели катамарана с симметричным парусом крылом с балансиром и закрылком.
Результаты:
- Симметричный профиль крыла самоустанавливается по ветру (благодаря работе закрылка и свободному вращению вокруг оси)
- Балансир способствует минимизации усилию для установки
- Угол атаки крыла в 14 градусов дает тягу (движение судна) даже при минимальном ветре.
Т.е. все, что писали про эту схему в теории - правда. Если установить на модель два серводвигателя: один на закрылок (перебрасывать его туда-назад), а второй - на руль, то вполне получится радиоуправляемая модель.
Сегодня сила ветра была минимальна - 2-3 м/с. Есть желание испытать катамаран при более сильном ветре, на максимальную скорость/опрокидываемость (с крылом подобной площади).
Обновление, дополнение к предыдущему сообщению.
Испытал еще раз жесткий парус (см. фото из предыдущего сообщения), но уже - при более сильном ветре (примерно 5-7 м/с). Тяга у него отличная. Точно не меньше, чем тяга комплекта грот + стаксель (которые сделал ранее). Замерить точно (объективно, в Ньютонах) ее нечем, оценивал относительно силы натяжения нити (на которой привязан и запускался катамаран).
Причем, так как масса жесткого паруса больше, нежели масса “мягкого” комплекта парусов - то модель на “жестком” парусе разгоняется медленнее. А на “мягком” комплекте парусов - старт резвее происходит.
Мои выводы и наблюдения совпадают с результатами, описанными в журналах типа “МК” (по яхтингу) - для наибольшей скорости и тяги можно применять жесткое крыло (типа самолетного), с профилем максимальной “тяговитости” и с учетом относительно низких скоростей яхты/катамарана относительно воздушного планера.
Нашел пример подобной модели парусника, сделанной на высочайшем техническом уровне: с пенопластовым крылом, стеклопластиковым корпусом и управляемым закрылком (две части видео).