Парусный катамаран - как сделать чтобы он поплыл против ветра

Volmir

Владимир, может быть Вам поможет эта статья! Меня она уже натолкнула на некоторые мысли…modelist-konstruktor.com/…/polet-na-boku

Статья на 99% попадает в ту проблематику, которой я сейчас занимаюсь! 😃

Спасибо огромное за ссылку - читаю и вдумываюсь в детали, чужой опыт, теоретические и практические выкладки; планирую доработки модели.

Игорьь

Пенопласт при резке не парит. Гореть и дымить может, если струна грязная и не выключена после резки. Вам же надо совсем немного нарезать пластин.

EXPERIMENTATOR1970

Не надо ему резать пластины! Надо просто вырезать нормальное крыло. Это не сложно.

Volmir

Сейчас у меня получилось три варианта паруса:

  1. Классический парус (гибкий, закрепленный на мачте и гике)
  2. Жесткий парус-крыло с несимметричным профилем
  3. Жесткий парус крыло с симметричным профилем и стабилизатором (который должен автоматически устанавливать парус-крыло под оптимальным углом атаки относительно направления вымпельного ветра).
EXPERIMENTATOR1970

А почему обшивка не натянута? Если обтягивали лавсаном, то утюжком натяните обшивку.

Volmir

А почему обшивка не натянута? Если обтягивали лавсаном, то утюжком натяните обшивку.

Обтягивал пленкой из цветочного магазина. Там лавсан применяется? Надо будет попробовать. Рискнуть! 😃 Честно говоря видел как утюжком натягивают пленку (на видео, в Ютубе) - но, почему-то сам делать подобное испугался. Страшно, что утюг пластик расплавит и все растечется горелой и дымящейся массой, прилипнет к подошве. Понимаю, что это мои страхи 😃 Это личное.

Volmir

Протестировал катамаран с жесткими крыльями-парусами (один - несимметричного профиля, а второй - симметричный, но с отклоняющим стабилизатором).

Оба работают (удивительно, но факт 😃) - создают тянущее вперед усилие. Подъемная сила создается. Измерений точных не проводил - но, субъективно, тяга примерно одна и та же (в сравнении с моим “классическим” парусом). Понятно, что все это нужно долго настраивать, оптимизировать, измерять, переделывать и т.п. Но - проверил! Работает.

Парус с несимметричным профилем крыла отработал даже более стабильно, нежели парус с стабилизатором. Тот - надо долго настраивать, выверять. Катамаран с симметричным парусом (со стабилизатором) вел на воде себя неуверенно - больше вилял и т.п.

Мой вывод - лично для себя, для универсальности - лучше классический гибкий парус (сделанный более-менее правильно, по теории и технологии). А вот если хочется “рекордов”, и есть много времени, денег и сил - тогда добро пожаловать в сферу “жестких” парусов-крыльев, с изменяемым профилем и т.п.

SAN
Volmir:

из цветочного магазина. Там лавсан применяется?

Да. Попробуйте натягивать феном. Строительным или паяльным
Нагрев плёнки регулируется нагревом воздуха в цене и/или расстоянием от сопла фена до паруса

EXPERIMENTATOR1970

Феном без опыта работы можно перекосов наделать. Лучше утюжком.

Volmir

Таки рискнул 😃 - взял утюг и натянул лавсан, наклеенный на каркас крыла! Потихоньку добавлял температуру - и, в определенный момент, пластик стал не морщиться от нагревания, а - разглаживаться, натягиваться. Складки ушли.

Крыло немного повело. Так же отклеился пластик паруса в местах плохого приклеивания к основе (у краев).

В целом опыт считаю положительным - я понял, как это делается, получил практический навык! 😃

EXPERIMENTATOR1970

Если плёнку клеите на клей Момент, то надо дать просохнуть клею на каркасе, наложить плёнку, “приварить” утюжком, т.е. пригладить к каркасу. А уже потом натякивать. Чтобы не повело, натяжку лучше производить с двух сторон небольшими участками. Впрочем, это всё неоднократно описывалось в модельной литературе по авиамоделизму.

Volmir

Хочу установить на модель стаксель. В связи с чем возник вопрос: почему на моделях точку крепления стакселя выбирают в первой 1/4 - 1/5 части рея стакселя (а не на его конце, как в реальных яхтах)?

Чем это обусловлено? Для чего это сделано? Какие преимущества это дает?

Так же читал, что на передний конец рея стакселя вешают дополнительный груз. Это нужно для более быстрого и надежного проворачивания стакселя при смене галса? Может кто-то знает/порекомендует руководство для настройки парусов у модели яхты?

Volmir

И еще вопрос по стакселю. На фотографии видно:

  1. Четыре отверстия для установки стакселя к корпусу яхты. Зачем так сделано? Для тонкой настройки? Какими будут критерии того, что второе отверстие лучше третьего (например)? На что ориентироваться?

  2. Видны две ванты (справа и слева гика стакселя). Получается, вверху они прикреплены к мачте, и - натянуты достаточно хорошо. Т.е. как бы из канатов формируется жесткий “каркас”, внутри которого будет вращаться стаксель. Для чего так сделано?

Можно ли для упрощения установить стаксель как у “классической” яхты - натянуть переднюю шкаторину стакселя вдоль форштага?

Volmir

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.

…wordpress.com/…/авторулевой-на-малой-яхте/

Volmir

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):

Volmir

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):

Volmir

Все таки решил продолжить эксперименты. Просмотр референсов типа saildrone натолкнул меня на пару идей по доработке симметричного паруса-крыла.

Что было доработано:

  1. Поставлен противовес в переднюю нижнюю часть крыла (для баланса)
  2. Смещена ось вращения крыла ближе к центру (предыдущая видна на фотографии - она находится в крайнем левом положении)
  3. 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?

Volmir

Вот нашел пример того, как можно сделать грубый макет аэродинамической трубы для замера подъемной силы крыла: Подъёмная сила крыла

Volmir

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).

Volmir

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:

sudomodeli.masteraero.ru/katamaran_model-7.php

sudomodeli.masteraero.ru/katamaran_model-8.php

Volmir

Провел испытания модели катамарана с симметричным парусом крылом с балансиром и закрылком.

Результаты:

  1. Симметричный профиль крыла самоустанавливается по ветру (благодаря работе закрылка и свободному вращению вокруг оси)
  2. Балансир способствует минимизации усилию для установки
  3. 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).

12 days later
Volmir

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.