Гидродинамика
Доброго дня всем!
Как обычно – у новичка бывает куча «дурных» вопросов. Я не исключение 😁
- У всех судов сечение по ватерлинии (термина пока не знаю) хотя и похоже на аэродинамический профиль, но почему-то задом наперед! Вот например
Vanquish. Слепил программку счета водоизмещения по мотивам Lester Gilbert www.onemetre.net - она и рисует заодно сечение. Проверил программу на Vanquish, чертежи Улли здесь выкладывал, получил водоизмещение 4060,9 грамм – это похоже на истину? - Нашел в инете много инфы по профилям киля и бульбы и ничего нет по профилю самой лодки 😦
- Почему-то нет стремления передвинуть центр тяжести вперед (узкая передняя часть) > вперед мачту > большой грот, а при заданной площади еще и низкий > низкий центр давления на паруса > малый крен лодки.
- Не стараются руль отнести как можно дальше назад > больше рычаг > меньше поворот руля > меньше сопротивление, и устойчивость на курсе лучше, и площадь руля можно меньше. Хотя всегда центр тяжести впереди центра бокового давления (если посчитать боковую площадь с учетом киля и руля).
- Носы у лодок прямые – это мода или технология? Логично носом не только резать волну, но и стараться глиссировать или создать обратную кривизну для подьема носа волной – часто вижу на фото, что в сильный ветер яхты зарываются носом.
Да, вопросов действительно много… На часть попробую ответить.
- Водоизмещение яхты 1 м по IOM не может быть меньше 4000 г.
- Формы конструктивной ватерлинии могут быть самыми разнообразными, но “клином” все равно вперед, почему так объяснить четко не берусь, особенности гидродинамики.
- Если речь идет о метровке, то геометрия парусов(линейные размеры) задается однозначно правилами, и увеличивать площадь грота нельзя.
- Руль практически на всех яхтах в самой корме, но опять же по правилам он не должен выступать за корпус. Площадь руля тоже не определяется однозначно и формы рулей бывают разные. Для расчета нужно учесть, что центр бокового сопротивления (центр тяжести погруженной части боковой проекции) должен находиться кормовее центра парусности примерно на 6% (некоторые говорят о 8%) длины корпуса. Это нужно для того, чтобы яхта не приводилась самостоятельно к ветру (разумеется до определенного крена).
- Для метровок действительно прямой нос предпочтительнее, поскольку длина ограничена, а ватерлиния нужна максимально возможная (из гидродинамики, обяснять не буду, долго, почитайте про число Фруда). А в т.н. “формульных” классах уже есть носовые свесы.
- Формы конструктивной ватерлинии могут быть самыми разнообразными, но “клином” все равно вперед, почему так объяснить четко не берусь, особенности гидродинамики.
- Если речь идет о метровке, то геометрия парусов(линейные размеры) задается однозначно правилами, и увеличивать площадь грота нельзя.
- Руль практически на всех яхтах в самой корме, но опять же по правилам он не должен выступать за корпус. Площадь руля тоже не определяется однозначно и формы рулей бывают разные. Для расчета нужно учесть, что центр бокового сопротивления (центр тяжести погруженной части боковой проекции) должен находиться кормовее центра парусности примерно на 6% (некоторые говорят о 8%) длины корпуса. Это нужно для того, чтобы яхта не приводилась самостоятельно к ветру (разумеется до определенного крена).
- Для метровок действительно прямой нос предпочтительнее, поскольку длина ограничена, а ватерлиния нужна максимально возможная (из гидродинамики, обяснять не буду, долго, почитайте про число Фруда). А в т.н. “формульных” классах уже есть носовые свесы.
Огромное спасибо за внимание, что не стали сразу пинать и посылать учить матчасть 😃
- Вот мне и странно, что киль, бульб, подлодка, дельфин 😃 - нормальные аэропрофили, а эсминец, яхта, утка 😃 - обратные: клином вперед. Утка - понятно, ей не плавать надо, а нырять. А вот эсминец!??
- А разве в правилах (увы, не читал) регламентируется не общая площадь парусов (вроде было бы логично)?
- Пример - тот же Jif65 или vanquish - до кормы еще ой как далеко! А ЦБС у них снесен назад от ЦТ и тем более от центра парусности (он вроде около грота обычно?). Тем более, что большой дальний руль позволит поставить мачту почти на ЦТ - верткая будет!
- Число Фруда, обратно пропорционально характерной длине (Fr = v2/gl) - изменение длины в угоду “незарываемости” носа и улучшения выхода на глиссирование на 2-3% (2-3см от 100см) считаю малозначимым. Тем более, что и так все модели летают и плавают на очень малых числах Рейнольдса (про Фруда не знаю, сложнее представить, скорее всего на приблизительно одинаковых модель и оригинал)
- Вот мне и странно, что киль, бульб, подлодка, дельфин 😃 - нормальные аэропрофили, а эсминец, яхта, утка 😃 - обратные: клином вперед. Утка - понятно, ей не плавать надо, а нырять. А вот эсминец!??
Не знаю про эсминец, но разве у яхты - клином в перед?
- А разве в правилах (увы, не читал) регламентируется не общая площадь парусов (вроде было бы логично)?
В правилах регламентируется.
- Пример - тот же Jif65 или vanquish - до кормы еще ой как далеко! А ЦБС у них снесен назад от ЦТ и тем более от центра парусности (он вроде около грота обычно?). Тем более, что большой дальний руль позволит поставить мачту почти на ЦТ - верткая будет!
ЦБС - центр бокового сопротивления, так? Почему вы так написали? Мне как раз кажется что ЦБС - ЦТ - ЦП у JIFа как раз почти все в одном месте. Вот теоретический чертеж. где красные это ЦБС корпуса и киля, зеленое - ЦТ, синие (только по расположению) ЦП Все конечно приблизительно, но и так видно, что яхта (JIF65) весьма сбалансированное устройство.
- Число Фруда, обратно пропорционально характерной длине (Fr = v2/gl) - изменение длины в угоду “незарываемости” носа и улучшения выхода на глиссирование на 2-3% (2-3см от 100см) считаю малозначимым. Тем более, что и так все модели летают и плавают на очень малых числах Рейнольдса (про Фруда не знаю, сложнее представить, скорее всего на приблизительно одинаковых модель и оригинал)
Есть еще Basic, на мой взгляд, весьма интересная лодочка
Вот мне и странно, что киль, бульб, подлодка, дельфин 😃 - нормальные аэропрофили, а эсминец, яхта, утка 😃 - обратные: клином вперед.
Число Фруда, обратно пропорционально характерной длине (Fr = v2/gl) - изменение длины в угоду “незарываемости” носа и улучшения выхода на глиссирование на 2-3% (2-3см от 100см) считаю малозначимым. Тем более, что и так все модели летают и плавают на очень малых числах Рейнольдса (про Фруда не знаю, сложнее представить, скорее всего на приблизительно одинаковых модель и оригинал)
Если уж в такие дебри забрались…
Киль, бульб, подлодка, дельфин - полностью погруженные тела у которых волновое сопротивление можно считать нулевым. Частично погруженные тела имеют волновое сопротивление. Волновое сопротивление составляет львиную долю в общем сопротивлении движению судна. Число фруда характеризует процесс волнообразования (при равенстве у модели и оригинала процесс одинаковый). Чистого глиссирования у яхт по моему нет. Чтобы не зарывалась можно нос делать повыше. Но влюбом случае мелкая рябь на водоеме с высотой волны ~ 10 см (высота корпуса модели) соответствует реальной высоте волны в 1м, а это (4-ре балла по девятибальной шкале). Несопоставимые вещи!
Не знаю про эсминец, но разве у яхты - клином в перед?
В правилах регламентируется.ЦБС - центр бокового сопротивления, так? Почему вы так написали? Мне как раз кажется что ЦБС - ЦТ - ЦП у JIFа как раз почти все в одном месте. Вот теоретический чертеж. где красные это ЦБС корпуса и киля, зеленое - ЦТ, синие (только по расположению) ЦП Все конечно приблизительно, но и так видно, что яхта (JIF65) весьма сбалансированное устройство.
В прикрепленном файле на втором листе срез по ватерлинии vanquish (первый лист программа счета водоизмещения. Извините, лень выковыривать один рисунок). Носовой шаблон - 0. Так же и jif выглядит под водой.
чертеж jif в pdf - там легко посчитать площадь многоугольников прямо по этому чертежу. (по крайней мере у меня в 6.0 CE). Получается, что ЦБС за задней кромкой киля! Вы площади киля, руля и бульбы учитываете? Или в чертеже ошибка, или учитывается только подводная часть голой лодки (тогда точно там, где стоит на чертеже), или я не то считаю.
Про сбалансированность не спорю. Не даром мачта стоит почти на киле! Поэтому её и нельзя без существенной переделки силовой части крепить по предложению Улли на дне - или будет мешать силовой шпангоут или расстроим сей девайс напрочь!
Если уж в такие дебри забрались…
Киль, бульб, подлодка, дельфин - полностью погруженные тела у которых волновое сопротивление можно считать нулевым. Частично погруженные тела имеют волновое сопротивление. Волновое сопротивление составляет львиную долю в общем сопротивлении движению судна. Число фруда характеризует процесс волнообразования (при равенстве у модели и оригинала процесс одинаковый). Чистого глиссирования у яхт по моему нет. Чтобы не зарывалась можно нос делать повыше. Но влюбом случае мелкая рябь на водоеме с высотой волны ~ 10 см (высота корпуса модели) соответствует реальной высоте волны в 1м, а это (4-ре балла по девятибальной шкале). Несопоставимые вещи!
Вы правы, основная составляющая сопротивления скорее всего волновая. Хотелось бы посмотреть хотя бы на прикидочные рассчеты или (что вероятнее найти) на экспериментальные подводные профили типа как у авиаторов база NACA и тому подобные. Увы, там нет ни одного профиля, хотя напоминающего подводный судна. Может это в других местах хранится и надо лезь не к авиаторам на сайты, а в какое-нибудь адмиралтейство? 😃
С носом легко решить - чуть задняя центровка, по-моему, спасет от зарывания. Но эстетика! И нос почему-то закругленный - для безопасного причаливания?
А расположение руля никак у меня в голове не укладывается - почему же не строго по срезу кормы? Из-за турбулентности за кормой? Так до срыва потока вроде еще далеко. Или наоборот, чтобы раньше сорвать поток (как на авиа на последней трети профиля ставят турбулизаторы)?
Ох, одни дурные вопросы.
А без этого страшно вмешиваться в конструкцию лодки - не знаешь, к чему приведет хотя бы незначительная модификация подводной части.
Ох, одни дурные вопросы.
А без этого страшно вмешиваться в конструкцию лодки - не знаешь, к чему приведет хотя бы незначительная модификация подводной части.
А почему нет? Даже если привязываться к участию в соревнованиях, то RG-65 (класс лодки JIF-65, JIF-2, Paolo и т.п.) легко вписываются по длинне в клас Виктории (Зеленоградская регата, длинна корпуса яхты до 800 мм), даже с вынесенным рулем 😇 . Пробуйте, на то он и Моделизм, что бы эксперементировать. Или что то не так говорю? Простите, но в теории я слаб, скорее практик, сделал, посмотрел, что получилось, а потом разбираться почему так вышло! Иногда мне кажется, что теория идет в ногу с практикой, в моделизме, ведь тут так просто, что либо исправить (подправить) 😃 .
А почему нет? Даже если привязываться к участию в соревнованиях, то RG-65 (класс лодки JIF-65, JIF-2, Paolo и т.п.) легко вписываются по длинне в клас Виктории (Зеленоградская регата, длинна корпуса яхты до 800 мм), даже с вынесенным рулем 😇 . Пробуйте, на то он и Моделизм, что бы эксперементировать. Или что то не так говорю? Простите, но в теории я слаб, скорее практик, сделал, посмотрел, что получилось, а потом разбираться почему так вышло! Иногда мне кажется, что теория идет в ногу с практикой, в моделизме, ведь тут так просто, что либо исправить (подправить) 😃 .
И мне такой подход к экпериментированию нравится…
Вот и думал попробовать с легкого изменения обводов корпуса, да опереться не на что. Эстетика - дело вкуса 😇 мне лично всегда импонировали узкие зализанные стремительные формы, а не закругленный тупой нос с широкой обрубленной прямой кормой. Чтобы руль переставить назад, ИМХО, надо изменить положение или площадь киля для сохранения положения ЦБС. А где он должен правильно находится?
здесь уже много всего правильно сказано.
По поводу расположения руля. Можно его вообще на транец навесить или даже вынести дальше за корму на кронштейне. Управляемость от этого, естественно увеличится. Но приэтом изменится положение центра бокового сопротивления, это надо учитывать. На самом деле управляемости яхтам вполне достаточно даже если руль совмещён с килём, как на многих старых крейсерских яхтах. Кстати, при таком расположении руля работает не только его площадь, но и площадь всего киля. Но это уже другие проблемы гидродинамики.
Кроме того, для некоторых яхт существуют Правила, которым они должны соответствовать.
Что имеется в виду под “подводными профилями”? В судостроении используются те же самые авиационные профили: NACA, Жуковского и прочие. Законы гидро и аэродинамики одинаковы. Только плотность води и её кинеметическая вязкость больше. А вот что существенно отличается от аэродинамики - это движение тела ПО ПОВЕРХНОСТИ воды, т.е. движение на разделе двух сред. Здесь уже и волнообразование и остойчивость и прочие корабельные прелести. А под водой всё так же, как в воздухе (за исключением влияния близости взволнованной поверхности).
здесь уже много всего правильно сказано.
По поводу расположения руля. Можно его вообще на транец навесить или даже вынести дальше за корму на кронштейне. Управляемость от этого, естественно увеличится. Но приэтом изменится положение центра бокового сопротивления, это надо учитывать. На самом деле управляемости яхтам вполне достаточно даже если руль совмещён с килём, как на многих старых крейсерских яхтах. Кстати, при таком расположении руля работает не только его площадь, но и площадь всего киля. Но это уже другие проблемы гидродинамики.
Кроме того, для некоторых яхт существуют Правила, которым они должны соответствовать.Что имеется в виду под “подводными профилями”? В судостроении используются те же самые авиационные профили: NACA, Жуковского и прочие. Законы гидро и аэродинамики одинаковы. Только плотность води и её кинеметическая вязкость больше. А вот что существенно отличается от аэродинамики - это движение тела ПО ПОВЕРХНОСТИ воды, т.е. движение на разделе двух сред. Здесь уже и волнообразование и остойчивость и прочие корабельные прелести. А под водой всё так же, как в воздухе (за исключением влияния близости взволнованной поверхности).
Именно, если по аэро и гидродинамике полно инфы, у соседей на авиа форуме полно рассуждений о преимуществах тех или иных профилей на разных Re, то граница раздела и профили днища - молчок. На мой неикушенный взгляд ВСЕ яхты от 65 до 1 метра имеют одинаковые профили (имею в виду с гладким днищем без грубой апроксимации) и никто не пытается хотя бы на словах сравнить преимущества и недостатки других сечений, хотя о профиле бульбы такие дебаты у немцев например. А что бульб - не более 5% общего сопротивления ИМХО
Имел ввиду подводный профиль судна. Дают его в чертежах редко. Хотел уже рисовать, да еле нашел готовый
На мой неикушенный взгляд ВСЕ яхты от 65 до 1 метра имеют одинаковые профили (имею в виду с гладким днищем без грубой апроксимации) и никто не пытается хотя бы на словах сравнить преимущества и недостатки других сечений, хотя о профиле бульбы такие дебаты у немцев например.
Имел ввиду подводный профиль судна. Дают его в чертежах редко. Хотел уже рисовать, да еле нашел готовый
Загляните в тему “Переделка серво для управления парусом”, там я выложил файлы с американского сайта IOM (1 метр). Для начала там очень много информации, в том числе и по профилю бульба, о котором немцы устраивают дебаты. У всех спортивных яхт 1 м, которые я видел в последнее время, бульбы практически одинаковые с точностью до нескольких мм, заглянув туда ,куда я Вас отсылаю, будет понятно почему. Там же есть чертежи корпусов, и уверяю там нет ни одного с гладким (может быть с плоским или V- образным?) днищем, все обводы корпусов (подводный профиль судна) близкие U-образным с плавными обводами. А выбор зависит от многих причин:
- для чего хотите строить яхту (для соревнований - одно, для рулежки в одиночестве по пруду - другое)
- сколько готовы угробить времени и денег (если дешево и быстро- то корпус из 4-х деталей вместо болвана , матрицы и смолы - самое то)
и т.д. и т.п. … А идеальной яхты с идеальными обводами нет и быть не может.
лётчику сложно понять одну простую вещь: в отличие от самолёта, который движется всгда ВНУТРИ однородной среды, яхта плывёт ПО ПОВЕРХНОСТИ. Иными словами, она постоянно находится В ДВУХ РАЗНЫХ средах. Кроме этого она находится в этих средах по-разному. С разными кренами, с разными курсовыми углами к ветру и к волнению. Соответственно, в каждой из этих ситуаций яхта испытывает различные воздействия со стороны воды и ветра. Поскольку условия плавния различные, то корпус не может иметь однозначно универсальную форму. Для активной лавировки выгоднее одни обводы, для полных курсов - другие, для сильного волнения - третьи. Обводы корпуса - это всегда копромисс между различными требованиями. Компромисс более или менее удачный.
Что касается “клином вперёд или клином назад”, то достаточно обратиться к истории парусного судостроения. Ранние парусники имели обводы как раз “книном назад”, т.е. более полные обводы в носу и более острые в корме. Но плавали эти корабли медленно. По мере развития парусного вооружения, облик кораблей менялся. Более развитая парусность позволяла развивать большие скорости, для котороых пузатые обводы уже не годились. Носовая часть стала всё больше заостряться, однако кормовая не набирала полноту. Почему так? Потому что с ростом скорости увеличивается доля волнового сопротивления. Именно волновое сопротивление (а не сопротивление трения или формы) является основным на обычных скоростях (0,2<Fr<0,4). Острые носовые обводы позволяют уменьшить процесс волнообразования, значит снизить это самое волновое сопротивление.
А идеальной яхты с идеальными обводами нет и быть не может.
Идеальная яхта(теоретически) - это два крыла- надводное и подводное,
некоторым образом связанные и разумеется с идеальным качеством… и болеее
ничего не нужно. 😃
А вы всёж говорите о КОРПУСЕ, который это всё везёт, те не о идеальной яхте,
а об идеальном корпуе… 😊 Разделяйте всёж принятые понятия…
И
А вы всёж говорите о КОРПУСЕ, который это всё везёт, те не о идеальной яхте,
а об идеальном корпуе… 😊 Разделяйте всёж принятые понятия…
Спасибо за уточнение! Речь шла действительно о корпусах (но не только). Но если уточнять до конца, то кто что везет в яхте (корпус везет парус или наоборот) - вопрос философский. 😛
Загляните в тему “Переделка серво для управления парусом”, там я выложил файлы с американского сайта IOM (1 метр). Для начала там очень много информации, в том числе и по профилю бульба, о котором немцы устраивают дебаты. У всех спортивных яхт 1 м, которые я видел в последнее время, бульбы практически одинаковые с точностью до нескольких мм, заглянув туда ,куда я Вас отсылаю, будет понятно почему. Там же есть чертежи корпусов, и уверяю там нет ни одного с гладким (может быть с плоским или V- образным?) днищем, все обводы корпусов (подводный профиль судна) близкие U-образным с плавными обводами. А выбор зависит от многих причин:
- для чего хотите строить яхту (для соревнований - одно, для рулежки в одиночестве по пруду - другое)
- сколько готовы угробить времени и денег (если дешево и быстро- то корпус из 4-х деталей вместо болвана , матрицы и смолы - самое то)
и т.д. и т.п. … А идеальной яхты с идеальными обводами нет и быть не может.
Американский IOM я вроде весь, кроме форумов перелопатил (может пропустил, тогда ссылку плз!), только профили киля и бульбы нашел 😦 Вот что-то похожее на проектирование корпуса www.onemetre.net/Design/Design/Design.htm - не совсем понял. Скорее всего это приближение для счета водоизмещения, чем приближение для проектирования реального корпуса
Скорее всего я неверно сформулировал первоначально вопрос, хотя с Вашей помощью многое сразу встало на места.
Вопрос - не почему профили судна такие, а почему о них мало информации - почему чаще дают вертикальные сечения корпуса, а не горизонтальные, которые скорее всего определяют и сопротивление “разрезания воды” и волное сопротивление. Где найти что-то теоретическое прочесть, в какой электронной библиотеке посмотреть экспериментальные профили для разных случаев.
Идеалов, конечно нет (может только молодая жена?)😃
да еще американцы иногда идеи подкидывают shipbuilding.ru/rus/technologies/…/us_navy/ 😃
Лирика: первая модель, конечно - повторить на все 100% (скорее всего буду jit65). Не знаю, хватит ли меня дальше, зависит от многого, но я больше не спортсмен - а сделать что-то свое, да не хочется и не можется изобретать велосипед. И неважно, что будет строится дальше, но второй раз тупо повторять обводы, не понимая азов, не видя достоинств и недостатков корпуса - не по мне.
Вот что-то похожее на проектирование корпуса www.onemetre.net/Design/Design/Design.htm - не совсем понял. Скорее всего это приближение для счета водоизмещения, чем приближение для проектирования реального корпуса
Скорее всего я неверно сформулировал первоначально вопрос, хотя с Вашей помощью многое сразу встало на места.
Это расчет (теоретический) корпуса яхты исходя из круглого сечения шпангоутов. Как утверждает автор, данная таблица позволяет сроить проект понимая что в итоге получится. Ну и как доп информация о площади смачиваемой поверхности, ЦП, ЦБС и некоторых других величинах. Корпус строится от втерлинии!
Вопрос - не почему профили судна такие, а почему о них мало информации - почему чаще дают вертикальные сечения корпуса, а не горизонтальные, которые скорее всего определяют и сопротивление “разрезания воды” и волное сопротивление. Где найти что-то теоретическое прочесть, в какой электронной библиотеке посмотреть экспериментальные профили для разных случаев.
Вот ссылка www.onemetre.net/Design/Balance/Balance.htm речь там о том, что по мнению автора профиль корпуса по ватерлинии оказывает влияние на уваливание лодки и как следствие на курсовую устойчивость. При чем чем больше симетрия (максимальная толщина) корпуса к носу, тем меньшее сопротивление уваливанию он оказывает! Вот откуда беруться “длинные носы” и широкий транец.