Настоящие фанаты экстремальных видов спорта знают, как дорого обходится спортивное оборудование. А для тех, кто занимается несколькими различными экстремальными видами спорта, затраты возрастают в геометрической прогрессии. Решением проблемы может стать парус-крыло кайтвинг.
Кайтвинг - универсальное крыло. Он похож на дельтаплан и может быть использован в качестве инвентаря для занятий различными экстремальными видами спорта. Кайтвинг лёгок по весу, а в свёрнутом виде его габариты не больше обычного чехла для лыж.
Главная особенность кайтвинга заключается в том, что под ногами у экстремала может быть всё, что угодно: коньки, ролики, сноуборд, горные лыжи, скейтборд, а кататься можно по снегу, песку, льду, воде – главное, чтобы это была достаточно ровная площадка больших размеров.
Таким образом, кайтвинг можно считать всесезонным и универсальным снаряжением - на ногах что угодно, в руках крыло, которое позволяет разогнаться с помощью ветра, и главное - море удовольствия и адреналина.
Кайтвинг прост в использовании, и с ним можно работать на интуитивном уровне. Основы обращения с крылом быстро освоит даже новичок, а что могут вытворять с кайтвингом опытные спортсмены, описать достаточно сложно, это нужно видеть. Некоторые любители экстрима умудряются разогнаться с крылом в руках до 100 км\ч, исполняя при этом сумасшедшие трюки.
Кайтвинг не просто дарит драйв, но учит самоконтролю, развивает координацию движений и может пригодиться в различных видах спорта.
Для тех, кто интересуется историей спорта мы подготовили материал о .
Изобретение относится к парусному судостроению. Парус-крыло состоит из набора жестких симметричных балок, зафиксированных на поворотной мачте, гибких лат и тяг. Тяги проходят сквозь балки и соединяют между собой гибкие латы. Балки в совокупности с латами определяют разреженную сторону профиля паруса-крыла. Парус-крыло управляется триммером, задающим необходимый угол атаки. Ось вращения мачты расположена впереди от центра давления аэродинамического профиля паруса-крыла в 3-15 процентах его хорды. Достигается улучшение ходовых качеств парусных судов. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.
Рисунки к патенту РФ 2520211
Изобретение относится к парусному судостроению.
Парус, как движитель судов, известен на протяжении тысячелетий, но, несмотря на многочисленные усовершенствования, он принципиально не изменился, представляя собой рангоут, несущий изогнутую пластину из гибкого материала.
Рост скоростей парусных судов по мере их совершенствования приводит к тому, что они должны ходить по отношению к вымпельному ветру круче из-за так называемого «буерного эффекта». Для осуществления возможности быстрого движения парусников (сопоставимого с моторными судами) применяют паруса, представляющие собой авиационные крыльевые профили.
Адаптация крыльевых профилей в качестве паруса натолкнулась на ряд трудностей, одной из основных является смена знака набегающего потока при перемене галса.
Попытка модернизировать мягкий парус по а.с. № 783123 безуспешна, так как при этом невозможно получить эффективный авиационный профиль.
По а.с. № 1020309 можно получить приемлемый профиль, но наличие предкрылка предложенной формы нарушает обтекание на разреженной части профиля. Кроме этого, наличие большого количества шарниров и рычагов делает конструкцию ненадежной.
Предпринимались попытки использовать симметричные авиационные профили (а.с. № 1065297), но они неэффективны, так как их коэффициент подъемной силы уступает мягкому парусу.
Парус-крыло по а.с. № 1382740 более приближен к оптимальному, но конструкция получилась громоздкой и сложной, а элемент мачты, выступающий в напорной части профиля, ухудшает обтекание, тем самым увеличивая сопротивление.
По а.с. № 1024362 парус-крыло сложен по конструкции, а также получаемый профиль паруса далек от оптимального.
Целью настоящего изобретения является устранение перечисленных выше недостатков путем предложения эффективного несложного по конструкции и надежного паруса-крыла, позволяющего существенно расширить возможности парусных судов всех типов - от малых прогулочных, спортивных и коммерческих до рекордных, в том числе сухопутных и ледовых.
Поставленная цель достигается тем, что предлагаемый парус-крыло смонтирован на поворотной мачте и состоит из набора жестких симметричных балок, определяющих напорную сторону профиля паруса-крыла, и зафиксированных на мачте гибких лат, несущих обшивку паруса-крыла, а также из тяг, проходящих сквозь балки и соединяющих между собой гибкие латы, которые в совокупности с балками определяют разреженную сторону профиля паруса-крыла, вращающегося вокруг оси мачты и управляемого триммером, задающим необходимый угол атаки, а ось вращения самой мачты расположена впереди от центра давления аэродинамического профиля паруса-крыла в 3-15 процентах его хорды, кроме того, парус-крыло может быть выполнен составным из независимо вращающихся вокруг оси мачты секций и в случае применения в малом судостроении допускается его выполнение в упрощенном варианте, т.е. без тяг.
Предлагаемый парус-крыло показан на чертеже, где на фиг.1 изображен вид судна сбоку с предлагаемым парусом. На фиг.2 парус-крыло изображен в разрезе. На фиг.3 изображен фрагмент крепления гибкой латы к тяге и к обшивке.
Парус-крыло содержит поворотную мачту 1 (см. фиг.2), выполненную в виде призмы, с двух сторон ограниченной внутренними плоскостями поперечных балок 2. Сверху каждой из секций А и Б (см. фиг.1) установлены неподвижные шайбы 3, зафиксированные вантами 4, удерживающими мачту 1 в вертикальном положении. Каждая из частей мачты 1 свободно вращается относительно неподвижной шайбы 3. Балки 2, определяющие профиль напорной части паруса-крыла попеременно с двух сторон (см. фиг.2), имеют возможность перемещения вдоль мачты 1 (см. фиг.1) для осуществления постановки и съема паруса-крыла 3. Размеры поперечного сечения и шаг балок 2 определяют в зависимости от ветровой нагрузки и размеров паруса-крыла для конкретного судна. Через балки 2 (которые в сечении могут быть выполнены в виде круга, полосы, круглой и прямоугольной трубы и т.д.) проходят тяги 5, формирующие разреженную сторону профиля паруса-крыла. Тяги 5 шарнирно соединяются с латами 6, расположенными по разные стороны от балок 2 по всей их длине. Латы 6, выполненные с переменной гибкостью по длине (чем меньше кривизна профиля, тем лата жестче), закреплены на передней части балок 2 и несут гибкую обшивку 7. В хвостовой части латы 6 имеют возможность перемещения относительно балки для компенсации изменения их длин при перемене знака нагрузки паруса-крыла.
Для удобства постановки, съема паруса-крыла и проведения ремонтно-профилактических работ обшивка 7 (см. фиг.3) выполняется съемной и крепится к латам 6 крепежными съемными изделиями 8 через продольные (вдоль лат) накладки 9, представляющие собой полосы шириной, близкой к ширине лат, и с шагом между ними, равным шагу балок.
Ось вращения паруса-крыла находится спереди в 3 -15 процентах хорды профиля от центра давления профиля на рабочих углах атаки (см. А.С.Кравец. Характеристики авиационных профилей. Государственное издательство оборонной промышленности, Москва, Ленинград, 1939 г., см. ч. 3. Сборник авиационных профилей). Расположение оси вращения паруса-крыла спереди от центра давления позволяет управлять парусом-крылом с минимальными стабильными усилиями одного знака.
На высоте, соответствующей высоте центра парусности, на выносном кронштейне 10 устанавливается управляющий триммер 11. Под парусом к мачте 1 жестко прикрепляется фальш-гик 12, с помощью которого парус-крыло может управляться вручную.
Парус-крыло работает следующим образом. При набегании воздушного потока на парус-крыло справа (см. фиг.2) давление воздуха с наветренной и разрежение подветренной сторон прижимают обшивку 7 с латами 6 к жесткой балке 2, образуя напорную часть профиля, а через тяги 5, толкающие латы 6 подветренной стороны до упора в балку 2, образуют разреженную часть профиля. Так как каждая тяга 5 имеет строго определенную длину (с учетом изменения ее положения относительно балки 2), равную толщине профиля по координатам хорды, то они в комплекте образуют полный аэродинамический профиль. Упругие латы 6 выравнивают колебания профиля, а шаг установки тяг 5 определяется допустимой величиной отклонения дужки профиля от заданной. При изначально одинаковой длине лат 6 с каждой стороны латы 6 разреженной части профиля относительно хорды профиля (как более выпуклые) короче лат 6 напорной части паруса-крыла. Для компенсации колебаний длин латы имеют возможность продольного перемещения относительно балки 2 в хвостовой части, а тяги 5 соединяются с латами 6 шарнирно. При смене галса набегающий воздушный поток меняет свой знак на противоположный, при этом положение лат 6 с обшивкой 7 и тяг 5 зеркально меняется относительно балки 2 (см. пунктирный контур аэродинамического профиля на фиг.2). Таким способом осуществляют четкую перекладку паруса-крыла при движении разными галсами.
Оптимальную работу предлагаемого паруса-крыла с высоким аэродинамическим качеством в диапазоне углов атаки 0-20 градусов осуществляют триммером 11, управляемым экипажем дистанционно любым из известных способов (шкотами, гидравликой, по радио и т.д.). Триммер 11 задает необходимый угол атаки паруса-крыла и удерживает его при всех колебаниях направлений курса судна и ветра, что освобождает экипаж от работы с парусом на выбранном галсе. Также триммером 11 можно ставить парус-крыло в режим нулевой тяги. При возникновении нештатной ситуации или необходимости движения на закритических углах атаки, в т.ч. курс фордевинд, управление парусом-крылом осуществляют вручную с помощью фальш-гика 12. Таким же образом можно управлять небольшими парусами, где применение триммера 11 необязательно.
В связи с тем что ветер с изменением высоты от поверхности меняет силу и направление в широких пределах, целесообразно высокий парус-крыло изготавливать из отдельных секций, расположенных на одной оси. Каждая секция, управляемая триммером 11, обеспечивает максимальную тягу в своем высотном диапазоне. При переходе на ручное управление секции блокируются между собой любым известным способом, например фиксирующим пальцем. В зависимости от потребной высоты мачты число секций может быть более одной. На фиг.1 секции А и Б соединены между собой через шайбы 3, которые осуществляют их независимое вращение относительно друг друга, при этом каждую последующую секцию закрепляют сверху вантами 4.
Как вариант, поворотные секции могут надеваться на мачту с возможностью независимого вращения вокруг нее.
Предлагаемая оригинальная конструкция паруса-крыла за счет работы на малых углах атаки, высокого аэродинамического качества крыльевого профиля, уменьшения кренящего момента и дрейфа судна, а также более совершенной с возможностью автоматизации системой управления парусом дает преимущества перед известными парусами.
Таким образом, применение предложенного паруса-крыла с применением жестких и гибких элементов, задающих аэродинамический профиль, позволит существенно улучшить ходовые возможности парусных судов всех известных типов, т.е. осуществить поставленную изобретением цель.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Парус-крыло, смонтированный на поворотной мачте, отличающийся тем, что он состоит из набора жестких симметричных балок, определяющих напорную сторону профиля паруса-крыла, зафиксированных на мачте, гибких лат, несущих обшивку паруса-крыла, а также из тяг, проходящих сквозь балки и соединяющих между собой гибкие латы, которые в совокупности с балками определяют разреженную сторону профиля паруса-крыла, вращающегося вокруг оси мачты и управляемого триммером, задающим необходимый угол атаки, а ось вращения самой мачты расположена впереди от центра давления аэродинамического профиля паруса-крыла в 3-15 процентах его хорды.
2. Парус-крыло по п.1, отличающийся тем, что он выполнен составным из независимо вращающихся вокруг оси мачты секций.
Новое предложение от Beneteau для более простого и доступного яхтинга. С лета 2013 все говорят о прототипе нового паруса-крыла и его испытаниях. Это может стать началом новой эпохи в яхтинге.
С 2007 года компания Beneteau занимается развитием яхтинга и для новых поколений яхтсменов и для стран, где парусным спортом занимаются с детства. Многие инновации программы Яхта Будущего уже появились на свет.
Яхта будущего
Новая форма корпуса серии Sense, которая позже стала использоваться и на яхтах Oceanis, позволила значительно снизить крен и улучшить эргономику экстерьера и интерьера яхты. Комфорт и безопасность на борту завоевали сердца общественности.
Эксклюзивная разработка от Beneteau — , которая синхронизирует сейл-драйв и носовое подруливающее устройство, обеспечивает беззаботные маневры в порту. Теперь даже ребенок может пришвартовать 50-футовую яхту независимо от ветра и течения.
Ориентированы на симплификацию , многие современные разработки делают яхтинг более доступным. Интеграция GPS, навигационные программы, автоматизация некоторых маневров значительно упрощают жизнь новичкам яхтинга и снижают физические усилия команды.
Следуя этой философии , новый проект «Wing Sail» задействовал значительные человеческие и технические ресурсы. Перед разработчиками во главе с Брюно Бельмон, Менеджером Стратегического отдела парусных яхт верфи, была поставлена задача улучшить парус и упростить его использование.
Судьбоносная встреча
Парус «клешня краба», джонка, кайт или парус-крыло : разработчики наблюдали и анализировали существующие исследования разных видов парусов. Оригинальные работы были сориентированы в основном на улучшение показателей но не на упрощение использования, в то время, когда верфь Beneteau усердно работала над снижением сложности и повышением показателей одновременно.
Встреча с Ги Бо (Guy Beaup) , изобретателем из Гренобля, состоялась летом 2012 и вывела разработки Beneteau на новый уровень. “Когда мне что-то нужно, перед тем как спросить где я могу это купить, я пытаюсь понять как я могу это сделать сам” – так Ги ответил на вопрос о том, как появилось большинство его изобретений. Когда этот 25-летний новичок в мире яхтинга собирался в путешествие по морю он построил свою первую яхту.
Несколько лет спустя он спроектировал свою вторую яхту для более дальних путешествий со своей семьей. Отсутствие яхтенного опыта сыграло изобретателю на руку — каждый вопрос он рассматривал “с нуля”, незаангажированным взглядом. В результате чего создал яхту Matin Bleu с парусом-крылом. По окончании его кругосветного путешествия в 60000 миль семейный отдых на яхте стал основной инновацией в яхтенном производстве.
Beneteau тотчас решает выкупить патент на этот парус и сделать его создателя партнером на всех стадиях разработки прототипа. Сотрудничество с парусной мастерской Incidences дополнило команду разработчиков проекта.
, самая младшая сестра новейшей серии парусных яхт Beneteau , стала естественным выбором для первых испытаний. Размер яхты и философия развивающейся оснастки превосходно подходили для этой задачи. Первый выход на воду в прошлом сентябре был многообещающим, но разработка такого уровня потребует еще месяцы испытаний и работы над планом яхты. Нашей целью сегодня является оснастить определенные яхты Beneteau уже через 18-24 месяца.
Этот стремительный проект позволит новичкам легче и с большим наслаждением осваивать яхтинг. Вот уже 130 лет верфь Beneteau разрабатывает новые проекты, делая яхтинг доступным широкой публике.
Введение
Аэродинамические достоинства крыла с регулируемой хордой для планеров представляются очень привлекательными. Эта привлекательность еще более возрастает, когда планер "Сигма" и подобные ему планеры окончательно продемонстрируют свои возможности. Однако жесткий закрылок имеет свои ограничения, главное из которых заключается в том, что возможное увеличение хорды не превышает 40% исходной хорды крыла. Вследствие конструктивных и механических сложностей такие устройства довольно дороги, поэтому, вероятно, будут построены несколько планеров экстра-класса такого типа.
В настоящей статье предлагается другой тип закрылка. Он выполнен из парусной ткани и позволяет реализовать все возможности крыла с изменяемой хордой. Почему бы планеру не летать с парусным гибким крылом, тем более что в доисторические времена птеродактили уже использовали этот принцип?
Современная парусная ткань представляет собой хорошо отработанный материал, который может легко выдержать аэродинамические нагрузки при малых скоростях полета. Она может легко складываться и увеличение хорды более чем на 100% не составит проблемы. (Такое большое расширение закрылка, однако, будет оправдано только в том случае, если нужно получить радиус разворота менее 60 метров). Дополнительный вес и механическая сложность устройства для сматывания и разматывания паруса представляются незначительными. В таблице 1 приведены значения модуля упругости парусной ткани в различных направлениях.
Но будет ли при этом обеспечена безопасность? Для предварительного ответа на этот вопрос нами были проведены некоторые испытания профиля в аэродинамической трубе, которые позволяют оценить целесообразность дальнейших исследований в этом направлении.
Экспериментальные результаты
Испытания были выполнены для старого профиля №30, аналогичного профилю FX-60-126, с легкой парусной тканью (145 кг/м 2). Рис 1 показывает полную модель, а на Рис 2 приведены ее основные размеры.
Две деревянные планки прикрепляют парусную ткань к стенкам рабочей части трубы. Передняя кромка паруса приклеена к профилю, а задняя кромка свободна. Модель была укреплена между стенками рабочей части трубы таким образом, что натяжение ткани в направлении размаха и угол отклонения закрылка могли изменяться. Первые испытания выявили тенденцию появления флаттера задней кромки в определенном диапазоне скоростного напора. Такой флаттер практически не зависит от угла атаки. При типичном натяжении ткани частота составляет примерно 50 Гц. С помощью стробоскопа можно было наблюдать, что задняя кромка в середине размаха изгибается на углы до 90 градусов. Амплитуда колебания ткани возрастает с ростом скорости потока и таким же образом изменяется сопротивление, которое может увеличиться вдвое. Очевидно, что данный тип флаттера развивается только на задней кромке паруса и может быть устранен с помощью небольших лат, приклеенных к ткани.
Другой тип флаттера возникает, когда угол атаки уменьшается до значения, при котором меняет знак перепад давлений на верхней и нижней поверхностях паруса. Силы, которые развиваются в этом случае, много больше, чем в случае флаттера задней кромки, и могут быть опасными. Однако парус будет применяться, главным образом, в области малых скоростей, соответствующих коэффициентам подьемной силы от 1,5 до 2, но никак не менее 0,5. На Рис 3 представлена поляра и зависимость коэффициента подьемной силы от угла атаки для комбинации профиля и паруса, показанной на Рис 1, со стабилизирующей задней кромкой при числе Re = 2x10 6 . При малых коэффициентах подьемной силы кривая поляры имеет гистерезис, который соответствует режиму бафтинга. Гистерезисная петля указана малыми стрелками.
При больших коэффициентах подьемной силы сопротивление выше, чем у профиля FX-67-VG-170/1.36 с жестким закрылком. Это частично обусловлено различными положениями точек перехода, а также проницаемостью ткани, которая увеличивает сопротивление.
В том случае, когда нижняя поверхность была покрыта тонкой пластиковой пленкой, устраняющей пористость ткани, поляра значительно улучшилась, как показано на Рис 4.
Следовательно, парусная ткань должна быть воздухонепроницаемой. Продольные моменты не изменялись. Они должны быть аналогичны моментным характеристикам профиля FX67-VG-170/1.36. Одно из наиболее привлкательных свойств парусного закрылка заключается в том, что его выдвижение может использоваться в качестве элеронов.
Аэродинамические характеристики, особенно границы бафтинга, указанные стрелками, показаны на Рис 5 для четырех различных вариантов установки гибкого закрылка.
Можно видеть, что границы бафтинга лежат достаточно низко, чтобы обеспечить необходимый диапазон изменения коэффициента подьемной силы для эффективного поперечного управления. Обычный способ дифференцированного отклонения элеронов вверх и вниз может быть с выгодой использован в случае гибких парусных элеронов.
Концепция хорды, изменяемой с помощью паруса
Некоторые дальнейшие замечания будут приведены без излишних технических деталей. Предполагается, что парус будет прикреплен к задней кромке, в том числе к элеронам, с помощью 5-6 кронштейнов, которые задают кривизну паруса и передают аэродинамические нагрузки на крыло. На земле эти кронштейны могут убираться с целью упрощения обращения с крылом. Добавочное сопротмвление указанных деталей при больших скоростях будет пропорционально дополнительной омываемой поверхности. Парус уложен в цилиндре, расположенном внутри жесткого крыла примерно на 75% хорды. Для того, чтобы извлечь парус, необходимо потянуть за крайние угловые точки задней кромки паруса, расположенные в корневом и концевом сечениях крыла. Парус выходит с нижней поверхности и скользит вдоль изогнутых кронштейнов, в то время как подьемная сила прижимает парус к кронштейнам. Когда парус выпущен, можно увеличить натяжение ткани в направлении размаха до 50-100 кГ. Слабо натянутый парус не является неприемлемым, однако тугой парус работает лучше. Растягивать парус в направлении хорды нет необходимости. Элероны должны быть подвешены таким образом, чтобы натяжение ткани могло быть передано на крыло без затруднения для отклонения элеронов. Внутренняя по размаху хорда элеронов должна уменьшаться до нуля. В противном случае парусная ткань будет отделяться от нижней поверхности крыла, когда элерон отклоняется вниз. Для того, чтобы смотать парус, уменьшается натяжение ткани и далее цилиндр в крыле вращается до тех опр, пока не совпадут задние кромки паруса и крыла. Та часть паруса, которая подкреплена латами, остается на нижней поверхности крыла.
Вся концепция не может быть реализована сразу, за один шаг. Вероятно, целесообразней испытать конфигурацию с выпущенным парусом на существующем планере и потом разработать механизм для нового крыла. Нужно учитывать опасность "переусоврешенствования" такой конструкции с потерей простоты исходной идеи. Что касается механизма привода - многое можно заимствовать у гоночных яхт.
В заключение в таблице 2 приведены координаты 19% профиля, расчитанного на двукратное увеличение хорды. Профиль гибкого закрылка представляет собой дугу окружности с кривизной 3,5%, которая плавно сопрягается с верхней поверхностью основного профиля. Аэродинамические характеристики должны быть аналогичны представленным выше, за исключением сопротивления, которое должно быть меньше.
Можно надеяться, чтопредложения помогут реализовать приемущества концепции крыла с изменяемой хордой. С точки зрения автора, это представляется наиболее естественным и логичным путем к новым горизонтам планеризма.
Паруса — это крылья, только гибкие, использующие ветер для создания силы, двигающей лодку в яхтинге. Понимание того, как это происходит, поможет получать от парусов максимальную производительность.
Полезно разобраться в том, что представляет собой типичный парус. Обычно он изготовлен из гибкого материала, чтобы позволить ему работать под действием ветра поочередно с обеих сторон - это дает возможность при
яхтинге лавировать лодку. Гибкость материала типичного паруса является значительным конструктивным ограничением, не позволяющим существовать многим потенциальным формам паруса из-за неспособности под действием ветра поддерживать нужное состояние.
Это привело к традиционной треугольной форме типичного паруса, поскольку материал в нижней части как бы подвешен к верхней части, которая в конечном итоге уменьшается до точки на топе мачты. Таким образом, проблемой становится, как изготовить, а затем управлять в яхтинге гибким парусом под действием ветра таким образом, чтобы порождать устойчивую силу, способную перемещать лодку.
Работа современного паруса как крыла.
Поскольку ограничение, не позволяющее парусам как крыльям самолетов самим себя поддерживать, в значительной степени снято, например, за счет использования полно размерных лат или жестких материалов, то паруса развиваются в сторону достижения все большей эффективности. Это проявляется в том, что все больше паруса становятся похожими на крылья и все меньше — на треугольный парус. Анализ того, как парус работает в качестве крыла, будет полезным не только для современного паруса, похожего на крыло, но и для традиционного паруса, который выглядит, как обычный парус, но работает практически так же, как крыло.
Скорость движения потока на верхней поверхности крыла увеличивается как за счет угла восходящего потока, так и за счет большей кривизны верхней поверхности по сравнению с нижней. Когда движущаяся среда (воздух или вода) ускоряется, ее давление на прилегающую поверхность падает. Образовавшаяся разность давлений на верхней и нижней поверхностях крыла порождает направленную вверх подъемную силу.
Контур типичного паруса.
Если игнорировать толщину крыла, то оно может быть представлено тонкой кривой, представляющей его контур. Форма контура определяется количеством подъемной силы при заданном угле атаки. Поскольку типичный парус по определению не имеет толщины, он существует только как контур. Поток на выпуклой подветренной стороне паруса как и на крыле имеет меньшее давление за счет ускорения потока, в то время как поток на вогнутой наветренной стороне находится в зоне более высокого давления за счет замедления потока. Разница давлений на поверхностях паруса крыла удерживает гибкий парус в форме устойчивого изогнутого контура и порождает силу, движущую лодку.
Восходящий поток обычного паруса.
Обычный парус как крыло, осуществляющее подъем, заставляет набегающий воздушный поток отклоняться верх. Это происходит из-за более низкого давления на подветренной поверхности обычного паруса, затягивающего воздух в зону над крылом. Такой искривившийся воздушный поток носит название “восходящий поток”.
Влияние формы современного паруса как крыла в плане.
Форма современного паруса как крыла в плане определяется конфигурацией ведущего (переднего) и ведомого (заднего) краев. В дополнение к восходящему потоку, вызванному профилем паруса как крыла из-за более низкого давления на подветренной поверхности, также имеет место образование дополнительного восходящего потока, порожденного изменением формы паруса как крыла в плане. Это происходит вследствие более низкого давления в удаленных частях крыла, заставляющего воздух в прилегающих зонах отклоняться в направлении размаха крыла к его краю, вызывая изменение параметров восходящего потока по длине паруса.
Стреловидность современного паруса как крыла.
Стреловидность паруса крыла определяется как угол между перпендикуляром к потоку и линией (называемой четверть хордной — “quarter chorde”), проводимой на расстоянии 25% от ширины хорды (расстояния между передней и задней шкаторинами) в направлении размаха крыла. Положение на расстоянии 25% от ширины хорды выбрано по причине того, что точка приложения ветровой нагрузки в сечении обычно и располагается приблизительно на таком расстоянии. Это вызвано тем, что наибольшее количество подъемной силы паруса крыла порождается в его передней части, поэтому положение четверть хордной линии в достаточно объективной форме характеризует стреловидность крыла.
Стреловидность приводит к эффекту увеличения восходящего потока по мере перемещения от основания к концу паруса крыла. Поскольку крыло наклонено назад, то воздушный поток в удаленных сечениях испытывает дополнительное влияние от зон низкого давления в сечениях, расположенных ближе к основанию и смещенных вперед.
Нарастающее влияние дополнительного низкого давления заставляет набегающий поток все сильнее отклоняться вверх, постоянно усиливая тем самым восходящий поток по мере приближения к концу паруса крыла.
Клиновидность паруса крыла.
Клиновидность определяется как соотношение длин хорд на конце паруса крыла и у его основания. Для парусов, где крайнее сечение сводится к точке, клиновидность имеет предельное значение (ноль), что является следствием их треугольной формы. Поток, набегающий на удаленные части крыла, отклоняется зоной низкого давления над более широкими частями крыла, которые порождают значительную часть подъемной силы. По мере удаления от основания паруса влияние дополнительного низкого давления нарастает и заставляет набегающий поток все более отклоняться вверх. Таким образом, меньшие по размеру крайние сечения подвергаются воздействию более сильного восходящего потока. Это увеличивает количество подъемной силы, которую они производят, хотя не компенсирует уменьшения их площади.
На этом вступление в теорию паруса как крыла закончим. А в рассмотрим поведение воздушных потоков, с которыми взаимодействуют паруса.
