Паруса и кили. Настройка углов атаки (стр. 1 )

Глава 12

Паруса и кили. Настройка углов атаки

Рассмотренные в главах 6–11 движители оснащены парусами и килями, на которых в процессе работы почти всегда меняются углы их ориентаций в системе ХОУ. Поэтому они должны вращаться вокруг собственных осей со скоростями, обеспечивающими достижение требуемых расчётом углов. Системы вращения для каждого вида движителя следует проектировать, исходя из их особенностей. В рамках данной работы рассмотрим лишь некоторые, общие принципы конструирования и вращения этих элементов вокруг своих осей в требуемом режиме.

Известно, что параметром, характеризующим инертность тела вращению, является его момент инерции . Если форму поперечного сечения парусов и килей принять в виде прямоугольной пластины, то для них можно записать:

, (12.1)

где m – масса паруса или киля, а b – высота поперечного сечения элемента. Толщина в формуле специально не выделена, так как она слишком мала относительно b. Крутящий момент «М», необходимый для вращения элемента, определится по формуле

= . (12.2)

Из (12.2) следует, что для снижения величины момента, а следовательно, и энергозатрат, в первую очередь необходимо стремиться уменьшить размер b. То есть по возможности следует предусматривать узкие и высокие паруса и кили. Во-вторых, необходимо снижать массу элементов m. Кроме того, при той же площади можно увеличить количество элементов. Например, если вместо одного паруса шириной b поставить 2 паруса шириной по 0,5b , то при той же суммарной площади и массе требуемый момент уменьшится вдвое. При этом мы получим ещё один дополнительный плюс, в связи с тем, что несколько последовательно расположенных парусов работают лучше, чем один, равнозначный им по площади [ 5 ].

Так как рассматриваемые элементы должны вращаться, следовательно, нужно в их конструкциях предусмотреть необходимые для этого оси. Например, конструкция паруса может выглядеть в соответствии с одним из вариантов, изображённых на рисунке 12.1а. Паруса и кили следует проектировать таким образом, чтобы действующие на них силы , Rк и Rд проходили строго через их собственные оси вращения, как это показано для парусов на сечениях по 1-1. Тогда моменты этих сил будут равны нулю, следовательно, они не будут препятствовать вращению элементов.

Однако на практике это не всегда возможно. Например, на парусах точка приложения силы может перемещаться в зависимости от угла атаки воздушного потока. Чем уже будут паруса, тем меньше окажется эксцентриситет этой силы. Для полного исключения эксцентриситета силы можно использовать корректирующие паруса. Они по мере необходимости могут находиться в активном или пассивном состояниях и смещать точку приложения силы (или ) в требуемом направлении (рис. 12.1б). Для упрощения рисунков паруса в плане изображены в виде прямой линии без «пузы». Так как рассматриваются два вида парусов, то в рамках настоящей главы обозначим их как основные и корректирующие паруса.

Паруса могут находиться в пассивном и активном состояниях. Пассивным состоянием паруса следует считать его положение, при котором сила на нём от воздействия вымпельного ветра составляет минимальную величину. Это будет иметь место в случае, когда плоскость паруса будет ориентирована параллельно линии действия вымпельного ветра. Активным состоянием паруса является его нормальное рабочее состояние, при котором создаётся сила , побуждающая движение парусника.

На рис. 12.1б силу , действующую на основной, активный парус, следует переместить вправо до пересечения с осью вращения. При данной ориентации вымпельного ветра для требуемого смещения потребуется работа правого корректирующего паруса. Поэтому левый переведён в пассивное состояние, а силой, действующей на неё, пренебрегаем. Величину смещения силы можно регулировать углом () наклона корректирующего паруса. Достаточным будет то значение этого угла, при котором сумма моментов сил и относительно оси вращения окажется равным нулю.

На килях могут быть аналогичные проблемы. Здесь смещение силы до пересечения с осью вращения можно осуществить с помощью небольших рулей, устанавливаемых на них же (рис. 12.2). Возможны другие варианты.

Может появиться вопрос: а как влияет вращение парусов вокруг собственных осей на динамику судна? В общем случае при расчёте парусника этот фактор следует учитывать. Делать это совершенно несложно, когда рассчитывается конкретный случай и размеры парусов известны.

Рассмотрев ориентировочный пример, мы можем убедиться, что для узких парусов данный фактор имеет далеко не первостепенное значение. В качестве примера возьмём случай по таблице 11.1 и примем ширину паруса равной 1м, а высоту – 5м. При треугольной форме четырёх парусов мы как раз получим требуемые 10м2 их суммарной площади. Максимальный радиус собственного вращения парусов будет равным 0,5м (рис. 12.3). Эпюра ветра от собственного вращения имеет треугольную форму. Оно приводит к образованию сил на половинках паруса, равных по величине и противоположно направленных. С учётом их параболической эпюры и некоторых приближений можно принять, что равнодействующие этих сил расположены на расстоянии 0,4м от середины. Они составляют момент М, равный 0,8м•, который приведёт к смещению силы , в данном случае влево, на величину «е». Появившийся эксцентриситет «е» подлежит исключению с помощью корректирующих парусов.

По результатам ранее проведённых расчётов, несложно убедиться, что средняя угловая скорость собственного вращения паруса не превышает угловую скорость парусной балки. С учётом этого можно записать значение ожидаемой усреднённой скорости ветра от собственного вращения паруса, которая равна 0,25м•= 0,25•4,53 = 1,13м/сек. Здесь размер 0,25м получен в результате умножения половины ширины паруса (0,5м) на коэффициент 0,5, учитывающий треугольную эпюру ветра.

Величины момента М = 0,8м• и эксцентриситета «е», зависят от полученной величины 0,25м•. Для случая по таблице 11.1 среднее значение вымпельного ветра на парусах, рассчитанное без учёта их вращения, составляет 19м/сек. В процентном отношении 1,13 составляет около 6% от 19. Скорость 19м/сек относится ко всей площади основного паруса, а скорость 1,13м/сек – только к её половине. Сила на парусе пропорциональна квадрату скорости ветра. С учётом отмеченных двух факторов получим, что величина силы составляет около 0,1% от основной силы .

Далее, используя размер ширины паруса в 1метр, несложно рассчитать величину эксцентриситета «е», которая составит порядка 0,1см. Этот эксцентриситет следует исключить путём приложения силы . Она появится в результате включения в работу правого корректирующего паруса. В случае, если направлена перпендикулярно к хорде паруса, то требуемая величина этой силы будет равна (М/0,5) = 1,6= . При этом результирующую силу на парусе можно получить путём векторного сложения сил и . Данный расчёт был выполнен с некоторыми приближениями, которые не помешали выявить порядок величин силовых факторов, обусловленных собственным вращением парусов.

Таким образом, мы убедились, что хоть и следует принимать во внимание вращение парусов вокруг собственных осей, однако оно существенно не сказывается на динамике лодки. Если учесть, что с высотой ширина паруса убывает, то влияние собственного вращения окажется ещё меньше.

Вращение вокруг своих осей и настройку требуемых углов атаки парусов и килей можно выполнять несколькими способами. Для выполнения процесса вращения можно использовать электрический привод, корректирующие паруса, небольшие рули на килях, силы на парусах, и т. д.

Для настройки требуемых углов атаки можно использовать компьютер со специальными программами. Они, используя имеющуюся базу данных, должны выдавать соответствующие команды электроприводам, вращающим паруса и кили вокруг своих осей. При этом переменными могут быть , Vв и (угол парусной или килевой балок с осью ОХ). Однако движитель можно спроектировать таким образом, что вращение и настройку парусов и килей можно выполнять механическим способом, без компьютера. Возможны комбинированные способы, сочетающие компьютер, электропривод и механический вариант.

Кроме механизмов вращения парусов суда следует оснастить системами автоматического изменения (сворачивание, разворачивание) их площади. Подобные механизмы уже успешно применяются на практике, они постепенно завоёвывают себе популярность.

Рассмотрим подробнее компьютерный и механический способы на примерах движителей с горизонтальным винтом и маятником по принципу байдарки.

§ 12.1. Горизонтальный винт

Компьютерную регулировку углов атаки парусов и килей можно предусматривать при любых условиях по исходному параметру Rд. макс.. Для обзора возможных пределов и характера изменений отмеченных углов приводятся таблицы 12.1–12.6 (группа 1), в которых даны результаты расчётов для вариантов с Rд. макс. =100кгс, Vв =5м/сек и 15м/сек, и = -90°, 0°, 90°. Случаи, когда Vв =10м/сек, а угол варьируется во всём интервале от -900 до 900 , были рассмотрены в главе 11 (таблицы 11.17–11.19, 11.4–11.9).

На рисунке 12.4 приведены графики изменения углов ориентации парусов в системе ХОУ для характерных случаев варьирования и Vв . В качестве аргумента (оси Х) использован угол . Начало графиков соответствует значению = 52,5°, это начало сектора 1 по рис. 11.3а. Их протяжённость соответствует одному полному обороту вращения парусов вокруг центра вращения точки «Ос», то есть 360°. Следовательно, конец графиков будет соответствовать значению = 412,5°, то есть концу сектора 4. Если графики продолжить далее, то кривые будут повторяться. В правом верхнем углу каждого графика указан номер таблицы, по данным которого он построен.

На графиках имеется по одному резкому перепаду в ориентации парусов (при = ), а в остальных случаях работа электропривода по вращению парусов будет носить относительно плавный характер. В двух случаях (= -90°, Vв =10м/сек и 15м/сек) графики изображены на тёмном фоне. Это случаи, когда работает ограничение по Rд. макс. = 100кгс, которое привело к «деформированию» характера кривых вращения парусов. Если снять данное ограничение, то характер этих кривых станет похожим на график при Vв =5м/сек, где максимальные реакции дрейфа оказались меньше 100кгс. При углах =0° и 90° характер кривых не зависит от скорости ветра, так как полученные значения Rдi оказались меньше Rд. макс..

Графики изменения углов подвижных килей в системе ХОУ для тех же случаев, что были рассмотрены выше для парусов, приведены на рис. 12.5. Схема построения графиков, в общем, такая же, как и по рис. 12.4. Разница заключается лишь в диапазоне аргумента. Здесь вращение килей рассматривается при изменении угла от 52,5° до 322,5°, то есть в пределах секторов 1–3, где кили находятся в активном состоянии. В секторе 4, как отмечалось в главе 11, кили будут находиться в пассивном состоянии, поэтому данный сектор на графиках не задействован. В общем, графики имеют те же особенности, что и графики по рис. 12.4.

По возможности конструкции парусов и килей целесообразно изготовить таким образом, чтобы при необходимости они могли воспринимать атаку потоков соответственно воздуха и воды любой из своих кромок, как это изображено на рис. 12.6. Такое решение позволит сделать плавными графики на участках, где по рис. 12.4 и 12.5 наблюдаются резкие скачки углов по вертикали. Например, по таблице 12.5 угол паруса 1 (строка 18) в системе ХОУ при переходе угла от к -7,5° изменяется на 164,1°. А если парус изготовить по схеме рисунка 12.6, то на этом участке потребуется повернуть его лишь на угол, равный 180°-164,1°, что составляет 15,9°.

Мы рассмотрели случаи, когда парусник движется равномерно с максимальной скоростью. Одновременно компьютерная программа должна предусматривать регулировку парусов и килей для стадии ускоренного движения. Тогда удастся повысить величину ускоряющей силы Fт, а следовательно, сократить время разгона судна.

Предлагаемый механический способ настройки углов атаки при принятых в книге методиках расчёта возможен при соблюдении двух условий:

– верхний предел исходного параметра Rд. макс. не ограничивается;

– при каждом значении угла параметры Vс и будут изменяться пропорционально изменениям величины Vв.

Сняв ограничения по Rд. макс. (первое условие), мы получаем судно, у которого все силовые факторы изменяются или могут изменяться пропорционально квадратам скоростей движения определяющих их элементов. Это паруса, подвижные кили и корпус лодки.

Из второго условия следует, что параметры Vв, Vс и будут изменяться пропорционально одному и тому же коэффициенту. То есть в геометрии распределения векторов принципиально ничего не изменится. Визуально меняется только масштаб в рисунке их распределения. В расчётном плане имеет место нечто похожее. Все члены уравнений равновесия будут увеличиваться или уменьшаться на одну и ту же величину, равную квадрату отмеченного коэффициента.

Следовательно, можно сделать вывод, что при соблюдении, приведённых выше условий, углы ориентаций парусов и подвижных килей не зависят от скорости ветра. При этом скорость судна Vс и вращения винта будут изменяться пропорционально изменениям скорости ветра Vв.

Похожая картина наблюдалась ранее в главе 6 на судах, при расчёте которых варьировалась скорость ветра.

Проверим сделанный вывод на примерах расчёта при трёх значениях скорости ветра: 5, 10 и 15м/сек; и пяти значениях угла : , , 0°, 45° и 90°. В качестве базовой скорости ветра принимаем – 5м/сек. Остальные случаи рассматриваем как результат умножения начальной скорости ветра на коэффициенты прироста = 2 (для 10м/сек) и = 3 (для 15м/сек). То есть величины Vс и для Vв = 10м/сек получаются умножением соответствующей базовой величины на коэффициент 2, а для Vв = 15м/сек – умножением на коэффициент 3. При этом для случая, когда = -90°, рассмотрим два различных варианта базовых значений: Vс = 2,98м/сек, = 2,09 и Vс = 2,8м/сек, = 1,9. Разумеется, что как базовые, так и последующие значения Vс и должны находиться в «фарватере» возможных по расчёту значений этих параметров.

Отмеченные базовые и последующие варианты приведены в таблице 12.7 в строках 1–5 и графах 1–8. Для каждого случая в строке с индексом «б» указывается номер таблицы, из которой взяты приведенные данные. Некоторые случаи ранее не рассчитывались, поэтому результаты их расчётов даются дополнительно в таблицах 12.8–12.22, представляющих группу 2. Значения Rд. макс., указанные в верхней строке над таблицами группы 2, являются результатами расчётов. То есть в каждом случае её величина получена путём умножения на 6 максимальной величины Rдi по данной таблице. Результаты расчётов последующих вариантов (графы 6 и 8) показали их благополучное попадание в упомянутый выше «фарватер».

Для проверки сделанного выше вывода рассчитывались разности между углами в системе ХОУ парусов и килей при одинаковых значениях угла , но разных значениях Vв. Результаты разностей, обозначенные как расхождения, приведены в графах 9 и 10 таблицы 12.7. Как видно по таблице, расчёты показали 100-процентное подтверждение сделанного вывода. А это означает, что если разработать механизм, устанавливающий требуемые углы парусов и килей при фиксированной скорости ветра, то он будет приемлемым и для других значений её величины.

При механическом способе вращение парусов и килей вокруг собственных осей будет выполняться в процессе вращения горизонтального винта за счёт сил , и. Рассмотрим подробнее данный способ на примерах, когда Vв = 10м/сек, а угол = -90°, -68°, , , 0°, 22°, 45°, 67° и 90°. Вначале ознакомимся с предлагаемым механизмом регулировки углов парусов и подвижных килей при произвольном значении угла .

Принципиальная схема устройства по данному способу для одного из основных парусов горизонтального винта изображена на рис. 12.7а. На ней зафиксирован момент, когда подвижная система ХсОсУс совмещена с неподвижной системой ХОУ. При этом система ХсОсУс на рисунке не показана. Поэтому на данный момент парусная балка 1 с парусом 2 вращаются вокруг оси «О». Вращение винта происходит против часовой стрелки. В свою очередь парус 2 имеет возможность вращаться вокруг собственной оси «О1» . В этой же точке закреплена подвижная система Х1О1У1, оси которой всегда параллельны соответствующим осям неподвижной системы ХОУ. Точка «О1» одновременно является началом координат подвижной системы Х1О1У1. Размер «ОО1» в предыдущих главах фигурировал как радиус вращения паруса zп.

К остову паруса прикреплён диск 3 с пружиной 4, которая всегда стремится повернуть их против часовой стрелки. Радиус диска равен rд. На диск 3 намотан трос 5, перекинутый через блок 6 и соединённый с концом штока 7. В основании штока 7, справа, имеется колёсико 8, которое пружиной 9 всегда прижато к контуру шаблона 10 и может катиться по его периметру. Другим концом пружина 9 упирается в парусную балку 1. Сила сжатия пружины 9 больше силы натяжения пружины 4 . Поэтому если в процессе вращения парусной балки 1 текущий радиус Ri качения колёсика 8 уменьшается, то под воздействием пружины 9 оно относительно балки 1 перемещается в сторону точки «О». При этом трос 5 вращает диск 3 и парус 2 по часовой стрелке. И наоборот, когда радиус Ri растёт, то пружина 9 под воздействием штока 7 и колёсика 8 сжимается. Вследствие этого освобождается часть троса 5, которую пружина 4 наматывает на диск 3, вращая его вместе с парусом 2 против часовой стрелки. В положении, когда угол паруса в системе Х1О1У1 окажется равным 0° (на рисунке он равен 166,8°), конец троса 5, то есть точка его крепления к диску 3, должен быть расположенным по рисунку левее от точки отрыва «т. о.». Это условие обеспечит тросу 5 в любой ситуации ориентацию по касательной к окружности диска 3.

В изложенной системе пружину 4, трос 5 и блок 6 можно заменить жёсткой линейкой, которая с диском 3 будет контактировать посредством зубчатой передачи. Возможны другие варианты.

Задача выше изложенной схемы заключается во вращении паруса 2 вокруг оси «О1» с обеспечением на нём в любой текущий момент требуемого по расчёту угла атаки вымпельного ветра. Рассмотрим решение этой задачи для случая, когда = -90°, таблица 12.10. Парус, изображённый на рисунке 12.7а, соответствует номеру 2 парусного винта при угле = .

Требуемые расчётом углы атаки паруса будут обеспечены при соблюдении следующего условия:

Ri = Ro + rд•, (12.3)

где Ro – некий начальный радиус, имеющий постоянную величину, а – есть требуемый угол расположения паруса в системе ХОУ, в радианах. Величины в градусах приведены в строках 18–21 таблицы 12.10. В рамках данной главы делается исключение в правиле отсчёта углов , принятом в главе 2, исключаются отрицательные значения этого угла. Углы могут измеряться только по шкале от 0° до 360°.

На рисунке 12.7а соотношения радиусов Ro и rд выполнены с некоторым нарушением масштаба с целью придания выразительности чертежу.

Форма шаблона 10, диктуется величиной переменной Ri, полученной по (12.3). На рис. 12.7б представлена фигура шаблона для отмеченного выше примера в более детальном виде. Величина Ro принималась равной 40 единиц длины, а величина rд – 5,732 единиц. Окружность с радиусом Ro разделена на 4 сектора, в каждом из которых показаны направления радиусов парусов №№ 1-4 при шести значениях угла по использованной ранее методике ОС. Далее для всех 24 случаев отмечены радиусы Ri и по ним построена огибающая кривая, которая является контуром шаблона 10. Чем больше будет радиус Ro, тем более плавным окажется рассматриваемый контур. Но при этом увеличится путь колёсика 8 и габариты шаблона. При вращении парусной балки 1 против часовой стрелки от точки «а» до точки «б» имеет место рост угла , а на участке «б–а» происходит резкий возврат к «стартовой позиции». Поэтому последний участок имеет прямолинейную форму.

На рис. 12.8–12.10а, б изображены шаблоны, построенные аналогичным образом для отмеченного выше примера, при углах от до +90°. Контуры шаблонов имеют несколько ломаное очертание. Оно окажется более контрастным, если уменьшить величину Ro. Ломаное очертание обусловлено двумя обстоятельствами. Первым является использование в расчётах значений коэффициента «С» со ступенчатым характером изменений, так как значения этого коэффициента брались из таблицы 3.3. В действительности график коэффициента «С» представляет собой плавную кривую. Вторым обстоятельством является принятый ступенчатый шаг при изменении углов парусов. В главе 3 шаг был принят равным 1°, а в таблицах это видно по строкам 14–17. Поэтому при более детальном расчёте контуры шаблонов также окажутся состоящими из плавных кривых.

Из шаблонов по рис. 12.7б–12.10б можно получить один элемент, если нанизывать их в точках «О» на вертикальную ось, обеспечивая параллельность осей ОХ и ОУ. Шаблоны следует расположить в горизонтальных плоскостях на равных расстояниях друг от друга и объединить их одной поверхностью, которая должна касаться и огибать каждый шаблон по всему периметру. Фигура, полученная таким образом, изображена на рис. 12.11 – вид со стороны отрицательных значений оси ОХ. Точки «а» и «б» на фигуре отмечены кружочками. По торцам, сверху и снизу, соответственно для углов ветра -90° и +90°, шаблоны продублированы. Это сделано с целью «окантовки» торцов.

По рисункам 12.7б–12.10б мы имеем 9 шаблонов с шагом угла ветра примерно в 22°. Для более точного построения данной фигуры следует иметь больше шаблонов, например 180 штук, то есть по одному шаблону с шагом угла ветра в 1°. Далее полученную фигуру следует расположить в центре вращения горизонтального винта, совместив её ось «ОО» с осью «Ос» парусника (по рисунку 12.7а это есть ось «О»). При этом колёсико 8 должно быть прижато пружиной 9 к боковой поверхности фигуры. Движитель должен обладать механизмом перемещения фигуры по вертикали вдоль оси «ОО» в зависимости от направления истинного ветра. Движение фигуры следует производить таким образом, чтобы при любом значении угла в одной горизонтальной плоскости с колёсиком 8 оказывался шаблон, соответствующий данному углу ветра.

Назовём полученную фигуру вместе с механизмом, который соответствующим образом перемещает его по вертикали, регулятором парусов. В процессе работы движителя он не вращается, а только в зависимости от угла перемещается по вертикали.

Рисунок 12.7а был представлен для одного из парусов. Однако, как отмечалось в главе 11, все четыре паруса лодки с горизонтальным винтом совершают одинаковые движения, но со сдвигом по фазе на 90°. Поэтому, если снабдить движитель изложенным выше регулятором парусов, то по его боковым поверхностям должны катиться уже четыре колёсика 8 (по одному механизму на каждый парус) со сдвигом относительно друг друга на 90°. Как результат, при любом направлении ветра все паруса судна всегда будут ориентированы так, как это продиктовано расчётом.

Заранее по результатам расчётов известны все комбинации воздействия вымпельного ветра на паруса. Соответственно будут известны все ситуации, когда силы (рис. 12.1б), действующие на основные паруса, имеют эксцентриситет относительно осей вращения парусов. Для этих ситуаций рассчитываются требуемые углы ориентаций корректирующих парусов. В случаях, когда эксцентриситеты отсутствуют, оба корректирующих паруса могут быть активными. По аналогии с выше изложенной методикой можно спроектировать регулятор для корректирующих парусов, который должен обеспечить непременное прохождение сил через соответствующие оси вращения. Данный регулятор следует разместить на той же оси «О».

На рисунке 12.10в изображён шаблон, построенный для киля, рассмотренного выше примера с обычным горизонтальным винтом, при =. Шаблон построен по данным таблицы 12.10 на основании формулы (12.3), где величина Ro равна 40 единицам длины, а величина rд – 5,732 единицам. В секторе 4 (по разметке рисунка12.7б) контур шаблона изображён пунктиром, так как в пределах этого участка киль переходит в пассивное состояние, занимая горизонтальное положение. Если киль будет работать по схеме рисунка 12.6, то есть с возможностью менять кромки атаки, то конфигурация шаблона на выступающем участке «с-б-а» существенно упростится и примет форму, изображённую на рисунке пунктирной линией «с-d-а».

Построив шаблоны для всех направлений истинного ветра можно по изложенной выше методике изготовить регулятор углов атаки киля и установить его на оси «О». Однако в воде вращать пластину сложнее, чем в воздухе. Возможно, окажется результативнее вращать кили вокруг своих осей при помощи рулей, установленных на них же (рис. 12.2).

Таким образом, мы рассмотрели механические системы вращения парусов и килей, а также регулировки их углов атаки. Системы регулировки включают в себя механизмы регуляторов углов атаки, корректирующие паруса и рули на килях. Вращение парусов и килей предусмотрено за счёт сил .

Рассмотренные системы регулировки углов ориентации парусов и килей базируются на результатах расчетов для стадии, когда судно достигло максимальной скорости и движется равномерно и прямолинейно. Напрашивается вопрос: насколько будет оправдано использование изложенных выше методик в процессе движения с ускорением, когда скорость меньше максимальной? Для ответа на данный вопрос произведём расчёт парусника, при Vв =10м/сек, на примере рассмотренного выше (= -90°, табл. 12.10) при двух значениях его скорости : V = 0,1м/сек, и V =0,5Vc = 0,5•5,96 = 2,98м/сек. Угловые скорости следует брать из условий соблюдения пропорции / Vc по таблице 12.10. Это отношение равно 4,18/5,96 = 0,701342. Умножив данное число на выбранные скорости 0,1 и 2,98, получим величины соответствующих им угловых скоростей: 0,070134(1/сек) и 2,089999(1/сек). Далее были произведены расчёты с полученными исходными данными.

Результаты расчётов приведены в таблицах 12.23 и 12.24 (группа 3). В первой строке над таблицами в колонке справа есть параметр Fт, который характеризует силу тяги парусника (в кгс) за вычетом реакции сопротивления корпуса. Эта сила вызывает ускорение лодки. На старте по табл. 12.23 она равна 41,41кгс, при достижении скорости 0,5Vc – 32,34кгс, а в момент достижения Vc – 0кгс. Среднеарифметическое значение этой силы по трём результатам равно 24,58кгс. При массе лодки в 400кг под воздействием этой силы, чтобы паруснику разогнаться до максимальной скорости потребуется 9,7сек. Думается, что если это не спортивные гонки, то менее чем за минуту набрать предельную скорость в автоматическом режиме настройки парусов и килей совсем не плохо.

В рассмотренных примерах мы соблюдали пропорции / Vc. Это означает, что паруса настраиваются посредством регулятора парусов, а подвижные кили – регулятором килей. Поэтому по таблицам 12.10, 12.23 и 12.24, несмотря на разные линейные и угловые скорости, соответствующие углы парусов и килей – одинаковые. Однако в процессе ускоренного движения есть вариант отключения регулятора килей. Это возможно только при условии, если на килях имеются устройства, которые будут ориентировать их плоскости под текущим углом плюс угол атаки (методику расчёта углов см. главы 7 и 9). Данный вариант просчитан для случаев, когда скорости те же, что и по табл. 12.23 и 12.24, а угловые скорости больше и, соответственно, равны 0,5(1/сек) и 3(1/сек). Результаты расчётов приведены в таблицах 12.25 и 12.26. Как видно по таблицам, увеличение угловой скорости приводит к увеличению ускоряющей силы Fт.

Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах: 1 2 3 4