Я люблю смотреть на парусные суда, они прекрасны. Парус вообще, на первый взгляд, довольно эффективный преобразователь энергии ветра в движение корабля. А ветра — энергия неисчерпаемая, они просто есть. Но, к сожалению, ветер не всегда дует туда, куда бы нам хотелось. Выходит, что моряки вынуждены идти под углом к ветру, лавировать, увеличивая проходимый судном путь, балансируя между снижающимся кпд их парусов по мере того, как всё меньше их полезной площади может быть использовано. Чего стоит хотя бы тот факт, что почти никакие суда не могут ходить под углом меньше 45о к ветру! Да на на 45 градусах КПД у парусов откровенно низкий, и тут не помогают толком ни аэродинамические формы, ни новые материалы. И вот я призадумался: можно ли что–то с этим сделать?

Отринув в стороны фантастические проекты вроде корабля–смерча, я подумал: нельзя ли создать корабль, который более рационально бы использовал энергию ветра, нежели при помощи старых добрых парусов? Конечно, на ум приходят ветряки. Ветряк хорош тем, что поворачивается к ветру и его КПД не зависит от того, с какой стороны он дует. Подсоединив его напрямую к винтам или к водомёту, можно идти на силе ветра против этого самого ветра! И ещё один момент: при равной площади охвата ветряка и паруса, ветряк можно сделать из много более прочных материалов, а, значит, они могут выдерживать нагрузки, недоступные парусам, и в шторм идти на полном ходу, а не на крошечном парусе, как это вынуждены делать сейчас. Никакой парусник такого даже близко не может, уму непостижимо!

Но у ветряков есть и недостатки, их максимальный КПД ограничен по закону Беца–Жуковского и не может превышать 0.59 а в реальности достигают показателей порядка 0.5. КПД винтов тоже не равен единице, лучшие образцы показывают где–то 0.8. Итого, можно получить КПД судна с ветряком что–то около 0.4, вне зависимости от того, куда дует ветер, можно идти прямым курсом, прочертив по линейке линию на карте. Конечно, не так романтично, как в старые добрые времена, но с чисто практической точки зрения это куда более предсказуемый показатель, чем КПД парусного судна, зависящий от плохо предсказуемой погоды и мастерства моряков.

GD Star Rating
loading...

30 Responses to Я люблю смотреть на парусные суда

  1. M2yls:

    Идея с ветряками, движущими мотор, движущий устройство, на котором стоит ветряк не сработает.

    Для прикола, посчитай скорость ветра относительно корабля, движущегося со скоростью ветра. 🙂

  2. Tavav:

    про 45 градусов ты наврал. есть лодки которые идут до 20градусов к ветру. они правда маленькие спортивные с площадью паруса 20м2, но есть.

  3. Tavav:

    Если корабль идет со скоростю ветра, значит он уже работает. :–) такие корабли ходят лучше против ветра чем по ветру. Работать будет, в детстве делал модельки из Юного Техника. прекрасно плавают. Когда по ветру идет, парусность воздушного винта создает больше тяги чем водяной винт и система винтов вообще не крутиться.

    //en.wikipedia.org/wiki/Windmill_sh…

  4. M2yls:

    Я не совсем правильно написал. Хотел сказать, что в данном случае лучше воспользоваться Magnus effect (например так //www.bbc.co.uk/programmes/p00c2f1s… еще можно погуглить по magnus effect car и т.д.)

  5. Zvnamore:

    я, пожалуй, приложу картинку:

    image

    И как я вижу обоснование такой возможности:
    Мощность ветряка, очевидно, будет равна КПД ветряка*энергию ветра, который он может использовать. Упор винта будет равен (КПД винта)((Мощность, подаваемой на ветряк)/скорость). Таким образом, при совокупном КПД системы, равном 0.5, корабль сможет двигаться со скоростью вдвое меньше скорости встречного ветра.

  6. Zvnamore:

    ну а хоть один большой парусник так может?

  7. Zvnamore:

    ну а хоть один большой парусник так может?

  8. Zvnamore:

    если почитать повнимательнее, то эффект Магнуса, во–первых, требует внешнего привода для вращающегося цилиндра, а во–вторых на практике показал себя хуже использования ветряков.

  9. Zvnamore:

    как водится, они проигрывают при других условиях и у них должен быть особо рассчитанный корпус, который только для того, чтобы ходить под 20о к ветру и подходит.

  10. Tavav:

    что ты имеешь в виду большой? на очень больших лодках треугольные паруса не используют потому что несмотря на их умение ходить близко к ветру они уступают в эффективности когда ветер афт (в жопу дует). получается им проще ходить переменным галсом дальше от ветра.

  11. Tavav:

    вот такая гоночная ближе 45 градусов точно ходит. //www.dufour–yachts.com/boat–dufour…

  12. Tavav:

    неправда. парус у них сделан так чтобы работать как крыло самолета. чтобы такой парус работал хорошо при других условиях ставят дополнительные паруса. например второй носовой парус (genoa когда перекрывает основной парус, gyb когда не перекрывает) главная цель которого перенаправить ветер, обтекающий главную мачту спереди, вдоль ее наветренной стороны чтобы создать дополнительную тягу. это делают когда угол от 45 до 90 градусов к ветру. Если уходить еще дальше вдоль ветра ставят spinnaker. это тоже асиметричный парус действующий по похожему принципу, но еще позволяющий поймать больше ветра.

  13. Zvnamore:

    м–м, красота! Но всё равно КПД при таких углах к ветру у паруса большим быть не может, к сожалению.

  14. Tavav:

    не может, согласен. такие идеально ходят со асимметриками при углах 90–160, или ближе к ветру без спинакера с геноами. после 60 градусов становится заметна как скорость падает.
    неделю назад видели их на выставке. Они шикарные. а те что с маркировкой Е гоночные с более узким корпусом.

  15. Zvnamore:

    Читая про ветряные генераторы, я наткнулся на совершенно потрясающую штуку: оказывается, предел эффективности Беца (чуть больше 0.59) давно уже нашли как обойти: делают ветряк по принципу устройства похожий на турбореактивный движитель. Так он засасывает воздух с большей площади, чем площадь лопастей, речь идёт о 3–4 кратном увеличении производительности по сравнению с обычными ветряками. Так что идея поставить такой «парус» на судно кажется ещё привлекательнее.

  16. Rumj:

    Флетнер и Кусто передают привет 🙂

  17. Naraef:

    Можно я включу капитана?

    Наибольшую скорость развивает лодка, идущая в бэйдевинд — как раз 45 градусов к ветру.

  18. Tavav:

    хммм, зависит от оснастки и формы лодки. нет универсального «самого быстрого» угла для всех лодок. многомачтовые корабли с квадратными основными вообще под 45 градусов не пойдут без бушпритных парусов.

  19. Naraef:

    Многомачтовые корабли с прямым вооружением вообще хреново ходят круче галфвинда 🙂

    Но если рассматривать совеременный парусник с бермудским вооружением — на крутых курсах он идет лучше, ибо парус как крыло работает лучше.

  20. Tavav:

    ладно–ладно, круто вывернулся. капитан, ты лучше мне вот что скажи, есть ли хороший англо–русский словарь морских терминов? а то у меня образование буржуйское и я часто путаюсь в терминах.

  21. Tavav:

    вот например: Rigging = совокупность всех снастей судна. Включает в себя cordage для установки и управления парусами, собственно паруса и spars — мачты, реи и прочие твердые конструкции. На русский же rigging переводят как такелаж, а я всегда думал что такелаж это только cordage. мачты и паруса в такелаж входят?

  22. Naraef:

    Я имел ввиду несколько другого капитана, оок 🙂 До шкипера мне далеко, competent crew — максимум.

  23. Naraef:

    rigging — очевидно, рангоут. Увы, в терминологиях жуткая путаница, насколько я владею темой — слишком много взято из голландского, английского и испанского. В общих чертах — cordage — видимо именно такелаж, причем, веротяно, бегущий. rigging — все твердые конструкции (рангоутные деревья) — мачты, стеньги, реи, бушприт, выстрелы итп. А spars — похоже, такелаж стоячий, ванты, топенанты, штаги.

  24. Naraef:

    Щас полез читать гугл — похоже, что таки–да, отечественная терминология пришла из голландского, и не очень коррелирует с англо–саксонской.

  25. HcynyroG:

    А можно воспользоваться океаническими течениями, их средняя скорость — около 40 км/ч. Прилично. Трубопроводы, к примеру, самый медленный транспорт, но перевозят больше всего грузов.

    Причём, необязательно делать многокилометровый плот, лучше грузы притапливать метров на 50, оснастив GPS и маячками. Логистику наладить со всякими буксирами.

    размер 500x367, 33.05 kb

  26. Peels:

    Я голову за нижеприведенный текст не дам и в спор углубляться не стану, но не могу не заметить, что в америкосии распространено однозначное мнение, что:
    For most modern sailboats, reaching is the fastest way to travel.. Different boats have different performance on some boats, the beam reach is the fastest point of sail; on others, a broad reach is faster.

    По своему (небольшому) опыту не раз видел, что это так, по крайней мере для небольших яхт а–ля J24.

  27. Tavav:

    reaching это очень широкий термин и под ним можно подразумевать все что угодно от 45 до 135 градусов.

  28. Tavav:

    я знаю что close reach (угол меньше 90) ощущение скорости обманывает и субъективная оценка скорости завышена, а на broad reach — занижена. видимо изза того что ветер в спину дует.

  29. Peels:

    я ж написал конкретно про beam reach и broad reach, короче говоря 90 или чуточку больше. А то что против ветра идти веселей — это точно.

  30. Tavav:

    насчет beam reach самый быстрый это не для всех лодок. вот график распределения скоростей разных лодок

    image

    Выше 90 градусов для скифов (узкие маленькие лодочки с огромным парусом) скорость увеличивается изза того что угол атаки паруса уменьшается и крыло лучше работает пока не происходит срыва потока. Такая лодка держит дикую скорость вплоть до самого утюга. а нижние крылышки на 140 это ассиметрик поставили. справедливости ради надо конечно сказать что эти лодки исключительно для гонок. на них ни на секунду не расслабишься. она ошибок не прощает. если висишь на канате и хелм сделает ошибку может запульнуть как из пращи метров на 20–30.
    Большая яхта скорее всего будет себя вести как Tornado, т.е. применительно к яхтам ты несомненно прав и лучше всего идти по 90+ градусов.

Добавить комментарий