Вингсейл - Wingsail

BMW Oracle Racing USA 17 с Кубка Америки 2010 года , с жестким гротом- крылом и обычным стакселем на носу
Силы на крыле (зеленый = подъемная сила, красный = сопротивление).

Wingsail , твин-кожа парус или двойной парус кожи является с переменным развалом колес аэродинамической структурой , которая устанавливается на морское судно вместо обычных парусов . Wingsails аналогичны крыльев самолета , за исключением того, что они предназначены для обеспечения подъемной силы с обеих сторон для размещения находящихся на любом липкости . В то время как крылья регулируют развал с помощью закрылков , крылья регулируют развал с помощью гибкой или шарнирной конструкции (для жестких крыльев). Крылья обычно устанавливаются на несъемный лонжерон, часто сделанный из углеродного волокна для легкости и прочности. Геометрия крыльев обеспечивает большую подъемную силу и лучшую подъемная сила и лобовое сопротивление , чем у традиционных парусов. Крылатые паруса сложнее и дороже, чем обычные паруса.

Вступление

Верхняя часть крыла гоночного катамарана Oracle AC45

Крылья имеют две основные конструкции, образующие аэродинамический профиль, «мягкий» и «жесткий», оба установлены на неподвижной вращающейся мачте. В то время как жесткие крылья - это жесткие конструкции, которые складываются только после снятия с лодки, мягкие крылья можно складывать или убирать на борт.

Л. Фрэнсис Херрешофф первым изобрел предшественник такелажа, который имел стаксель и грот , каждый с двухслойным парусом с передними кромками, прикрепленными к вращающемуся лонжерону. Катамаран класса C экспериментирует и совершенствует крылья в гоночном контексте с 60-х годов. Англичанин Джон Уокер исследовал использование крыльев на грузовых судах и разработал первое практическое применение парусных яхт в 1990-х годах. Крылатые паруса применялись на небольших судах, таких как шлюпка Optimist и Laser , на круизных яхтах и, в первую очередь, на высокопроизводительных многокорпусных гоночных парусных лодках, таких как USA-17 . Самые маленькие корабли имеют унитарное крыло, которое приводится в движение вручную. Крейсерские установки имеют мягкую оснастку, которую можно опускать, когда они не используются. Высокопроизводительные буровые установки часто собираются из жестких компонентов, и их необходимо устанавливать (устанавливать) и отключать от берегового оборудования.

Регулировка развала

Поперечное сечение крыла, показывающее линию изгиба.

Крылья изменяют выпуклость (асимметрию между верхней и нижней поверхностями крыла ) в зависимости от галса и скорости ветра. Вингель становится более эффективным с большей кривизной на подветренной стороне. Поскольку наветренная сторона меняется с каждым галсом, должна изменяться и кривизна паруса. На обычном парусе это происходит пассивно, поскольку он накапливается ветром при каждом галсе. На крыльях для изменения развала требуется механизм. Крылья также меняют развал, чтобы приспособиться к скорости ветра. На самолетах закрылки увеличивают изгиб или кривизну крыла, повышая максимальный коэффициент подъемной силы - подъемную силу, которую может создать крыло - при более низких скоростях воздуха (скорости воздуха, проходящего над ним). У крыльев-крыльев такая же потребность в регулировке развала при изменении скорости ветра - более прямая кривизна развала при увеличении скорости ветра и более кривая при ее уменьшении.

Механизмы регулировки развала крыльев одинаковы для мягких и твердых крыльев. В каждом из них используются независимые передний и задний сегменты аэродинамического профиля, которые независимо отрегулированы для развала. Более сложные установки позволяют регулировать развал по высоте над водой, чтобы учесть повышенную скорость ветра.

Сравнение с обычными парусными снастями

Наличие оснастки, поддерживающей мачту обычной продольной оснастки, ограничивает геометрию паруса формами, которые менее эффективны, чем узкая хорда крыльевого паруса. Однако обычные паруса легко отрегулировать с учетом скорости ветра с помощью рифов . Крылья обычно имеют фиксированную площадь поверхности. Обычные паруса легко складываются; некоторые гибкие крылья-крылышки можно уронить, когда они не используются; жесткие крылья должны быть удалены, когда воздействие ветра нежелательно.

Точки плавания

Нильсен резюмировал эффективность крыльев по сравнению с обычными парусами для разных точек паруса следующим образом:

  • Бейдевинда : при 30 ° попутном ветре крыло имеет угол атаки 10 градусов и большую подъемную силу по сравнению с обычным планом, а его углы атаки составляют 15 ° для стакселя и 20 ° для грота.
  • Вылет луча : при вымпельном ветре 90 ° крыло, расположенное поперек лодки, эффективно функционирует как крыло, обеспечивая подъемную силу вперед, в то время как стаксель обычной конструкции паруса страдает от того, что его трудно придать форму крыла (главный парус все еще остается неподвижным). относительно эффективный).
  • Широкий вылет : при вымпельном ветре 135 ° крыло может быть ослаблено таким образом, чтобы оно по-прежнему эффективно работало как крыло, тогда как стаксель и главный парус больше не обеспечивают подъемную силу - вместо этого они оказываются перпендикулярными ветру и обеспечивают силу только перетащить.

Рекомендации

внешняя ссылка