Anstrengelse på et seil

Vindens kraft på seilet , kalt velic thrust, er settet med betingelser for overføring av energi eller momentum mellom vinden og båten, som i en gitt vind er avhengig av seilet, dets egenskaper., Dets posisjon og mer generelt kvaliteten på ansettelsen. Optimaliseringen av sjømannens innsats er grunnlaget for seilingen, en praktisk optimalisering som er kulminasjonen av det som ledet utformingen av seilet i form, størrelse og sammensetning.

Introduksjon

Prinsippet med et seil er å gjenopprette vindens energi og overføre den til båten . Seilet omdirigerer luften som ankommer den i en annen retning, og i kraft av bevaring av momentum skapes det en styrke på seilet. Elementene som skal beregnes er vindkraften på seilet, kalt velic thrust, og stedet for påføring av denne kraften eller velicepunktet, bevegelsespunktet og av denne grunn definert av bestemmelsen av momentkoeffisientene, snarere enn av et "sentrum for skyvekraft".

Velic beregning er viktig for å riktig utforme en seilbåt ( fartøyets stabilitet, etc.). Modelleringen av et seil, det vil si beregningen av vindstrømmen på dette seilet, er basert på den integrerte beregningen. Beregning faller innenfor området aerodynamikk og væskemekanikk . Utformingen og studien av et båtseil er basert på aeroelasticitetsmodeller , en kombinasjon av beregningsmessig væskemekanikk og strukturelle beregninger . Resultatene korrigeres likevel av virkeligheten.

Seilmakere har nå flere løsninger for å designe seilene sine: fullskala tester, vindtunneltester , digital simulering eller til og med en blanding av de tidligere løsningene. Imidlertid er en rekke parametere utelatt i designet.

Artikkelen vil fokusere på samspillet mellom følgende tre elementer: et mer eller mindre flatt hav; mer eller mindre konstant vind; og et seilspill

Velic-punkt

Påføringsstedet for vindkraften på et seil kalles seilets velic punkt. Seilpunktet som første tilnærming er seilets geometriske sentrum (eller tyngdepunkt ). I virkeligheten tar seilet form av en ballong eller en vinge. Hvis seilformen er stabil, vil seilpunktet være stabilt. På et overseilseil og med medvind stiger påføringspunktet litt mot hagen (toppen), avhengig av spenningen på laken og stangen. På et genua-seil og tempoet i nærheten , går applikasjonspunktet tilbake til luffen (foran båten) på 10 til 15%.

Seiltau

Tauet er en tenkt rett linje som forbinder luffen med fallet ( forkanten til bakkanten ). Begrepet akkord gjør det mulig å nærme seg mer presist posisjonen til velikpunktet. Kraften eller velikkraften er i det vesentlige vinkelrett på tauet og er plassert maksimalt på seilet.

Velic skyvekraft

Den fluidmekanikk betrakter den luft som et kontinuerlig medium . Den uordnede bevegelsen til partiklene blir gjennomsnittet og bare mesoskopisk oppførsel blir vurdert. Vi kan dermed betrakte luften i ro som om den ikke har noen merkbar makroskopisk bevegelse til tross for dens evige bevegelse av molekylene.

Bevegelse av luft blir ofte referert til som vind . Når det gjelder en seilbåt, er vinden på toppen av seilet forskjellig fra den nederst. Denne forskjellen forklares med det som kalles det atmosfæriske grenselaget . I kontakt med havet stoppes vinden. Raskt tar det fart med høyde i henhold til en logaritmisk profil. Hvis båten beveger seg fremover, endres den tilsynelatende vindvinkelen også med høyden.

Forklaring

På mikroskopisk nivå beveger luftpakningene seg kontinuerlig i evig bevegelse. Men makroskopisk kan det hende at luften ikke beveger seg. Hvis luften ikke beveger seg, betyr det at hver av tomtene forblir mer eller mindre på samme sted (uordnet bevegelse). Luftpakken beveger seg rundt et fast fiktivt punkt i rommet uten å bevege seg for langt fra dette punktet ( Brownsk bevegelse ). På den annen side, hvis luften beveger seg, betyr det at plottene generelt beveger seg i stort antall i samme retning (ordnet bevegelse). Selvfølgelig kan den resulterende bevegelsen være en kombinasjon av de to.

Det er to opprinnelser til bevegelsen av luftpartikler: temperatur og den mekaniske påvirkningen fra vinden.

Rollen til atmosfæretrykk

Atomene til luftpartiklene er ikke i ro. De har på forskjellige måter tilegnet seg en viss mengde energi som de har forvandlet til kinetisk energi , med andre ord beveger luftpartiklene seg konstant. Når den beveger seg, vil ett stykke luft raskt møte et annet, og det er sjokket. Sjokket modifiserer banene. De to tomtene spretter av hverandre. Hver går i en annen retning. Raskt, igjen, møter hun et annet plot for et nytt sjokk, tomtene går i en annen retning, etc.

Imidlertid inneholder en kub med luft med en side på en millimeter ved havnivå, ved romtemperatur, milliarder av milliarder av atomer. Og den gjennomsnittlige hastigheten til atomer er hundrevis av meter per sekund. Sjokkene mellom atomene er derfor utallige og ekstremt hyppige. Atomet, sett på avstand, beveger seg ikke så raskt, og retningen som dette atomet vil ha vil etterlate et "relativt" vakuum. Hvis en gruppe atomer har en privilegert retning, skaper den et "relativt" vakuum bak seg og en "sterk" konsertasjon foran den. Dette tomrommet vil umiddelbart fylles av andre atomer, fra sonen med "høy" konsentrasjon, derfor fra motsatt retning, som sett på avstand fjerner enhver tilsynelatende bevegelse, ingen retning er privilegert (uordnet bevegelse). Samlet sett, sett på avstand, gir det inntrykk av at luften ikke beveger seg. Så atomene til luftpartiklene beveger seg kontinuerlig på en ordentlig måte; dette fenomenet er velkjent og kalles temperatur .

Jo høyere luftpakken er i atmosfæren, desto mindre føles tyngdekraften. Det er derfor mindre krefter for å bringe den tilbake til jorden, og sjokkene er mindre voldelige og hyppige. Så jo nærmere tomten er havnivå, jo mer voldsomme og hyppige sjokk.

Når plottet er veldig nær seilet, oppstår sjokket mellom seilet og dette plottet. Disse utallige sjokkene på seilet genererer en betydelig kraft, styrken som utøves på havnivå er omtrent 10 tonn per kvadratmeter . Denne kraften utøves på en overflate. Så det er et press. Dette trykket er atmosfæretrykk . Ettersom et seil har to ansikter, vil atmosfæretrykket utøves på begge sider. Til slutt er de to trykkene perfekt balansert, seilet beveger seg ikke.

Vindens rolle

Denne gangen er en del av bevegelsen av plottene generelt ordnet (sett på avstand), molekylene beveger seg alle sammen i samme retning. Sett på lang avstand beveger luften seg , noe som betyr at det er vind.

Avhengig av seilets konfigurasjon, er det hva som skjer med en pakke luft nær seilet:

Takket være dominoeffekten kommer han raskt til ideen om at det som skyves til den ene siden av seilet vil fylle ut det som mangler på den andre siden av seilet. Med andre ord, for en liten overflate S1 av seilet som vender mot vinden som gir et overtrykk, ved dominoeffekt, vil denne forstyrrelsen eliminere depresjonen av en kollegaoverflate S2 som ligger vendt nedover. På samme måte fjerner den samme lille overflaten S2 medvind som produserer en depresjon av dominoeffekten, overtrykket til den opprinnelige overflaten S1. Så generelt fyller overtrykket depresjonene , generelt skjer ingenting, dette er paradokset for D'Alembert . Det er her viskositeten kommer inn. Viskositet refererer til det faktum at sjokkene ikke går bra , sjokket er et mykt støt . For hvert støt av en pakke luft er det et lite tap av energi. Fra sjokk til plotssjokk er sjokket mindre og mindre voldsomt. Faktisk, etter tusenvis av sjokk som overførte det opprinnelige sjokket, har energien til det opprinnelige sjokket nesten forsvunnet. På menneskelig skala forsvinner den raskt (se grenselag). Dette gir inntrykk av at overtrykket til det ansiktsvinduet og depresjonene i det leie ansiktet er uavhengige , ikke forstyrret (eller lite) av dominoeffekten.

Tapet er minimalt, så det opprinnelige støtet (innvirkning av luftstykket på et lite materialkorn i seilet) overfører energi med nesten ingen tap av luft til seilet. Imidlertid er stoffet til et seil av natur i materialfeltet. Et seil er mye mer stivt enn luft, materialkornene kolliderer ikke, ikke glir mellom dem. Seilet er ikke utsatt for slike store dissipative fenomener. Hele seilet drar fordel uten tap av bidrag fra hvert støt av luft / korn av materie.

Det er derfor to fenomener, fenomenet som skyver seilet (trykk på grunn av vinden) og fenomenet som delvis forhindrer at atmosfæretrykk utøves (depresjon på grunn av vinden).

Velic skyvekjøring retning

Påvirkningen av luftpakken på seilet får seilet til å rulle tilbake. Støtet beveger ikke seilet veldig mye til siden. Kraften er nesten vinkelrett på seilets overflate.  

Rollen til atmosfæretrykk

Ettersom et seil har to ansikter, vil atmosfæretrykket utøves på begge sider. Til slutt er de to trykkene perfekt balansert, seilet beveger seg ikke. Man kan altså forsømme å inkludere det i beregningene og å jobbe med et vilkårlig referansetrykk.

Vindens rolle

Avhengig av konfigurasjonen til seilet, er det som skjer med en strøm under påvirkning av et seil:

Påvirkningen av luftpakken på seilet får seilet til å rulle tilbake. Støtet beveger ikke seilet veldig mye til siden. Kraften er nesten vinkelrett på seilets overflate.

Intensitet av innsats

Når luftstrømmen passerer rundt en profil, skaper det et overtrykk på den nedre overflaten og en depresjon på den øvre overflaten. Denne trykkforskjellen integrert på overflaten av seilet gir en kraft.

Kraften: i newton (N) som virker på et seil er:

med

Denne formelen, som er resultatet av dimensjonsanalysen og er identisk med den for drag , er gyldig i ethvert sammenhengende enhetssystem. Merk at det ikke står at heisen er proporsjonal med kvadratet av hastigheten. Bare tester kan bekrefte det, eller nekte det, i et bestemt tilfelle. Den definerer et konsistent rammeverk for å uttrykke resultatene av disse testene, den dimensjonsløse koeffisienten blir definert som en funksjon av andre dimensjonsløse tall.

Noen ganger legger vi merke til hvor det dynamiske trykket er:

Forklaring

Uten å gå i for lang detalj: hvert luftstykke som krasjer inn i et lite element av seilets overflate, genererer en styrke . Den kraft som utøves på seilet er produktet av trykket p av luften på seilet ved at overflateelementet dS, dvs . er en enhetsvektor normal til overflaten dS rettet i retning av kraften (vi vil se at p er et formelt undertrykk, derav valget av denne definisjonen av enhetsvektoren).

I følge Bernoullis teorem (det vil si i jevn tilstand, langs en strømlinje , for en perfekt væske (null viskositet) og ukomprimerbar), og hvis varmeoverføringene blir neglisjert, verifiserer plottet d luft langs en strømlinje følgende bevaringsligning:

der v er hastigheten, a priori variabel, til luftpakken langs den nåværende linjen. Det er variasjonene i høyde z og trykk p langs en nåværende linje som holder denne summen konstant.

Siden variasjonene i høyden er små, og er ubetydelige sammenlignet med de andre begrepene, da

Væsken betraktes som ukomprimerbar, det vil si at det ikke er noen variasjon i tetthet: er konstant. Merk at ved Mach = 0,4 er feilen fortsatt mindre enn 2%. Å vurdere at det er seilet som beveger seg gjennom luften i hastighet, eller at det er luften som kommer i fart over seilet, er ekvivalent. Anta at luften er fast ( ) og seilet beveger seg. Ved å bruke Bernoullis teorem på luftpakken på seilet der luften kommer i fart (høyre sikt) og deretter den samme luftpakken før den ankommer seilet (venstre sikt), får vi: hvorfra

Den press på seilet element er derfor forskjellen mellom de statiske trykk stillestående ved uendelig og det dynamiske trykket som vi nå vil ringe . Så det har vi gjort . Det statiske trykket er konstant i rommet, på begge sider av seilet. Det blir derfor kansellert globalt når dF-formelen integreres over hele overflaten (medvind og medvind) på seilet, fordi trykket på den ene siden av seilet kompenseres nøyaktig av trykket på seilet . Den andre siden av seilet, og blir derfor eliminert. Vi kan derfor betrakte verdien som vilkårlig, og vi får hvis vi velger likhet .

Det dynamiske trykk er volumdensiteten av kinetisk energi av den luft pakke: . Vi vil nå kalle denne størrelsen dE (det er virkelig et trykk og ikke en energi, heller ikke en anstrengelse (kraft), som i det følgende vil bli kalt E, som er en kilde til forvirring: dE n 'er ikke differensialen til E ). Så det har vi gjort

hvorfra .

i denne formelen er trykket dE ukjent, men dE er avgrenset. Faktisk er det mellom 0 og fordi hvis hastigheten er større enn da, ville overflødig energi komme fra en kilde eller et fenomen som Bernoulli-ligningen ikke tar hensyn til. For eksempel kan seiling føre til betydelige aerodynamiske fenomener som aldri har blitt observert i virkeligheten (sjokkbølger osv.). Maksimum kalles Max Q

eller med en prosentandel av den kinetiske energitettheten som varierer fra 0 til 100%. Prosentandelen er ukjent, den må bestemmes på andre måter (tilleggsligninger eller forsøk).

Ved å integrere over hele overflaten: med

E = Maksimal kraft som vinden kan gi ; C = aerodynamisk koeffisient som følge av integrasjonen; det er prosentandelen av overføring av dynamisk trykk (eller energi).

Vær oppmerksom på at den overflate S er det totale areal av seilet slik at S er lik arealet av den nedre flate over overflaten av den øvre overflate  : .

Det er mulig å dele integrasjonen i to deler:

og derfor for å oppnå to aerodynamiske sub- koeffisienter som følge av integrasjonen:

med

Av praktiske profilsammenligningsårsaker er imidlertid overflaten S som brukes i tabellene ikke den totale overflaten av objektet (eller sløret), men en karakteristisk overflate. Strengoverflaten brukes ofte som en karakteristisk overflate.

Akkordens overflate, intradosens overflate og extrados er ikke uavhengige, de er en del av det samme objektet, profilen. Det er derfor et forhold mellom dem. Vi må derfor beregne formfaktorer og slik at , .

Fra hvor

= løftekoeffisienten til bordene (eller kulerammen).

Siden tabellene er basert på det karakteristiske området , følger det at koeffisienten i tabellene avhenger av to faktorer:

I en slank profil som seiling, safran, er overflaten på strengen nær overflaten til den øvre (over nettet), det vil si . Ditto for den nedre overflaten.

Ved misbruk av språk, når en person indikerer at et seil er 10  m 2 , mener han faktisk at overflaten på den øvre overflaten av seilet er 10  m 2 . Den virkelige overflaten på seilet (intrados + extrados) er 20 m 2 , men det er verdien på 10  m 2 som må brukes i formelen for heisbordene  .

Selvfølgelig er denne beregningen et hjelpemiddel for å forstå og bruke tabeller (eller kuleramme). Beregningen av C er kompleks og starter fra det grunnleggende prinsippet om dynamikk. Beregningen nærmer seg i seksjonen: Tilfelle av flere seil. I resten av artikkelen vil for å forenkle notasjonen bli notert og vil bli notert .  

Seilet deformeres under påvirkning av vinden og tar en form som kalles profil . Når luftstrømmen rundt denne profilen er laminær , blir depresjonsfaktoren med vind avgjørende. Denne effekten kalles da heis . Studier og teori fastslår at for et seil at depresjonen på den øvre overflaten er dobbelt så stor som overtrykket på den nedre overflaten.

Force decomposition: introduksjon av begrepet lift and drag

Når du arbeider med krefter som utvikler seg i rommet, bør et referansepunkt defineres:

Den kraft som skapes av strømningen rundt et seil kan deretter bli projisert på de tre akser: .

med,

På samme måte kan den aerodynamiske koeffisienten skilles fra i henhold til de samme tre komponentene, selv om oftest bare dragkoeffisienten og heisekoeffisienten blir studert. De er notert i henholdsvis angelsaksisk litteratur og

Effekt av heis

Studien av effekten av heis gjør det mulig å sammenligne saker med og uten heis. Det typiske eksemplet er et hornsegl . Seilet er omtrent rektangulært og står i oppreist stilling. Seilet har et overflateareal på 10  m 2 , med 2,5  m av kanten av 4  m av forliket . Den tilsynelatende vinden er 8,3  m / s (ca. 30  km / t ). Båten antas å ha jevn hastighet, ingen bølger. Den hæler ikke, teller ikke. Tettheten til luften er fast på: = 1,2 kg / m 3 

Seil i uhekt strøm

Seilbåten er medvind. Formen på seilet tilnærmes med et plan vinkelrett på den tilsynelatende vinden.

Den negative effekten på seilet er andre ordens, derfor ubetydelig, det gjenstår:

Atmosfæriske trykkrefter avbryter hverandre. Bare trykket produsert av vinden er igjen.

Grovt sett overfører molekylets innvirkning på seilet nesten all sin energi på grunn av vinden på 90% av seilets overflate. Dette tilsvarer å si at Cz eller koeffisienten for aerodynamisk løft er lik 0,9.

På den annen side kan vinden på seilet sammenlignes med en luftstråle som treffer et seil. Seilet fungerer som en avbøyer, og vinden skifter deretter retning. I dette tilfellet er det tilstrekkelig å bruke impulssetningen . Et seil med innfall med vinden, kraften på seilet varierer da med vinkelen på en sinusformet måte.

Hvis den er i en vinkel, vil den påførte kraften være

Imidlertid ved 90 ° innfall med motvind er kraften maksimal, og fra hvor det trekkes ut .

I virkeligheten er variabel i henhold til profilene, koeffisienten varierer omtrent mellom 1 og 2. Figuren på to er en riktig figur for visse stive profiler og rundt en er en riktig figur for et seil.

Flytende seil festet

Seilbåten er medvind. Vinden har en innfallsvinkel på ca 15 ° med seiletauet.

På grunn av seilets innstilling 15 ° i forhold til den tilsynelatende vinden skaper seilets krumning (camber) en løfteeffekt. Med andre ord, depresjonseffekten av det leeward ansiktet er ikke lenger å bli neglisjert. Ettersom de atmosfæriske trykkreftene avbryter hverandre, er de gjenværende kreftene:

Det eneste ukjente er den aerodynamiske koeffisienten som må estimeres. Camberet som et godt regulert seil tar ligger nær den øvre overflaten av en NACA 0012- profil. Et mindre veljustert seil eller av eldre teknologi (gammel rigging) vil være mer hul: profilens camber (forholdet av taupilen ) vil være større. Den aerodynamiske løftekoeffisienten vil være høyere, men vingen vil være mindre effektiv (lavere finesse). De mer passende profilene vil være tykkere profiler som NACA 0015, NACA 0018.

For en gitt profil er det tabeller som gir løftekoeffisienten til profilen. Heisekoeffisienten (Cz) avhenger av flere variabler:

Koeffisienten bestemmes for en stabil og jevn væske og en uendelig forlengelsesprofil.

Reynolds-nummeret er:

med

enten for seilet vårt omtrent

Under en forekomst på 15 ° og et Reynolds-tall på en million når NACA0012-profilen en Cz på 1,5 i stedet for 0,9 eller 1 ved 90 ° av forekomsten.

Heisen har økt med 50%. Dette tilsvarer også seilarket en 50% økning i innsats for den samme tilsynelatende vinden.

Bidrag fra heisen til fartøyets avansement

I tilfelle uten heis er den tilsynelatende vindretningen identisk med vinden. Hvis retningen skipet tar er identisk med vinden, bidrar hele seilets anstrengelse til skipets fremgang. Uten seilheis kan ikke skipet gå raskere enn vinden, og fremdriftskraften avtar når skipet nærmer seg vindhastigheten til null.

I tilfelle med heis påvirker seilet den tilsynelatende vinden. Den tilsynelatende vinden danner også en vinkel med vinden. På samme måte danner vinden en vinkel med retningen skipet tar. Seilkraften bidrar ikke helt til skipets fremgang. For nært seilbåt er forholdene:

Heisen deltar ikke helt i fremdriften av skipet, den danner en vinkel på 40 ° eller fremdriftskraften er bare 76% av verdien. De resterende 36% er vinkelrett på skipet, og danner kraften som genererer seilbåtens drift.

Hvis for samme seil med samme tilsynelatende vindhastighet, er løftekoeffisienten 1,5 oppover og 1 nedovervind, forblir den delen av seilets kraft som bidrar til fartøyets fremoverbevegelse 15 større enn% i tilfellet uten heis.

En annen fordel er at jo mer båten akselererer, jo mer den tilsynelatende vinden øker, jo mer øker kraften til seilet. For hver hastighetsøkning beveger retningen til den tilsynelatende vinden seg, må seilet justeres på nytt for å være i den optimale angrepsvinkelen (maksimal løfting). Jo mer skipet akselererer, jo mer nærmer vinkelen "tilsynelatende vind og retning på skipet" seg, så velkraften orienteres mindre og mindre i retning av skipets fremoverbevegelse, og tvinger en kursendring til å være igjen i maksimale velic trykkforhold. Skipet kan derfor gå raskere enn vinden. "Skipsretning og vind" -vinkelen kan være ganske liten, noe som resulterer i at skipet gir seg på nært hold. Skipet går motvind.

Påvirkning av tilsynelatende vind

Når et skip beveger seg, skaper hastigheten en relativ vind. Denne relative vinden er kumulativ med den virkelige vinden. Denne summen av de to vindene kalles den tilsynelatende vinden . Hvis skipet beveger seg med vind, er de to vindene kumulative; den tilsynelatende vinden er viktigere enn den virkelige vinden. Med medvind reverseres effekten, vinden er forankret; den tilsynelatende vinden er svakere enn den virkelige vinden. Kombinasjonen av disse to vindene kan derfor i visse tilfeller øke ytelsen til en seilbåt.

Grafen ovenfor beskriver utviklingen av den tilsynelatende vinden i henhold til hastigheten til seilbåten i to tilfeller. Den sanne vinden er festet til 14 knop.

I det første tilfellet (rød kurve) er seilbåten i konstant hastighet her på 7 knop. Dette tilfellet oppstår når båten er motor eller når en forskyvet seilbåt når fartsgrensen.

I det andre tilfellet har seilbåten ennå ikke nådd fartsgrensen. For å forenkle, varierer ytelsen (eller effektiviteten) til seilbåten ikke i henhold til hastigheten (vindretningen), eller vindkraften, og det avhenger heller ikke av seilene som er heist; det er konstant. Den valgte ytelsen er som følger: seilbåten er i stand til å gå halvparten av den tilsynelatende vinden, det vil si at seilbåten går halvparten så fort som den tilsynelatende vinden. Selvfølgelig avhenger denne effektiviteten av parametrene som er nevnt ovenfor. Den forblir nødvendigvis lavere enn den virkelige vinden i en medvind og øker deretter. Denne tilnærmingen forblir ganske realistisk for fritidsbåter, fritid (fiske, promenade), derimot klarer konkurranse seilbåter å overskride hastigheten til den virkelige vinden. For de mest effektive, for eksempel hydrofoil, når denne verdien dobbelt så mye som faktisk vindhastighet. Den tilsynelatende vindhastigheten vises i gult og skipets hastighet i blått.

Ved fast fartøyhastighet (rød kurve) øker den tilsynelatende vinden gradvis. Den tilsynelatende vinden overstiger den sanne vinden i nærheten av tverrgang. Mot vinden vil den tilsynelatende vinden ha doblet seg. Motvind er den tilsynelatende vinden 50% høyere enn den virkelige vinden. Denne effekten er derfor ikke ubetydelig.

I det andre tilfellet (gul kurve) øker den tilsynelatende vinden lite til strålen og øker raskt, fenomenet er hovedsakelig lokalisert medvind. Medvind vil den tilsynelatende vinden ha doblet seg. Men selv med lav effektivitet på seilbåten, er vindforsterkningen større enn i det første tilfellet; motvind er den tilsynelatende vindhastigheten dobbelt så sann som vindhastigheten, eller 100% gevinst. Den motvind seilbåten ville derfor være like rask som den virkelige vinden. Dette forklarer hvorfor seilbåtene er optimalisert motvind (motvind med motvind). Selvfølgelig oppnås ikke disse hastighetene fordi seilbåten ikke kan overstige nærtrekket. Denne fordelen kan reduseres ytterligere, en seilbåt med lav ytelse som en gammel rigg overskrider smertefullt full fyll.

Så to fenomener er kumulative:

Som et resultat, for en identisk ekte vind , overstiger gevinsten i vindkraft (og hastighet) medvind kraftig nedovervindstilfellet.

Påvirkning av seilspenning på heis

Justering av et seil består av å justere to parametere:

Et seil er generelt fleksibelt. Når seilet opererer i løftemodus, hvis et seil ikke blåses opp og strammes riktig, er det knekk i seilet. Disse brettene danner et brudd i profilen. Luften glir ikke lenger langs seilet, luftstrømmene kommer av profilen, det vises sirkulasjonssoner. Disse områdene reduserer seilets ytelse betydelig. Seilet i vår diskusjon vil derfor bli ansett som strukket og oppblåst av vinden, for å eliminere alle folder.

En viktig forberedelse skal gjøres. Et fleksibelt seil kan være stivt eller elastisk. For det første er seilet stivt, det vil si at seilet består av fibre som ikke strekker seg under belastning. Ta eksemplet med et seil laget av et enkelt stykke stoff. Når det er strukket, er seilet flatt. Seilet blåses opp av vinden. Hvis det ikke er tilstrekkelig strukket, vil seilet uunngåelig utvide seg. Lokaliserte bretter opprettes ved festepunktene til seilet: klemmepunkt, ark ... For å unngå bretter må seilet strammes sterkere. Spenningen kan være betydelig for å fjerne rynker. I teorien, i det uendelig stive tilfellet, tar det uendelig spenning for å eliminere alle foldene. Så i stivt tilfelle, hvis seilet er godt strukket, er formen en gang oppblåst av vinden unik. Hul og posisjon av dalen beveger seg ikke.

For det andre er seilet elastisk. Seilet kan ikke være uendelig elastisk, seilet med den minste vinden vil blåse opp i det uendelige. Seilet er derfor litt elastisk. La oss gjenoppta vårt flate seil. Seilet er godt strukket og oppblåst av vinden, de små brettene på seilets festepunkter forsvinner. Takket være sin elastisitet er seilet litt deformert på steder med sterkt belastning på stoffet, noe som eliminerer bretter. Seilet er ikke lenger flatt! En annen konsekvens er at seiling, takket være elastisiteten, kan ta flere former. Ved å spille på seilets spenning er seilet mer eller mindre hul. Det er mulig å variere formen på seilet uten å ha noen folder. De mulige formene på seilet er ikke uendelige, formene er iboende knyttet til seilets kutt ("tom" form av seilet). I det elastiske tilfellet eksisterer det derfor en "familie" av former som seilet kan ta; trauet og posisjonen til traubevegelsen.

I virkeligheten søker seilmakerne stor stivhet i seilet, slik at formen på seilet en gang oppblåst av vinden er den som beregnes av seilmakeren. Seilet trenger imidlertid en viss elastisitet slik at det kan endre form (se for eksempel seilets vri). Faktisk er en profil optimal for en enkelt hav- og vindtilstand. Ved å endre form noe, er seilet optimalt for en annen tilstand nær vind og sjø. Det elastiske seilet er derfor optimalt for et "område" av vind og sjøforhold. Selvfølgelig, jo stivere seil, jo mer er rekkevidden begrenset .

Profilen til seilet endres i henhold til seilinnstillingene. I en gitt angrepsvinkel kan seilet ta forskjellige former. Formen avhenger av spenningene som utøves på seilet, i hovedsak spenningen som utøves på igelen via arket. Andre spenninger: ved taklingen , cunningham , backstay . Disse elementene gjør det mulig å bestemme seg for en av de mulige formene på seilet. Mer nøyaktig gjør de det mulig å bestemme posisjonen til den maksimale hulen på seilet.

Til hver profil tilsvarer en tilpasset verdi på Cz. Positionen til trauet langs tauet som gir mest løft er omtrent 40% av tauet (kanten) fra luffen. Den seilende profilen til seilet er da ganske nær NACA 0012-serien (NACA 0015, NACA 0018, etc., avhengig av justeringsmulighetene).

Hullets posisjon på seilet og camber er ikke uavhengig. Disse parametrene er sammenkoblet av formen på seilseksjonen. Det vil si at endring av seilets camber endrer også posisjonen til seilet.

Arch

Løftekurvene (og dra) som en funksjon av angrepsvinkelen avhenger av seilets kamming, det vil si av den mer eller mindre uttalt formen på seilhulen.

En vinge med sterk camber har en høyere aerodynamisk koeffisient, derfor potensielt en større fremdriftskraft. På den annen side varierer den aerodynamiske koeffisienten som genererer listen i samme retning, så det vil være nødvendig, ifølge gangartene, å finne et kompromiss mellom en betydelig fremdriftskraft og en akseptabel liste.

Det skal også bemerkes at hvis et seil er for tynt (1/20), forverres ytelsen kraftig. Det er ikke lenger noen løfteeffekt, den fremdrivende koeffisienten topper ut rundt 1.

Hul stilling

Løft (og dra) kurvene som en funksjon av angrepsvinkelen avhenger også av posisjonen til hulen på seilet, mer eller mindre nær luffen.

Påvirkning av seilforlengelse på heis

Dessverre genererer et seil ikke en kraft som er perfekt vinkelrett på overflaten. Sjokket er fortsatt litt til siden. Det er ikke ubetydelig. Denne sidekraften, det vil si vinkelrett på heisen, kalles drag .

Den drag har flere opprinnelse:

Drag, i tilfelle av et seil, skyldes hovedsakelig forlengelsen av seilet kalt induced drag . Denne luftmotstanden er relatert til løfting, og derfor bruker den vitenskapelige verden, for praktiske formål, en formel for drag som ligner på lift. I denne formelen er det bare den nevnte aerodynamiske koeffisienten som er forskjellig. Drag er rapportert også på tabellene eller diagrammene som gir løftekoeffisienten til profilen. Formelen for dragkraften er:

med

F = motstand, uttrykt i Newton orientert vinkelrett på heisen. (rho) = tetthet av luft ( varierer med temperatur og trykk ); S = referanseflate  ; det er overflaten på seilet i m 2 Ci = aerodynamisk trekkkoeffisient . Det er gitt i heisbordene. V = Bevegelseshastighet, dvs. vindens hastighet i forhold til seilet ( tilsynelatende vind ) i m / s .

Oppløsningen til Navier-Stokes-ligningene tillater en fullstendig simulering av alle typer stier, men oppløsningen til disse ligningene er for øyeblikket "nær", selv om de oppnådde delvise resultatene er veldig gode (se Tilfelle av flere seil: flerdimensjonal oppløsning av problem). Dette avsnittet blir redusert til dra-dra, for den andre dra, se artikkel- dra . Et seil er ikke uendelig langt. Det er derfor ender, i vårt tilfelle av et hornsegl:

Når seilet driver skipet, er det leie ansiktet i depresjon, det vindvendte ansiktet er i trykk. Ved enden av seilet er depresjonen i kontakt med trykket. Naturligvis vil trykkluftmolekylene (mange sjokk og hyppige) skynde seg i deprimert område (få sjokk og sjeldnere). Konsekvensen er at det deprimerte området har flere luftmolekyler enn forventet, så depresjonen er mindre sterk (mer trykk enn forventet). Likeledes har området under trykk færre luftmolekyler enn forventet, så trykket er lavere. Drivstoffeffekten er mindre.

Avstanden mellom leieflaten og vindflaten i enden av seilet er veldig liten, en trykksone så nær en depresjonssone, og bevegelsen av molekyler som overføres fra den ene siden av seilet til den andre er veldig voldsom. Dette skaper betydelig turbulens. På et bermudansk seil er kanten og leechen de to områdene der dette fenomenet eksisterer. Trekket av igelen er inkludert i den vanlige dra av heiskurver hvor profilen anses å være uendelig (derfor uten kant). På den annen side skal drag av grensen beregnes separat. Dette tapet på effektiviteten til seilet ved kanten kalles indusert drag .

Innflytelse på aerodynamiske koeffisienter

Den induserte drag er direkte relatert til endenes lengde. Jo lenger hornet er, desto sterkere blir den induserte dra. Motsatt kan et seil ta skjær, det vil si at seilets overflate blir redusert uten at lengden på hornet endres. Dette betyr at verdien av den induserte dra vil være omtrent den samme. For samme lengde på hornet, jo større vingen er, desto lavere er forholdet mellom indusert luftmotstand og aerodynamisk koeffisient. Det vil si at jo mer vingen forlenges, desto mer modifiserer den induserte dra verdien av den aerodynamiske koeffisienten litt.

Den induserte luftmotstanden avhenger bare av forlengelsen. Den forlengelse er definert:

med

b er lengden på luffen S overflaten av seilet.

Den induserte dra er:

Cz: løftekoeffisient for profilen (ft): 3.1416 λ: forlengelse (dimensjonsløs) e: Oswald-koeffisient (mindre enn 1), som avhenger av spennløftfordelingen. "e" kan være lik 1 for en "ideell" (elliptisk) heisfordeling. En elliptisk form på endene vil i beste fall redusere den induserte motstanden. I praksis er "e" i størrelsesorden 0,75 til 0,85. Bare en tredimensjonal modell og tester gjør det mulig å bestemme verdien av "e". kalles effektiv forlengelse

Den optimale fordelingen av heisen som reduserer den induserte motstanden så mye som mulig, er elliptisk i form. Som et resultat vil luffen ha elliptisk form, slik at masten ikke lenger vil være rett som på gamle rigger, men masten er buet med en form så nær en ellips som mulig. Denne elliptiske mastkonfigurasjonen er mulig med moderne materialer. Det er veldig uttalt på brettseiling. På moderne seilbåter er masten bøyd takket være guying . Likeledes vil høsten være elliptisk. Denne profilen er ikke naturlig for et fleksibelt seil, dette er grunnen til at seilfallet stivnes med lameller for å oppnå denne krumningen.

Den ideelle løftefordelingen er elliptisk, men formen på de nåværende seilene er mer en semi-ellips, som om halvparten av den komplette ellipsen hadde blitt kastet i sjøen. Dette er normalt, ettersom vindhastigheten er null ved kontakt med havet, havet er da fra et aerodynamisk synspunkt et "speil" , bare en halv ellips er nok.

Vær oppmerksom på at den elliptiske formen oppnås i en jevn luftstrøm. Vindens hastighet og retning i henhold til høyden er imidlertid langt fra å være like enkel (jfr.

Innflytelse på innsatsen

De tidligere forholdene er:

Det er utledet:

Det viktige resultatet fra kreftens synspunkt er at den induserte dra ikke er relatert til mais . Korrigeringsmomentet er en grense knyttet til fartøyets evne til ikke å kantre, derfor knyttet til skroget ikke til seilene. Det samme øyeblikket er i motsetning til øyeblikket som genereres av seilene. Hvis vi tilnærmer total drag til den eneste induserte dra, er øyeblikket som genereres av seilene knyttet til: (jf. Finess- og kraftavsnittet i denne artikkelen). Det trekkes derfor ut med samme løftekraft at fartøyets evne til å bære lerret er knyttet til riggens høyde og ikke til forlengelsen. Dette konseptet er også mye brukt i flydesign.

Innflytelse av kantens høyde i forhold til havnivå

I forrige avsnitt er havet fra et aerodynamisk synspunkt et "speil", bare en halv ellipse er nok til å oppnå best ytelse (lav luftmotstand). I virkeligheten er imidlertid ikke seilkanten i kontakt med havoverflaten. Kanten ligger i betydelig høyde fra havoverflaten. Det er derfor et hull mellom seilkanten og havet Jo større hullet er, desto mer samsvarer den aerodynamiske formen med seilets form uten refleksjon. jo mindre hullet er, desto mer ligner den aerodynamiske formen på seilets form, jo ​​mer reflekteres det på havoverflaten. I tilfelle en halv-ellipseform av seilet, jo større hullet, desto mindre er den totale aerodynamikken ( seil + refleksjon i havet) ser ut som en komplett ellipse, men mer og mer som en halv ellips alene.

Dette hullet har en betydelig innflytelse på ytelsen. Faktisk opprettes en ekstra vortex ved sperrepunktet. Virvelen ville ikke eksistere hvis kanten var i kontakt med havet, men hullet er faktisk til stede i virkeligheten. Denne ekstra vortexen bruker energi og endrer derfor løfte- og dragkoeffisientene. Hullet er ikke helt tomt, avhengig av seilene fylles det delvis av fribordet og eventuelle overbygg på seilbåten.

Ytelsesendringene i løft og drag er ganske betydningsfulle. Bare tester eller en avansert numerisk simulering gjør det mulig å tallfeste dette fenomenet. For å fikse størrelsesorden, og for en høyde mellom seilkanten og seilbåtens dekk på 6% av mastens lengde, er variasjonene:

  • en 20% økning i motstandskoeffisienten
  • et tap på 10% av heiskoeffisienten.

I denne tilnærmingen for å redusere clew-drag på seilytelse, er det verdt å merke seg den austronesiske seilets spesielle og effektive oppførsel . Dette seilet ser ut til å bruke havoverflaten til å redusere de to hvirvlene (mastfoten og seilhornet) sterkt. dette reduserer motstand og gir derfor bedre ytelse. Denne oppførselen skal sammenlignes med bakkeeffekten , er fortsatt dårlig forstått.

Rollen til marginale virvler i utkanten av et Bermudan-seil har vært kjent siden 1930-tallet: På den tiden begynte luftfartsteknikker ( vindtunneler ) å bli brukt på konkurransedyktig seiling. Den tysk-amerikanske sjømannen Manfred Curry tester seilmodeller i vindtunnelen til professor (og flyprodusent) Hugo Junkers i Dessau. Den britiske flyprodusenten Thomas Sopwith utfordrer amerikanerne i America's Cup . Deres forskning fører til løsninger med en viss effektivitet som den spesielle bommen som brukes av Curry, med et bredt flatt brett som overgår bjelken og spiller rollen som en Winglet før bokstaven, eller den brede, stive og flate bommen på toppen., (hyggelig referert til som " Park avenue " av amerikanske nautiske journalister) utstyrt med tverrgående glideskinner og med de ideelle profilkurvene malt på dem, brukt av de nyeste J-klassen yachter under America's Cup-utfordringene i den umiddelbare førkrigstiden.

Mer nylig har brettseilere oppfunnet en teknikk som gjør det mulig å begrense marginale virvler i kanten, for hastighets- og slalomdisipliner, løpe i lett sjø: Ved å stramme taket på masten og vippe seilet bakover under et "løp" (rask kant) ) limes kanten på flottørdekket, som dermed begrenser marginale virvler. På den annen side brukes ikke denne teknikken og tilhørende seilkutt på seil beregnet for utvikling i store bølger.


Påvirkning av kantene på seilet: leech, luff og edge

Et heiset seil har en tredimensjonal form. Denne formen er den formen som er valgt av masteren. Den heiste 3D-formen er imidlertid forskjellig fra den tomme formen (sett for eksempel i verkstedet til en seilmaker). Dette aspektet må tas i betraktning når du skjærer seilet.

Den generelle formen på et seil er en deformert polygon. Polygonen er lett deformert i tilfelle et Bermudan-seil er sterkt deformert i tilfelle en spinnaker. Formen på de tomme kantene er forskjellig fra formen på kantene når seilet er heist. En konveks tom kant kan bytte til en rett heiset seilkant.

Kanten kan være:

  • konveks også kalt rund
  • konkav
  • lov

Når den konvekse formen ikke er naturlig (bortsett fra en fri kant, en spinnaker), er seilet utstyrt med lekter for å opprettholde denne formen når den konvekse formen blir uttalt.

Med unntak av spinnakeren som har en ballongform, forblir variasjonene på grensen i forhold til den rette linjen små, noen få centimeter.

Når det heises, vil et elliptisk formet seil være ideelt. Men siden seilet ikke er stivt:

  • du trenger en mast som av tekniske muligheter er ganske rett.
  • seilets fleksibilitet kan medføre andre problemer, som det er bedre å korrigere til skade for den ideelle elliptiske (konvekse) formen.
Falle

Den elliptiske formen er ideell (konveks), men en tom konkav igle forbedrer vridningen i den øvre delen av seilet og forhindrer at iglen "buler" i vindkast, og forbedrer dermed stabiliteten. Det konkave fallet gjør seilet mer tilgivende og mer nøytralt. En konveks form er også en enkel måte å øke seilområdet på.

Luff

Når det heises, skal kanten være parallell med forstaget eller masten. Ditto når seilet er horn. Master og spars er veldig ofte (unntatt vindsurfing) rette, så den rette formen på luffen er priori den formen du skal bruke.

Men hulen på seilet er normalt nærmere luffen enn leechen. Så for å lette installasjonen av hulen på seilet når det er heist, tomt, er formen på føringen konveks. Luffens konveksitet kalles luffringen. På den annen side, når guying er komplisert, er mastens form ikke lenger rett. I dette tilfellet må det tas i betraktning, og vakuumluftens form kan da være konveks i bunnen og konkav øverst.

Grense

Bortsett fra den spesielle og svært effektive oppførselen til det austronesiske seilet , implementerer ikke seilene for tiden systemer som Winglets . Formen er derfor av liten betydning, spesielt på seil med frie kanter. Formen er mer motivert av estetiske grunner. Ofte konveks når den er tom for å være rett når den heises. Når kanten er festet til en bom eller en bjelke, foretrekkes en konveks form for å lette dannelsen av seilet. Gjensidig, men mindre effektiv, trenger du en kant med en uttalt sirkel for å kompensere for et bjelke som er for rett til å tillate en lav høyde, en rettlinjet overgang til hulen i samsvar med ønsket profil. På furlerbommer velges formen på fortauskanten mer i henhold til de tekniske begrensningene knyttet til furlen enn til aerodynamiske hensyn.

Innflytelse av forekomsten på den aerodynamiske koeffisienten: polar av en vinge

Den aerodynamiske koeffisienten til vingen varierer i henhold til innfallsvinkelen. Koeffisienten deles ofte i to komponenter:

  • komponenten vinkelrett på den tilsynelatende vinden kalles løft;
  • komponenten parallelt med den tilsynelatende vinden kalles drag.

Hver innfallsvinkel vil tilsvare et unikt løft-dra-dreiemoment. Seilene representerer utviklingen av drag and lift i en grafikk som kalles polar for et seil.

Seilets oppførsel i henhold til angrepsvinkelen (vinkel: tilsynelatende vind / seil) brytes ned som følger:

  • seilet er gratis, så mye å si at det ikke er noe seil; dette er tilfellet med null løft og dra;
  • seilet er vinkelrett på vinden, bevegelsen er turbulent. Dette er tilfelle med null løft og maksimal luftmotstand;
  • det gjenstår mellomsakene:
    • Fra fritt seil til maksimal løft: strømmen er festet, det vil si vinden holder seg til profilen. Det er ingen virvler (død sone) opprettet på seilet. Det skal bemerkes i tilfelle et godt, godt justert seil at maksimal heis er større enn maksimal luftmotstand;
    • Fra maksimal løft til maksimal dødsone: vinden holder seg ikke lenger ordentlig til seilprofilen. Strømmen er mindre stabil. Den blir gradvis uhekt eller løs. Det opprettes en leie-sone, en død sone som reduserer seilets effektivitet. I en viss vinkel har dødsonen invadert hele bakoverflaten (mot 50 °, mer eller mindre klar avhengig av formen på seilet).
    • Fra maksimal dødsone til maksimal luftmotstand: dødsonen har invadert hele leeward-ansiktet, bare motvindvinden griper inn. Luften, ved disse sterke forekomstene, er lite avviket fra banen, luftpartiklene krasjer bare over hele seiloverflaten. Kraften er derfor nesten konstant, seilpolen beskriver en sirkelbue.

Da heisen er mer effektiv enn luftmotstanden ved å bidra til fartøyets fremdrift, prøver seilene å øke maksimal løftesone, det vil si øke løftekraften og innfallsvinkelen.

All kunnskap fra en seilmaker ligger i reduksjon av dødsonen med store forekomster, det vil si i kontrollen av grenselaget.

Et annet viktig poeng, drag og heis, avhenger ikke bare av innfallsvinkelen. Av natur er et seil fleksibelt, det kan derfor ta mange former, og derfor profiler. Hver profil tilsvarer en seilfleece. En profil avhenger av spenningen på vedleggene og posisjonen til vedleggene i rommet (tak, fallgang, ark for seil festet på tre punkter). Det er mange fliser for samme seil. Kunsten med justering er å velge riktig profil, så velg en bestemt seil polar, og velg deretter den rette innfallsvinkelen på denne valgte polar.

Generelt er ytelsesprofilene til et seil nær den øvre overflaten av NACA 00XX-serien (NACA 0009 0012 0015 0018). Så i en første fase består justeringen i å gi riktig NACA-form til seilet ved å fjerne bretter og andre feil. Deretter må du finjustere (velg riktig NACA-profil) camber, hul, og vri fra denne første seilformen blank, og velg deretter forekomsten.

Takket være seilens polaritet, men også seilbåtens skrog, er den definert på nivået til den komplette seilbåten, en polar av seilbåtens hastigheter.

Innflytelse av høyde: vri på seilet

Luften beveger seg hovedsakelig i skiver parallelt med bakken. Bakken er i vårt tilfelle havet. Hvis luftens tetthet kan betraktes som konstant for våre kraftberegninger, er det ikke tilfelle fordelingen av vindens hastighet, den vil være forskjellig i henhold til høyden. Som med seiling, henger luftpakningene nær sjøen til havet. På havoverflatenivå, siden forskjellen mellom vindhastigheten og vannpakken er null, er sjøhastigheten null. Vind varierer sterkt i de ti første høydemeterne. Denne raske utviklingen av vindhastighet med høyde vil derfor også variere den tilsynelatende vinden. Som et resultat varierer intensiteten og styrken til den tilsynelatende vinden veldig i en høyde mellom 0 og 20 meter. Hvis seilene brukes med løft, må de være vridd for å ha god forekomst i forhold til den tilsynelatende vinden langs forkant (luff).

KW Ruggles gir en generelt akseptert formel for utvikling av vindhastighet i henhold til høyde:

Med dataene samlet inn av Rod Carr er parametrene:

k = 0,42; z høyden i m; z0 er en høyde som tar hensyn til havets tilstand, dvs. bølgenes høyde og hastighet: 0,01 for 0 til 1 Beaufort  ; 0,5 for 2 til 3 Beaufort; 5,0 for 4 Beaufort; 20 for 5 til 6 Beaufort; = 0,335 relatert til viskositeten til luft; U i m / s.

I praksis må vrien justeres for å optimalisere seilets ytelse. Hovedjusteringsmåten er bommen for et bermudisk seil. Jo mer bommen trekkes ned, desto mindre blir vrien.

En annen viktig konsekvens, begynnelsen av artikkelen indikerte at den ideelle formen på seilet er en ellips når luftstrømmen er jevn, med andre ord når vindhastigheten er konstant i henhold til høyden. I praksis er den ideelle formen derfor mye mer kompleks enn en enkel ellipse. Det er faktisk lett å forstå at økning av seilområdet i høydene gir tilgang til høyere vindhastigheter og dermed gevinst i effektivitet. Dette forklarer vekkelsen av hornseil på racerbåter.

Innflytelse av seilets ruhet

Som et skrog spiller grovhet en rolle i seilets ytelse. Små huler og mikroskopiske støt har en stabiliserende effekt eller forenkler seilbodene (bytt fra laminær til turbulent modus). De har også innflytelse på friksjonstap.

Dette området er gjenstand for forskning under reelle forhold (vindtunnel). Det er ennå ikke mestret og derfor lite numerisk simulert. Det ser ut til, med et stort Reynolds-nummer, at grovheten, velvalgt, gjør det mulig å utvide laminarmodusen med noen flere grader av forekomst. Oppførselen er bisarr, og for mer informasjon se følgende referanse.

Innflytelse av Reynolds-nummeret

Formelen er en praktisk formel som er enkel å håndtere. Løftekoeffisienten er ikke uavhengig av vindhastighet og karakteristiske overflatevariabler. Løftekoeffisienten avhenger av Reynolds-nummeret som angitt av tabellene og polene. Reynolds-nummeret er definert av . Reynolds-nummeret avhenger derfor av U-vindhastighet og L-lengde på grensen, men innflytelsen fra Reynolds-tallet er andre orden med hensyn til de andre faktorene; det vil si at ytelsen til seilet varierer veldig lite for en stor variasjon av Reynolds-tallet. Den svært lille innflytelsen fra Reynolds-tallet er inkludert direkte i tabellene (eller kulerammen), ved å tegne løftekoeffisienten (eller dra) for flere verdier av Reynolds-tallet (vanligvis for tre verdier).

Jo høyere vind, jo mer har luftpartiklene en tendens til å fortsette i en rett linje; derfor, jo mindre det fester seg til seilet; Derfor er overgangen til turbulent modus nær. Reynolds-tallet er forholdet mellom viskositetseffekten og vindens momentum. Det karakteriserer derfor overgangen fra laminær modus til turbulent modus. Jo høyere Reynolds-tallet er, desto bedre er ytelsen til seilet.

Å øke den maksimale angrepsvinkelen eller til og med løftekoeffisienten takket være riktig valg av Reynolds-nummeret er en interessant optimalisering, men er fortsatt veldig sekundær. Reynolds-tallet avhenger bare av tre parametere: hastighet, viskositet og lengde.

Viskositet er en fysisk konstant, det er inngangsdata og ikke en optimaliseringsvariabel.

Vindhastighet er en optimaliseringsvariabel. Tydeligvis er målet å ha høyest mulig vind på seilet for maksimal vindstyrke mye mer enn av antall årsaker til Reynolds. Denne parameteren er derfor allerede optimalisert.

Den karakteristiske lengden forblir. Seilet er av natur uelastisk og har derfor en fast dimensjon. Så den karakteristiske lengden er fast for et gitt seil. Optimaliseringen er sjøarkitektens ansvar, bortsett fra at sjømannen bytter seil. Optimalisering av ytelsen til seilene ved å justere den karakteristiske lengden på Reynolds-nummeret maskeres av optimalisering av andre parametere, for eksempel søket etter bedre seilytelse ved å justere vekten på seilene; vekten av seilene er et viktig punkt for skipets balanse. Det tar bare litt vekt i høyden for å skape et viktig øyeblikk som påvirker balansen i fartøyet.

Jo sterkere vinden er, desto mer motstandsdyktig må seilstoffet være, derfor ser seileren etter et sett med seil tilpasset hvert vindhastighetsområde av vektårsaker mye mer enn av grunner til Reynolds-nummer: fok, storm seil, storseil, kappeseil, lett genova, tung genoa ... Hver vindhastighet har sitt seil, formen kan derfor skifte mellom hvert seil. Jo sterkere vinden er, jo mindre er seilet og derfor forskjellige karakteristiske lengder. Valget av form på veggene (derfor den karakteristiske lengden) styres derfor av andre kriterier som er viktigere enn Reynolds-tallet.

Prisen på et seil er veldig høyt, og for å gi alle en sjanse begrenser konkurransen antall seil.

Koeffisientene for løft og drag, derfor innflytelsen fra Reynolds-tallet, beregnes ved å løse de fysiske ligningene som styrer luftstrømmen på et seil via metoden for numerisk simulering. Resultatene som er funnet er godt korrelert med virkeligheten, med mindre enn 3% feil.

Finhet og kraft

Polarslørkurvene ser opprinnelig ut som rette linjer, dette er veldig godt forklart takket være teorien om tynne profiler . Drag and lift ratio er assimilert til en konstant, derfor til konstant finesse . Da blir polarhellingen mer og mer horisontal for å passere gjennom maksimalt løft. Så, ved høyere forekomst, vises en død sone som reduserer seilets effektivitet. Målet med sjømannen er å justere seilet i området der skyvekraften er maks.

For å illustrere dette kapitlet er de foreslåtte justeringsmetodene basert på en seilbåt med Bermudian-rigging med bom. Det er sjelden å justere en seilbåt i kraft eller finesse, det vil si til disse teoretiske optimene; faktisk er den tilsynelatende vinden ikke konstant, av to grunner:

  • selve vinden er ikke konstant, og til og med ikke bare varierende. Det er vindens svinger, det er vindkast, vindkastene ...
  • selv om vi antar konstant vind, kan båten heves på en påfølgende måte i henhold til dønningen, på toppen av en bølge, vil toppen av seilet finne raskere vind, i bølgetråget er det motsatt det er mindre vind (seilbåten reiser seg). Men også ved å gå opp eller ned i en bølge, seiler båten opp, det vil si at toppen av seilet drives fremover og deretter kontinuerlig modifiserer den tilsynelatende vindhastighetsverdien, i forhold til seilet.

Den tilsynelatende vinden varierer hele tiden og veldig raskt, det er ofte umulig for sjømannen å tilpasse innstillingene til seilene så raskt til disse vindforholdene. Så det er umulig å være optimalt. Imidlertid endres en optimal justering raskt til katastrofal justering, for en liten variasjon i vind. Det er derfor bedre å finne en innstilling som absolutt er mindre optimal, men mer tolerant mot skiftende forhold for den tilsynelatende vinden.

Den viktige parameteren som påvirker typen seilinnstilling er formen på skroget. Skroget er langstrakt for å gi et minimum av motstand mot fremoverbevegelse. Som et resultat kreves et mye større dreiemoment for å vippe skroget fremover (trim) enn å vippe skipet til siden (liste). Medvind er vindkraften orientert i kjøreretningen og vil derfor generere en lav stigningsstilling. Det heiste seilområdet kan være stort uten at trimmen er viktig. Motvind endrer situasjonen seg, en del av styrken er vinkelrett på skipets hovedakse. For den samme velvindkraften i motvinden genererer kraften vinkelrett på skipet en betydelig liste.

Et seil plasseres på et skip, og derfor er ikke riktig funksjon av skipet avhengig av den maksimale ytelsen til seilet. Faktisk, under sterk hæl (eller trim), bryter den øvre delen av seilet sammen og drar ikke nytte av sterkere vind i høyde, det vil si området der vinden kan gi maksimal energi til seilet. båten).

Krengningsfenomenet er imidlertid mye mer følsomt for skyvekraften enn trimmen. Følgelig, for å minimere hælen, vil typen baldakinjustering være forskjellig mot eller motvind:

  • ved oppvindhastigheter er justeringen en finjustering,
  • til utseendet til medvinden, er justeringen en kraftjustering.

Grenser for ytelsen til en ving

Et seil kan ikke gjenopprette all vindens energi. Når partiklene har overført sin energi til seilet, må de vike for nye partikler som igjen vil gi energi til seilet. Når de gamle partiklene som overførte energien til seilet evakuerer, betyr dette at disse partiklene har beholdt litt energi for å kunne evakuere. Denne energien som er igjen i partikkelen er ikke ubetydelig. Hvis de gamle partiklene evakueres for raskt for å gi plass til de nye partiklene, tar disse gamle partiklene med seg mye energi. De overførte derfor lite energi til seilet. Det er derfor lite energi, per tidsenhet, overført til seilet (eller kraften ). Omvendt, hvis de gamle partiklene evakuerer for sakte, har de absolutt overført mye energi til seilet, men de forhindrer at de nye overfører energi. Det er derfor lite energi per tidsenhet som overføres til seilet (eller kraften ). Det er en balanse mellom den innkommende hastigheten til partiklene og utgangshastigheten til partiklene som gir maksimal kraft til seilet. Denne grensen kalles Betz Limit  :

med  : væskens tetthet ( 1,23  kg / m 3 for luft ved 20  ° C ) S: seilområde i m 2  : innfallshastighet (oppstrøms) av væsken i m / s, det vil si hastigheten til den tilsynelatende vinden i tilfelle en seilbåt.

Derfor kan seilet bare gjenopprette maksimalt 60% av energien i vinden. Resten brukes av tomtene til å renne av seilets overflate.

Formelen for innsatsen på seilet er

eller

er en karakteristisk overflate i tilfelle av seilet overflaten av tauet.

er den aerodynamiske koeffisienten.

representerer prosentandelen energi utvunnet fra den øvre overflaten multiplisert med overflaten til den øvre overflaten pluss prosentandelen energi gjenvunnet fra den nedre overflaten multiplisert med overflaten til den nedre overflaten. Per definisjon, for et seil, er stoffet bare tynt, så overflaten på den øvre overflaten er identisk med overflaten på den nedre overflaten. Å betrakte seilet som lite elastisk, forblir seilprofilen relativt tynn. Seilets camber kan ikke være i veldig høy løftemodus, ellers vil luftstrømmene løsne fra profilen og dermed redusere ytelsen til seilet. Selv for et seil som er sterkt forvrengt som en spinnaker, må spinneren strammes for å fange opp så mye vind som mulig. Overflaten på akkordet og akkordoverflaten holder seg derfor tett. Seilens nedre og øvre overflate, overflaten til seilet og akkordoverflaten er nærme. Seilets overflate assimileres med tauets overflate , så den aerodynamiske koeffisienten har en øvre grense på 2.

På den annen side er den tilsynelatende vinden knyttet til den virkelige vinden med formelen:

med vinkel mellom den virkelige vinden og seilbåtens bevegelsesretning.

Den faktiske vinden avhenger av den tilsynelatende vinden og båtens hastighet. Det vil si at den virkelige vinden er uavhengig av båtens hastighet. Båten kan ta hvilken som helst hastighet, den tilsynelatende vinden vil tilpasse seg. Så hvis sjømannen klarer å øke den tilsynelatende vinden, øker hastigheten på båten, siden den sanne vinden er nesten fast. Og dette uten grense.

Konkret har den utførte forskningen til formål å forbedre seilbåtens hastighet. Men forbedringene er begrenset av fysikkens lover. Med alle mulige teknologiske fremskritt har den aerodynamiske koeffisienten en teoretisk grense, som begrenser gjenvinnbar innsats ved konstant hastighet. I alle fall er energien som gjenvinnes fra vinden som seilet fanget opp, begrenset til 60%. Den eneste måten for sjømannen å gå raskere er å øke den gjenvunne energien per tidsenhet (eller kraft ) ved å øke vindområdet som seilet snapper opp. Uten å inngå beregninger, jo raskere seilbåten, jo mer den oppfangede overflaten øker, jo mer energi får seilbåten per tidsenhet, den går enda raskere. Hvis seilbåten er raskere, den oppfangede overflaten er enda større, den får enda mer energi, den går enda raskere enn før ... Seilbåten går deretter inn i en god sirkel. Den tilsynelatende vinden øker på ubestemt tid; uten noe hæl- og skrogmotstandsproblem, ville seilbåten akselerere på ubestemt tid. Den andre muligheten er å øke overflaten på seilene. Seileren kan ikke på ubestemt tid øke overflaten på seilene, han er begrenset av riggingens muligheter. Å øke seiloverflaten er ansvaret for marinearkitekten som er begrenset til ham av materialets motstand. Men også bekymringene til marinearkitekter, særlig i konkurranse, er å øke så mye som mulig denne berømte tilsynelatende vinden.

Finhet

Den tilsynelatende vinden danner en vinkel med skipets akse og seilens ledning tilsvarer ikke skipets akse. Konkret, motvind, betyr dette at:

  • en (liten) del av seilets drag bremser skipet,
  • den andre delen av seilets drag deltar i listen over skipet,
  • en stor del av seilets løft bidrar til å fremme skipet,
  • den andre delen av seilheisen bidrar til listen over skipet.

Ved oppadgående gangarter genererer den minste velikkraften en vinkelrett kraft og dermed hæl. Den optimale listen som tilbyr maksimal seilingskraft er fastlagt av marinearkitekten. Det avhenger av de tekniske virkemidlene som er implementert for å motvirke listen, også kalt motliste (ballast, folier og selvfølgelig motvekt, jf. Ballastert kjøl). Det er mulig å motvirke listen nesten fullstendig takket være mast / vippe kjølteknologier, folie av hydrofoil osv. Disse teknologiene er kostbare i penger, vekt, kompleksitet og hastighet på endringsendring, de er derfor forbeholdt en elite: konkurransen. I vanlige tilfeller eksisterer lyet. Imidlertid begynner den minste listen å redusere seilingskraften, arkitekten må finne et kompromiss mellom mengden midler implementert for å redusere listen og den rimelige gjenværende listen. Fartøyet er derfor optimalisert for denne gjenværende fornuftige listen, så den gjenværende fornuftige listen er den optimale listen. Marinearkitekten setter ofte den optimale hælen mellom 10 ° og 20 ° for monohulls. Som et resultat bør sjømannen så mye som mulig være på den optimale hælen valgt av arkitekten. Mindre liste betyr at seilbåten ikke har topp ytelse fra seilene, og at seilprofilen har dårlig ytelse. Mer liste betyr at toppen av seilet svinger ned, og derfor mindre trykk; i dette tilfellet er seilprofilen absolutt effektiv, men den er ikke blant de gode profilene.

Fra sjømannens synspunkt må han plasseres på den optimale hælen. Til denne optimale listen tilsvarer en vinkelrett kraft som er projeksjonen av velikkraften langs denne aksen. Resten av skyvet skyver fartøyet fremover. Sjømannens jobb er derfor å minimere forholdet mellom vinkelrett kraft og styrke som bidrar til avansement.

Dette forholdet avhenger av tempo, forekomst, dra og løft for en gitt profil.

Siden heisen er den viktigste bidragsyteren til kraften som beveger fartøyet fremover, og dra hovedbidragsyteren til den vinkelrette kraften, kommer dette ned i den første tilnærmingen for å minimere dra-til-løft-forholdet, og maksimerer dermed finesse .

Tempoet avhenger ganske enkelt av hvilken kurs navigatøren har valgt. Kurset avhenger av destinasjonen. Tempoet er derfor en fast parameter, ikke en optimaliseringsvariabel. Men hver gang (tilsynelatende vindvinkel i forhold til skipets akse) har forskjellige optimale innstillinger.

Siden heisen er den viktigste bidragsyteren til kraften som beveger fartøyet fremover, vil justeringen først være å velge seilprofilene som gir maksimal løft. Hver av disse profilene tilsvarer en annen polar.

Et seil er generelt fleksibelt, sjømannen endrer profilen takket være:

  • posisjonen til seilhulen ved å justere elementene som virker på spenningen til seilet
  • den mer eller mindre uttalt vridningen på seilet ved å spille på bommen via nedhalingen .

Det er like mange seilstenger for samme seil som det er vendinger og hule posisjoner, så velg den beste seilfleece.

Vridningen vil bli justert for å ha en konstant forekomst langs luffen. Det ville være synd å ikke være i den optimale innfallsvinkelen langs luffen og at en del av seilet ikke hadde maksimal ytelse.

Seiltrogets posisjon påvirker seilets finhet . Den beste finessen oppnås når seilet er så dypt som mulig. Jo mer hulen er på forsiden, jo mer utpreget krumning av guiden. Det kommer en tid da luftstrømmene ikke lenger holder seg til seilet, seilet står fast. Det opprettes en død sone, en sone med turbulens som reduserer seilets effektivitet. Denne ineffektive sonen dukker opp og ligger like etter luffen på den nedre overflaten, telltalene i denne sonen blir da ustabile. den generelle regelen som styrer prosessen med å justere seilet, forblir åpenbar, jo mer stoffet strekkes, jo flattere seilet, jo færre huler er det. Seilbåten har flere elementer som virker på spenningen til seilstoffet:

  • spenningen til cunningham ,
  • takken,
  • fallpunktet,
  • fra seilet.
  • den akterstag ,
  • metalltråd. De handler på indirekte måter.

Disse elementene kan ha en sammenkoblet innflytelse, for eksempel virker backstay-spenningen også på spenningen til fallpunktet og derfor formen på luffen.

Innflytelsen er i stor grad lokalisert, for eksempel jo større spenningen på seilet er, desto mindre hul er det nær seilet, som også spiller på ryggen, det vil si - si at lufflinjen har liten innflytelse på lakenet. Teknisk er det vanskelig å sette opp justeringsmidler uavhengig av hverandre. Jo mer komplisert riggen er, desto mer samspill er det mellom innstillingene. Innstillingen av seilbåten er da veldig teknisk, en skikkelig hodepine. For å forstå vanskeligheten, er det som om gasspedalen også flyttet styret på en motorsykkel!

For et fleksibelt seil, er seilens camber og posisjonen til seilet hulket sammenkoblet. Deres avhengighet oppstår direkte fra formen på seilskåret. Så å plassere det hule beløpet til å feste camber. Camber er en overveiende faktor for maksimal løfting av profilen. Det er sjøarkitekten eller seilmakeren som fikser kuttet av seilet og derfor hul-camber-forholdet. Tykkelsen på profilen tilsvarer tykkelsen på seilstoffet. Variasjonene i tykkelse fra ett seil til et annet er ubetydelige sammenlignet med dimensjonene på seilet. Tykkelsen er ikke en variabel som skal optimaliseres, på den annen side er tykkelsen på matten en mye viktigere faktor, derav de profilerte mattene.

På den annen side, for marinearkitekten, er seilformen som gir stor finesse det langstrakte trekantede seilet (jf. Polargrafikken til et seil i henhold til seilformene ), dette forklarer hvorfor moderne båter bruker Bermudan-riggen.

Drag for et seil med tre opprinnelser:

  • indusert drag (se § Innflytelse av seilforlengelse i heis). Siden profilen ikke har uendelig lengde, ved kanten av seilet (kant og horn), er det nødvendig å utjevne depresjonen på den nedre overflaten og med overtrykket på den øvre overflaten; denne balanseringen forsvinner energi som finnes i form av indusert drag.
  • drag av form og friksjon, det er drag av abacuses av profilene. Form og friksjon er knyttet til valg av profil.

Prandtls bærende akkordteori brukt på tynne profiler er en mindre kompleks teori enn å løse Navier-Stokes-ligningene, men forklarer fenomenene godt. Den viser som en første tilnærming at motstanden er lik den induserte drag med den induserte luftmotstand og derfor hvor den forlengelse er . Denne teorien er veldig nær virkeligheten for en tynn profil med lav forekomst, i virkeligheten er det mindre viktige sekundære termer, disse begrepene grupperer formens drag, av friksjonen . Denne teorien viser at hoveduttrykket er lik, opp til en multiplikasjonskoeffisient, til (effektiv) forlengelse. Ettersom sideforholdet er definert av arkitekten når du velger seilplan, er det opp til arkitekten å forbedre sideforholdet til seilet best mulig, noe som bekrefter valget av Bermudian rigging. Sjømannen kan bare spille på valget av profilen som påvirker sekundærbetingelsene og løftekoeffisienten.

Forklaring

The Thin Profile Theory brukes på en 3D-profil. De klassiske 2D-resultatene (uendelig forlengelsesprofil) av Thin Profile Theory er fullført. Den uendelige profilen blir avkortet, og i hver ende av den avkortede profilen blir det tilført en vortex, med andre ord legges en peilelinje over hele periferien av profilen.

Teorien gir deretter for drag:

med

  • Cz: løftekoeffisient for profilen
  •  : pi eller 3.1416
  • λ: forlengelse (dimensjonsløs) med b er lengden på heisen, S overflaten på seilet.
  • e: Oswald-koeffisient

Teorien modellerer bare indusert drag de to andre formene og friksjonsdrag blir neglisjert. Slik angir du størrelsesorden:

  • Cz varierer fra 0 til 1,5 omtrent, en verdi på 1 blir tatt
  • e er mellom 0 og 1 for et seil er det rundt 0,8
  • forlengelse. for en Edel 2 er storseilet 10  m 2 med en grense på 2,5  m, dvs.

er for en Edel 2 på 0,2.

Men seilet har også sin refleksjon i sjøen, som må tas i betraktning. Hvis vi forsømmer avstanden mellom sjøen og seilkanten, har seilet og refleksjonen en dobbel overflate og en guide med dobbel lengde.

Så er 0,1.

I virkeligheten ligger mellom disse to verdiene. Denne verdien varierer avhengig av havtilstanden, med andre ord avhengig av speilets kvalitet.

For å fullføre er beregningen av Oswald-koeffisienten basert på integralkalkylen. Den er lite dekket av litteraturen fordi den beregnes indirekte. Formlene er alle skrevet med koeffisienten til Oswald, det er også en annen notasjon  :

The Thin Profile Theory anvendt i 3 D gir formlene for den induserte dra. Det skal bemerkes i tilfelle av et seil, kan camberen være sterk (eksempel en genova). Beregningene bør gjentas som en funksjon av denne camberen som ikke lenger er ubetydelig. Matematikk viser også at det ikke kan beregnes via en Fourier-serie, men via en integrert kalkulator.

Glattheten er direkte utledet fra formelen til den induserte dra:

Teorien gir deretter for heisen:

med

  • λ: forlengelse (dimensjonsløs) med b er lengden på heisen, S overflaten på seilet.
  • løftekoeffisient beregnet etter teori med et uendelig sideforhold.

Når det gjelder seil, er vindhastighetene veldig langt fra Mach; det følger at korrigerende faktor for Mach-tallet er tilnærmet 1.

Teorien gir deretter løftet om en uendelig forlengelsesprofil:

med

  • innfallsvinkel mellom seilakkordet og den tilsynelatende vinden.
  • i 3D er denne koeffisienten faktisk litt forskjellig fra 2D-beregningen.

fra hvor

Sjøarkitekten fikser e og . Sjømannen stirrer på ham og . I engelsk litteratur kalles lift versus drag curves drag polar .

Sjømannen har ikke et totalt valg av faktoren , med andre ord kan han ikke helt velge profilens form. Settet med mulige profiler er begrenset. Faktisk fikser seilmakeren en del av seilet, og definerer derfor et sett med mulige profiler som seilet kan ta i henhold til innstillingene til seilet. For å illustrere kappes seilet for å gi en NACA0009-profil, men hvis seilet ikke er riktig strammet, kan seilet ta NACA0012 NACA0015 NACA0018 og mellomprofiler; den generelle formen forblir den samme, forholdet mellom hulrommet og camber, kurve / akkord, etc. de er løst. Valget av den generelle formen er ansvaret for seilmakeren (eller marinearkitekten).

Imidlertid tilsvarer en høy finhet i området av mulige profiler av seilet en maksimal hul på fronten (seil godt strukket). Fra sjømannets synspunkt for justeringen vil han søke å fremme hulrommet, men det betyr ikke at han vil være i stand til å plassere det der han vil ha det. Valget av profil av seilmakeren kan ha en konsekvens av å plassere maksimal finhet når hulen er 30% foran så vel som 50% foran. I det første tilfellet vil han ha muligheten til å plassere trauet mellom 30% og 100%, og i det andre tilfellet vil sjømannen være begrenset mellom 50% og 100%.

Selvfølgelig forblir denne forklaringen en god tilnærming, de forenklinger som er gjort og de andre typer dragform og friksjon har en sekundær innvirkning, men ikke ubetydelig for konkurransen. Overflaten vinkelrett på vinden er en viktig faktor, jo lavere dybde på trau (camber), jo større glatthet blir det. Flatseil er å foretrekke fremfor en ballong medvind. Dette innebærer at den generelle formen på et godt justert seil er et tett seil. Men seilet skal ikke være for stramt fordi det ville være for flatt, heisen avtar da.

Disse beregningene er tilnærminger av virkeligheten, de er fortsatt relativt enkle, de unngår ekstremt tunge 3D-beregninger (se Tilfelle av flere seil: flerdimensjonal løsning på problemet ). De er fortsatt praktiske for å dimensjonere en rigg eller for å modellere en rigg for å studere oppførselen til sjøs til hele seilbåten.

(...)  

Høyere finesse betyr mindre drag, så mindre liste for samme skyveinnsats. Maksimal finesse vil derfor bli favorisert. Så blant de gjenværende profilene som gir maksimal løfting, velger navigatøren blant disse profilene profilen som har maksimal finhet (hul mot forsiden av seilet). Nå, når seilprofilen er definert, gjenstår det å finne poenget til polar av denne profilen som gir maksimal skyvekraft til skipet, det vil si valget av profilens innfallsvinkel.

På et trekantet seil har høyheisessonen (0,9 til 1,5) to karakteristiske punkter:

  • maksimal finhet (fra 0 til 5 ° forekomst, det vil si rett sone);
  • maksimal løft (angrepsvinkelen 15 ° fra grafen).

Når luftmotstanden senker fartøyet, må den delen av heisen som beveger seilbåten være større enn bidraget til luftmotstanden som senker skipet:

gull

fra hvor

med:

innfallsvinkel mellom seilakkordet og den tilsynelatende vinden, vinkel mellom den tilsynelatende vinden og fartøyets bakke (fartøyets faktiske forløp, inkludert dens drift). Dette betyr at du ikke må gå utover punktet på polar hvor tangenten til det punktet er mindre enn vinkelen . Fra hvor mellom maksimal glatthet notert pt1 (slutten av høyre sone) og en glatthet notert pt2.

Utviklingen av skyvekraften som beveger skipet fremover, utvikler seg slik:

  • fra 0 ° innfall ved pt1 øker skyvekraften lineært som listen gjør.
  • Fra pt1 til det optimale øker fremdriften fremdeles, men polar flater, noe som betyr at luftmotstanden senker fartøyet raskere enn heisen legger til. Men totalt sett øker også listen, seilet har en svakere tilsynelatende vind. Toppen av seilet er ikke lenger i store høyder.
  • fra det optimale ved punkt pt2, reduseres skyvet til det blir null, båten retter seg opp.

Den optimale angrepsvinkelen er mellom pt1 og pt2. Det optimale punktet avhenger derfor av to faktorer:

  • utviklingen av finesse;
  • utviklingen av losji.

Navigatoren må finne kompromisset mellom disse to faktorene mellom pt1 og pt2. Det optimale driftspunktet er altså nær lukket pt1, hvor krengningsfaktoren er overveiende. Ettersom det er vanskeligere å hæle ved bred rekkevidde, vil det optimale være nærmere pt2.

OBS, glattheten bestemmes takket være seilets polar. Polarene bestemmes uavhengig av den tilsynelatende vindhastigheten; imidlertid griper listen inn på hastighetsparameteren (vind i seilet), og finheten til seilstolpene avhenger følgelig ikke av listen.

Pannens posisjon forblir den dominerende faktoren i jakten på dette optimale. All kunnskapen til en regatta-seiler er å flytte hulen så langt som mulig. En innstilling av "for mye" og vingebåsene, fallet i heisen er da veldig viktig. Så sjømannen er alltid i ferd med å stoppe, seilinnstillingen er derfor veldig fin, derav begrepet finesse. På dette bestemte optimale punktet for seilets beste fleece, sies det at seilet fungerer i "finesse". Ved dette optimale er leech telltalene horisontale og parallelle med seiloverflaten.

Det ønskede målet med båtinnstillingene er å ha størst fremdriftskraft (Fp). En enkel måte ville være å lage gigantiske seil, men båten har sine grenser, den vil kantre, merk Fc kraften til å kantre. Litteraturen definerer deretter finheten til bunken (alle seil) som forholdet Fp / Fc.

Motvind, der heisen virker, er finessen en funksjon av baldakinens høyde, seilets kutt og stoffet, men også og fremfor alt riktig innstilling av seilene. Motvind observeres variasjoner i finhet på 100% fra ett par seil-mannskapspar til et annet. Ved kappseiling, båtene er ofte lik i ytelse (rolle målere ), den dominerende faktor i hastigheten av skipet er mannskapet. Finhet er ikke en sekundær forestilling.

En seilbåt driver, denne driften skaper løft av nedsenket form; denne heisen eller kraften brukes til å motvirke den vinkelrette kraften til velikkraften. Så med andre ord, å minimere listen tilsvarer også å minimere skipets drift. Å minimere drift er bedre å gå motvind. Ved homofoni er glattheten til en seilbåt dens evne til å gå medvind.

Selv om begrepet finesse er nær, eksisterer det derfor i flere former:

  • finesse av seilet, eller optimal justering av seileren av seil motvind,
  • finhet av bunnbladet, eller Fp / Fc-forholdet,
  • finesse av en seilbåt, eller båtens evne til å gå medvind,
  • finhet i seilet, eller helling av polar.

Makt

Motvind pleier velkraften mer og mer å vippe (tippe fremover) seilbåten. For den samme holdningen (tilbøyeligheten) (ikke-sfærisk skrog selvfølgelig) er velkraften som skal påføres mye større langs stigeaksen enn hælaksen. Det følger at Fc er mye viktigere medvind.

Den tilsynelatende vinden danner en vinkel med skipets akse, og seilens ledning tilsvarer ikke skipets akse. Konkret medvind betyr dette at:

  • en stor del av seilets drag bidrar til skipets fremgang
  • den andre delen av seilets drag deltar i listen over skipet
  • en stor del av seilheisen bidrar til å bremse skipet,
  • den andre delen av seilheisen bidrar til listen over skipet.

Så avhengig av hastigheten (vinkelen til den tilsynelatende vinden i forhold til skipets akse) er den optimale innstillingen ikke plassert på samme sted, og det er seilets drag som får skipet til å bevege seg fremover. Navigatøren velger derfor blant de mulige profilene som seilet kan ta, profilene gir maksimal drag.

Trimmen (eller listen) er ikke lenger et stort problem, og reduserer seilbåtens hastighet drastisk. Glattheten er ikke lenger en faktor som velger riktig profil å bruke. Den dominerende faktoren er derfor å søke etter seilprofilen som gir maksimal skyvekraft (her motvind i motstanden). I tilfelle man søker maksimal skyvekraft uten å bekymre seg for finesse, sies det at seilet fungerer i "kraft".

Maksimering av kraft eller maksimering av fremdriftsinnsats er ekvivalent.

Kraften til en seilbåt (og ikke lenger kraft i fysisk forstand) er definert som sitt rette øyeblikk.

Men optimaliseringen av kraften i betydningen rettende øyeblikk tilsvarer å maksimere kraften i den fysiske betydningen av seilbåten, og til slutt øker den maksimale mulige hastigheten til seilbåten.

Forklaring

Fysisk kraft

Den makt fysikk er definert som

eller i vårt tilfelle er beregningen beregningen av seilets kraft:

(i N ) er kraften på seilet eller velikkraften

(i m / s ), fartøyets hastighet i forhold til bunnen notert .

er den øyeblikkelige kraften (i W )

Ved konstant hastighet på seilbåten balanseres styrkene som bidrar til dens avansering nøyaktig av skrogstyrkene:

 ;

fra hvor

Kreftene projiseres på hastighetsaksen:

Skroget oppfører seg som en nedsenket profil. Heisen er vinkelrett på fremdriften til skipet, så den griper ikke inn. Motstanden mot avansering skyldes skrogets trekk. For ikke å komplisere veien sanne eller veien fondet er lik veibanen, det vil si at det ikke er strøm.

med C-koeffisient på skroget.

Følgende faktorer er ikke veldig avhengig av fartøyets hastighet:

fra hvor

fra hvor

Optimalisering av kraften tilsvarer derfor optimalisering av fremdrift.

imidlertid trykkraften (eller fremdriftskraften) som bidrar til hastigheten er:

med

med:

innfallsvinkel mellom seilakkordet og den tilsynelatende vinden, vinkel mellom den tilsynelatende vinden og forløpet til skipets bakken (faktisk forløp av skipet, inkludert drift).

derav er den fulle formelen:

Seileren til å variere kraften med bare tre justeringsfaktorer:

  • finessen
  • forekomst
  • men også heisen.

Dette betyr at det i noen tilfeller også er nødvendig å ta hensyn til heisen for å optimalisere hastigheten på seilbåten.

Heisen er likestilt med C heisekoeffisienten, S seilområdet og V den tilsynelatende vindhastigheten. Siden hastigheten ikke er identisk langs luffen, må et vektet gjennomsnitt tas (som skal bestemmes via tester). Løftekraften avhenger av flere parametere, hovedsakelig hastigheten (gjennomsnittet over hele seilet) for den tilsynelatende vinden, en gjennomsnittshastighet som sterkt avhenger av listen over fartøyet.

Kraften til en seilbåt

Den fysiske kraften kan ikke øke på ubestemt tid, det kommer en tid da innsatsen er slik at listen (eller tonehøyde) er for viktig, båten vil velte. Kraft er derfor begrenset av båtens evne til å motstå listen (eller tonehøyde), med andre ord dens rettende øyeblikk.

Den maritime verden foretrekker derfor å definere makt som følger: kraften til en seilbåt er dens rettende øyeblikk. Denne forestillingen er litt forskjellig fra forestillingen om kraft som brukes av fysikere.

Det som hindrer seilbåten i å kantre, er øyeblikket med motheling (ballast, skrog, kjøl osv.). Dette øyeblikket balanserer nøyaktig øyeblikket som genereres av vindkraften i seilene når fartøyet har konstant hastighet. Denne forenklingen (konstant hastighet) vil unngå å gå inn i altfor komplekse formelfineringer.

med

  • G tyngdepunkt for seilbåten
  • riktig øyeblikk for seilbåt, inkludert effekten av skrogkjølballast, etc.

Disse øyeblikkene kan brytes ned i henhold til skipets akser: liste, pitch, yaw. Hver akse har sin grense (lav FC ved høy hæl medvind), nemlig:

  • Maksimal tid på giten
  • Maksimal stigning øyeblikk ;

Det er selvfølgelig ikke mulig å kantre langs kjeveaksen.

Pitch-aksen vil ikke ha samme rette øyeblikk som hælaksen. På grunn av selve arten av et skrogform, er et skrog laget for å tilby minst forskyvningsmotstand, grensen langs stigeaksen er betydelig større enn å følge listen:

For å fikse størrelsesorden på en monohull, er selvfølgelig denne verdien lavere for en multihull.

En seilbåt består vanligvis av flere seil, for ikke å veie motivet, vil settet med seil bringes sammen i et likeverdig seil. Dette seilet vil ha sin egen seilfleece. Resultatene som er funnet for dette ekvivalente seilet, gjelder for hvert av seilene; ettersom seilene påvirker hverandre, vil den riktige innstillingen avvike noe fra den tilsvarende seilinnstillingen. Denne forskjellen kan bestemmes via beregningsprogramvare eller erfaringen fra seileren på seilbåten sin (se Tilfelle med flere seil: flerdimensjonal løsning på problemet).

Kraften i seilene endrer retning og intensitet avhengig av gangart, den tillatte grensen for seilbåten medvind er forskjellig fra motvind eller medvind. Velic innsats brytes ned i løft og dra. Det vil bemerkes spakarmen på tonehøyden og spakarmen på hælen til velkraften i forhold til tyngdepunktet.

fra hvor

med gangart vinkel .

Disse øyeblikkene kan også utelukkende uttrykkes i henhold til virkemidlene for motheling. En analyse som følger metodene for motkrenging, ligger utenfor omfanget av denne artikkelen. Likevel er beregningen i henhold til skroget veldig kompleks, men beregningsresultatene viser at og utvikler seg henholdsvis etter hæl og stigningsvinkel. Verdien av momentene øker lineært nok til å passere gjennom et maksimum, og deretter synker den. Den generelt valgte tilnærmingen er den metasentriske tilnærmingen  :

med

  • hæl- eller stigningsvinkel
  • avstand fra tyngdepunktet til metasenteret
  • konstant, forskjellig i henhold til liste eller tonehøyde.

I litteraturen kalles øyeblikket beregnet i henhold til slørtilnærmingen på engelsk heeling moment; innflygingen via skroget kalles på engelsk rettende øyeblikk.

Litteraturen bruker ofte en forenklet ligning for å beregne krengemomentet eller synet på seil.

og løft og dra er av formen:

Vindhastigheten er ikke konstant i henhold til høyden, hastigheten avhenger av listen (eller holdningen). Forskjellige forenklede formler brukes:

  • som leder til: med middels trykk på seilet kalles krengearm hæl- eller stigningsvinkel overflaten på seilene konstant n en koeffisient som skal bestemmes.
  • eller hvem vil gi en annen formel,
  • eller annen formel.

Jo større listen er, desto nærmere er seilbåten dens sikkerhetsgrenser, så listen er ikke ønskelig. På samme måte fra et innsatsperspektiv er ikke listen ønskelig fordi den reduserer kreftene og dermed ytelsen til fartøyet. De to fenomenene hastighet og sikkerhet virker i samme retning. Å ta hensyn til vindhastighetseffekten i resten av forklaringen gjør ingenting, det vil fremheve resultatene som er funnet uten å legge til noe nytt element. I resten av forklaringen vil vinklene (liste, tonehøyde) bli betraktet som lave og derfor forsømt.

Fra disse kurvene bestemmes det og . Disse poengene er maksimale, det tar bare kuling, en over-salg og grensen er overskredet, så skipet er i en farlig situasjon. I tillegg er vinklene for høye og seilet utnytter ikke vindene i stor høyde. Av disse grunner velges en nedre grense i den lineære sonen, derfor lavere vinkler som vi vil kalle optimal hæl og optimal stigning.

Velikraften blir brutt ned i drag and lift, medvind heisen senker skipet medvind, og dra senker skipet ned. Så nedovervindløft minimeres, motvind blir minimert. Som en følge er heisen medvind lavere enn luftmotstanden, omvendt medvind. Overgangen mellom disse to atferdene er før sidevind, og justeringsmodus bytter deretter fra søk etter maksimal luftmotstand til maksimal løfting. Overgangen tilsvarer også en strøm på seilet fra turbulent (søk etter drag) til laminar (søk etter heis).

For å fikse størrelsesorden, anses seilbåten for å være lav hæl (med andre ord en metasentrisk tilnærming). Hvis seilbåten er godt designet, er den verken myk eller varm, så sentrum av seilet er omtrent over tyngdepunktet på samme vertikale:

I tillegg er det liten variasjon i den første tilnærmingen:

  • velic sentrum er nær det geometriske sentrum av seilene
  • det vanligste tilfellet er seilbåten uten ballast på mer enn ett tonn, så det meste av vekten er fast, tyngdepunktet beveger seg lite.

Bakvind

Motvind bør det gjøres en viktig bemerkning, forkanten er igle og bakkant er luffen. Situasjonen er snudd i forhold til motvind. Motvind fungerer seilprofilen i omvendt retning. Som motvind beveger dra skipet fremover, og løfter bremser det ned. Det kreves derfor maksimal luftmotstand, det vil si et seil som sperrer veien mot vinden og derfor et seil med høy forekomst. Dette induserer et turbulent vindstrømningsmønster på seilet.

Tenk på det enkle tilfellet med medvind hvorfra

Imidlertid fungerer seil utelukkende med drag, heisen er derfor null:

Listen er ikke et problem, risikoen er en risiko for lading. Medvind kan seilbåten ikke gå raskere enn vinden. Dermed jo nærmere seilbåten er den virkelige vindhastigheten, jo svakere er den tilsynelatende vinden og derfor svakere skyvekraften. Det er derfor nødvendig å heise så mye seileområde som mulig for å bevege seilbåten så nær den virkelige vindhastigheten.

Vi må moderere den siste merknaden. Så snart vinden ikke lenger er akkurat medvind, vises den tilsynelatende vindeffekten. Den tilsynelatende vinden øker, og det gjør også seilinnsatsen; hvis de heiste seilene ble beregnet for en ladegrense nedover, overskrides denne grensen. Den heisede baldakinen må være mindre. Ved disse hastighetene forblir den tilsynelatende økende vindeffekten moderat, så seilbåten har alltid en hastighet lavere enn den faktiske vindhastigheten. Skroghastighetsbegrensningene oppnås derfor av sterk vind (bris, storm), men under slike forhold er den rimelige sjømannen ikke lenger på jakt etter fart, men i et søk etter maksimal sikkerhet for skipet. Det reduserer derfor bæreflaten.

Så i virkeligheten heises et stort seilområde uten å være på sikkerhetsgrensen. Tap av hastighet i forhold til maksimal overflatekasse vil være veldig minimal, fordi båten ikke kan gå raskere enn vinden, i motvind.

Motvind til vid rekkevidde

Heisen bremser skipet slik at det må minimeres. Vær oppmerksom på at profilen er omvendt. Polaren på seilet som gir maksimal luftmotstand og svakeste løft, er for en forekomst på 90 °. Det er derfor nødvendig å opprettholde angrepsvinkelen vinkelrett på sengen til den tilsynelatende vinden. I dette tilfellet forblir heisen null, så begrensningene er:

På den annen side er ikke heisen lenger parallell med seilbåtens løp. En vinkelrett del vises som genererer krengning.

Seilet utnytter den tilsynelatende vindeffekten, akselererer båten. Når en liste vises, kompenserer seilbåten for listen takket være senterbordet. Midtbordet øker motstandskreftene til skroget. Fra medvind til bred rekkevidde er båten raskere og raskere, og utnytter den økende tilsynelatende vindeffekten. Når frigjøringen nærmer seg, tar motstanden til skroget over, båten bremser litt.

Som her .

Det er et tippepunkt der designbegrensningen endres fra tonehøyde til hælbegrensning:

er

°

Vinkelen er nær motvind. For et lavt forhold på er det fortsatt 165 °.

Så begrensningen er:

På rekkevidde, overgangssonen

Hvis seilbåten holder samme motstandsprofil som på bred rekkevidde, når du er godt justert, er heisen null. Den fremdrivende innsatsen følger formelen:

Så jo nærmere seilbåten kommer opp, jo mer synker kraften til den blir null. Det er derfor en gang, på rekkevidde, eller det er å foretrekke å bytte til løftemodus.

På samme måte, omvendt, hvis seilbåten holder den samme lagerprofilen som over den, så lenge angrepsvinkelen ikke er for nær null, holder seilet profilen og driver båten i løftemodus. På den annen side, jo nærmere gangen er vid rekkevidde, jo mer angrepsvinkelen avtar, jo mer avtar fremdriftskraften. Det er derfor en gangart på rekkevidde der det er å foretrekke å bytte til dragmodus, det vil si posisjonere seilet for å kutte banen for maksimalt vind slik det gjøres på vid rekkevidde. Dette bestemte tippepunktet varierer avhengig av seilbåter og sett med seil som er tilgjengelig. For eksempel har en multihull mye mer effektiv mothæl enn en monohull, så vippepunktet vil være annerledes.

Gjennom

Nær bjelken er heisen snudd, det hjelper skipet med å bevege seg fremover, og dra bremser båten. Den fremdrivende innsatsen følger formelen:

ettersom vinkelen ikke er perfekt i det ideelle tilfellet, ville det derfor være å finne et punkt på seilens polar med null drag og maksimal løft. Dessverre, i motsetning til motvind der maksimal luftmotstand tilsvarer null løft, viser Thin Profile Theory at så snart det er løft, er det drag. Valget av riktig angrepsvinkel for seilet vil avhenge av seilens finhet (se finhet). Av natur for en vinge som arbeider i heis .

Begrensningene er:

Som begrensningen er:

gjennom hvis seilet fungerer i heis

På tvers trenger du høyest mulig heis, slik at valg av profil blir til et seil så dypt som mulig. Men jo dypere seilet er, desto nærmere er strømmen en turbulent strømning. Vi må finne grensen for i en turbulent flyt kollapser heisen.

Når profilen er valgt, må riktig peiling bli funnet. Den riktige forekomsten vil være på polarpunktet med mest løft (en forekomst på ca. 20 °, som varierer i henhold til seilene).

Listen er ennå ikke et problem fordi listkomponenten bare inneholder dra, som i denne modusen av natur er ganske lav. Motstanden er ikke så lav som mulig fordi profilen ble valgt med maksimal løft og derfor veldig hul og dermed genererte mye motstand for en profil som arbeider i løft).

Siden den optimale angrepsvinkelen er 20 °, er det mulig å justere vingen i løftemodus for gangarter som tilsvarer mindre enn . Grensen er , ved denne hastigheten er forekomsten null, fremdriftskraften blir null, seilet blåses ikke lenger opp av vinden.

Det er ikke uvanlig å se gjennom et seil satt i drag. Denne situasjonen som vist av formlene gir en sterk liste, seilet er dårlig justert. Den fremdrivende anstrengelsen tilveiebringes av luftmotstanden , som er nær null, fremdriftsinnsatsen forblir lav. På den annen side fører nesten all drag til at seilbåten hæler.

Fra liten dråpe til full

I motvind hastighet, fungerer seilet i heis for å kunne gå motvind. På den annen side blir listen mer og mer viktig, det er derfor nødvendig å begrense listen ved å forbedre seilets finhet (se avsnittets finhet på denne Wikipedia-siden). Du trenger et seil med mindre og mindre hul.

Begrensningene er:

Som her .

Det er et tippepunkt der designbegrensningen endres fra tonehøyde til hælbegrensning:

er

med

den resiproke funksjon av tangenten . i radianer

Imidlertid i praksis derfor .

Tippepunktet er nær skjev, selv med et lavt forhold på . Så raskt etter seilet vil seilet som er satt til den største heisen (derfor veldig dypt) skape overdreven liste. Innstillingen endres, seilet vil gradvis justeres for å oppnå høyest mulig finesse (stadig flatt seil).

Begrensningen er:

Lukk tett

Formlene er identiske med ovenfor. På den annen side endres posisjonen på seilens polar, forekomsten avtar. Faktisk blir vinkelen med vindsengen svakere og svakere, til den blir så svak at det er seilet som ikke lenger blåses opp så uten profil, seilet flyter i vinden.

Resultatanalyse

Begrensningene i henhold til trinnene er:

motvind gjennom

og

til bred rekkevidde og del av rekkevidde motvind.

Så hver gangart vil ha en annen grense.

Gull

til bred rekkevidde og del av rekkevidde motvind gjennom motvind og en del av rekkevidden.

derfor :

til bred rekkevidde og del av rekkevidde gjennom motvind motvind

Tempoet er ikke en optimaliseringsvariabel, men innkommende data. Det er satt av navigatøren og avhenger naturlig av kursen som er valgt for å nå destinasjonen. Gangart varierer fra nærvind til medvind, dvs. fra omtrent 30 ° til 180 °.

Finheten til et seil når du kjører i løft er sammenlignbar med en tynn profil. Teorien om tynne profiler gir formelen for finhet. Men marinearkitekten eller seilmakeren, for å øke ytelsen til seilbåten, vil søke å ha en så høy finesse som mulig (se finessens avsnitt). Denne parameteren er derfor av design ganske høy.

Faktoren er derfor ganske uavhengig av skyvekraften og varierer lite til en fast hastighet. Men tilstrekkelig varierende slik at formelen på nært hold viser at optimalisering av ytelsen også innebærer å optimalisere finhetsfaktoren. Denne optimaliseringen vil gi en annen innstilling enn den rene effektinnstillingen, kalt finhet (se finhetsavsnitt).

Så begrensningene er direkte knyttet til skyvekraften. Imidlertid er fysisk kraft direkte knyttet til skyvekraft . Så kraften i rektifiseringssammenheng er direkte relatert til kraften i fysisk forstand.

Til slutt kommer vi tilbake til det samme begrepet som fysisk kraft, jo vanskeligere det er å kantre båten, jo mer båten støtter et stort lerretsområde, jo større drivkraft, jo raskere seilbåt, derfor jo mer det er. kraftig . Det er forstått at forklaringen forblir en beregningsguide, og leseren kan om han ønsker å oppnå mer komplette formler ved å operere med mindre alvorlige tilnærminger enn det som er gjort i denne guiden. Dette feltet er lite populært og lite dekket av litteraturen (se de vitenskapelige publikasjonene fra University of Southampton).

På den annen side er den tilsynelatende vinden vektorsummen av den virkelige vinden minus båtens hastighet, matematikk viser at:

Formelen viser tydelig den potensielle gevinsten i tilsynelatende vind avhengig av seilbåtens hastighet; potensiell gevinst som seilbåten vil dra nytte av mellom nærbilde og rekkevidde. Drivkraften bestemmes av: og vindhastigheten . Uten å gå i detaljer kompenseres seilkraften av tyngdekraften, de hydrodynamiske kreftene i skroget og Archimedes-skyvet. Ved å inkludere alle formlene er det mulig å bestemme maksimal hastighet på seilbåten med god presisjon i henhold til seilens spill og hastighet. Programvaren som utfører denne beregningen kalles VPP. Resultatene viser at fartøyet er raskest rundt taket (bred til smal rekkevidde), dvs. området der seilløftet kjennes, så vel som den tilsynelatende vindforsterkningen. Uten kompensasjon av krengkreftene (drift som bringer en sterk motstand av skroget) for høyt.

Den røde tråden i beregningsguiden er å maksimere seilbåtens hastighet. Men avhengig av veiforholdene, er andre valg mulig, noe som fører til annen type justering. Det kommer til å tenke at innstillingene vil være forskjellige under et vindkast, eller at guiden ikke beskriver en seilbåt som er på vei mot.

I virkeligheten er det nødvendig å respektere en forekomst på 90 ° med den tilsynelatende vinden, ganske enkelt for et stort seil med bom derimot for de fremre seilene, det er mer delikat, selv med støtteben. Men denne tilstanden blir ikke respektert, så heisen er ikke null. Forestillingene er da mindre gode enn forventet.

Denne tilnærmingen er på seilsiden, den gir bedre forståelse av justeringer og optimaliseringer som skal gjøres. For marinearkitekten utføres den samme prosessen i tillegg ved å bruke formlene som denne gangen er knyttet til skroget; hvis arkitekten har kraftige ressurser, vil han være i stand til å gjøre denne optimaliseringen ikke lenger i statisk (konstant hastighet på seilbåten og vinden) men i dynamikk, det vil si i stand til å inkludere mer eller mindre fenomenene veldig komplekse og varierende fra havet (hovnet) og vinden (vindkastet).

Et øyeblikk er en innsats multiplisert med sin innflytelse. Derfor, for skrogdelen, må avstanden være så høy som mulig og for seilene så lave som mulig. Sjømannen har liten kontroll over lengden på spakarmene; Hovedtyngden av optimaliseringsarbeidet må derfor gjøres av marinearkitekten for skroget (kjølballast) og seilene for seilene. Selvfølgelig er denne optimaliseringen ikke uavhengig, den er knyttet til andre elementer, den er for eksempel begrenset av søket etter vind i høyden som gir maksimal fremdriftskraft. Det endelige resultatet vil derfor være mellom alle begrensningene:

  • motvind vil finesse være det viktigste elementet for seilmakeren
  • av motvind, er det for å minimere tyngdepunktet på armarmen, som vil være hovedelementet for seilmakeren.
 

"Effekt" -polene har høyere maksimal fremdriftskraft enn "finhet" -polene. Seilfleece som gir maksimal luftmotstand er for et hul som ligger bak seilet. I motsetning til den optimale innstillingen for motvind, er det ingen plutselig fall i skyvkraften hvis trauet er stilt litt for langt. Seilinnstillingen er derfor bredere, mer tilgivende.

Kraften til seilet avhenger nesten utelukkende av den delen av vindinnsatsen som bidrar til fremdriften av skipet (langs aksen til fartets hastighet eller kurs over bakken), kraften ved misbruk assimileres med den delen av innsatsen vélique som bidrar til å fremme skipet. Så vær forsiktig, kraften bestemmes av seilens fleece. Polarene er uavhengige av den tilsynelatende vindhastigheten; imidlertid griper listen bare inn på seilet på hastighetsparameteren, derfor blir ikke listen tatt med i seilstolpene ( idem for finheten til en seilpolar). Den neste setningen som tar hensyn til de tidligere definisjonene av finesse og makt er ikke motstridende. Motvind er ikke den maksimale effektprofilen den maksimale finesseprofilen. En "kraft" -innstilling genererer for mye hælvind, en ganske standard feil.

Selv om nærhet, eksisterer begrepet makt (listen ikke tatt i betraktning) i flere former:

  • poenget med polar for en hvilken som helst profil eller den delen av velkraften som bidrar til fremdriften av skipet er maksimalt;
  • det beste av polar (derfor det beste av profilene) for en gitt hastighet, noe som gir maksimal fremdriftskraft (den delen av seilestyrken som bidrar til fremdriften av skipet);
  • øyeblikket for gjenoppretting av seilbåten.

Tilfelle med flere seil: flerdimensjonal problemløsning

En båt er sjelden rigget med ett seil. Den forrige metoden for å estimere velisk skyvekraft for hvert seil vil ikke lenger være gyldig, men vil forbli en god tilnærming.

Seilene ligger ofte nær hverandre. De påvirker hverandre. I tilfelle av en sløyfrigget seilbåt, vil baugseilet (genua) endre luftstrømmen som kommer på hornsseilet. Genuaen kan vikle hornsseilet, akkurat som hornseglet kan forhindre at luftstrømmen til genua "kommer ut".

Tilstanden til en konstant og jevn stabil væske, som er nødvendig for tabeller som gir den aerodynamiske koeffisienten, respekteres ikke lenger.

Den kumulative effekten av flere seil på en båt kan være både positiv og negativ. Det er velkjent at to veljusterte seil på det samme totale seilområdet er mer effektive enn ett godt innstilt. To seil kan øke trykkraften med 20%. Bare en todimensjonal modell modellerer og forklarer fenomenet.

Denne seksjonen Tilfelle av flere seil vil se på de termodynamiske ligningene som gjør det mulig å beregne vindstyrken på et seil for et stivt seil etter en Euleriansk tilnærming. Aeroelasticitet er derfor ikke tatt opp i denne delen.

Eulers ligninger

Seilet kastes i lufta. Målet er å bestemme hastigheten (eller hastighetsfordelingen) når som helst i rommet.

Eulerian beskrivelse

Hastighet er avledet med hensyn til tid for partikkelens posisjon i rommet. Den klassiske tilnærmingen beskriver oppførselen til en luftpakke. Observatøren plasseres på et stykke luft i bevegelse. Plottets bevegelse beskrives av sin posisjon som en funksjon av tid: derav

En Euleriansk tilnærming velges, dvs. observatøren er i en fast posisjon i rommet.

Eulers tilnærming er å beskrive hva som skjer på et presist punkt i rommet.

Siden det er luft i hvert punkt i rommet, beskriver hvert punkt i rommet luftens oppførsel på det punktet. Imidlertid på dette nøyaktige punktet i rommet, går tomtene bare gjennom. Ved hvert øyeblikk "t" er det derfor aldri den samme luftpakken som er beskrevet.

Romets faste posisjon er:

med

Når plottet går gjennom punktet , så ved t = 0

Så å gi verdien av hastigheten til hver pakke luft i rommet er nøyaktig ekvivalent med å gi verdien av hastigheten på hvert punkt i rommet.

Denne synsendringen endrer alle vanlige ligninger. Beregningen av akselerasjonen i henhold til Euleriansk synspunkt er som følger:

I følge andre notasjoner:

De endelige ligningene

Ligningene for bevaring av momentum , bevaring av masse og bevaring av energi danner systemet med Eulers ligninger som styrer strømmer:

I disse ligningene:

  • representerer tid (SI-enhet: s );
  • betegner væskens tetthet (SI-enhet: kg m -3 );
  • betegne den flytende partikkelens euleriske hastighet (SI-enhet: ms −1 );
  • betegner trykket (SI-enhet: Pa );
  • er tensoren til de viskøse spenningene (SI-enhet: Pa ) (se Reologi );
  • angi resultatet av massekreftene som utøves i væsken (SI-enhet: N kg −1 );
  • er den totale energien per enhetsmasse (SI-enhet: J kg −1 );
  • er varmestrømmen tapt av termisk ledning (SI-enhet: J m −2  s −1 );
  • representerer voluminalt varmetap på grunn av stråling (SI-enhet: J m −3  s −1 ).
Forklaring

Bevaring av momentum

For en elementær mengde luft gjelder det grunnleggende prinsippet om dynamikk : det er bevaring av momentum. Når det gjelder observatøren festet til luftpakken, er ligningen:

 ;

eller

  • betegner de ytre kreftene som utøves på objektet;
  • m er massen av den grunnleggende luftmengden;
  • svarer til hastigheten av dens sentrum av treghet G.

Styrken er:

  • trykkreftene som virker på alle overflatene til den grunnleggende luftmengden;
  • de elektromagnetiske kreftene som virker på hele volumet av den grunnleggende luftmengden;
  • tyngdekreftene som virker på hele volumet av den grunnleggende luftmengden;
  • friksjonskreftene (eller viskøse når det faste stoffet ikke lenger er solid) på alle flater av den elementære mengden luft;
  • massekrefter (for eksempel termisk stråling, hvis effekt er utvidelse).

Når det gjelder et Euleriansk synspunkt, kjenner man ikke massen som passerer forbi punktet på den annen side, på dette tidspunktet er det en viss tetthet av luften. Lufttetthet er definert av

Kreftene uttrykkes ikke lenger for en gitt masse, men uttrykkes for et gitt volum.

Styrken er:

  • press
  • friksjon (viskositet)
  • andre massestyrker

Derav ligningen for bevaring av Eulerian momentum

Momentumligningen i tilfelle av en væske kalles Navier-Stokes-ligningene .

Massebehandling

Den nye tetthetsvariabelen som skal løses krever en ny ligning. Tetthet kan variere; på den annen side varierer massen av den lille mengden luft ikke i det hele tatt . Matematikken viser at en observatør som er festet til plottet tilsvarer en observatør som er fast i rommet. Denne ligningen kalles Conservation of Mass Equation ( Continuity Equation ).

Energi konservering

Energi forflytter seg ikke. Det første prinsippet for termodynamikk gjelder den grunnleggende mengden luft, nemlig:

  • er den totale energiforandringen i systemet.
  • er variasjonen av systemets indre energi ; det vil si sin egen energi som tilsvarer de kinetiske og mikroskopiske potensielle energiene til partiklene som utgjør den
  • er variasjonen av den kinetiske energien i den makroskopiske skalaen (bevegelse av systemet i en gitt referanseramme).
  • er variasjonen av potensiell energi i makroskopisk skala, av systemet som samhandler med gravitasjons- eller elektromagnetiske felt.
  • er den delen av energien som tilsvarer arbeidet som utveksles med det ytre miljøet. Den Arbeidet er ikke en tilstand funksjon , men en overføringsmodus beordret energi mellom de ytre omgivelser og systemet.
  • er mengden energi som spilles inn i form av varme . Den overføres hovedsakelig av tre varmevekslingsprosesser: termisk ledning , konveksjon , stråling . Varme er heller ikke en funksjon av tilstand, men en uordnet mikroskopisk modus for energioverføring. Det er på en måte en overføring av termisk agitasjon mellom systemet og det ytre miljøet, som av natur er uordnet.

Dette betyr derfor at hvis energien i et system varierer, betyr det at det har vært en utveksling av energi mellom det og det ytre miljøet i form av arbeid eller varme eller begge deler samtidig.

Energi per volumsenhet (hvor er energi per masseenhet) er en termodynamisk tilstandsvariabel.

For en liten endring i energi er ligningen ():

Fra et Euleriansk synspunkt:

Fra hvor  

Systemet med de tre foregående ligningene er ennå ikke løselig. Det er fortsatt for mange ukjente: , , , , . Det vil være nødvendig å legge til ligninger som væskens tilstandsligning .

Utfyllende ligninger

De komplementære ligningene vil gjøre det mulig å etablere et sett med løsbare ligninger. Noen ligninger er forenklet, effekter er neglisjert.

De komplementære ligningene er:

  • luften stråler ikke nevneverdig:
  • På samme måte varmes luften neppe opp ( adiabatisk )
  • eksterne krefter er neglisjert eller null: ingen tyngdekraft, ingen elektromagnetisk kraft ...
  • Når det gjelder faste stoffer med Hookes lov , brukes Newtons hypotese på væsker: forholdet mellom proporsjonalitet mellom tensor av tyktflytende påkjenninger og tensor av belastningshastigheter. har derfor følgende form:
  • For energilikningen er viskositeten ubetydelig og luft betraktes som en ideell gass .

En gass er perfekt når: med

Den indre energien følger deretter forholdet med: Som kinetisk energi og potensiell energi:, er den totale energien fullstendig bestemt. Energilikningen avhenger av variablene . Hvis det er konstant, er energilikningen en overflødig ligning og kan derfor elimineres fra ligningssystemet som skal løses.

Felt

Rommet der seilet er nedsenket kalles domenet. Domenet er hele universet (uendelig) eller en del av rommet (endelig). For et endelig domene må dimensjonene til dette domenet være passende. Vinden må kunne forstyrre seg stille rundt seilet. Et område på minst tre til fire ganger størrelsen på seilet er et minimum. Seilet er selvfølgelig plassert i domenet, og heller midt i domenet for å unngå kanteffekter. Åpenbart har seilet mer eller mindre forekomst i forhold til vinden.

Det endelige domenet brukes ofte i simulering (digital oppløsning) og i tester ( vindtunnel ). Rektangelet (i to dimensjoner) og det parallellepipede rektanglet (i tre dimensjoner) velges ofte i digital oppløsning.

Betingelser til det ytterste

Saken med vår modellering er representert av følgende forhold:

  • vind
hastigheten ved inngangsterminalene til domenet oppstrøms seilet er konstant og ikke null
  • tilstedeværelse av en eller flere slør er tilstanden
farten er null på seilet med . Hvis seilet er fast .
  • nedstrøms, veldig langt fra seilet, har seilet ikke lenger noen effekt eller innflytelse på væsken
null spenning ved utgangene til kantene på domenet nedstrøms seilet

I klassiske oppløsninger anses seilet for å være stivt og med konstant hastighet.

Rigg, døde arbeider og overbygg kan også inkluderes, og regnes som stive og beveger seg i samme hastighet med konstant hastighet som seilene.

På samme måte kan havet tilsettes, men betraktes som flatt.

Forholdene er:

  • ,
  • .

Et seil er alltid litt elastisk. Denne elastisiteten fører til fenomener kalt Aeroelasticity, den mest kjente for sjømenn er svekkelsen. Det vil si at seilprofilen ikke lenger er fast, men blir en variabel som også må løses. For leseren som er interessert i disse fenomenene, se følgende artikkel:

Forenkling

Ligningene som skal løses er for kompliserte for våre nåværende datamaskiner. De må forenkles.

Forenklingene som vanligvis gjøres er:

  • Siden vindhastigheten er mye lavere enn lydens hastighet ( Mach-nummer ), komprimerer luften neppe
  • Strømmen er stasjonær
  • Den viktigste forenklingen: seilet regnes som stivt

Dette vil hjelpe til med å løse Navier-Stokes-ligningene . De gjenværende forenklede ligningene er:

  • masse bevaring ligning

derfor

  • bevaring av momentumligning
  • grensebetingelser
Reynolds nummer

La oss gjøre endringer i følgende variabler:

med

lengden på seilkanten tilsynelatende vind eller uendelig vind (eller oppstrøms kant av domenet)

Ligningen for bevaring av momentum blir:

kalles Reynolds-nummeret. Denne transformasjonen viser at seilets oppførsel er identisk ved et identisk Reynolds-nummer.

Reynolds-tallet er forholdet mellom treghetskreftene og viskositetskreftene.

fra hvor

Forestillingene (drag, lift, finesse ...) er ikke knyttet til seilets størrelse. Ytelsen til et seil er identisk med skaleringsfaktoren for det samme seilet i liten størrelse (eller til og med størrelsen på et modellbåtseil), så lenge Reynolds-tallene er de samme i begge tilfeller. Som en praktisk konsekvens av denne egenskapen til Navier-stokes-ligningen, er det ikke nødvendig å teste et seil i full størrelse, men testen kan gjøres på en skalamodell av seilet, derfor vil den nødvendige vindtunnelen være mye mer beskjeden i størrelse og til slutt mye billigere tester.

Reynolds-nummeret er for et seil hva Froude-nummeret er for et skrog.

Vedtak

Bare løs bevegelsesligningen. Hastigheten når som helst i domenet løses. Dette resultatet vil gjøre det mulig å beregne trykket til enhver tid takket være bevegelsesligningen. Energien blir da enkelt beregnet.

Å løse en slik kompleks ligning har ennå ikke en analytisk løsning ( Millennium Price Problems ). På grunn av datamaskiner kan tallverdier beregnes. Programvare som løser differensiallikninger er ofte basert på finite element-metoden . Det er en metode som gir en omtrentlig numerisk løsning av ligningen. Feltet er kuttet i små biter (diskretisering). Ligningen er "løst" for hvert stykke. Et stykke må være lite sammenlignet med dimensjonene på seilet for å være realistisk. Jo høyere antall stykker, jo mer presist blir resultatet.

På samme måte, jo større areal sammenlignet med dimensjonene på seilet, jo mer realistisk modellering.

Små biter og et stort domene sprenger databehandlingstidene.

Programvare klarer å finne digitale løsninger for todimensjonal modellering. På den annen side, i tre dimensjoner, har programvare problemer med å konvergere mot en løsning, det er for mye turbulens som destabiliserer den digitale oppløsningen.

Opprinnelsen til vanskeligheten med å løse

Den paradoks D'Alembert , uttrykker bare at uten viskositet, er det ingen heis. Viskositet er et element i andre orden, det vil si at den andre orden ikke lenger er ubetydelig. Veggens ruhet er for eksempel ikke lenger uten innflytelse. Imidlertid introduserer viskositeten fenomenet vortex eller turbulens. Turbulens er et veldig ustabilt fenomen.

Hvis de foregående merknadene også gjelder for en flyfløy, er saken til vingen mer komplisert. Et seil er fleksibelt.

Grense lag

Strømmenes generelle form (eller hastighetsfordeling) skyldes seilets tilstedeværelse. Luften følger profilen mer eller mindre godt. Men viskositeten kompliserer strømmen sterkt. I 1904 forklarte Ludwig Prandtl likevel at viskositeten til en væske bare spiller en rolle i et område nær veggen. I denne sonen nær veggen (der Bernoulli-ligningen ikke lenger respekteres), går lufthastigheten, null på seilet, raskt til en verdi der Bernoulli-ligningen igjen blir hedret.

Denne sonen der viskositeten er dominerende kalles grenselaget . Strømmen er således delt inn i to regioner. Den første, på utsiden, er regionen der væskestrømmen ikke påvirkes av viskositet (størstedelen av rommet), den andre regionen, nær overflater, er regionen der viskositet spiller en viktig rolle ("grenselaget") . Dette grenselaget er derfor volumet av rommet rundt seilet avgrenset av:

  • Seilets overflate hvor
  • Stedet for punktene der hastigheten ikke lenger reduseres på grunn av luftens viskositet (men der den er variabel på grunn av strømmen, og hvor den er underlagt Bernoulli-ligningen ). I praksis er dette kriteriet redusert til , blir hastigheten utenfor grensesjiktet .

I forkant av seilet (eller luffen ) endres hastighetene veldig raskt; i numeriske beregninger må diskretiseringen rundt denne forkant derfor være stram for å gi realistiske resultater.

Ytterligere konsekvenser, ved å anvende en skala analyse tilnærmelse til hver region, ligningene som styrer strømmen av vinden i domenet kan forenkles. Grenselaget har sitt eget sett med forenklede ligninger å løse, avviker fra settet med forenklede ligninger i resten av domenet. Denne metoden er en måte å omgå den nåværende analytiske insolvens av ligningene til Navier-Stokes ligninger .

De facto , utenfor grenselaget, er strømningen stasjonær og skalanalysen bekrefter den forenklende hypotesen om at luft kan betraktes som ukomprimerbar ( ).

De facto er ustabile fenomener ( turbulens ) utelukkende i grenselaget. Å modellere grenselaget er å modellere turbulensen .

Ett punkt er tornet: tykkelsen på grenselaget. Det er vanskelig å kontrollere. Det skal også bemerkes at det er to tilstander av grenselaget: den laminære tilstanden og den turbulente tilstanden (denne turbulente tilstanden til grenselaget utløser ikke nødvendigvis turbulensen til den ytre strømmen (det er til og med ofte omvendt, det vil si at strømmen er mindre turbulent - noen ganger mye mindre - når grenselaget er turbulent) (se om dette emnet artikkelen dra krisen i sfæren og sylinderen ), elementene som utløser overgangen av grenselaget fra ett regime til et annet er det Reynolds tall og visse særegenheter av likene - former og ruhet -). Det kan også bemerkes at grenselaget blir tykkere når det passerer fra det laminære regimet til det turbulente regimet og mindre tykt når Reynolds-tallet øker.

I dagens oppløsningsmetoder blir dimensjonen til grenselaget vilkårlig definert av utøveren i henhold til erfaring. Siden fenomenet ikke er godt forstått, kan utøveren gjøre grove tilnærminger, og da tilsvarer dimensjonen til grenselaget ikke den fysiske virkeligheten.

Utvikling av grenselaget

Ved lavt Reynolds-nummer er tyktflytende krefter dominerende. Luften sitter fast på seilet, grenselaget er lite. Strømmen er laminær.

Ved høyt Reynolds-nummer er treghetskreftene overvektige, så den viskøse effekten er liten. Det vil si at luften, en gang lansert, har en sterk tendens til å fortsette å bevege seg i en rett linje. Luften avbøyes bare når den møter en solid masse: seilet. Luften henger ikke lenger fast i det leie ansiktet, luften løftes. Volumet på grenselaget er enormt. Strømmen er turbulent.

Området der luften løftes av kalles dødsonen. Dødsonen reduseres med samme mengde sonen der heiseffekten gjelder. Medvind løftes hele bakoverflaten, og har derfor nesten ingen drivmiddeleffekt.

Teori og enklere tilnærming

Domenet er derfor delt i to deler: grenselaget og resten av domenet. Teorier og tilnærminger har forsøkt å omgå den nåværende vanskeligheten med analytisk oppløsning eller den numeriske oppløsningen som krever for mye datakraft.

Teori utenfor grenselaget

Generelt vurderer disse teoriene at viskositet ikke lenger har noen effekt. Viskositet undertrykkes derfor i disse teoriene.

Forenklinger og tilnærminger gjøres, to teorier skiller seg ut, de er:

For et seil gjelder disse teoriene bare for lave tilfeller, det vil si at det ikke er turbulens. Teorien beskriver atferden medvind, men ikke et seil medvind. Seilet anses nesten alltid som stivt for å lette beregningen.

Grenselagsteori

Generelt er Navier-Stokes-ligningene forenklet av Ludwig Prandtl- ligningene , som de er litt mer løsbare samtidig som de opprettholder en stor del av den turbulente effekten. Ved å lage forestillingen om to regioner i domenet, grenselaget (eller sonen der viskositeten merkes) og resten av domenet (flertallet av domenet), og ved å forenkle ligningene litt (vi går fra ligning elliptisk til parabolsk differensial) blir de forenklede ligningene løsbare (se artikkelen om grenselaget ).

Å forstå grenselaget betyr også å forstå turbulens . Mer komplekse tilnærminger prøver å modellere turbulensen . Turbulens har blitt studert for å forstå det i århundrer. Noen tilnærminger modellerer ikke bare grenselaget, men de gjelder for hele domenet. Tilnærminger kan være både digitale og analytiske.

På samme måte anses seilene for å være stive, for å lette beregningen. Det er ikke uvanlig at utøveren bruker til å løse problemet ett sett med spesifikke ligninger for grenselaget og et annet sett med ligninger for resten av domenet. Utøveren må være oppmerksom på forholdene som tillater overgangen fra ett sett med ligninger til et annet, det vil si grensebetingelsene som gjelder kanten av grenselaget.

Profil av seilet

Et seil er generelt fleksibelt, sjeldent er stive seil som turbosail . Seilet er ikke et enkelt stykke stoff, et flatt seil har dårlig ytelse i vinden, det vil si liten løfteeffekt. Utfordringen er å definere en seilform (eller profil) som gir best ytelse, det vil si den beste heisen avhengig av hav- og vindforhold. Vekten av seilet spiller også inn for skipstabilitetsproblemer, men ikke for aerodynamisk ytelse. Motstykket til søket etter bruk av lite materiale for å seile er at dette materialet er sterkt stresset og derfor eldes raskt. Når det eldes, har ikke seilmaterialet lenger sine første fysiske egenskaper, forlengelse, stivhet, etc. vises.

Stivt seil

Et såkalt "stivt" seil kan ha en enkelt profil eller flere profiler i serie (ving + en eller to justerbare klaffer) som i katamaraner i klasse C. Mange studier er gjort på stive profiler. Den mest kjente er studiene utført av NASA (ex NACA ), hvis profiler er velkjente.

Hvis valg av profil er mestret når det gjelder et stivt seil, er tilfellet med et fleksibelt seil fremdeles veldig dårlig forstått og er hovedsakelig basert på tester i reell situasjon (eller i en vindtunnel) og / eller kunnskap. seilmakere. Det er tilstrekkelig å referere til de foregående avsnittene for å se grensene for vår nåværende kunnskap og ferdigheter om emnet. Analytisk beregning har akkurat begynt å forstå stive profiler.

Fleksibelt slør

Det fleksible seilet gjelder de fleste tilfeller. Fleksibilitet er en fordel, men har noen ulemper. Når vinden er etablert og seilet er godt justert, tar seilet profilen fra produsenten. Seilet består av en mer eller mindre sofistikert samling av stoffer. For å sikre en profil som samsvarer med den profilen som er ønsket av seilmakeren, avstiver seilmakeren profilen ved bruk av lamellene. Per definisjon er stoffet et fint materiale, derfor med lite materiale. Materialet under vindens kraft vil strekke seg og derfor forlenges. Hvis materialet forlenger, vil seilprofilen endres. For tiden leter seilmakere etter stoffer (Mylar, karbon, kevlar, vektran, etc.) som er så mindre elastiske som mulig.

Fleksibiliteten og elastisiteten til materialene er både et stort problem og en stor fordel.

Problem

Seilprofilene er tegnet av datamaskin, og simulert av datamaskin, selvfølgelig er en vindtunneltest den beste løsningen, men er veldig tidkrevende og kostbar. Problemet med seilets fleksibilitet og de andre elementene (hylster, mast, linjer) er at ønsket form på seilet ikke blir respektert, seilet deformeres kontinuerlig under vindens varierende virkning. Så profilen har ikke forventet ytelse. Døde soner (resirkulasjonssoner) kan vises, og reduserer dermed seilets ytelse.

Fordel

En profil er tilpasset en vindtilstand eller vindhastighet. Den optimale profilen i lett vær er ikke den optimale profilen i tungt vær. I lett vær er det få bølger, så båtens hastighet er jevn slik at den tilsynelatende vinden er stabil. I dårlig vær kommer båten opp mot bølgene, vinden er etablert i vindkast. Derfor er den tilsynelatende vinden veldig skiftende. Det ideelle tilfellet ville være at seilprofilen utvikler seg i henhold til værforholdene, det vil si i henhold til hastigheten til den tilsynelatende vinden. Takket være stoffets fleksibilitet kan seilet endre form. Takket være dette designer seilprodusentene seil som endrer form i henhold til vindkraften. Dette er tilfelle med dobbelprofilseil som brukes i brettseiling.

Profildesign

Valg og utforming av profilen er en iterativ metode. Denne tilnærmingen kalles VPP (Velocity Prediction Program). Denne metoden består av fem faser. Hver fase vil gjøre en mer eller mindre detaljert undersøkelse fra seilmakeren. Metoden skal selvfølgelig tilpasses for et nytt sett med seil på en eksisterende seilbåt.

Den første fasen er valg av rigging (utenfor omfanget av denne artikkelen).

Den andre fasen er valg av løpeforhold for båten:

  • lokke
  • vindfart

Den tredje fasen er valget

  • en eller flere profiler
  • og parametrene som skal optimaliseres.

Tenk på en seilbåt motvind, valget av startprofil kan være en av NACA-profilene 0009 til 0018. Den tilsynelatende vindhastigheten vil tillate at NACA-profilen tas med den høyeste løftekoeffisienten.

Men den tilsynelatende vindhastigheten avhenger av båtens hastighet. Hastigheten på båten avhenger av kreftene på seilene og skrogprofilen (motstand mot bevegelse fremover og listen over båten).

Selvfølgelig vil NACA-profilen være vridd for å ha en konstant forekomstprofil (se forrige avsnitt). Det er også valgt en form eller mulige former for slissen, det vil si bruken eller ikke, av lamellen for å redusere hendelsen. Vi må også stille oss selv spørsmålet:

Optimaliseringen gjelder hvert seil eller hele seilsettet. Andre parametere kan tas i betraktning som:

  • elastisiteten til seilet,
  • endringen i løftekoeffisienten i henhold til angrepsvinkelen,
  • plasseringen av velikepunktet som skaper hælen,
  • stabiliteten til seilets ytelse til tross for variasjonen i forholdene for eksempel vind (hastighet og retning)
  • avhengig av raffinementene i programmet kan riggingen og den hydrodynamiske delen delvis inngå i optimaliseringen. Det vil si ta hensyn til samspillet mellom riggen på seilet. Deformasjonen av riggen som følge av kreftene i seilet deformerer i sin tur seilet.

Spørsmålet om nøyaktighetsnivået ved beregning av luftstrømmen rundt seilet er et spørsmål som skal stilles ( teori om tynne profiler eller teorier om strømninger med hastighetspotensial eller modellering av turbulens ).

Den fjerde fasen er optimalisering ved beregning. Denne fasen er avhengig av programvare. Denne programvaren kalles VPP. Denne programvaren tar bare hensyn til en del av virkeligheten for å definere seilet, seilbåten inkludert rigging og vind- og sjøforholdene. De tar derfor bare en del av de mulige parametrene, men noen programvare klarer å ta hensyn til. Har flere dusin parametere . Vi må skille mellom to deler:

  • beregningsdelen (aerodynamikk, hydrodynamikk ...)
  • optimaliseringsdelen

Beregningsdelen består i å beregne luftstrømmen på profilen, det vil si hastighetsfordelingen. Denne beregningen utføres for forskjellige profiler. På dette spesifikke punktet kan VPP anskaffe spesialisert programvare:

  • fluid dynamics software eller CFD (Computer Fluid Dynamics)
  • programvare for endelig elementanalyse.

Beregningsresultatene injiseres deretter i VPP-programvaren. Optimaliseringsdelen er ofte iterativ. Programvaren er i stand til å optimalisere en eller flere parametere. For dette trenger programvaren:

  • en grunnleggende profil
  • av en iterativ formel.

La oss for eksempel optimalisere elastisiteten slik vi kunne se i seilene. Motvindseilet (derfor forvrengt) må ha den valgte profilen. Det vil si at det er to profiler:

  • profilen uten vind (ikke deformert)
  • profilen med vind (forvrengt).

med det mål at profilen med vind er identisk med den valgte profilen.

Problemet er at det ikke er noe enkelt forhold mellom profil med vind og uten vind. Så profilen som skal bygges (profil uten vind) er ikke kjent. Det er derfor nødvendig å beregne seilets deformasjoner.

Vanskeligheten er imidlertid at deformasjonene beregnes ut fra profilen uten vind, og ikke omvendt.

For å omgå problemet brukes den iterative metoden:

  • En grunnleggende profil velges, deretter kjører programvaren for å beregne hastighetsfordelingen, derfor kreftene på seilet og derfor deformasjonen av seilet.
  • det er derfor en forskjell mellom profilen og den deformerte profilen.
  • takket være en iterativ formel, opprettes en mellomprofil fra disse to profilene.
  • vi starter prosessen på nytt, programvaren kjører for å beregne hastighetsfordelingen på denne mellomprofilen.

Normalt må seilet være nærmere og nærmere løsningen fra mellomprofil til mellomprofil.

På slutten av denne fasen gjenstår det et lite sett med kandidatprofiler.

Den femte fasen er vindtunnelstudien av kandidatprofilene som ble funnet. Beregningen er en tilnærming av faktisk ytelse (til noen få prosent). Beregningen gir en klassifisering av profilene i henhold til forestillingene. Det er nå nødvendig å sikre gyldigheten av denne klassifiseringen ved reelle tester (vindtunnel) for å velge den beste profilen. Vindtunneltester er veldig dyre. Bare konkurransen har råd til å søke etter disse siste prosentene av ytelsen.

Konkret genererer optimalisering en profil. Denne optimaliserte virtuelle profilen vil bli gjengitt i den virkelige verden. To tilnærminger for å lage seilet:

  • 2D-metoden, er seilet designet av en samling av biter av flatt stoff. Hvert stykke kalles en bredde.
  • 3D-metoden, er seilet ikke lenger sammensatt av flere vevde biter, men seilet er sammensatt av et enkelt stykke vevd direkte i 3D.

3D-metoden respekterer profilen mer trofast. Som et resultat vil 3D-overflaten ikke ha noen brudd mellom bredden, overflaten blir jevnere. Så luftstrømmen vil løsne mindre fra seilet, derfor mindre resirkulasjonssone med et 3D-seil enn 2D, så dødsonen er lavere. Et 3D-seil er derfor mer effektivt.

Velic skyvekraft

Resultatet av skyvet på alle seilene eller den totale skyvekraften vil være summen av skyvet på hvert seil. Resultatet av beregningen gir vindhastigheten på hvert punkt i rommet betegnet V (= U). Den teorem av Kutta-Jukowski , gjør det mulig å beregne Velic stakk av et seil bemerket F:

med en kontur veldig nær seilet, men utenfor grenselaget (turbulent sone) vindhastighet ved uendelig eller med andre ord den tilsynelatende vindhastigheten tetthet ved uendelig eller med andre ord tettheten av luft ved atmosfæretrykk

Definisjonen av konturen er et delikat punkt. De Navier-Stokes-ligningene er ennå ikke analytisk løsbar, så for å løse dem, er det nødvendig å foreta noen forenklinger. Å forenkle mengder med å forsømme andre ordensfaktorer, og løft er direkte knyttet til en andre ordens parameter, viskositet. Så siden viskositet generelt blir neglisjert vekk fra konturen, trenger du en kontur som er nær seilet, men ikke for nært.

Som tidligere forklart, møter trykket på leieflaten et annet trykk enn vindsiden når seilet slippes. Siden avstanden til seilet som skiller de to trykksonene er veldig liten, vil møtet være voldsomt og forårsake ekstrem høy hastighetsturbulens, i teorien nesten uendelig. Imidlertid kan en uendelig hastighet ikke integreres, så konturen må ikke kutte denne turbulensen. Den samme observasjonen skal gjøres i henhold til forekomsten for kanten, luffen, de genererer turbulens. Resultatet av beregningen av hastigheten på et hvilket som helst punkt i feltet vil med andre ord være i en av de to situasjonene:

  • beregningen forårsaket ikke turbulens, i dette tilfellet ikke noe problem;
  • beregningen resulterte i turbulens, konturen må da unngå områder med sterk turbulens. Konturen må være langt nok fra seilet, nesten utenfor grenselaget.

Velic-punkt

På samme måte defineres velikpunktets posisjon av følgende forhold:

med kontur veldig nær seilet vektor normal til kontur i M trykk ved punkt M i konturen

For å beregne , ut fra hastigheten, er det tilstrekkelig å bruke Bernoullis teorem .

Hvis trykket ved punktet M på konturen er konstant, er punktet G det geometriske sentrum av seilet.

Velic sentrum

Resultatet av velic-skyvet på alle seilene påføres et punkt, som kalles velic center. Velic sentrum er definert som barycenter for velic punkter i hvert seil. Velic sentrum har samme formel som før, bortsett fra at omrisset av den forrige ligningen ikke lenger omfatter et seil, men alle seilene.

Merknader og referanser

Merknader

  1. Beregningen er meget komplisert og mer komplisert enn en flyvinge en vinge er fleksibel, ikke en flyvinge
  2. Turbulens og løsrivelse av grenselag er ennå ikke fullstendig kontrollert
  3. I virkeligheten er seilet ikke udeformerbart, vinden er ikke konstant, båten har ikke jevn hastighet (den slår, støter mot bølgene ...), masten er ikke uendelig stiv, luften er tyktflytende ). Luftstrømmen varierer (nesten bundet medvind, eller uhektet medvind), masten forstyrrer strømningen (unntatt når den er profilert og svingbar). For klarhets skyld blir ikke disse fenomenene nødvendigvis tatt i betraktning i denne artikkelen. Numerisk beregning inkluderer mer eller mindre disse parametrene, men numerisk beregning er fortsatt begrenset.
  4. Dette leksikonområdet er allerede i seg selv veldig ambisiøst og stort!
  5. i mesoskopisk skala
  6. Dette er ikke helt riktig, konsekvensen av uopphørlige støt mellom atomer er fenomenet diffusjon av materie . Fenomen er helt irrelevant i sammenheng med denne artikkelen.
  7. Tonet skal tas i betydningen kilokraft eller et tonn er lik 1000  kgf .
  8. begrepene sjokk, knusing eller kollisjon betyr det samme en utveksling av impuls / momentum .
  9. Tomten må fremdeles evakueres for å gi plass til en ny tomt som gir energi. Ved å evakuere plottet bærer det fremdeles en mengde energi. Denne evakueringsprosessen er svakere og svakere når den kommer nærmere seilet, for å bli null i kontakt med seilet / luften. Tomtene er effektivt blokkert, de kommer ikke tilbake, på den annen side har de forskjellige øvre lagene av luftplottene som glir gradvis variert trykket for å være ytterst ved seil / luftkontakten. Oppmerksomhet, i sløret / luftkontakten, betyr de blokkerte luftpakningene at det ikke er noen ordnet bevegelse, men det gjenstår uordnede bevegelser av luftpakningene (se § Rollen til atmosfæretrykk). Denne overgangssonen kalles grenselaget, den har en effekt av å variere seilens oppfattede overflate sett fra utsiden. Spesielt ved veldig lav hastighet hobes tomtene mer enn de evakuerer. Grenselaget er stort, noe som gir inntrykk av et stort seilområde. Siden overflaten er fast, er det de aerodynamiske koeffisientene som varierer i stedet. De aerodynamiske koeffisientene kan deretter kompensere for å overskride den maksimale teoretiske verdien på 2. Koeffisienten kan nå den høye verdien på 100, men de tilhørende vindhastighetene er veldig lave og er ikke realistiske for en sjømann.
  10. Det motsatte av en myk sjokk kalles elastisk støt . Et hardt støt (eller elastisk støt) er for eksempel støtet fra biljardkuler . Et mykt sjokk ville være å spille biljard med marshmallows .
  11. den forsvunne mekaniske energien transformeres i form av varme for eksempel, det vil si at den bestilte avgangsbevegelsen blir sjokk etter sjokk mer og mer uorden.
  12. denne uavhengigheten avhenger betydningen av viskositet
  13. Veldig grov ...
  14. se Løft (væskemekanikk)
  15. Seilens telltal stabiliserer seg nesten horisontalt.
  16. er null for en uendelig profil. På samme måte, for en profil med ikke-uendelig forlengelse, er formen på profilen generelt rett (spesielt ikke-rette profiler er sjeldne: jf. Måkevinge ), langstrakt og tynn, noe som genererer en lav sideløft med tanke på de to første økser. I tillegg til et seil er endene tykkelsen på stoffet, og desto mindre ubetydelig. Det gjenstår bare å modellere effekten av vinden. I vårt tilfelle med å seile en båt, blir sideliften forsømt. I de fleste tilfeller er det helt ubetydelig. Profilen reduseres deretter til et todimensjonalt system. Vær forsiktig, dette betyr ikke at vi unngår den tredje dimensjonen, 3D-effektene tas godt i betraktning, men vi er bare interessert i konsekvensene av eksistensen av denne tredje dimensjonen på de to andre dimensjonene. Dette gjør det mulig å forenkle diagrammer eller beregninger. For eksempel er indusert drag et rent 3D-fenomen, men modelleringen gjøres i 2D. Tilfellet med en spinnaker er et perfekt moteksempel på denne forenklingen til et todimensjonalt system, spinnakeren har et lavt sideforhold og en sterk camber, en veldig variabel profil i henhold til høyden, det er da vanskelig å tydelig bestemme aksen av heisen. Men enda viktigere, er forlengelsen ikke loddrett, men tilbøyelig. Spinnakeren genererer krefter langs to akser, men som beveger seg langs de tre aksene. Den må derfor behandles langs de tre aksene, og den vertikale kraften er av stor betydning for ladingen.
  17. selv om profilen til et seil er asymmetrisk og profilen NACA 0012 er symmetrisk
  18. Halvparten av kreftene overføres til masten, den andre halvparten til taklingen. Det vil si en innsats for å lytte til halvparten av seilets innsats.
  19. I praksis seilene doble den maksimale kreftene til størrelsen på motstanden av seilet. Dette gjør at vindkast kan tas i betraktning.
  20. drag og drift tas ikke i betraktning
  21. Det er tilstrekkelig å projisere velikkraften på skipets hovedakse (Fprin) og dens vinkelrett (Fper), dvs. F velikkraften, deretter Fprin = F * cos 40 ° = 76% * F og Fper = F * sin 40 ° = 36% * F.
  22. En båt sies å være i bevegelse når det kan ikke sveve eller gå surfing. Motstanden mot avansement øker eksponentielt (se Froude-nummer ). For glidende skrogbåter klarer de å "trekke seg opp" på bølgen, motstanden faller deretter. Men for å flytte båter, som ikke klarer å trekke seg opp på bølgen, blir motstanden raskt gigantisk uten at skipet beveger seg betydelig raskere. Båten når derfor sin fartsgrense.
  23. I virkeligheten er ikke kurven like jevn og økende, kurven har brudd. For eksempel mot vind, seilet er fleksibelt, det beholder ikke lenger formen og derfor profilen, seilet beveger ikke lenger skipet fremover, seilbåten beveger seg tilbake. Tilsvarende oppover er forekomsten ikke lenger konstant, den avtar når seilbåten nærmer seg mot vind, den blir null, så fremdriftskraften avtar også kraftig. På samme måte avhenger seilene av gangart, hver gangart tilsvarer et annet sett med seil; overgangene mellom seilsett og ytelse som varierer i henhold til gangart er like mange parametere som gjør at seilbåten svinger, og dermed dens hastighet og derfor verdien av den tilsynelatende vinden.
  24. Åpenbart er seilbåtens kurs forskjellig i hvert tilfelle. For å nå målet så raskt som mulig, må du bruke VMG
  25. brettseiling oppfyller ikke nødvendigvis dette kriteriet, eller for eksempel turbosjakter
  26.  : i for indusert
  27. Avstanden er tykkelsen på seilet pluss noen meter (horn eller bom)
  28. Dersom seilet ikke er strukket, seilet pauser, og tilbyr derfor en viss motstand. Seilet beveger skipet litt tilbake, i dette tilfellet er det en liten motstand. Det skal også bemerkes at under disse forholdene vil masten, riggen, overbygningene og de døde konstruksjonene hemme mye mer aerodynamisk innsats enn selve seilet.
  29. telltales er ustabile
  30. eller mer betryggende for mindre erfarne mannskaper eller vanskelige værforhold
  31. racing systemet har flere langstrakte hornet for å ha mer lerret i sterke vindsonen (høyde), genererer denne mer perpendikulær innsats, men det betyr at den har å hindre listen er mye viktigere: ballast, folie, flerskrogs, skrog bredde
  32. ikke å forveksle med vindheling arm som øyeblikket deles med forskyvning av skipet
  33. Leseren vil være nøye med å forstå at i denne tilnærmingen er hastigheten ikke den totale hastigheten til luftpakken, men bare hastigheten som tilsvarer den ordnede bevegelsen til en luftpakke. Den andre delen av hastigheten, det vil si den uordnede bevegelsen er "skjult" i forestillingen om termodynamisk temperatur .
  34. Det er takket være Eulers tilnærming som det er mulig å finne et sett med løsbar ligninger på problemet.
  35. Heldigvis beskriver begge tilnærmingene det samme!
  36. Merk nyanse! det er størrelse for beregninger
  37. er ganske bemerket , men her brukes for å unngå forvirring med hastighet
  38. De forskjellige energiformene (per volumenhet) i en gass er:
    • kinetisk energi  ;
    • indre energi: indre kinetiske energi fra molekyler;
    • potensiell energi:
  39. (...) matematisk ikke eksakt, tillater ikke energien en eksakt total differensial. For å være streng, ville det være nødvendig å bruke Enthalpy som tillater en nøyaktig total differensial, det vil si at den er lik summen av de delvise differensialene i forhold til hver variabel
  40. transponere er den transponerte matriseoperatøren og er identitetstensoren
  41. denne tilstanden betyr at det ikke er turbulens. dette er sjelden tilfelle. Å løse med turbulens er mye vanskeligere. Under visse forhold som lavt Reynolds-antall har turbulens liten innflytelse.
  42. Matematikere kan ikke løse ligningene i det stive tilfellet, og derfor enda mindre når det gjelder et fleksibelt seil. Det er ingen tvil om at det vil være enorme fremskritt på seilene når det vitenskapelige samfunnet er i stand til å gjøre det.

Referanser

  1. "Når luft strømmer over og under en bæreflate skrår med en liten vinkel i forhold til den retning, blir den luft snudd fra sin kurs. Når nå et legeme beveger seg med en jevn hastighet i en rett linje, kreves det en kraft for å endre enten dens retning eller hastighet. Derfor utøver seilene en kraft på vinden, og siden handlingen og reaksjonen er like og motsatt, utøver vinden en kraft på seilene. " Sailing Aerodynamics New Revised Edition 1962 fra John Morwood Adlard Coles Limited side 17
  2. (i) Lester Gilbert , "  Momentum Theory of Lift  " (åpnet 20. juni 2011 )  : errata should read F = mw / unit time  "
  3. (in) "  The physics of sailing  " (åpnet 21. juni 2011 )
  4. (no) Fabio Fossati , Aero-hydrodynamics og ytelsen til seilbåter: vitenskapen bak seilbåter og deres design , Camden, Maine, International Marine / McGraw-Hill,2009, 368  s. ( ISBN  978-0-07-162910-2 ) , “10.3 Grensene for numeriske metoder: aeroelastisk etterforskning” , s.  307
  5. (in) "  Millennium Prize Navier Stokes ligning  "
  6. se programvare: javafoil , mecaflux , og også Xfoil og AVL av Mark Drela ( digital aerodynamikk ) eller artikler som innflytelse fra overbygning på ytelsen til en spinaker
  7. (in) "  Pressure PIV and Open Cavity Shear Layer Flow  " , Johns Hopkins U. Laboratory for Experimental Fluid Dynamics (åpnet 22. oktober 2011 )
  8. [PDF] http://www.adeps.be/pdf/Theorie2005.pdf
  9. [1]
  10. http://philippe.gorlier.voila.net/Documents/Viscosite.pdf for mer informasjon, et kurs om viskositet
  11. Væskemekanikk
  12. [2]
  13. kapittel 05.03 Aerodynamiske egenskaper Den elektroniske dokumentasjonen til denne ganske kjente aerodynamiske programvaren (Piano) viser at definisjonen av overflater ikke er enhetlig, denne programvaren forklarer tilnærmingene til boeing og airbus, se kapittel 03.05 Referanse fløyområdet (og andre)
  14. ETS-kurs ved University of Quebec se side 8
  15. veldig lærerik tekst
  16. [3]
  17. [4]
  18. http://www.francelaser.org/lettre/mf-jvp/jvp1.htm
  19. [5]
  20. [6]
  21. se ligning (10)
  22. side 12
  23. [7]
  24. Fluidmekanikk 2 th  år PC-PC * / PSI-PSI *: Kurs med øvelser korrigert av Regine Noel Bruno jul, Marc Menetriefs Alain Favier Thierry Desmarais, Jean-Marie Brébec Claude Orsini, Jean-Marc Vanhaecke se side 211
  25. [8] dra koeffisienten til en plate
  26. eksempel naca0012
  27. [9]
  28. http://www.lmm.jussieu.fr/~lagree/TEXTES/RAPPORTS/rapportsX/voilesNorvezPernot.pdf
  29. http://www.ae.metu.edu.tr/tuncer/ae443/docs/NACA-All-Re.pdf
  30. Stainier Laurent (2006-2007): Aeroelasticity (AERO-016) , University of Liège, Aerospace & Mechanics Department side 28
  31. Delvis skannet bok Navigere godt og kjenne seilbåten din bedre Av Gilles Barbanson, Jean Besson side 72-73
  32. figur 11
  33. Prinsipp for yach design, av Lars Larsson og Rolf E Eliasson ( ISBN  0-7136-5181-4 ) eller 9 780713 651812 side 140 figur 7.9 og 7.10
  34. figur 5
  35. Prinsipp for yach design, av Lars Larsson og Rolf E Eliasson ( ISBN  0-7136-5181-4 ) eller 9 780713 651812 side 140 figur 7.11
  36. figur 5
  37. http://www.dedale-planeur.org/horten/Horten%20critique%20par%20Deszo.pdf
  38. http://air-et-terre.info/aerodyn_theorique/ligne_portante_3D.pdf
  39. http://j.haertig.free.fr/aerodyn_theorique/ligne_portante_3D.pdf
  40. avhandling se side 51 på grunn av den bemerkelsesverdige innflytelsen fra overbygningene, indikerer denne oppgaven at det i stedet for havet som speiloverflate noen ganger er dekket til seilbåten som blir tatt som en speilflate.
  41. Educational artikkel som forklarer "speile" effekten av en vegg modellert av Glauert
  42. originaltekst til "speil" -metoden av Glauert
  43. En annen artikkel som bruker "speil" -effekten av veggene, se for eksempel figur 2.4 side 2-10
  44. Prinsipp for yach design, av Lars Larsson og Rolf E Eliasson ( ISBN  0-7136-5181-4 ) eller 9 780713 651812 side 139 figur 7.8
  45. (en) Marchaj, CA, Sail Performance: Techniques to Maximize Sail Power , United States, INTL MARINE (ME),2003( ISBN  978-0-07-141310-7 , LCCN  2003544870 )
  46. (in) "  Delta Sail in A" Wind Tunnel "Opplevelser fra BJ Slotboom  "
  47. Manfred curry (oversettelse av Paul Budker), Seilingens aerodynamikk og kunsten å vinne regattaer , Paris, Chiron, 1991 (originalutgave 1925), 435  s. ( ISBN  978-2-7027-0027-3 )
  48. "  Model of Endeavour - Classic yacht - Class J - Made in BREIZH  " , på modellbåter Made in BREIZH ,14. november 2017(åpnet 23. desember 2018 )
  49. http://chazard.org/emmanuel/cours-de-catamaran-reglage-de-la-grand-voile-gv
  50. http://www.finn-france.fr/TECHNIQUE%20VOILE/michaud1.pdf
  51. klassisk kurve funnet i løpet av glénant , eller yachtdesign for engelsktalende eller på nettet [10]
  52. http://www.onera.fr/mecao/aerodynamique/phototheque/video/naca12.htm
  53. http://hal.archives-ouvertes.fr/docs/00/16/72/71/PDF/B104.pdf
  54. Twisted flow Wind Tunnel Design for Yacht Aerodynamic Studies A. Zasso, F. Fossati, I. Viola
  55. http://heikki.org/publications/ModernYachtLePelleyHansen.PDF
  56. figur 19
  57. "  Om Saint Louis. En oppdatering på wikipedia-artikkelen.  » , På blogspot.com (åpnet 7. september 2020 ) .
  58. http://syr.stanford.edu/JWEIA557.pdf side 2 av artikkelen
  59. http://airsea.ucsd.edu/papers/MELVILLE%20WK%20-%20JOURNAL%20OF%20PHYSICAL%20OCEANOGRAPHY%207%20-%201977.pdf formelen er gitt i innledningen
  60. http://www.dtic.mil/cgi-bin/GetTRDoc?AD=AD734670&Location=U2&doc=GetTRDoc.pdf
  61. http://www.onemetre.net/Design/Gradient/Gradient.htm
  62. http://media.wiley.com/product_data/excerpt/0X/04705165/047051650X.pdf
  63. http://www.usna.edu/naoe/people/SCHULTZ%20PAPERS/Miklosovic,%20Schultz%20&%20Esquivel%20JoA%202004.pdf
  64. http://www.usna.edu/naoe/people/SCHULTZ%20PAPERS/Schultz%20JFE%202002.pdf
  65. figur 6 side 23
  66. vitenskapelig artikkel om utvidelse av reynolds-nummeret
  67. Den omtrentlige teorien om tynne profiler gir , erstattet av finhet, den nye formelen som fremdeles kan tilnærmes av en utvikling begrenset til opprinnelsen, derfor en rett linje.
  68. http://www.gidb.itu.edu.tr/staff/insel/Publications/Cesme.PDF se figur 3b
  69. http://hal.archives-ouvertes.fr/docs/00/45/37/30/PDF/articlecorrige.pdf se figurer
  70. (in) "  From the Archives: Heel For Speed  "Sailing World (åpnet 7. september 2020 ) .
  71. (in) "  How Heel Affects Speed ​​and Handling  " on Sailing World (åpnet 7. september 2020 ) .
  72. http://www.finot.com/ecrits/Damien%20Lafforgue/article_voiles.html
  73. http://c_r_y_a.tripod.com/Sterne%20How%20to.htm#4%20Non%20Optimum
  74. Seil og belter. Pierre Gutelle maritim og utlandet utgave, Publikasjon: 1979, 340 sider
  75. http://www.bretagne-atlantic-yachting.eu/peda/reglages_de_voile.html
  76. Viskøs beregningsvæskedynamikk som et relevant beslutningsverktøy for mastseil aerodynamikk
  77. Aerospaceweb.org | Ask Us - Drag Coefficient & Lifting Line Theory
  78. [PDF] beregning med lager lineært med de to profilende hvirvler
  79. Indusert dragkoeffisient
  80. Dragkoeffisienten
  81. http://s6.aeromech.usyd.edu.au/aero/liftline/liftline.pdf
  82. se (3.2.1) side 38
  83. Løft aerodynamikk
  84. Løft
  85. figur 27 og 29
  86. Prinsipp for yach design , av Lars Larsson og Rolf E Eliasson ( ISBN  0-7136-5181-4 og 9-780713-651812 ) side 151, figur 7.20 denne figuren viser de forskjellige typer drag
  87. [PDF] figur 26
  88. [PDF] figur 17
  89. http://voilehabitable.org/cms/tiki-index.php?page_ref_id=116&PHPSESSID=10939f64b633cbc77fdf4b7710a44e5f
  90. http://www.wb-sails.fi/news/95_11_Tellingtales/Tellingtales.html
  91. http://www.sailtheory.com/tuning.html
  92. http://marc.donneger.free.fr/Voile&Mer/propulse.htm
  93. https://arxiv.org/ftp/arxiv/papers/1002/1002.1226.pdf
  94. http://www.finot.com/ecrits/vitessecoq/chap4/chap4.htm
  95. definisjon av Finot-Conq nettstedet
  96. http://lion.tonner.free.fr/carac.htm
  97. side 42 ligning 47 identisk nedbrytning med annen notasjon
  98. [11]
  99. [12]
  100. “  http://www.formsys.com/extras/FDS/webhelp/hydromax/heeling_arm_definition.htm  ” ( ArkivWikiwixArchive.isGoogle • Hva skal jeg gjøre? ) (Tilgang 13. april 2013 )
  101. [13]
  102. [14]
  103. http://chazard.org/emmanuel/cours-de-catamaran-couples-de-rotation-dessalage-gite-enfournement
  104. figur 19 side 34 og fig 17 og fig 20 en forekomstverdi på 90 °. Dette er litt feil. Dette skyldes det faktum at et seil er fleksibelt, og at seileren ikke kan plassere hele overflaten på seilet vinkelrett på vinden (for å kutte vinden over hele seilet). For en fok er luftmotstanden maksimum 160 °, og ved denne forekomsten er heisen null. For et balsam storseil, maks ved 170 °. For en genaker eller stor genua-type seil opp til 180 °.
  105. http://www.grain-de-sel.org/technique/voile/coursvoile.htm
  106. se side 31 i presentasjonen
  107. eksempel på ORC-klassen
  108. (in) [PDF] Utvikling av standarder for stabilitet UK Seilskip , B. Deakin
  109. (in) [PDF] [15]
  110. http://www.wumtia.soton.ac.uk/papers/FAST2005WHM2BD.pdf
  111. http://sinousparlionsassiette.blogspot.com/
  112. [PDF] http://www.arvelgentry.com/techs/The%20Aerodynamics%20of%20Sail%20Interaction.pdf
  113. http://jestec.taylors.edu.my/Issue%201%20Vol%201%20June%2006/p89-98.pdf figur side 94 av artikkelen
  114. http://ufrmeca.univ-lyon1.fr/~buffat/COURS/AERO_HTML/node30.html
  115. http://www.enpc.fr/ommunications/Halphen/node1.html
  116. http://www.lesia.obspm.fr/perso/michel-moncuquet/DESS/node7.html
  117. “  http://ielnx1.epfl.ch/e-lin/Ryhming/documents/chapters/documents_published/doc6/doc6.html  ” ( ArkivWikiwixArchive.isGoogle • Hva skal jeg gjøre? ) (Tilgang til 13. april 2013 )
  118. i noen tilfeller er det ikke en turbovoile , AC72 eller [16] tilnærming
  119. viktigheten av froudre og reynolds tall i modellering av vindseil peterjackson og peter hawkins
  120. http://www.pmi.ou.edu/Biot2005/papers/FILES/005.PDF side 241
  121. demonstrasjon
  122. http://www.lmm.jussieu.fr/~lagree/TEXTES/RAPPORTS/rap4coenen.pdf
  123. http://www.enpc.fr/ommunications/Halphen/node83.html#SECTION00720000000000000000
  124. http://www.lmm.jussieu.fr/~lagree/COURS/ENSTA/C5turb.ENSTA.pdf
  125. http://www.ensa-agadir.ac.ma/gpee/download/couches_limites.pdf
  126. Denne definisjonen av grensesjiktet kan virke komplisert, men er mye enklere i bruk.
  127. http://www.onera.fr/coupdezoom/23-turbulence-modelisation.php
  128. “  http://www.grasp.ulg.ac.be/staff/herve/2bp/MF_7_couches.pdf  ” ( ArkivWikiwixArchive.isGoogle • Hva skal jeg gjøre? ) (Tilgang 13. april 2013 )
  129. i: Airfoil
  130. http://www.limsi.fr/Individu/faure/TD_MS154.pdf
  131. Ensam Sinumef kurs "Leksjon 3 Klassisk aerodynamikk Master MFE 2008/2009" i pdf Ch2_AeroClassique.pdf
  132. http://www.lmm.jussieu.fr/~lagree/TEXTES/STENOSE/metzRNS.pdf
  133. http://www.emis.de/journals/GMJ/vol6/v6n6-3.pdf
  134. http://adg.stanford.edu/aa208/modeling/pg.html
  135. i: Prandtl - Glauert transformasjon
  136. http://www.cnrs.fr/Cnrspresse/math2000/html/math14.htm
  137. http://www.espace-sciences.org/science/10065-sciences-ouest/20104-Annee-1991/10271-69/11061-dossier-du-mois/18701-les-nouvelles-technologies/18702-la -haute-couture-de-la-voile / index.html
  138. http://syr.stanford.edu/CTRResearchBriefTyler.pdf
  139. http://cat.inist.fr/?aModele=afficheN&cpsidt=21659546
  140. http://www.onemetre.net/Design/Parab/Parab.htm
  141. http://cat.inist.fr/?aModele=afficheN&cpsidt=8423095
  142. http://www.ffvoile.org/ffv/public/fond_doc/cca/formation/Materiaux_voile_nov04.pdf
  143. http://www.northsails.fr/Technologie/Essaisensoufflerie/tabid/6605/language/en-US/Default.aspx
  144. http://www.inland20.org/Files/Shifting%20Gears.pdf
  145. YACHT PERFORMANCE prediksjon: MOT en numerisk VPP Yann Roux, Serge Huberson, Frédéric HAUVILLE, Jean-Philippe Boin, Michel Guilbaud High Performance Yacht Design Conference Auckland, 4 til 6 desember 2002
  146. i: Velocity prediction program
  147. http://www.gedas.es/tsi/servlet/contentblob/t-systems.es/es/100980/blobBinary/06_Use_of_VPP_in_Design_engl.pdf-ps
  148. http://www.northonedesign.com/Technology/NorthDesignSuite/SailPerformancePredictionSPP/tabid/17058/language/en-US/Default.aspx
  149. http://www.wb-sails.fi/news/99_1_AeroShape/Aero.htm
  150. http://syr.stanford.edu/JWEIA557.pdf
  151. Simulering av den dynamiske oppførselen til seilbåten Kostia Roncin (LMF)
  152. http://www.wumtia.soton.ac.uk/brochures/WindesignBrochure.pdf
  153. http://www.wb-sails.fi/news/470StreamAnim/index.htm#CFD
  154. Eksempel på optimalisering utført av en programvare angående deformasjoner av et seil
  155. http://hiswasymposium.com/pdf/2009/Hiswa%20Symposium%202008%20Fossati.pdf
  156. http://www.springerlink.com/content/f0557kn35x1w2x12/
  157. http://www.cape-horn-eng.com/archives/publications/Rousselon---Optimization_for_sail_design.pdf
  158. http://www.northonedesign.com/Technology/3DLTechnology/3Dvs2D/tabid/17718/language/en-US/Default.aspx
  159. http://www.northonedesign.com/Technology/3DLTechnology/Historyof3DL/tabid/1824/language/en-US/Default.aspx
  160. et flyt simuleringsresultat på en seilbåt: http://www.wb-sails.fi/news/470NewsAero/470Aero.html

Se også

Bibliografi

  • (no) Patrick M. Royce , Royce's Sailing Illustrated: The Sailors Bible since '56 , Newport Beach, Prostar,1993, 368  s. ( ISBN  978-0-911284-08-9 , les online )
  • (en) Frank Mulville , enhåndsseiling , London, Seafarer Books,1991, 192  s. ( ISBN  978-0-85036-410-1 )
  • (en) CA Marchaj , Sailing Theory and Practice, Revised edition , New York, Putnam,1985, 2 nd  ed. ( ISBN  978-0-396-08428-0 , LCCN  84025876 )
  • (en) Frank Bethwaite , High Performance Sailing , London, Waterline (1993), Thomas Reed Publications (1996, 1998 og 2001), og Adlard Coles Nautical (2003 og 2007), først publisert i 1993; ny utgave i 1996, ny trykk i 2007, 436  s. ( ISBN  978-0-7136-6704-2 )
  • (en) Manfred Curry , aerodynamikken til seiling og kunsten å vinne regattaer , Paris, Etienne Chiron, Ed. nouveau. beriket med et nytt dokument (1. juli 1991),1930( ISBN  978-2-7027-0027-3 )
  • (fr) Bertrand Chéret, Les Voiles. Forstå, juster, optimaliser , Gallimard, 2000 ( ISBN  978-2742407675 )
  • (en) Leonhard Euler Komplett teori om konstruksjon og manøvrering av skip trykt av Claude-antoine Jombert i Paris i 1773, skannet bok tilgjengelig på Google books
  • (la) Leonhard Euler Scientia navalis med full tittel Scientia navalis seu tractatus de construendis ac dirigendis navibus Pars prior complensens theoriam universam de situ ac motu corporum aquae innatantium. Auctore Leonhardo Euler prof. honorario academiae imper. scient. og directore acad. reg. scient. Borussicae. Instar supplementi ad tom. I. novorum kommentar. acad. scient. imper. Petropoli typis academiae scientiarum MDCCXLIX. Skannet bok tilgjengelig i Euler arkiv

Relaterte artikler

Eksterne linker

<img src="https://fr.wikipedia.org/wiki/Special:CentralAutoLogin/start?type=1x1" alt="" title="" width="1" height="1" style="border: none; position: absolute;">