Контакты

Морское Дело,
Возрождение забытого искусства
.
Инженер Иванов.
maineditor@sobdelo.ru

Напишите мне: выгодные сотрудничество, предложения, а также новые идеи приветствуются.

Плюс - ответы на все ваши вопросы.

Мой телеграм канал Морское Дело https://t.me/nauticalworld

Выберите дату в Календаре и просмотрите все материалы за этот день.

May 2024
M T W T F S S
 12345
6789101112
13141516171819
20212223242526
2728293031  
28.05.2024

Морское Дело

ВОЗВРАЩЕНИЕ ЗАБЫТОГО ИСКУССТВА

Проектирование паруса для лодки

Views: 26

Мы подошли к весьма важному вопросу: какой парус поставить на нашу лодку? Существует великое разнообразие видов парусного вооружения. Народ по всему миру придумывал каждый своё, И-нета не было. С чего начать?

Начать надо, как обычно, с самого начала. Включим воображение и начнём перебирать яркие умозрительные картины. Вот у нас есть лодка и мы стоим на берегу водоёма. Не важно какого. Лодка наша маленькая, всего три метра длиной. Дальше надо задавать себе вопросы и самим же на них отвечать. Итак.

1. Мы хотим плавать (или ходить – это для самых яростных всезнаек) под парусом. Это интересно, это здорово, это круто.

2. Мы хотим ходить под парусом, или гоняться со страшной силой, из последних сил откренивая нашу лодку? Иными словами, наша парусная лодка будет прогулочным вариантом или спортивным?

Возможные ответы: 1. Я – лентяй, хочу неторопясь, спокойно плыть вдоль берега туда-сюда, напрягаться физически и морально не желаю. 2. Я человек молодой, вполне здоровый и сильный, но у меня нет опыта спортивных соревнований под парусом. Поэтому я выбираю средний вариант: хождение под парусом с элементами спортивного соревнования. Быстро, бодро, но без надрыва и отдачи всех сил во имя победы. А, главное – безопасно. 3. Я по природе лидер и привык всех и всегда побеждать. Сам чёрт мне не брат и гоняться хочу из последних сил! Да, я бешеный, и желаю только победы. Без неё мне жизнь не мила.

Возможны и другие варианты, но, думаю, суть дела вам ясна. Как обычно, отбрасывая крайние варианты, мы попадаем близко к цели. То есть, выбираем второй вариант. Он также имеет свой диапазон и может легко граничить как с неторопливым кайфом под парусом, так и довольно бойкими гонками на приз пляжа, дачного посёлка или ещё какой.

Теперь нам надо ввести ограничения, которые, с одной стороны, дадут нам чёткий диапазон использования наших лодок, а с другой стороны, покажут нам какой именно парус нам нужен. Принципиально. Потому что есть сложные системы парусов, а есть простейшие и, следовательно, безопасные – это первое дело для новичков, и во-вторых – простые для освоения. Это тоже важно, поскольку не все сразу “видят” ветер и беспомощно болтаются на воде. А потом говорят: “Да ну его, этот прус. Не интересно!”

Чтобы этого не произошло и человек сразу “попал в ветер” и его бы захватила радость от журчащей у форштевня воды и скорости лодки, нужен простой и понятный парус.

Итак, наша лодка имеет вполне ясные ограничения: удаление от берега не более 100 метров и скорость ветра не более 6 м/с. В смысле паруса нам важна в первую очередь скорость ветра. Что это значит на практике?

Обратимся к военным морякам, они всё знают. На своём сайте они приводят формулу для удельного давления ветра на корабль в зависимости от его (ветра) скорости. Вот эта эпическая формула.

P = 0.08×W2,

где Р – это давление ветра на один кв. м. в килограммах, а W – это скорость ветра в м/с. Простенько и со вкусом. Военно-морским. Давайте посмотрим в цифрах, даже самому стало интересно. Подставим в формулу наши максимальные 6 м/с. Получим:

Р = 0,08×62 = 0,08×36 = 2,88 кг/м2.

Что-то не очень понятно: ну, почти 3 кг на метр квадратный, и что? Пока ничего. Теперь посмотрим на это всё дело в разрезе, тэскэть, в жизненном. Нарисуем такую схему из учебника физики 6 класса.

    На картинке обозначены:
    F – суммарная сила, с которой ветер давит на весь парус, кг;
    b – точка приложения силы давления ветра на парус;
    А – площадь паруса;
    а2 – плечо силы F;
    G – вес экипажа лодки;
    d – точка приложения веса экипажа;
    a1 – плечо силы G;
    c – точка поворота лодки при крене;

    Теперь давайте прикинем численные величины. Ветер берём по максимуму – 6 м/с, для которого мы уже определили его давление на лодку и на парус, в частности. Округлим для простоты: пусть Р = 3 кг/м2. Теперь давайте считать, что вес экипажа те же наши 100 кг. Так же – для простоты счёта. Кстати, вы сможете завести эти величины и формулы в Эксель и там погонять различные варианты величин.

    Идём дальше, наша лодка имеет ширину 1,4 м. Половина от неё будет 0,7 м. Будем считать, что это плечо откренивающей силы a1, то есть вашего веса G.

    Я думаю, что уже всем понятно, что моменту от суммарной силы F, действующей на парус будет противостоять откренивающий момент, который вы создаёте своим весом и расположением в лодке. Чем сильнее ветер и его действие на парус, тем дальше вам надо перемещаться за борт лодки. Свой вес вы изменить в значительных пределах не сможете. Вот откуда и взялись трапеции на гоночных швертботах. В принципе, вы можете сделать себе такую же трапецию. Но, тогда вам надо будет увеличить силу, действующую на парус. Что это за сила?

    Это сила которую собирает вся площадь паруса. А нам известно, что один кв. м. паруса собирает 3 кг. Значит весь парус, в нашем случае, будет собирать силу:

    F = А×Р = А (м2)×З (кг/м2) = 3×А (кг)

    Короче говоря мы имеем равенство моментов, действующих в начальный момент, когда ветер уже дунул в парус, а крен начался, но ещё равен нулю. Да, вот такая абстракция, необходимая, чтобы пояснить максимум силы в этом случае. Это самый “нагруженный” вариант, его и возьмём за основу.

    F×а2 = G×a1 или 3×А×а2 = G×a1,

    откуда А = G×a1 / 3×а22).

    Таким образом, мы получили формулу для оценки площади нашего паруса. Пусть плечо действия силы F будет равно 3 м. Подставим значения:

    А = (100 кг × 0,7 м) / (3 кг м2 × 3 м) ,

    откуда А = 7,8 м2.

    Наш парус получился почти 8 кв. м. площадью. Здесь я замечу, что такая площадь паруса свойственна более гоночным швертботам-одиночкам. У нас есть хороший ориентир – швертбот “Лазер”. У него площадь паруса составляет 7,06 м2, но он “всепогодный”, то есть на нём гоняются и в ветер гораздо сильнее, чем наши 4 балла. Поскольку парус “Лазера” не имеет возможности уменьшения площади, то конструктор выбрал некую “среднюю” площадь, с которой спортсмен должен справляться при всех ветрах.

    У нас другое дело. Мы можем сделать парус какой посчитаем нужным. А именно, имеет смысл сделать парус заведомо бóльшего размера и использовать его в слабый ветер, чтобы не было совсем скучно. А если ветер усилится, то мы сможем уменьшить площадь паруса прямо “на ходу”, взяв рифы. На самом деле, это не так сложно. Для перфекционистов можно сделать два или даже три рифа, чтобы можно было уменьшать площадь паруса меньшими частями, производя “тонкую” настройку паруса к ветру.

    На этом пока всё. Дальше мы рассмотрим типы парусного вооружения, которые мы можем применить на нашей лодке и выберем самый простой и безопасный.

    Leave a Reply

    Your email address will not be published. Required fields are marked *