Расчёт сил, действующих на парусную лодку


Введите данные:
(десятичный разделитель - только точка!)

H1

Высота фалового угла грота

м

H2

Высота галсового угла грота

м

H3

Высота шкотового угла грота

м

L

Вылет шкотового угла

м

S1

Площадь грота

м2

H4

Высота фал. угла стакселя

м

H5

Высота нижней шк. стакселя

м

S2

Площадь стакселя

м2

b

Угол вымпельного ветра

град.

V

Скорость вымпельного ветра

м/с

a

Угол атаки паруса

град.

Результаты расчёта:

Парусность

м2

Высота центра парусности

м,

Сила тяги

кГ,

Сила дрейфа

кГ,

Кренящий момент паруса

кГм,

Кренящий момент полный (со швертом)

кГм,


Как считаем

Как можем. Разумую оценку величины сил и возможность судить о тенденциях вы получаете, но не более того; о точности речи нет.

Положение центра парусности считается совпадающим с центром площади всей парусины. Если заданная площадь грота больше, чем площадь треугольника между углами паруса, излишек считается принадлежащим серпу по задней шкаторине (принимается, что ЦП серпа лежит немного выше половины расстояния между шкотовым и фаловым углом).

a

Cy

Cx

5

0.65

0.1

10

0.9

0.15

15

1.1

0.25

20

1.18

0.4

25

1.2

0.5

30

1.0

0.5

40

0.82

0.65

45

0.7

0.85

50

0.6

1.0

70

0.2

1.15

90

0

1.2

Силы тяги и дрейфа вычисляются для произвольного угла вымпельного ветра и выбираемого из списка угла атаки паруса. Программа не следит за разумностью выбираемых значений и результатов — вы рулевой, соображайте сами.

Например, для фордевинда нет данных для углов атаки более 90° (когда парус лежит на ванте и обдувается уже со стороны задней, а не передней шкаторины). А при углах атаки менее 90° будут получаться отрицательные величины кренящего момента. Действительно, если при свободностоящей мачте отпустить на форде парус вперед, он будет кренить лодку на борт, противоположный тому, на котором находится.

Аэродинамические коэффициенты (таблица справа) взяты из книги "Школа яхтенного рулевого" (М., ФиС, 1983) для паруса с удлинением 3.

Кренящий момент паруса рассчитывается по отношению к нижней точке (шпору) мачты. Величину этого момента можно использовать для оценки нагрузок на мачту и такелаж. В действующий на лодку в целом полный кренящий момент входит также момент от сил сопротивления дрейфу, приложенных к шверту, корпусу и рулю.

Необходимая для расчёта этого момента высота центра бокового сопротивления вычисляется приближённо, без учета фактической геометрии подводных частей лодки. Например, для парусности 5 м2 примененная формула даёт 0,64 м (вниз от шпора мачты), 10 м2 — 0,77 м, 13 м2 — 0,84 м (шверт ведь тоже увеличивается).

 

30.10.2001 - Igor Yatskov починил калькулятор так, что теперь он работает и в браузерах Netscape.

29.11.2002 - Один из Таверны надутых парусников обнаружил странный минимум силы тяги при угле атаки 45°. При досмотре вскрыты целых две ошибки (одна из них — в используемых данных просто стояли углы не из той поляры!!), и по этому случаю, так сказать, выпущен патч. Надо бы посыпать голову пеплом. Но, с другой стороны, один патч за год — так бы Микрософту работать! ;-)

Учитывая, что при исправлении одной ошибки делается две новых, теперь их в калькуляторе минимум 4.

C почтением, Григорий Шмерлинг

Идея сделать калькулятор парусных сил заимствована у Микко Бруммера (Mikko Brummer), с его программой можно познакомиться здесь.