Wingsail - Wingsail

BMW Oracle Racing USA 17 z Amerického poháru 2010, s přísným hlavní plachta wingail a konvenční výložník v popředí
Síly na křídle (zelená = výtah, červená = tažení).

A křídlo je proměnnáprohnutí aerodynamický konstrukce, která je namontována na námořní plavidlo namísto konvenčních plachty. Wingsails jsou analogické k křídla letadla, kromě toho, že jsou navrženy tak, aby poskytovaly výtah na obou stranách, aby vyhovovaly bytí na obou stranách připínáček. Zatímco křídla upravují prohnutí pomocí klapky, křídelní plachty upravují odklon s pružnou nebo kloubovou strukturou (pro tvrdé křídelní plachty). Křídla jsou obvykle namontována na neohraničeném nosníku - často vyrobeném z uhlíkové vlákno pro lehkost a sílu. Geometrie křídel poskytuje větší zdvih a lepší poměr zvedání a tažení, než tradiční plachty. Křídla jsou složitější a dražší než běžné plachty.[1]

Úvod

Horní část křídla Oracle AC45 závodní katamarán

Křídla jsou dvou základních konstrukcí, které vytvářejí profil křídla, „měkký“ (ve tvaru tkaniny) a „tvrdý“ (s pevným povrchem). L. Francis Herreshoff propagoval předchůdce, který měl výložník a hlavní, každý s dvouvrstvou plachtou s předními hranami připevněnými k rotujícímu nosníku. Třída C katamaránů experimentuje a zdokonaluje křídlové plachty v závodním kontextu od 60. let. Angličan John Walker prozkoumal použití křídel na nákladních lodích a v 90. letech vyvinul první praktickou aplikaci pro plachetnice. Křídla byla aplikována na malá plavidla, jako je Optimistický člun a Laser, na výletní jachty, a zejména na vysoce výkonné multihull závodní plachetnice, jako USA-17. Nejmenší plavidlo má jednotné křídlo, které je ručně krokováno. Cestovní soupravy mají měkkou soupravu, kterou lze snížit, pokud se nepoužívá. Vysoce výkonné soupravy jsou často sestaveny z tuhých komponent a musí být osazeny (instalovány) a rozšlapány pobřežním zařízením.[1]

Nastavení odklonu

Průřez křídla ukazující prohnutí linie.

Křídla mění prohnutí (asymetrie mezi horním a spodním povrchem křídlo ), v závislosti na rychlosti větru a větru.[2][stránka potřebná ] Křídlo se stává efektivnějším s větším zakřivením na po větru boční. Jelikož se návětrná strana mění s každým připínáčkem, musí se měnit i zakřivení plachty. To se děje pasivně na konvenční plachtě, protože se naplňuje větrem na každém připínáčku. U křídel vyžaduje změna odklonu mechanismus. Křídla také mění prohnutí, aby se přizpůsobila rychlosti větru. V letadle klapky zvyšují prohnutí nebo zakřivení křídla, což zvyšuje maximum koeficient zdvihu —Zdvih křídla může generovat - při nižších rychlostech vzduchu (rychlost vzduchu procházejícího nad ním). Křídlo má stejnou potřebu nastavení odklonu, protože se mění rychlost větru - rovnější zakřivení prohnutí, jak se rychlost větru zvyšuje, více zakřivené, když klesá.[1]

Mechanismy pro nastavení odklonu jsou podobné u měkkých i tvrdých křídel. Každý z nich zaměstnává nezávislé přední a zadní segmenty profilu křídla, které jsou nastaveny samostatně pro odklon. Sofistikovanější návazce umožňují variabilní nastavení odklonu s výškou nad vodou, aby se zohlednila zvýšená rychlost větru.[1][3]

Srovnání s běžnými plachetními soupravami

Přítomnost lanoví, nesoucí stožár a konvenční příďová a záďová souprava omezuje geometrii plachty na tvary, které jsou méně účinné než úzké akord křídlové plachty. Konvenční plachty se však snadno přizpůsobují rychlosti větru útesování. Křídla jsou obvykle pevná plocha. Konvenční plachty lze snadno svinovat; pokud jsou nepoužívány, mohou být upuštěna některá pružná křídla. pokud je nežádoucí působení větru, je třeba odstranit pevné křídlové plachty.[1]

Body plachty

Nielsen shrnul účinnost křidélkových plachet ve srovnání s konvenčními plachtami pro různé body plachty, jak následuje:[1]

  • Zbraně: Při 30 ° zdánlivý vítr, křídlo má 10 stupňů úhel útoku a více výtah, ve srovnání s konvenčním plánem plachet a jeho úhly náběhu 15 ° pro výložník a 20 ° pro hlavní plachtu.
  • Dosah paprsku: Při zdánlivém větru 90 ° křídlová plachta umístěná napříč lodí funguje efektivně jako křídlo a poskytuje dopředný zdvih, zatímco výložník konvenčního plánu plachty trpí tím, že je obtížné jej tvarovat jako křídlo (hlavní plachta je stále relativně účinná ).
  • Široký dosah: Při zdánlivém větru 135 ° lze křídlovou plachtu uvolnit takovým způsobem, že stále funguje efektivně jako křídlo, zatímco výložník a hlavní plachta již neposkytují vztlak - místo toho se prezentují kolmo na vítr a poskytují sílu pouze od tahu .

Reference

  1. ^ A b C d E F Nielsen, Peter (14. května 2014). „Mají Wingsails hlavní proud?“. Plachta. Citováno 2015-01-24.
  2. ^ Houghton, E. L .; Carpenter, P. W. (2003). Butterworth Heinmann (ed.). Aerodynamika pro studenty inženýrství (5. vydání). ISBN  0-7506-5111-3.
  3. ^ Widnall, Sheila; Cornwell, Hayden; Williams, Peter (2014). „Účinky pružnosti Spanwise na zdvih a klouzavý moment křídla“. Massachusetts Institute of Technology Ústav letectví a astronautiky. Citovat deník vyžaduje | deník = (Pomoc)

externí odkazy