¿Por qué el recorte de la vela mayor, le da un mayor par de torsión de la cabeza hasta

Question

Estoy aprendiendo a navegar en un 5m catamarán (Nacra 5). Estoy familiarizado con la aerodinámica básica y la física de la vela y la quilla.

Hemos aprendido que cuando la vela cerrado transportado, demasiado apretado un mayor tiende a llevar el barco hasta el viento. Y que lo opuesto es cierto para la horca. Por ejemplo, uno puede dirigir el viento, el uso de la vela mayor, solo, por el recorte de la fuerza.

Mi pregunta es ¿por qué la recortada de la vela mayor en la configuración anterior da un par mayor.

Esto también parece opuesto a la regla: "más de la vela mayor es el toldo más el barco tiende a subir.", como se explica en http://www.sailtheory.com/mandf.html#sailsteering

Editar:

A mi entender, hay varias posibles efectos de la competencia que participan:

(1) los Efectos que tienden a AUMENTAR la vela mayor par a la cabeza:

(1A), La dirección de la vela de la fuerza se vuelve más perpendicular a la embarcación. Esto aumenta la inclinación de la torsión. Dado que la inclinación de movimiento ocurre más rápido que la de inflexión, el barco de talón más. Esto mueve la vela de la fuerza, lo que aumenta el brazo de palanca y la torsión de la cabeza. vea el diagrama en: http://www.sailtheory.com/mandf.html#hellingstuur

(1B) de La vela de la fuerza se mueve hacia atrás desde la vela se estira hacia atrás. Esto aumenta el brazo de palanca y la torsión.

(2) los Efectos que tienden a DISMINUIR la vela mayor par a la cabeza:

(2A), La dirección de la vela de la fuerza se vuelve más perpendicular a la embarcación. Suponiendo que la fuerza es perpendicular a la vela, y que el centro de rotación entre el mástil y el centro de fuerza, uno ve que la tirar de la vela, reduce el par motor a la cabeza, como puede verse en el siguiente diagrama:

Como Theta se hace pequeño, a la par de Tau es reducido. Esto es opuesto a lo que se indica en algunas de las respuestas que figuran a continuación.

(2B) de La vela de la fuerza se reduce ya que la vela estaba tirado fuera de su ángulo de ataque óptimo, perdiendo así la elevación y de la reducción de la torsión.

(2C) Debido a (2B) la inclinación de par es también disminuyó. Con un razonamiento similar a (1A), esto disminuye el brazo de palanca y el par.

(2D) de La vela de la fuerza se mueve hacia adelante desde la parte de popa de la vela es muy plana y puestos de venta. Esto acorta el brazo de palanca y reduce el par. Esto se describe en http://www.sailtheory.com/mandf.html#sailsteering

Sabemos de la realidad que 1A+1B > 2A+2B+2C+2D. Teniendo en cuenta la inclinación solos, también sabemos que 1A > 2C. Sigue sin explicarse por qué, en general, este es el caso.

Answer 1

Mucho de lo que he comenzar aquí ya será conocido por el autor de la pregunta, pero sólo para dar algunos antecedentes de mi respuesta...

La acción del viento sobre las velas se puede descomponer en dos componentes: Uno que actúa para mover el barco hacia delante, y otro que actúa para empujar hacia un lado. El lado de la fuerza es contrarrestado por la quilla/orza/orza, que deja el avance de la fuerza para propulsar el barco. Para esta discusión, voy a ignorar el par resultante que actúa para el talón de la embarcación.

La fuerza del agua en la quilla puede ser tratada como si se actúa lateralmente en una posición a lo largo de la eslora del barco, y de la misma manera para las fuerzas laterales de cada vela. Estas fuerzas laterales producen un momento de torsión que tiende a girar el barco, y no son, en general, va a equilibrar el uno al otro. Una vez que las velas son recortados para un determinado ángulo de ataque del viento, este residuo de torsión es contrarrestado por el timón. De esta manera, el barco llega a un estado estable donde todos los pares están en equilibrio y es impulsado en la dirección deseada.

Si el ajuste de las velas se ajusta entonces, la fuerza de que la vela va a cambiar en magnitud y dirección, ambos de los cuales se altera la componente lateral de la fuerza de esa vela. El general de la fuerza de una vela es de suponer que en una dirección cercana (pero me imagino que no se exactamente) perpendicular a la superficie de vela. Por lo tanto, cuando la vela se tira en el cierre, más de su fuerza está dirigida lateralmente. Con todos los demás recorte se mantiene constante, este cambio en el par comenzaría a girar el barco.

Si el exceso de fuerza está actuando en la parte trasera de la embarcación (es decir, la vela mayor se tira en), entonces la parte trasera de la embarcación sería empujado contra el viento, que obviamente significa que el barco se está convirtiendo en el viento. Del mismo modo, si el brazo se estira con el extra de la fuerza lateral que iba a empujar el arco lejos del viento.

Como otras respuestas han dicho, esto es probable que viole la regla: "más de la vela mayor es el toldo más el barco tiende a subir." debido a que la regla se da en el contexto de un diferente equipo. En una sola vela de aparejo, por ejemplo, el centro de fuerza lateral de la vela mayor, puede estar bien adelante del centro de fuerza lateral de la orza, mientras que en el catamarán, la orza parece ser, incluso, con el mástil, lo que situaría el centro de la fuerza lateral de la vela mayor, muy por detrás de la orza.

Una buena ilustración de este efecto es el Yawl rig. El pequeño mesana no proporcionan la propulsión, pero la posición en el extremo de lectura de la embarcación que le permite proporcionar un ajuste fino de la torsión en el barco. Esto es lo que permite la yawl a ser recortadas para navegar sin una mano sobre el timón.

Answer 2

Hay dos razones principales por las que cerca de acarreo trae su proa al viento.

Una razón es que el tapizado mayor le da un mayor par de torsión: El equivalente a la fuerza en un freebody diagrama es mayor para un recortada (cerca de bolina) vela mayor. Tenga en cuenta que el acutal de la fuerza no tiene que cambiar con el fin de lograr esto, ya que |par| = |F X L|; donde F = fuerza, L = longitud del brazo de palanca, ambas son cantidades vectoriales, y 'X' es el vector de la cruz del producto operador.

Considerar el mástil principal como punto de pivote para el barco (esto es casi seguro que no es exactamente cierto, pero lo considera así por el momento). El brazo de palanca que la vela mayor se utiliza para girar el barco sobre este punto es la distancia desde el mástil, vela mayor para el aseguramiento de punto o malacate para la línea que se mantiene la vela mayor en cualquiera que sea la posición que usted desea. Esta longitud no cambia.

Así, L no cambia. F no cambia. ¿Qué cambia? El ángulo entre los dos vectores. Cuando F y L son en casi un ángulo de 90 grados, "F x L" es de lo más grande. Esto ocurre cuando los lleven.

Una manera de visualizar el par equivalente es la imagen de la orientación de la embarcación y el mástil de arriba. Suponga que la vela mayor de la cruz miembro es tan larga como la distancia desde el mástil hasta el aseguramiento de punto. Suponga también que la vela se deja salir a donde forma un ángulo de 90 grados con la quilla de la línea. Eso significa que la vela mayor aseguramiento de la línea se forma un ángulo de 45 grados con la quilla de la línea y la vela mayor. Digamos que 'F' es de 1000 libras. Que la tensión puede ser dividida en una fuerza y un par. sinusoidal(45) = coseno(45) = 1/1.414 = 0.707. Por lo que el barco experiencias 1000sin(45) = 707 libras de impulso hacia adelante a través del agua. Esta fuerza, ha de servir para designar el barco en el aseguramiento punto de la vela mayor de la línea. La gloria también experiencias 1000cos(45) = 707 lbs. de la fuerza como de la 'F', en un puro (F)(L) de torque.

Ahora vamos a cerrar distancia: 'F' y 'L' son los mismos, y la vela mayor que hace un ángulo de 30 grados con la quilla de la línea. El impulso a la embarcación es 1000sin(30) = 500 libras. La 'F' en el par componente es 1000cos(30) = 866 lbs. Que es casi un 24% de aumento en la 'F', que se traducirá en un incremento del 24% en el par (ya que L se mantiene constante).

La segunda razón por la que cerca de acarreo trae la proa hacia el viento es pensar en la vela mayor, como una veleta, con el viento viene de solo un par de grados a popa de un rayo que es co-axial con la vela mayor de la cruz del brazo y apuntando hacia delante a través del mástil. Este nunca cambia (significativamente, en el estado estacionario, y se supone que no se "ejecuta antes de que el viento se llevó"). Así, en cualquier giro, la posición de la vela mayor con relación al viento no cambia. Dado esto, ¿qué va a pasar si usted arriar la vela mayor, más cerca de su barco? Con relación al viento, que no son realmente el acarreo de la vela mayor en cualquier lugar, ya que se mantiene fijo con relación al viento. Lo que realmente está haciendo es el acarreo de la quilla en línea (barco del eje) más cerca de la vela mayor del eje, lo que trae más cerca de la proa al viento.

Answer 3

Desde mi experiencia de navegación (que no incluyen los catamaranes específicamente) en un apretado vela siempre quiere convertir el barco en el viento. Es la cancelación total o parcial de esta fuerza con la estabilidad proporcionada por una quilla y/o orza que le permite avanzar en una estrecha distancia. Debido a que la fuerza en el barco de la vela actúa siempre a 90 grados desde donde el auge de la línea, tirando de la vela en estrecha crea un mayor torque que debe ser cancelada si usted quiere que su barco para permanecer en la posición correcta. Normalmente, esto implica usar el peso de su cuerpo como un contrapeso.

Forzando el brazo puede aumentar el flujo de aire alrededor de la lámina de cambiar la dirección aparente del viento, aunque no estoy seguro de si esto es lo que están hablando..