Отличная статья про отличия морских каяков от серфски

Обсуждение моделей морских и озерных каяков, байдарок, каноэ и аналогичных плавсредств. Опыт эксплуатации морских каяков. Сравнение моделей каяков. Выбор морского каяка.
Аватара пользователя
Mikle
Сообщения: 1126
Зарегистрирован: 15 апр 2010, 05:32
Reputation: 80
Город: Самара

Re: Отличная статья про отличия морских каяков от серфски

Сообщение Mikle » 15 ноя 2018, 05:02

Шкешыр писал(а):
Вы называете книгу Норвуда "научно-популярной", хотя обсуждаемая модель там изложена вполне грамотным физ-мат языком, принятым в периодических рецензируемых физических журналах, без всякой "популярности". Фактически - Вы предлагаете просто верить вашим численным расчетам, а точнее - программе, которой Вы пользуетесь.
Михаил, я называю книгу Норвуда научно-популярной, потому что она таковой является. Это означает, что она не прошла нормальную систему рецензирования, принятую в ведущих научных журналах. Язык тут совершенно ни при чем.
Что касается вашего предложения проанализировать книгу Норвуда на предмет точности и применимости ее формул к каякостроению, то я не вижу в этом большого смысла. Во-первых потому, что ни один нормальный ученый из тех чьи статьи я выкладывал не стал бы заморачиваться со сложным численным моделированием и ограничениями на форму каяка (типа параболичности кривой ватерлинии и эллиптичности обводов) если бы формулы в книге Норвуда давали хорошие результаты для каяков. Во-вторых, судя по вашим выводам из книги Норвуда (например о том, что волновое сопротивление заметно выше сопротивления трения при каячных скоростях), его приближенные формулы для скоростных катамаранов просто неверны для медленных каяков. И это не из моего опыта, а из данных, полученных экспериментально в опытовых бассейнах. Я вам давал ссылку на статью на русском языке еще советских времен. Аналогичные результаты получаются в современных численных моделях. В третьих, я просто не могу проверить его формулы сам, потому что все эмпирические и приближенные формулы лучше всего проверять экспериментом, а у меня такой возможности нет. Но про неутешительные результаты чужих экспериментов я написал выше. Еще есть просто здравый смысл: в академической гребле геометрия судов ничем не ограничена. Люди уже не меньше 150 лет экспериментируют там с формой лодок для достижения лучших результатов. И последние десятилетия они практически не меняются И ИХ ФОРМА С ТОЧНОСТЬЮ ДО 5% совпадает с оптимальной, вычисленной методами численного моделирования.
Михаил, мой вам совет, успокойтесь вы уже наконец с Норвудом и ознакомьтесь с другими работами на эту тему. Ни в одной научной статье я не встречал ссылок на эту книгу, зато полно ссылок на работы Фруда, Митчела, Готмана, Баи, Така и Лазаускаса.
Продолжим дискуссию. Вы выкладываете результаты ваших численных рассчетов, проверить которые - большинство не в состоянии - уже хотя бы потому, что соотв. программы - если их официально покупать - стоят больших денег, а если взламывать - то это, как минимум, ненадежно. А главное - программа - вещь в себе. Например, насколько я понимаю - Вы сами слабо представляете, какая физ-мат модель там заложена.

Однако, в действительности - нет необходимости полагаться только на программу.

Вы правильно упоминаете интеграл Митчела. Действительно, теория волнового сопротивления при движении водоизмещающих корпусов - началась с этого интеграла. Он - многомерный, а потому - крайне неудобный для вычислений. В последующие годы после Митчела - люди его пытались как-то упростить, например - сводили к двумерным. В Норвуде (не важно, как называть эту книгу, важно то, что соотв. раздел там написан вполне на физ-мат языке, Вы не можете утверждать обратное) - пошли еще дальше - интеграл свели к одномерному ! Одномерный интеграл - это уже то, что программируется за 15 минут стандартными и бесплатными средствами, в этом - его ценность.

Еще 1 из ключевых параметров в Норвуде - призматический коэфициент полноты, но он не сильно различается для разных каяков.

Конечно - весьма странно, что в Норвуде нет ссылок на работы, где бы приводился вывод подобной формулы, с одномерным интегралом, а с другой стороны - странно, что никто не ссылается на Норвуда. С другой стороны - формула Норвуда для волнового сопротивления очень похожа на правду - дает картинки зависимости волнового сопротивления от числа Фруда - очень похожие на те, что приводятся в других источниках !!

Что это практически означает: это означает то, что возможно, стоит поправить некоторые коэффициенты (коэффициент) при самой формуле для волнового сопротивления, а также коэффициент при формуле для сопротивления трения (формула Прандтля- Шлихтинга) - и то, что изложено в Норвуде - будет давать результаты, очень близкие к тому, что дает ваша программа!

Но только отличие будет в том, что в отличие от вашей программы - программа для расчета по Норвуду:
  • - очень простая и быстрая (мгновенная),
  • - бесплатная,
  • - позволяет легко рассчитывать любые параметрические зависимости!
  • - позволяет определять качественные зависимости от параметров!
  • - не "вещь в себе" - содержит простую и понятную физ-мат модель!
(Основная и единственная трудность там - знать призматический коэффициент полноты. Который можно взять из той же вашей программы).

====================================================
Итак, что я предлагаю: ближе к новогодним каникулам (когда появится время) - мы проводим совместные расчеты:

1) сверяем формулы для расчета сопротивления трения (если у Вас есть описание к вашей программе, из которого ясно, что там стоит), но независимо от п. 1) -

2) проводим расчеты при параметрах, когда волновым сопротивлением можно пренебречь - после этого можно либо
а) откалибровать коэффициент вязкостного трения в расчетах по Норвуду (или, что тоже самое - в формуле Прандтля-Щлихтинга), если полностью доверять вашей программе, либо
б) если этот коэффициент будет подозрительно большой - попробовать понять, что там у Вас стоит на самом деле.

Но будем считать, что после п. 2) - в формуле, которой я пользуюсь - будет стоять правильный коэффициент.

3) проводим расчеты при параметрах, когда превалирует волновое сопротивления - после этого правим, если есть необходимость, коэффициент при "формуле Норвуда" для волнового сопротивления (чтобы Вас не раздражать Норвудом - мы ее можем назвать, например, как "сильно упрощенный интеграл Митчела").

4) после этого пробуем считать при других параметрах (а точнее говоря, посчитать несколько кривых зависимости полного сопротивления от числа Фруда при разных параметрах) - думаю, что результат расчетов по "откалиброванному Норвуду" - не будет сильно отличаться от результатов по вашей программе. Точнее говоря - думаю что точность будет вполне достаточна для 95% каякеров!

5) В случае успеха - можно и статейку простенькую тиснуть куда-нить, в какой-нибудь простой рецензируемый журнал.

Цель затеи - сделать инструмент, понятный и удобный для общего пользования, с понятной физ-мат моделью, и позволяющий оценить параметрические зависимости. (Впрочем, можно легко насчитать соотв. графики). Например, можно при каких-то "стандартных" значениях крейсерской мощности (скажем, 150 Ватт) и фиксированного веса каяк+каякер, а также для фиксированного призматического коэффициента полноты Cp- насчитать зависимости скорости от длины по КВЛ и ширины на миделе каяка. Можно сделать несколько графиков с разными Cp.

PS: вопрос, на который по прежнему нет ответов: какой, Вы полагаете, является погрешность в расчетах вашей программы (в % от результатов) и как она зависит от параметров?
Если Вы помните - Вы давали статью известного конструктора А. Назарова, в которой показывалось, что погрешности - могут быть весьма большими..

И еще рассуждения, в тему погрешности: если обводы каяка описываются N-парметрическим семейством кривых, то меняя каждый из N парметров в каком то пределе, мы получим небольшое отклонение в результатах расчетов. Каяк, который есть у некоего каякера - при тех же основных геометрических и весовых параметрах - будет по своим свойствам находится где-то внутри области этих отклонений, ведь мы не знаем точно формулы его обводов. В связи с этим - получается некоторая "естественная" погрешность (дополнительная к погрешности расчетов программы), связанная с указанной неопределенностью формы обводов. Ясно, что она - небольшая. Но какая именно - это вопрос.

Я полагаю, что точная форма обводов - для большинства каякеров - не важна, важен призматический коэффициент полноты и его зависимость от основных геометрических параметров для типичных обводов.

Но вот коэффициент вязкого сопротивления - важен. Скажем, композитные каяки по этой причине будут быстрее полиэтиленовых. Оценку я как-то делал, основываясь на теории, изложенной в учебники Войткунского по сопротивлению движению судов. У меня получилось значение до 0.2 - 0.3 км в час при прочих равных параметрах.
КБ СамБот - производство судов для спорта, отдыха и туризма

Аватара пользователя
Шкешыр
Сообщения: 776
Зарегистрирован: 30 июн 2018, 22:29
Reputation: 152
Город: москва

Re: Отличная статья про отличия морских каяков от серфски

Сообщение Шкешыр » 15 ноя 2018, 06:47

Итак, что я предлагаю: ближе к новогодним каникулам (когда появится время) - мы проводим совместные расчеты:
Программы совершенно бесплатные. И весьма быстрые. Вот ссылка на одну: https://yadi.sk/d/DdgqhUqSm8lyWQ
Вот на вторую: https://yadi.sk/d/Qp0Z9E52n38uhQ
Вот ссылка на файл Excel, которым пользуются обе программы для расчета сопротивления (хотя видимо и с некоторыми корректировками, потому, что их расчеты не совпадают со 100% точностью): https://yadi.sk/d/Qp0Z9E52n38uhQ
В 33 строке этой таблицы содержится формула, по котрой считается волновое сопротивление (точнее остаточное).
Попробуйте с ними поработать и заодно разобраться с их физматмоделью.
Какая погрешность полуэмпирических вычислений сказать очень сложно. Проверяется практикой. Видимо поэтому серьезные люди и считают тройной интеграл Митчела, а не пытаются свести его к одинарному путем сомнительных упрощений и допущений. Хотя даже и при тройном там проблем и источников для погрешностей остается немало.
Тот вариант, что вы предлагаете на мой взгляд ничуть не лучше других эмпирических моделей. Только у вас еще и призматический коэффициент вылезает никому не нужный.

Аватара пользователя
Mikle
Сообщения: 1126
Зарегистрирован: 15 апр 2010, 05:32
Reputation: 80
Город: Самара

Re: Отличная статья про отличия морских каяков от серфски

Сообщение Mikle » 15 ноя 2018, 08:59

Шкешыр писал(а):
Итак, что я предлагаю: ближе к новогодним каникулам (когда появится время) - мы проводим совместные расчеты:
Программы совершенно бесплатные. И весьма быстрые. Вот ссылка на одну: https://yadi.sk/d/DdgqhUqSm8lyWQ
Вот на вторую: https://yadi.sk/d/Qp0Z9E52n38uhQ
Вот ссылка на файл Excel, которым пользуются обе программы для расчета сопротивления (хотя видимо и с некоторыми корректировками, потому, что их расчеты не совпадают со 100% точностью): https://yadi.sk/d/Qp0Z9E52n38uhQ
В 33 строке этой таблицы содержится формула, по котрой считается волновое сопротивление (точнее остаточное).
Попробуйте с ними поработать и заодно разобраться с их физматмоделью.
Спасибо! Раз есть такая возможность - посчитаю сам:)
Шкешыр писал(а): Какая погрешность полуэмпирических вычислений сказать очень сложно. Проверяется практикой.
Довольно странно, что авторы программ не озаботились этим важным вопросом. Тем более зная ссылки типа статьи А. Назарова.
Шкешыр писал(а): Видимо поэтому серьезные люди и считают тройной интеграл Митчела, а не пытаются свести его к одинарному путем сомнительных упрощений и допущений. Хотя даже и при тройном там проблем и источников для погрешностей остается немало.
"Серьезные люди" и "сомнительных упрощений и допущений" - это не язык физика. Есть физ-мат модель, есть ее пределы применимости. Есть ее погрешности (в %), есть сравнения с другими моделями - нам такой язык нужен.

В данном случае - беглое сравнение с другими ссылками показывает, что этот одинарный интеграл - дает кривые зависимостей мощности буксировочного сопротивления от чисел фруда - очень похожие на более сложные или полу-эмпирические модели! Что дает некоторые надежды на применимость этой упрощенной модели (повторюсь, к сожалению, авторы не дали ссылок, как им удалось тройной интеграл редуцировать к одинарному)...
Шкешыр писал(а): Тот вариант, что вы предлагаете на мой взгляд ничуть не лучше других эмпирических моделей. Только у вас еще и призматический коэффициент вылезает никому не нужный.
Аналитическая формула - всегда хороша тем, что позволяет увидеть ЯВНЫЕ ЗАВИСИМОСТИ ОТ ПАРАМЕТРОВ. Странно, если Вы этого не понимаете.

"Никому не нужный коэффициент" - это опять не язык физика. Я уже писал - есть многопараметрическое семейство кривых, описывающее теоретические обводы каяка, вместо кучи параметров - иметь (если это возможно) 1 параметр - в данном случае - призматический коэффициент - всегда лучше.

Слова "если это возможно" - фактически относятся к точности расчетов. А потому - см. мои вопросы выше на сей счет.
КБ СамБот - производство судов для спорта, отдыха и туризма

Аватара пользователя
Шкешыр
Сообщения: 776
Зарегистрирован: 30 июн 2018, 22:29
Reputation: 152
Город: москва

Re: Отличная статья про отличия морских каяков от серфски

Сообщение Шкешыр » 15 ноя 2018, 17:07

Аналитическая формула - всегда хороша тем, что позволяет увидеть ЯВНЫЕ ЗАВИСИМОСТИ ОТ ПАРАМЕТРОВ. Странно, если Вы этого не понимаете.
Я это понимаю )) Просто судя по тем результатам, которые вы получаете из этой аналитической формулы там "явные зависимости параметров" не то что не прослеживаются, но попросту не верны.
В физике существует масса проблем, которые нельзя свести к простой налитической формуле в той области переменных, которая представляет интерес. Например такая "простейшая" вещь, как задача трех тел в механике. Они решаются только численно для общего случая. Во всяком случае пока.
Что касается понимания зависимости сопротивления лодки от основных переменных, то оно у меня есть и оно очень неплохо образуется от возни с численными моделями, когда изменяется только одна переменная и наболюдается результат.
Впрочем в том экселешном файле, который я вам показал, есть как раз именно аналитическая формула для расчета. Только она совсем не простая и к тому же эмпирическая. Там нет численного моделирования и тройных интегралов. Разберитесь с ней и пользуйтесь на здоровье.

Аватара пользователя
nebosy
Сообщения: 708
Зарегистрирован: 05 сен 2014, 22:21
Reputation: 81
Город: Самара

Re: Отличная статья про отличия морских каяков от серфски

Сообщение nebosy » 15 ноя 2018, 19:34

Шкешыр писал(а): Например такая "простейшая" вещь, как задача трех тел в механике. Они решаются только численно для общего случая. Во всяком случае пока.
Оооо! Базар за Три Тела зашёл!
Слежу за темой.
Каждого человека можно выслушать, но не с каждым стоит разговаривать.©

Аватара пользователя
Паша
Сообщения: 155
Зарегистрирован: 26 ноя 2014, 03:44
Reputation: 10
Город: Тольятти

Re: Отличная статья про отличия морских каяков от серфски

Сообщение Паша » 16 ноя 2018, 03:30

:nea:
nebosy писал(а):
Шкешыр писал(а): Например такая "простейшая" вещь, как задача трех тел в механике. Они решаются только численно для общего случая. Во всяком случае пока.
Оооо! Базар за Три Тела зашёл!
Слежу за темой.
Когда встречаются два физика-теоретика, к тому же еще и оба каякера, начинается непонятная для форумчан жесть! Господа, предлагаю проверить Ваши расчеты на практике , в рамках СЖК или Самарского гребных марафонов. Лично я пойду на серфски, а Вы не знаю?

Аватара пользователя
Mikle
Сообщения: 1126
Зарегистрирован: 15 апр 2010, 05:32
Reputation: 80
Город: Самара

Re: Отличная статья про отличия морских каяков от серфски

Сообщение Mikle » 16 ноя 2018, 06:08

Шкешыр писал(а): Что касается понимания зависимости сопротивления лодки от основных переменных, то оно у меня есть и оно очень неплохо образуется от возни с численными моделями, когда изменяется только одна переменная и наболюдается результат.
Впрочем в том экселешном файле, который я вам показал, есть как раз именно аналитическая формула для расчета. Только она совсем не простая и к тому же эмпирическая. Там нет численного моделирования и тройных интегралов. Разберитесь с ней и пользуйтесь на здоровье.
Только Вы даже не знаете, ни что это за формула, ни ее погрешности. Но самое главное - параметров, как минимум -5, дергая только за 1 - можно упустить что-то важное из области значений функции.
Шкешыр писал(а):
Аналитическая формула - всегда хороша тем, что позволяет увидеть ЯВНЫЕ ЗАВИСИМОСТИ ОТ ПАРАМЕТРОВ. Странно, если Вы этого не понимаете.
Я это понимаю )) Просто судя по тем результатам, которые вы получаете из этой аналитической формулы там "явные зависимости параметров" не то что не прослеживаются, но попросту не верны.
Вы крайне невнимательно прочитали мои последние сообщения. Я же говорю - формула для сопротивления трения - по видимому, та же, что и у Вас, но возможно, с немного отличающимся численным коэффициентом, для волнового сопротивления - дает ПРАВИЛЬНЫЕ зависимости мощности буксировки от чисел Фруда, но, возможно, есть сомнения в точности коэффициентов. Я надеюсь, Вы понимаете отличие функциональной зависимости от параметров от численного коэффициента при формуле ?
Шкешыр писал(а): В физике существует масса проблем, которые нельзя свести к простой налитической формуле в той области переменных, которая представляет интерес. Например такая "простейшая" вещь, как задача трех тел в механике. Они решаются только численно для общего случая. Во всяком случае пока.
Хороший пример, только он - скорее в обратную сторону - о том, что тщательнее надо с параметрическими зависимостями!:)). В проблеме 3 тел - динамика сильно зависит от начальных условий, причем эта динамика при некоторых начальных условиях - может стать даже хаотичной ! Мягко говоря - это не наш случай:))
КБ СамБот - производство судов для спорта, отдыха и туризма

Maxno
Сообщения: 358
Зарегистрирован: 31 май 2015, 06:56
Reputation: 54

Re: Отличная статья про отличия морских каяков от серфски

Сообщение Maxno » 16 ноя 2018, 06:11

Паша писал(а):Лично я пойду на серфски, а Вы не знаю?
140 км на серфски? И какой же, если не секрет?

Аватара пользователя
Шкешыр
Сообщения: 776
Зарегистрирован: 30 июн 2018, 22:29
Reputation: 152
Город: москва

Re: Отличная статья про отличия морских каяков от серфски

Сообщение Шкешыр » 16 ноя 2018, 06:31

Вы крайне невнимательно прочитали мои последние сообщения. Я же говорю - формула для сопротивления трения - по видимому, та же, что и у Вас, но возможно, с немного отличающимся численным коэффициентом, для волнового сопротивления - дает ПРАВИЛЬНЫЕ зависимости мощности буксировки от чисел Фруда, но, возможно, есть сомнения в точности коэффициентов.
Михаил, я все внимательно читаю и именно потому и сомневаюсь, что введя какие-то поправочные коэффициенты с помощью екселешной модели вы радикально исправите формулы Норвуда применительно к каякам. Потому что вы сами не понимаете как эти формулы были получены путем упрощения интеграла Митчела. Теперь вы предлагаете к этим непонятно как упрощенным формулам приладить какие-то коэффиценты, полученные из непонятно какой экселешной модели ))) И на выходе вы ожидете что-то вменяемое?? По мне, так уж лучше разобраться с тем, какие формулы лежат в основе экселешного файла. Тем более там в качестве переменных используются любимые вами параметры типа призматического коэффициента, длины ватерлинии, ширины ватерлинии, углов заострения и т.п. Плюс этот экселешный файл используется двумя самыми популярными софтами для расчетов каяков и годами использовался журналом Sea Kayaker для оценки новых каяков. Плюс этой модели точно соответствуют натурные испытания в бассейне как минимум пяти каяков (потому что на основании этих испытаний и вводились эмпирические коэффициенты в файл).

Аватара пользователя
Шкешыр
Сообщения: 776
Зарегистрирован: 30 июн 2018, 22:29
Reputation: 152
Город: москва

Re: Отличная статья про отличия морских каяков от серфски

Сообщение Шкешыр » 16 ноя 2018, 06:40

Когда встречаются два физика-теоретика, к тому же еще и оба каякера, начинается непонятная для форумчан жесть! Господа, предлагаю проверить Ваши расчеты на практике , в рамках СЖК или Самарского гребных марафонов. Лично я пойду на серфски, а Вы не знаю?
Я выше приводил видео смешанных соревнований, где при средних скоростях 14+ побеждают короткие и узкие К1, а не длинные и узкие серфски. Это вполне соответствует расчетам в программе KayakFoundry )) Проблема в том, что гребцы сильно отличаются... Но для скоростей ваших самарских соревнований (около 10 км/ч) узкий и длинный серфски должен хорошо подходить.

Ответить

Кто сейчас на конференции

Сейчас этот форум просматривают: нет зарегистрированных пользователей и 14 гостей