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.

Re: Отличная статья про отличия морских каяков от серфски

Сообщение Шкешыр » 11 июл 2018, 15:38

Нужно с расчетными формулами разбираться, что стоит в программе, и на основе чего оно там стоит.

Вот отчасти ответ на ваш вопрос:
KAPER is a mathematical performance prediction program designed by John Winters exclusively for the design and evaluation of small lightweight human powered water craft. It is based on over 200 ship, boat and model tests of light displacement, shallow draft, low Beam/Length ratios and refined to suit tank test data from both canoes and kayaks. The first edition of KAPER was created in 1989 and limited to high beam/length ratios common to canoes. It was based upon Admiral David Taylor's formula for ship resistance modified to suit low Displacement/Length ratio hulls and canoe test data. After many permutations the existing program was refined to its current state in 1996. You may have seen the KAPER data in the kayak reviews in Sea Kayaker Magazine.
  • 0

Аватара пользователя
Шкешыр
 
Сообщения: 28
Зарегистрирован: 30 июн 2018, 22:29
Репутация: 2
Город: москва

Re: Отличная статья про отличия морских каяков от серфски

Сообщение Шкешыр » 11 июл 2018, 16:11

Вот еще интересный материал по расчетам сопротивления: http://old.katera.ru/files/magazines/237/110-113.pdf
  • 0

Аватара пользователя
Шкешыр
 
Сообщения: 28
Зарегистрирован: 30 июн 2018, 22:29
Репутация: 2
Город: москва

Re: Отличная статья про отличия морских каяков от серфски

Сообщение Mikle » 11 июл 2018, 17:56

Шкешыр писал(а):Вот еще интересный материал по расчетам сопротивления: http://old.katera.ru/files/magazines/237/110-113.pdf

Особенно интересен в этом материале многоуважаемого Альберта Назарова заключительный (!) абзац:

Если при использовании
очередной компьютерной «считалки» у конструктора
возникнет желание ознакомиться с заложенным в нее методом –
полагаю, цель настоящей публикации будет достигнута.


Но вернемся к нашим баранам (короткое замечание: пишите пожалуйста все ответы на цитаты в одном сообщении, не размножая количество сообщений - иначе крайне неудобно читать форум):

Вы правы насчет числа Рейнольдса, но тут нужно рассматривать детали: при использовании формулы Прандтля-Шлихтинга (формула (3) в тексте ниже) число Рейнольдса оказывается под логарифмом, т.ч. зависимость - медленная.
Помимо этого - мы можем взять 2 судна одинаковой длины (и в этом плане одинаковые по Рейнольдсу), но существенно различающиеся по ширине.
Практика показывает, что более узкие суда - заметно легче на ходу даже при скоростях 7 км в час! Т.ч. что-то тут не так с интерпретациями или с коэффициентами. Можно конечно сослаться на призматический коэффициент полноты миделя Cp, но для достаточно длинных судов коэффициенты Cp можно сделать близкими.

Ниже - размещаю фрагмент текста с простой апроксимационной формулой из Норвуда. Rw - отношение полного сопротивления к объемному водоизмещению D (точнее, к D*rho*g). В тексте говорится о катамаране, но не учитывается интерференция волн от поплавков, т.е. поплавки считаются независимыми, т.ч. текст верен и для однокорпусного судна.

Первое слагаемое в формуле (1) - сопротивление трения.
  • 0

Вложения
Rw_fr_Start10.jpg
коэффициент сопротивления движению судна
Rw_fr_Start10.jpg (303.71 Кб) Просмотров: 271
КБ СамБот - производство судов для спорта, отдыха и туризма
Аватара пользователя
Mikle
 
Сообщения: 869
Зарегистрирован: 15 апр 2010, 05:32
Репутация: 46
Город: Самара

Re: Отличная статья про отличия морских каяков от серфски

Сообщение Шкешыр » 11 июл 2018, 18:14

Практика показывает, что более узкие суда - заметно легче на ходу даже при скоростях 7 км в час!

Практика такого не показывает. Если, конечно, у судов площадь смоченной поверхности примерно одинакова.
Практика - это результаты измерений в опытных бассейнах, которые затем были перенесены в компьютерные программы для расчета в том числе сопротивления. И эта практика, повторяю, ничего подобного не показывает.

Не понял зачем вы мне приводите формулу для катамарана с плоским транцем. У каяков такого не бывает и срыва потока, приводящего к увеличению сопротивления формы при наших скоростях, не происходит. Да и в целом я не понял зачем вы мне ее привели. Она никак не доказывает, что волновое сопротивление каяков начинает превышать сопротивление трения при скоростях свыше 4 км/ч. Вы кажется это пытаетесь доказать?

Михаил, вы в электричество тоже не верите? Если все же вы верите в электричество, то почему не верите в результаты испытаний в опытных бассейнах??

Слушайте, у меня ей богу нет никакого желания разбираться в вашем Норвуде, который писал научпоп про скоростные катамараны с неограниченным запасом мощности, а вы как-то, видимо криво, все это экстраполируете на медленные каяки. Делайте работу над ошибками сами, плиз.
  • 0

Аватара пользователя
Шкешыр
 
Сообщения: 28
Зарегистрирован: 30 июн 2018, 22:29
Репутация: 2
Город: москва

Re: Отличная статья про отличия морских каяков от серфски

Сообщение Шкешыр » 11 июл 2018, 18:44

Вот не поленился и специально сейчас создал два проекта каяка:
422 см х 56 см
622 см х 49 см

Оба аккуратненькие и не сильно плоскодонные. Поперечные обводы по сути идентичны, если не считать увеличения ширины.

Водоизмещение и у того и у другого 102 кг. Догадайтесь у какого меньше полное сопротивление при 6 км/ч? У короткого, представьте себе )) На целых 8%.
А у кого меньше при 10 км/ч? Конечно у длинного. На 23%.
И мой личный опыт, как я уже говорил, это подтверждает. Есть у меня каяк 385 х 55 и 550 х 50. И нифига второй не "легче идет" на малых скоростях.
Это по поводу ваших разговоров про то, что длинные и узкие завсегда "легче идут" ))
Другое дело, что у моего короткого площадь смоченной поверхности меньше. Если изуродовать его так, чтобы она стала равна площади узкого, то тогда и на малых скоростях узкий будет на капельку быстрее. Как и положено из-за увеличения для него числа Рейнольдса.
  • 0

Аватара пользователя
Шкешыр
 
Сообщения: 28
Зарегистрирован: 30 июн 2018, 22:29
Репутация: 2
Город: москва

Re: Отличная статья про отличия морских каяков от серфски

Сообщение Mikle » 12 июл 2018, 01:40

Шкешыр писал(а):Не понял зачем вы мне приводите формулу для катамарана с плоским транцем. У каяков такого не бывает и срыва потока, приводящего к увеличению сопротивления формы при наших скоростях, не происходит.

Где Вы там прочитали про плоский транец? Насчет срыва потока - там это в виде поправки, которую легко положить равной нулю.

Шкешыр писал(а):Михаил, вы в электричество тоже не верите? Если все же вы верите в электричество, то почему не верите в результаты испытаний в опытных бассейнах??

К чему словоблудие про электричество - я не понял. В опытных бассейнах - измеряют полное сопротивление, а не сопротивление трения. Ваш источник, где были данные по процентам от полного сопротивления - весьма странный: указан не коэффициент трения, а проценты от квадратично зависящего от скорости сопротивления при неопределенной "средней скорости", которую Вы сами определили как 10 - 13 км в час, т.е. +- трамвайная остановка.

Шкешыр писал(а):Слушайте, у меня ей богу нет никакого желания разбираться в вашем Норвуде, который писал научпоп про скоростные катамараны с неограниченным запасом мощности

Зачем писать фантазии про "неограниченный запас мощности", если Вы не читали этот учебник. Крайне странно, когда физик по образованию прибегает к подобной фразеологии. На физтехе, очевидно, учили, что не существует "большой мощности", существует мощность, большая по сравнению с какой-то характерной для данной задачи величиной.

В Норвуде - необязательно разбираться, можно разобраться в любом другом источнике, где приводится аналитический анализ. Вместо этого - Вы предлагаете верить вашей программе. Вполне возможно, что эта программа считает правильно, а модель Норвуда - слишком грубая. Но в этом случае - было бы интересно узнать - ПОЧЕМУ она грубая, и в чем модель, заложенная в вашей программе - лучше. Пока непонятно даже, что за модель там заложена! Как ни странно - Вас даже это не заинтересовало, хотя Вы же сами привели ссылку на статью Альберта Назарова, в которой говорится, что неплохо бы понимать модель, заложенную в численном коде.

И еще: может существовать сколь угодно неправильных моделей, дающих численно правильное описание эксперимента в узком диапазоне параметров. Поэтому интересно именно описание модели и зависимостей, которые она дает.
Формулы из Норвуда я привел - поскольку там в явном виде показаны все зависимости!
Если там что-то неправильно - было бы интересно узнать - почему.
  • 0

КБ СамБот - производство судов для спорта, отдыха и туризма
Аватара пользователя
Mikle
 
Сообщения: 869
Зарегистрирован: 15 апр 2010, 05:32
Репутация: 46
Город: Самара

Re: Отличная статья про отличия морских каяков от серфски

Сообщение Шкешыр » 12 июл 2018, 02:27

Вотт по этой ссылке вы можете скачать модель в формате Excel и посмотреть какие формулы они там применяют: http://www.marinerkayaks.com/

Насколько я вижу, для остаточного сопротивления используется эмпирическая формула (по всей видимости английского адмирала Тейлора) со скоростью в 4 степени, длиной в -2 и водоизмещением + куча поправочных коэффициентов. Вроде как там присутствует стандартная изогнутая кривая (worm curve), описывающая зависимость коэффициента волнового сопротивления от чисел Фруда. Собственно эта кривая тоже получена эмпирически. В целом ничего особо интересного. Никто, естественно, двойных интегралов не брал и численных методов не применял. :lol: Просто народ не поленился подогнать простецкие формулы под имеющиеся экспериментальные данные.

Там же даны результаты протягивания пяти каяков в опытном бассейне и их совпадение с расчетыми цифрами. Собственно данные по этим пяти каякам использовались для тонкой настройки формул для расчета сопротивления остальных каяков.

Насчет "общего сопротивления", измеряемого в опытных бассейнах я уже неоднократно писал, что оттуда элементарно вычленяется остаточное сопротивление если вычесть сопротивление трения, которое для турбулизированного пограничного слоя легко рассчитывается по "мадридской" формуле (той, где десятичный логарифм от Рейнольдса). Надеюсь в этой формуле вы не сомневаетесь??? Она получена эмпирическим путем из ОЧЕНЬ большого количества экспериментов.
  • 0

Аватара пользователя
Шкешыр
 
Сообщения: 28
Зарегистрирован: 30 июн 2018, 22:29
Репутация: 2
Город: москва

Re: Отличная статья про отличия морских каяков от серфски

Сообщение Mikle » 12 июл 2018, 17:38

Вот видите, оказывается мы написали кучу текста, хотя можно было бы привести вашу, как выяснилось, простую алгебраическую интерполяционную формулу, посчитать по ней и по Норвуду, и сравнить. Физики должны общаться на языке формул.

Насчет трения - если вы не возражаете против формулы Прандтля-Шлихтинга - то весь вопрос - только в численном коэффициенте перед ней.
Теперь осталось только увидеть вашу чудо-формулу, по ссылке я ее не вижу. Если видите - выложите, плиз. Или она секретная ??:). Также интересна ссылка для скачивания той проги, которой вы пользуетесь.

Но если интерполяционная формула существует - то программа - вообще не при чем, запрограммировать алгебраическую формулу можно за 5 минут:) (Впрочем, после скачивания стандартной проги для интегралов - формула Норвуда программируется немногим больше, основное время тратиться на написание простенькой оболочки для своей проги).

Еще конечно интересно почитать конкретные ссылки про испытания каяков в бассейне на измерения полного сопротивления.
  • 0

КБ СамБот - производство судов для спорта, отдыха и туризма
Аватара пользователя
Mikle
 
Сообщения: 869
Зарегистрирован: 15 апр 2010, 05:32
Репутация: 46
Город: Самара

Re: Отличная статья про отличия морских каяков от серфски

Сообщение Шкешыр » 12 июл 2018, 18:29

Теперь осталось только увидеть вашу чудо-формулу, по ссылке я ее не вижу

По ссылке нужно скачать файл Excel (кажется третий сверху самый свежий)и посмотреть там для начала 33 строку. Там будет формула. В этом же файле данные по пяти каякам, которые тянули в бассейне.
Если вам интересны более точные вычисления, то вот вам еще одна ссылка на работу из Австралии (отделение прикладной математики университета в Аделаиде): https://web.archive.org/web/20061006012 ... isbond.htm

Там люди прямо искали оптимальную длину спортивных гребных лодок с помощью численного моделирования. Для вычисления волнового сопротивления использовали тройной интеграл Митчела, для сопротивления трения все ту же мадридскую формулу, для сопротивления формы эмпирическую формулу Скрэгга-Нельсона, для поиска оптимума - "генетический" алгоритм Годзилла.

Получили результаты с очень высокой точностью, соответствующие существующим спортивным лодкам для академической гребли. Но их формы подразумевают улучшение в районе 5% для восьмиместных лодок. Правда за счет устойчивости.
К вашему сведению, доля волнового сопротивления для этих лодок даже на высоких скоростях не превышает 15%.
Но это не так интересно. Интересно вернуться к нашим баранам и посмотреть какая у них получилась оптимальная длина для МАЛЫХ скоростей в районе 6-7 км/ч .
Так вот, оптимальная длина лодки водоизмещением 100 кг при скорости 11 км/ч (объемное число Фруда = 1,4) составляет 8 метров примерно. Она при этом получается чрезвычайно узкая. Реально ходить на такой вряд ли возможно, да и седалище банально внутрь не влезет по ширине :D .
К сожалению они не привели результатов вычислений для водоизмещения 100 кг при более низких скоростях. Но есть данные для восьмиместной лодки. Для нее при уменьшении скорости в объемных числах Фруда с 1,4 до 0,7 оптимальная длина уменьшается примерно в два раза: с 17 до 8 метров. Так как графики для разных водоизмещений подобны, то отсюда можно сделать вывод, что для одноместной лодки оптимальная длина также уменьшится в два раза при уменьшении скорости с 1,4 до 0,7 объемного числа Фруда. То есть при 5,5 км/ч однушка должна быть длиной примерно 4 метра. Для хорошего гребца на марафонской дистанции скорость 8,25 - это самое оно. Для этой скорости длина получается в районе 6 метров. При этом такая лодка будет очень узкая и неустойчивая!! Обводы получаются полукруглые (даже хуже :lol: ). То есть в реалной жизни лодку придется делать пошире и поплоще, чтобы не киляться на каждой волне. А это значит, что длина уменьшится с 6 до, скажем 5,5 метров (если мы хотим сохранить минимальную площадь смоченной поверхности).
Вот и получается, что для марафонских дистанций лодка должна быть около 5,5 метров длиной, а не 6,5, как у многих сияков...
Если будете читать статью обратите внимание, что они там оперируют не совсем обчными числами Фруда, а "объемными". Не запутайтесь. Я сам слегка запутался поначалу и пришлось потом править этот пост.
  • 0

Последний раз редактировалось Шкешыр 13 июл 2018, 00:21, всего редактировалось 5 раз(а).
Аватара пользователя
Шкешыр
 
Сообщения: 28
Зарегистрирован: 30 июн 2018, 22:29
Репутация: 2
Город: москва

Re: Отличная статья про отличия морских каяков от серфски

Сообщение Aleh » 12 июл 2018, 18:52

Кто знает, какие там процессы происходят в пограничном слое... А так многое уже достаточно хорошо исследовано и эмпирически и теоретически. Но самое лучшее-буксировочные испытания видимо. Хотя там точно разложить составляющие сопротивления проблематично, но конечный общий результат наиболее точен.
  • 0

Аватара пользователя
Aleh
 
Сообщения: 163
Зарегистрирован: 13 ноя 2017, 19:14
Репутация: 28
Город: Брест

Пред.След.

Вернуться в Морские каяки

Кто сейчас на конференции

Сейчас этот форум просматривают: нет зарегистрированных пользователей и гости: 1


Reputation System ©'