Дрейф в открытой воде, ветер, волны

[Круглый Филин]

Да, тему пора сворачивать.
Тривиального решения "почему поворачивает" нет, а не тривиальное слишком длинно и сложно, чтобы его можно было объяснить на пальцах.
Потом, когда допишу, в первый пост можно будет добавить ссыль на статейку с научным объяснением.

[Mikle]

Что такое "примерно одинаковые пропорции", "примерно одинаковая парусность"? Теперь у Вас получается "на пальцах", и без указания точных границ применимости своей модели.

Полностью согласен, справедливое замечание. Нужно писать так: тела с равными габаритами и массами, имеющие нулевую собственную скорость, и имеющие, с точностью до коэффициента порядка 2, равные площади боковой проекции подводной и надводной частей на ДП - в этом случае их моменты инерции, а также действующие на них моменты сил - будут отличаться тоже на коэф. порядка 2, поэтому их движение будет подобным.

Симметрия и подобие работают для Вашей задачи, но моя, как Вы догадались, изменена:
Ребра у кормы короче ребер у носа - см. выше картинку. Парусность у этого тела иная - оно может быть обращено к ветру (волне) либо двумя ребрами, либо одним. Во втором случае у системы появляется еще одно (квази)стабильное состояние, когда при смещенном к корме центре тяжести ветер (волна) уже не будет подворачивать лодку.
....
2. Если учитывать сопротивление воды, то воздействие ветра (волны) в какой-то момент окажется недостаточным, чтобы довести разворот до идеально симметричного состояния.

Shoorick, если ваша лодка имеет ДП в качестве плоскости симметрии , и Вы не имеете в виду какие-либо крены, то деваться некуда - должна быть и симметрия положения равновесия. Ошибка в том, что Вы пытаетесь здесь что-то описать словами, а здесь как раз тот случай, когда "пальцы" не годятся и нужно написать уравнения!
Напишите их, и увидите, что стационарное (т.е. не меняющееся во времени) решение этих уравнений - будет положение равновесия, совпадающее с направлением ветра.

С моими ощущениями на практике это согласуется.

Это вас и подводит - на практике ситуация может сильно отличаться от описанной в постановке задачи - ветер может иметь разные направления, направл. волны не совпадать с ветром и т.д.

Да, тему пора сворачивать.
Тривиального решения "почему поворачивает" нет, а не тривиальное слишком длинно и сложно, чтобы его можно было объяснить на пальцах.
Потом, когда допишу, в первый пост можно будет добавить ссыль на статейку с научным объяснением.

Не вводите людей в заблуждение. Решение есть, и о нем уже несколько раз говорилось, если бы внимательно читали:

1) случай каяка с брошенными веслами ничем не отличается от случая любого другого удлиненного предмета (бревна) в волне: разворот лагом происходит из-за того, что если пренебречь действием сил со стороны ветра (см выше в моем посте условия этого), то у такого предмета в волне положение лагом (далее положение "А")- единственное устойчивое положение равновесия, в котором сумма моментов сил, действующих на предмет = 0. Во всех других положениях появляется ненулевой момент гидродинамических сил относительно вертикальной оси, действующих на предмет, разворачивающих предмет в положение (А).

Момент не равен нулю, т.к.
а) скорость течения воды относительно поверхности предмета в разных точках предмета будет разной. Чтобы понять, почему разной, нужно рассмотреть теорию морских волн. Согласно этой теории, см. Ю.Ф.Безруков, Колебания уровня и волны в Мировом океане, учебное пособие, "скорость поступательного движения частиц, т. е. скорость вол-нового течения, за период волны изменяется. Она также неравномерна как вдоль длины волны, так и по глубине." (см. стр. 31 пособия). Поскольку брошенный в волну предмет - твердое тело, то (без учета вращения) скорости всех его точек - одинаковы, что с учетом разной скорости течения в разных точках волны означает разную разность скоростей тела и воды в разных точках тела => величины гидродинамических сил тоже разные => суммарный момент сил не равен нулю => каяк идет в разворот к положению (А).

б) (эту причину я ранее упустил из виду): на гребне волны положение удлиненного тела неустойчиво из-за возникающего в этом положении при любом отклонении ДП тела от направления распространения волны ненулевого момента гидростатических сил относительно вертикальной оси - подробнее см иллюстрацию в очень интересной книжке: С.Д. Чижиумов, ОСНОВЫ ДИНАМИКИ СУДОВ НА ВОЛНЕНИИ, стр. 106

2) Случай каяка на ходу. Здесь наиболее неустойчивым является движение каяка на попутной волне, имеющей длину 0.8 - 1.2 длин каяка. Причина: а) возможен захват каяка волной, когда скорость потока воды относительно руля или других направляющих поверхностей (скега, килевой линии) каяка становится равной 0 или даже отрицательной (!), и б) руль каяка вообще выходит из воды (здесь спасет скег, но только если каяк не захвачен волной, т.е. быстрее ее или медленнее).

В результате этого каяк теряет управление и становится неустойчивым относительно разворота лагом к волне (брочинг). Механизм неустойчивости фактически тот же, что и в п. 1). Подробнее - см. в той же книге С.Д. Чижиумов, ОСНОВЫ ДИНАМИКИ СУДОВ НА ВОЛНЕНИИ, а также в специальной диссертации "Математическое моделирование и программный комплекс исследования динамики судна в режиме брочинг", посвященной этой теме.

3) Выше были рассмотрены случаи тел в регулярной (монохроматической) волне, возникающей, например, когда волны от далекого шторма проходят большие расстояния и все короткие гармоники (частоты) затухают, остается волнение с одной частотой (одной длиной волны). Случай нерегулярного волнения рассматривается аналогично, но только добавляются воздействия на корпус предмета ударов волн, пришедших с других направлений, а также воздействия вторичных волн, возникающих на гребне первичной (последнее явление особенно важно в случае волн, близких к опрокидыванию). В этом случае моменты сил больше, чем в случае монохроматической волны, поэтому и скорость вращения - больше.

Полагаю, что данное рассмотрение вместе с вышеуказанными ссылками исчерпывает данную тему. Как видите, никаких "ужасно сложных 4 стр" тут нет, и нечего наводить тень на плетень.

[Имя пользователя]

Залез в дебри. Seakeeping: ship behaviour in rough weather (A. Lloyd). Без стакана и желания постоянно этим заниматься шансов разобраться нет. В расчетах в качестве основных факторов используют гидродинамическое (в случае скорости) и гидростатическое давление воды с разных бортов и хитрым образом вводят понятие флуктуации цетра приложения сил вокруг "центра приложения сил в покое". Вычисляют вращение и смещение по всем трем осям, итого 6 степеней свободы. Энергиями не оперируют. А дальше в бой идут тензоры, матрицы и интегралы. Из всего этого извлекается интерес - можно расчитать для каждого данного корпуса, при каком направлении волны, силе волнения и скорости судна наступит киль. При скорости каяка равной нулю вся гидростатика и гидродинамика порождается силой тяжести + переносом воды в волне.
Для нормального каякера все это не шибко интересно.

Оператор, офтоп. А что вы думаете по поводу этой организации?
http://www.megascience.ru/

P.S. Стойкое ощущение, что Чижумов драл у Ллойда.

[Mikle]

Залез в дебри. Seakeeping: ship behaviour in rough weather (A. Lloyd). Без стакана и желания постоянно этим заниматься шансов разобраться нет.

шансы разобраться (причем досконально) есть всегда: ). Весь вопрос - во времени. С годами понимаешь, что это основной ресурс. Также у меня складывается ощущение, что в этом плане научное сообщество движется не совсем туда, куда нужно: вкладываются огромные деньги в строительство новых физических установок, но никто не занимается вложениями в разработки новых методик обучения, что актуально в наше время со все увеличивающимися объемами информации, которую люди уже не в состоянии освоить в степени, достаточной чтобы быть широким специалистом. (А быть широким специалистом - необходимо, чтобы знать, куда двигаться).

В расчетах в качестве основных факторов используют гидродинамическое (в случае скорости) и гидростатическое давление воды с разных бортов и хитрым образом вводят понятие флуктуации цетра приложения сил вокруг "центра приложения сил в покое". Вычисляют вращение и смещение по всем трем осям, итого 6 степеней свободы. Энергиями не оперируют. А дальше в бой идут тензоры, матрицы и интегралы. Из всего этого извлекается интерес - можно расчитать для каждого данного корпуса, при каком направлении волны, силе волнения и скорости судна наступит киль.

Несколько странно, что там нет (?) ссылок на уравнения Эйлера для произвольных вращений движущегося твердого тела.. Зачем там нужна соотв. физика и математика -вполне понятно: чтобы количественно описать движение судна на волне. У топик стартера вопрос был попроще - дать качественное объяснение, почему идет вращение к положению "лагом к волне". Такое объяснение дано выше.

При скорости каяка равной нулю вся гидростатика и гидродинамика порождается силой тяжести + переносом воды в волне.

Да. Но аналогичные закономерности действуют и в случае движения каяка, только там была разница скоростей от разных скоростей переноса в разных точках волны, а здесь добавляется скорость каяка и связанные с ней дополнительные моменты от гидродинамического сопротивления при ненулевом угле ДП каяка с напр. распространения волны.

Для нормального каякера все это не шибко интересно.

Для меня лично было интересно понять явление брочинга.

P.S. Стойкое ощущение, что Чижумов драл у Ллойда.

Возможно не только у него. Может и свое что-то привнес. Надо ссылки смотреть: )

[Имя пользователя]

которую люди уже не в состоянии освоить в степени, достаточной чтобы быть широким специалистом.

Забудьте уже про широкую специализацию В своей бы узкой области уследить. За 20 лет столько несистематизированных данных накидали в естественных науках. Причем как показывает опыт repetition team из них как минимум 95% лажи. Не повторяются результаты эксКериментов. А люди получали гранты и писали статьи. Но это отдельный офтоп, про прелести грантовой потогонной системы.
Главное - вовремя себе признаться, что хотя тема близкая, но ты в ней не сечешь и сойти с дистанции. Что я и делаю. Нет столько времени и желания копаться в матапарате брочинга.

[Круглый Филин]

Товарищи, подскажите по терминам.
Я всю жизнь считал, что "по ветру" - это значит идти в направлении куда дует ветер. А тут выяснил, что "по ветру" и "на ветер" это одно и тоже.
Что за ерунда? И как теперь говорить "встал спиной к ветру"?
Вроде как "по ветру" и "на ветер" должны означать разные направления.

оффтоп: Майкл, вместо фразы "см.выше" лучше использовать ссыль, а то непонятно куда именно выше

[Евгенич]

Товарищи, подскажите по терминам.
Я всю жизнь считал, что "по ветру" - это значит идти в направлении куда дует ветер. А тут выяснил, что "по ветру" и "на ветер" это одно и тоже.
...

Когда ветер в спину - твой курс по ветру. Когда ветер в лицо - курс на ветер или к ветру.
Вот я и говорю - не надо пока статью, пока не надо!

[Круглый Филин]

Товарищи, подскажите по терминам.
Я всю жизнь считал, что "по ветру" - это значит идти в направлении куда дует ветер. А тут выяснил, что "по ветру" и "на ветер" это одно и тоже.
...

Когда ветер в спину - твой курс по ветру. Когда ветер в лицо - курс на ветер или к ветру.
Вот я и говорю - не надо пока статью, пока не надо! :)

Как тогда понять Лингво, переводящий "into the wind" как: "на ветер, к ветру, по ветру, против ветра, навстречу ветру"
И как понять multitran.ru, переводящий weathercocking как "поворот по ветру; поворот по потоку; разворот в направлении потока"?? (Weathercocking is the name given to the tendency of a kayak to turn into the wind when moving forward)
ничего не понимаю..
Хотя вот на этой иллюстрации weathercocking показан как поворот лицом к ветру.

Вот я и говорю - не надо пока статью, пока не надо! :)

вот как раз из-за этой путаницы в терминах я всегда пытаюсь говорить просто. а не всякие там оверштаги, бакштаги, фордевинды и прочее..

[A-B]

Как тогда понять Лингво, переводящий "into the wind" как: "на ветер, к ветру, по ветру, против ветра, навстречу ветру"

как ошибку.
вообще, пользуйтесь мультитраном)

[Круглый Филин]

Как тогда понять Лингво, переводящий "into the wind" как: "на ветер, к ветру, по ветру, против ветра, навстречу ветру"

как ошибку.
вообще, пользуйтесь мультитраном)

Так в том-то и фишка, что мульти переводит неправильно.
Если weathercocking это стремление каяка приводиться к ветру, то мультик ошибся.
Или weathercocking это на самом деле leecoocking