Дрейф в открытой воде, ветер, волны

[Shoorick]

Круглый Филин, я имею в виду - вот здесь, например:
http://sea-kayak.ru/technical/

Дело в том, что если каждый будет редактировать свою точку зрения в предыдущих сообщениях, тема превратится в непонятно что. Мне так непонятно. Ну, смотрите сами.

Из общих соображений ясно, что сила воздействия потока воды ... должна описываться похожей формулой
...
Помимо действия скоростного потока ветра (аэродинам. сопротивление) и скоростного потока воды (сила ударов волн)

Вот и я о том же. Если исключить волновые эффекты, то в обоих случаях речь о парусности, рассматриваются только разные среды и разные части лодки.

Практически - на пологих низкоамплитудных волнах каяк крутится исключительно ветром, который есть всегда. Потому как, чем положе склон волны, тем меньше сила, приложенная к оси вращения каяка, и воздействие ветра становится доминантным.

С другой стороны, на крутой волне нос и корма приподымаются и парусят сильнее, кроме того, руль перестает выполнять свою функцию, да и сама лодка меньше "держится" за воду более плоским брюхом. В такие моменты воздействие ветра тоже велико.

В тех случаях, когда каяк слишком летал носом на волнах, пригружал этот нос, например, бутылками с водой.

пришедшая волна воздействует на корпус в районе носа сильнее, чем в районе кормы из-за того, что в носу угол встречи с волной больше, а дальше в корму волна проходит вскользь? (это в случае движения навстречу к волне)

Согласен, такая же мысль пришла. Связано с тем, что лодка имеет характерные обводы, это не прямоугольное тело.

Угол поворота 7 градусов. Обратите внимание, что парусность носа уже задействована, а парусность кормы еще нет. Ветер будет постепенно подворачивать лодку. При дальнейшем повороте парусность кормы начнет играть свою роль, но ветер на нее будет попадать под более острым углом, чем на нос.

kayak_wind_illustration.jpg (12.76 КБ) 2850 просмотров

Из чего делаю вывод, что раз мы имеем дело с лодкой, а не с идеальным прямоугольным объектом, то в дрейфе разворачиваться ровно на ветер или в обратную сторону она не будет. Всегда будет некоторый угол между положением, перпендекулярным ветру и параллельным ветру, в зависимости от того, насколько разнесены ЦП и ЦБС.

Кроме того, надо учитывать гребца, который своим телом и даже веслом образует значительную парусность. Гребец этот в единичке расположен ближе к центру тяжести судна (он и есть зачастую основной вес), а в двоечке центр тяжести находится между двумя гребцами. Учитываем еще, что ветер вблизи поверхности воды тише, чем на уровне плеч, а также маскируется волнами при их наличии.

[Круглый Филин]

Shoorick, в вашем примере, каяк будет повёрнут по ветру. У него есть руль (допустим, он опущен), значит ЦБС смещён к корме. ЦП в любом случае будет ближе к носу относительно цбс.
Понимая, что каяк никогда не будет повёрнут точно на ветер, я использовал при описании этого момента слово - "стремится повернуть".
Плюс, не забываем, что есть ещё и волны, поворачивающие каяк в другом направлении.
Так что конечно идеального поворота на ветер никогда не будет.
Но этого можно достичь, устанавливая на носу иол и опуская руль.

ps: сидение для гребца в каяке расположен ровно по центру тяжести каяка. я в этом убедился, изготавливая тележку и определяя для этого центр тяжести каяка.

[Mikle]

Вот и я о том же. Если исключить волновые эффекты, то в обоих случаях речь о парусности, рассматриваются только разные среды и разные части лодки.

Это верно, только нужно иметь в виду, что течение жидкости в волне - более сложное, чем течения воздуха в случае ветра, см. выше мою ссылку на книгу по океанологии, раздел про теорию волн. Это течение, из-за которого у носа и кормы длинного объекта скорости воды разные - и приводит к развороту объекта лагом к волне.

Специально пишу объекта - т.к. явление самопроизвольного разворота лагом к волне должно наблюдаться не только для каяка, но и для других удлиненных предметов, например для бревна, брошенного в воду. Нет смысла пытаться понять явление, рассматривая сложные объекты (где действительно нужны интегралы), лучше рассмотреть наиболее простой объект. Такой объект - предложенное мною выше "весло". Для такого упрощенного объекта можно, не прибегая к интегралам, вычислить действующие на него силы и моменты, см. выше.

Из чего делаю вывод, что раз мы имеем дело с лодкой, а не с идеальным прямоугольным объектом, то в дрейфе разворачиваться ровно на ветер или в обратную сторону она не будет. Всегда будет некоторый угол между положением, перпендекулярным ветру и параллельным ветру, в зависимости от того, насколько разнесены ЦП и ЦБС.

Симметричная относительно ДП лодка (других вроде не делают:)) в случае, когда направления волн и ветра строго совпадают - не может иметь другого угла между своей ДП и направлением распространения ветра и волн, кроме как 90 гр или 0 гр. Просто потому, что нет в такой задаче никаких других выделенных направлений! Ищите ошибку в ваших рассуждениях.

[Имя пользователя]

Оператор, а у вас нет ссылок на результаты такого простого эксперимента:

Кусок металлического проводника крутят в ванне, заполненной водой, в отсутствии детектируемого внешнего магнитного поля. По вашей теории с двух концов железяки должна сниматься разность электрического потенциала. Странно, что еще не додумались. Строят турбины для ГЭС. А можно просто решетку в слив сунуть и иметь электричество. Или эффект бесконечно мал и на грани детекции конвенциональными приборами, как это водится?

Я вас просил привести ссылки из реферируемых журналов - хотел посмотреть понятийный аппарат. Из реферируемых потому, что хотелось быть уверенным, что кто то их прочитал и понял.
А пока вы начинаете фразами из так нелюбимой вами классики про генерацию волн носом каяка (это утверждение вы встретите везде), потом выдаете фразу, которая звучит для меня как "а в носу у нее пепелац больше" и на основании этого делаете произвольные выводы.

Я вам описал, как звучит для меня ваша аргументация. Ничего личного. Энергия стекает из носа, поместите паусящий объект на нос, и постмотрите куда будет вращаться каяк. При этом генерация волны, ака сток энергии, практически не изменится.

[Legalizer]

Кстати, навеяло темой про кусок проводника. Прочтите про ротор Флеттнера. Вообще не в тему, просто интересная штука, недавно наткнулся и пытался по крупицам собрать информацию. И там же рядом про изобретение Кусто - турбопарус. ДОвольно очевидные и в то же время интересные находки, которые не получили распространения по разным причинам.

[A-B]

что скег в момент серфа будет люто бешено мешать при любом раскладе, а не помогать, как ты предполагаешь.

Вообще на короткие серф-каяки ставят плавники (по типу скега), аж три штуки. На длинные тоже ставят, но там можно и без них в принципе. Но в этом случае, понятно, ветер вообще ни при чем.

[Shoorick]

Так что конечно идеального поворота на ветер никогда не будет.
Но этого можно достичь, устанавливая на носу иол и опуская руль.

Это квазиустойчивое состояние. При игре ветра оно может смениться на более стабильное, когда более тяжелая корма будет спереди, а более парусный нос сзади, то есть лодка развернется по ветру.

ps: сидение для гребца в каяке расположен ровно по центру тяжести каяка.

Но он изменится после загрузки каяка, а также, вероятно, и после посадки гребца: ноги тоже что-то весят, да и стиль гребли (более агрессивная - с наклоном вперед) сдвигает центр тяжести.

в вашем примере, каяк будет повёрнут по ветру

Нет, и опять же, не совсем. Новую картинку рисовать не буду, просто представьте такую же ситуацию, но сверху корма. Курс к ветру те же 7 градусов. Ветер проходит мимо носа и его парусность уже не играет роли. Центр парусности находится примерно по середине кормы, между сиденьем и рулем. Если центр бокового сопротивления все еще ближе к корме (например, самый конец кормы перегружен), лодка еще немного повернется по ветру, потом приостановится.

Обводы лодки таковы, что "парус" получается выпуклый, и центр парусности смещается в зависимости от курса лодки к ветру. Курс влияет также на угол, с которым ветер попадает на "парус", и как следствие, на силу воздействия на "парус". Из этого следует, что судно с его специфическими обводами не будет приводиться точно к ветру или по ветру. Оно будет немного повернуто к ветру на такой угол, при котором парусность борта перед ЦБС компенсируется парусностью борта после ЦБС.

Надеюсь, мысль понятна. Ибо, если непонятна, придется рисовать серию иллюстраций:)

Кроме того, учитывайте, что вращение будет тормозиться той же водой (ее ламинарными потоками), и приостановится тогда, когда вращающий момент будет слишком мал, чтобы перебороть инерцию.

Нет смысла пытаться понять явление, рассматривая сложные объекты (где действительно нужны интегралы), лучше рассмотреть наиболее простой объект.

Ну а потом можно перейти и к более сложному объекту, и, как видим, вести он себя будет не совсем так, как бревно.

Симметричная относительно ДП лодка (других вроде не делают:)) в случае, когда направления волн и ветра строго совпадают - не может иметь другого угла между своей ДП и направлением распространения ветра и волн, кроме как 90 гр или 0 гр. Просто потому, что нет в такой задаче никаких других выделенных направлений! Ищите ошибку в ваших рассуждениях.

См. выше.
Это в идеальном случае для прямоугольного объекта. А лодка не будет приводиться до 0 или 180 градусов к ветру, из-за изогнутой формы борта и сопротивления воды.

[Operator]

А пока вы начинаете фразами из так нелюбимой вами классики про генерацию волн носом каяка (это утверждение вы встретите везде), потом выдаете фразу, которая звучит для меня как "а в носу у нее пепелац больше" и на основании этого делаете произвольные выводы.

Я вам описал, как звучит для меня ваша аргументация. Ничего личного. Энергия стекает из носа, поместите паусящий объект на нос, и постмотрите куда будет вращаться каяк. При этом генерация волны, ака сток энергии, практически не изменится.

В данном случае мне лишь придется повторить, что в той модели, которую я для себя давно решил (и предложил здесь, поскольку она чрезвычайно проста), понятие "энергия" лежит в основе любых динамических явлений. Поэтому такие понятия как "силы", "волны" и т.д., являются безусловно производными. Т.е. нет никаких "сил", если нет энергии, которая их создает. В этом ракурсе, именно энергия обусловливает формирование зон повышенного и пониженного "давления" вдоль корпуса судна при его движении, а следовательно, и волнообразование.

Вот, например, картинка примерного распределения давлений вдоль оси движущегося каяка. Распределение зон повышенного и пониженного потенциала из нее вполне очевидно. Надеюсь, мне не нужно пускаться в доказательство того, что зона повышенного давления обладает и повышенным потенциалом.



А по поводу стока энергии в волну, вы просто меня не поняли. No offence intended, в данном случае по этому поводу. Просто для стока энергии нужна соответствующая "потенциальная яма". Или зона депрессии. Если же вы запарусите нос каяка до той степени, что при движении его начнет уваливать, то боковой снос при этом будет столь велик, что немедленно изменится и волна, просто в силу того, что зона депрессии (или, в данном частном случае, турбулентности), радикально сдвинется к носу по наветренному борту, не позволяя лодке быстро ехать вперед (с той же скоростью как и без "паруса" на носу). Или требуя для этого существенно более высоких энергозатрат.

Шурик, "подсаживающаяся на волну лодка", попадает на склон волны. Вы это знаете, но все-таки пишете лирические отступления. Зачем?

Микле, ваши мысли по поводу дикарей, авиации и современной науки, увы, мало добавляют к теме разговора. Коль скоро вы назначили меня в неучи, а себя в цвет образованной интеллигенции, то следуйте, пожалуйста в этом направлении полноценно, т.е. проявляя свою интеллигентность не только в переходе на личности, но и в аргументации своей высоконаучной точки зрения.

Приводите пожалуйста связный научный концепт (если он у вас есть) от начала и до конца. Ссылками на классиков теперь не отделаетесь. Ибо это будет обычный фэйл. Вам же, не трудно, как образованному человеку, собрать все необходимые красивые формулы воедино, в стройный логичный ряд, не оставляющий пустот в понимании предмета, и тени сомнения у присутствующих?

Ну например, "поскольку а не равно б, то из этого следует то-то и то-то". Ну и вывод в конце, конечно же, не забудьте, как это и положено у представителей ортодоксальной науки. И прогностическую часть, присущую работам серьезно относящихся к теме исследователей.

А пока что, цельной картины вы не предоставили.

[Shoorick]

Operator, рассуждать об "энергии" бессмысленно, не говоря конкретно, что за "энергия".
Точно также "потенциала" самого по себе не бывает, надо уточнять в каком "поле" этот "потенциал".

Это все равно, что рассуждать про некую абстрактную "массу" или "длину", не уточняя к какому предмету они относятся, не приводя единиц измерения и способов измерения.

[A-B]

[
Итого, влияние ветра объясняется парусностью носа и кормы. При движении лодки она стремится приводиться к ветру, что связано с разными свойствами водных потоков у носа и кормы. Кроме того, утверждается, что "A well designed kayak should "weathercock"", то есть, хорошо спроектированный каяк должен приводится к ветру. Заметьте, речь не о любом плавающем предмете вытянутой прямоугольной формы, а о хорошей лодке в движении. Заметьте также, речь не о том, что лодка специально проектируется приводиться к ветру. Нет, суть утверждений в статьях в том, что это побочный эффект поведения хорошо идущей и хорошо управляемой лодки, причем эффект, проявляемый не в дрейфе, а в движении.

p.s. Обнаружил позже:

Вот еще ссылка, гораздо более вменяемая.
http://www.paddling.net/guidelines/showArticle.html?583
Суть в том, что сносит и нос и корму, но корму больше. Чем быстрее идет каяк, тем болше эффект доворота к ветру. Если встать на перекур - см. изначальный пост в теме, доворот к ветру будет минимален и каяк приведется бортом к волне.

То же самое, что и я предположил.
Кстати, пару дней назад проверял на водохранилище в ветер без волны. У лодки поддувные борта, два гребца. Следовательно, центр вращения ближе к центру лодки и центру парусности. В дрейфе лодка разворачивается лагом к ветру.

Шурик, я здесь могу точно сказать, что
1) понятно, со скоростью стремление поворачивать на ветер, естественно, увеличивается, но
2) и на некоторых пустых лодках, неподвижно стоящих, при действии умеренно-сильного ветра есть четкая реакция- поворачивать на ветер.
3) из моих наблюдений, на груженых лодках эффекты не такие чистые и показательные, возможно двоек это тоже касается. к тому же, всегда сложно проверить чистоту эксперимента- насколько действуют волны, течения, т.п.
как мне кажется, самым показательным примером будет смена направления вращения лодки при изменении цбс - как я уже рассказывал, просто из-за изменения положения весла в воде.
4) по поводу проектирования лодки - посмотри внимательно высказывания Ника Шейда и т.п. Они именно что проектируются с расчетом на легкое приведение. Никто не мешает сделать более длинный нос, с которым лодка будет уваливать под ветер. Утрированно, типа двойки, в которой гребет один гребец сзади.