f Расчет управляемого шверта
Гонки и путешествия под парусом
Новости Регаты Рулевые Форум Видео Фотоконкурс Справочник

Автор Тема: Расчет управляемого шверта  (Прочитано 17150 раз)

0 Пользователей и 1 Гость смотрят эту тему.

ЗАК

  • Сообщений: 3682
  • Уважуха: +330/-120
  • Андрей Зворыкин М54
Расчет управляемого шверта
« : 29 Января, 2015, 05:39:32 »
Уж не знаю, хорошо это или нет, но человек - существо, несомненно живое. А некоторое время назад можно было подозревать, что еще и разумное. В последнее время, наблюдая за собой и другими, стал сомневаться в разумности вплоть до почти уверенности в обратном. И надо с этим что-то делать уже, а то прям пинцет какой-то. Может, попробовать мозги упражнять? Некоторые считанные индивиды так и делают, ну а мы-то чо? Вот и предлагаю подумать за расчет управляемого шверта для разминки. Я уже начал и не жалею. Не знаю, выльется ли во что-то практическое, но вот навести некоторый порядок на собственном чердаке в части понимания парусника уже удалось и это приятно. А то обидно было бы после черте-какого парусного стажа так и прожить, а потом так и подохнуть дураком к собственному огорчению.

Эта незначительная фиговина - шверт, для своего дурацкого расчета как раз и потребовала наведения общего порядка. Оказывается, шверт не сам по себе, а вместе со всем прочим катамараном. Представляете? ... ...

Так вот, для начала предлагаю решить следующую задачку. Допустим, есть вполне определенный (реальный желательно) или мечтаемый катамаран. Хочется, для любого заданного острого курса отн. истинного ветра, расчитать угол установки к ДП конкретного шверта (профиль, площадь, удлинение известны) такой (угол), чтобы катамаран шел без дрейфа. Либо диагностировать, что движение без дрейфа этим курсом с этим швертом невозможно.

Следующая задачка. Всё то же самое, но площадь и удлинение шверта не заданы (задан только профиль) и надо найти их значения (при разумных ограничениях), обеспечивающие максимальную скорость на заданном остром курсе.

Что надо знать для решения этих задачек? А знаючи, что делать? Предлагаю сочинить и описать алгоритмы расчета. Именно алгоритмы, а не ля-ля, не в театре чай. Я уже, но может кто половчей сообразит. Не скрою, что уменя некоторая шизофрения, раздвоение. С одной стороны - хочется вовлечь, а с другой - сачкануть от описания своего алгоритма. Если будет тишина, говорящая об отсутствии интереса к предмету, то нафига ж я буду пыжиться с описанием? А если и без меня все ясно, то и тем более :)

Очевидно, что кроме прочего, надо уметь посчитать основные гидродинамические характеристики шверта заданного профиля - к-ты подъемной силы и лобового сопротивления Су и Сх для заданного угла атаки, удлинения и числа Рейнольдса.  Пока вы будете (или не будете) размышлять о высоких алгоритмах, я займусь служебным расчетом указанных характерисик для выбранного мной профиля NACA 0012. Почему выбрал именно его - не спрашивайте пока ...
"Один ишак ишол, второй ишак ишол и третий ишак ишол и весь караван ишол"

Дымыч

  • Сообщений: 719
  • Уважуха: +31/-9
  • Название: "Вольный"
  • Тип: был "Ветер"
  • Номер: СП-145
Re: Расчет управляемого шверта
« Ответ #1 : 29 Января, 2015, 09:58:40 »
Интерес есть! И убедившись в ветке про формулу, что у форумчан нет стройной теории(или скрывают) управления углом шверта, пришел к следующему алгоритму... Всетаки отбросить влеяние корпусов т
к. они надувные и сопротивление дрейфу у них пренебрежимо. А рассматривая шверт отдельно просто просчетать его на различных режимах обтекания методом численного моделирования(благо это моя профессия ;D), построить регрессионную зависимость нужных функций(лобовое сопротивление, "подъемная" сила....) от угла атаки.
Впринципе стандартный подход по оптимизации геометрии профильной части турбинных лопаток с точки зрения газодинамики.
И по полученым полиномам можно будет управлять( в идеале в автоматическом режиме) углом установки шверта. Но... Дефицит времени пока не закончу оптимизацию усиления рамы и рскрепления шверта к этим расчетам не преступлю...
« Последнее редактирование: 29 Января, 2015, 10:01:46 от Дымыч »

ЗАК

  • Сообщений: 3682
  • Уважуха: +330/-120
  • Андрей Зворыкин М54
Re: Расчет управляемого шверта
« Ответ #2 : 29 Января, 2015, 18:33:10 »
... Всетаки отбросить влеяние корпусов т.к. они надувные и сопротивление дрейфу у них пренебрежимо. А рассматривая шверт отдельно просто просчетать его на различных режимах обтекания методом численного моделирования(благо это моя профессия ;D), построить регрессионную зависимость нужных функций(лобовое сопротивление, "подъемная" сила....) от угла атаки.
Впринципе стандартный подход по оптимизации геометрии профильной части турбинных лопаток с точки зрения газодинамики.
И по полученым полиномам можно будет управлять( в идеале в автоматическом режиме) углом установки шверта.
Это, к сожалению, не алгоритм решения поставленных задач. Допустим, узнали "зависимость нужных функций(лобовое сопротивление, "подъемная" сила....) от угла атаки". И что? А ничего более. Знать эти зависимости от угла атаки надо, конечно. И не только от угла атаки. Но это частная подзадача, которой я обещал заняться в предыдущем своем сообщении применительно к NACA 0012.

Приступим. Имеем атлас авиационных профилей, в котором есть результаты продувки моделей с различними профилями в аэродинамических трубах. Для центрального маятникого шверта нужен симметричный профиль. Для кинжального и шверцов он тоже годится, хотя симметрия для них не обязательна. Возьмем симметричный. Выбрал NACA 0012. На картинках - пример рез. продувки из атласа профилей.

Для этого профиля можнео найти разные результаты продувки - наши в и американские. Стандартное удлинение моделей у нас и в Германии 5, у американ 6. Удлинение влияет на характеристики крыла и требуется наладить расчет характеристик при фактическом удлинении шверта. С этим я, похоже, управился.

Число Рейнольдса (Re) при продувках существенно разное - у американ значительно выше чем у нас - ближе к авиационным условиям. Для швертов наших парусников такие значения Re немыслимы и советские результаты более предпочтительны. Величина Re влияет на характеристики крыла и и может потребоваться пересчет характеристик c продувочного Re на фактическое для конкретного шверта на конкретной скорости. Я пока этим не занимался.
"Один ишак ишол, второй ишак ишол и третий ишак ишол и весь караван ишол"

Кэп Хатанги

  • Сообщений: 4630
  • Уважуха: +194/-178
  • Вячеслав, Екатеринбург
  • Название: "Летучий мышЪ"
  • Тип: Простор(Mod) серийный №00003
  • Номер: Е11
Re: Расчет управляемого шверта
« Ответ #3 : 29 Января, 2015, 18:42:03 »
Кириллыч, извини, что влезаю не совсем по теме. А можешь выложить коэффициенты подъемной силы в зависимости от удлинения?
Меня интересует такой сугубо практический вопрос: насколько проигрывают протяженные по килю малопогруженные "скеги"  нормальному шверту с удлинением 4-5?

ЗАК

  • Сообщений: 3682
  • Уважуха: +330/-120
  • Андрей Зворыкин М54
Re: Расчет управляемого шверта
« Ответ #4 : 29 Января, 2015, 18:50:08 »
Выложу куркулятор, сам посчитаешь. Сейчас перекурю и всё напишу. Но, повторю, заточился под NACA 0012.
"Один ишак ишол, второй ишак ишол и третий ишак ишол и весь караван ишол"

Евгений

  • Сообщений: 4420
  • Уважуха: +174/-67
Re: Расчет управляемого шверта
« Ответ #5 : 29 Января, 2015, 19:24:21 »
.... Сейчас перекурю и всё напишу. ...

что то не то Вы, Андрей Кириллович, курите.
Но тема интересная, вспомнились уроки физики - что из-за разной скорости точек на лопасти, разный шаг и т.д.. Будет очень интересно более глубже этот процесс понять. Ждем-с.

Ёж

  • Сообщений: 3181
  • Уважуха: +121/-91
  • Тяжелая байдарка пр. "Амдерма"
  • Название: Севпростор
Re: Расчет управляемого шверта
« Ответ #6 : 29 Января, 2015, 19:33:11 »
А в чем смысл? Я лично никакого смысла не вижу вообще. Ход без дрейфа там всякий, трали-вали. Если рассматривать все судно в комплексе, то стало быть, дрейф никакого значения не имеет - мы просто поворачиваем на ветер всю лодку целиком, вместе со всеми швертами и рулями - и она идет так как надо. Управляемый шверт решал бы ту же самую задачу, только в конструкции появлялась бы немеряно лишних деталей, надежность падала бы, а сложность управления - возростала.
Мы сыны батрацкие, мы за Новый Мир! Щорс под красным знаменем - красный командир! www.sevprostor.ru

Евгений

  • Сообщений: 4420
  • Уважуха: +174/-67
Re: Расчет управляемого шверта
« Ответ #7 : 29 Января, 2015, 19:47:50 »
А в чем смысл? .....

когда лодка идет с дрейфом, то она идет не по прямой в ДП, а как бы боком скулой вперед. И получается, что увеличивается лобовое сопротивление.
И чтобы полностью уменьшит влияние дрейфа или этого лобового сопротивления, нужно уваливаться до этого момента. за счет этого увеличивается лавировочный угол.  Умный шверт дает возможность изменяя угол атаки до исчезновения дрейфа без уваливания. Понятно в определнных моментах. Нельзя себя за волосы вытащить из болота.

Дымыч

  • Сообщений: 719
  • Уважуха: +31/-9
  • Название: "Вольный"
  • Тип: был "Ветер"
  • Номер: СП-145
Re: Расчет управляемого шверта
« Ответ #8 : 29 Января, 2015, 20:07:17 »
... Всетаки отбросить влеяние корпусов т.к. они надувные и сопротивление дрейфу у них пренебрежимо. А рассматривая шверт отдельно просто просчетать его на различных режимах обтекания методом численного моделирования(благо это моя профессия ;D), построить регрессионную зависимость нужных функций(лобовое сопротивление, "подъемная" сила....) от угла атаки.
Впринципе стандартный подход по оптимизации геометрии профильной части турбинных лопаток с точки зрения газодинамики.
И по полученым полиномам можно будет управлять( в идеале в автоматическом режиме) углом установки шверта.
Это, к сожалению, не алгоритм решения поставленных задач. Допустим, узнали "зависимость нужных функций(лобовое сопротивление, "подъемная" сила....) от угла атаки". И что? А ничего более. Знать эти зависимости от угла атаки надо, конечно. И не только от угла атаки. Но это частная подзадача, которой я обещал заняться в предыдущем своем сообщении применительно к NACA 0012.

Приступим. Имеем атлас авиационных профилей, в котором есть результаты продувки моделей с различними профилями в аэродинамических трубах. Для центрального маятникого шверта нужен симметричный профиль. Для кинжального и шверцов он тоже годится, хотя симметрия для них не обязательна. Возьмем симметричный. Выбрал NACA 0012. На картинках - пример рез. продувки из атласа профилей.

Для этого профиля можнео найти разные результаты продувки - наши в и американские. Стандартное удлинение моделей у нас и в Германии 5, у американ 6. Удлинение влияет на характеристики крыла и требуется наладить расчет характеристик при фактическом удлинении шверта. С этим я, похоже, управился.

Число Рейнольдса (Re) при продувках существенно разное - у американ значительно выше чем у нас - ближе к авиационным условиям. Для швертов наших парусников такие значения Re немыслимы и советские результаты более предпочтительны. Величина Re влияет на характеристики крыла и и может потребоваться пересчет характеристик c продувочного Re на фактическое для конкретного шверта на конкретной скорости. Я пока этим не занимался.

При всём уважении прокоментирую:
1. Ваш алгоритм повторяет мой.
2. В отличие от моделирования обтекания шверта по кретериям подобия(изложенных в Вашем подходе) прямое численное моделирование обтекания(тем более в области незжимаемой жидкости) дает возможность учесть концевые потери и потери учитывающие прохождение шверта через разделение фаз.
А эмпирика вокруг швертов и прочего парусного ооочень древняя. В отличии от турбостроения исследования видимо давно не публикуются в открытых источниках.
И так в качестве лирики... Проф. юмор :)
Есть поговрка:
"В результаты эксперемента верят все, кроме самого эксперементатора. В результаты расчета не верит ни кто, кроме расчетчика..."

ЗАК

  • Сообщений: 3682
  • Уважуха: +330/-120
  • Андрей Зворыкин М54
Re: Расчет управляемого шверта
« Ответ #9 : 29 Января, 2015, 20:15:24 »
Итак, расчет Су крыла заданного удлинения применительно к конкретному профилю.

В своей книге Владимир Байбаков дает формулу Су=а*2*pi*L /(2+L) для эллиптического в плане крыла без указания на профиль и Re. Здесь а - угол атаки, L - удлинение. Сравнения с данными продувок прямоугольных в плане моделей конкретного профиля показали не слишком высокое согласие, что и не удивительно. Расчет по этой формуле с попр. к-том я использовал при тестировании общей методики расчета шверта, но теперь пришло время его заменить на более точную.

В книге Кравца [A.C.Кравец. Характеристики авиационных профилей] описана методика пересчета характеристик продутой модели в характеристики крыла отличного от модели удлинения для того же значения Re. (Пересчет на фактическое Re - это уже следующий этап.)

Излагать текст Кравца я полностью не буду, только кратко.

Задача вывода формулы типа приведенной Байбаковым решалась в два этапа: на первом реализована научная методика, описанная Кравцом для пересчета со стандартного L=5 на L=2 (полагаю, что это реальный интервал удлинений швертов). Получив таким образом "плечо", расчитал параметры c1, c2 в формуле вида Cy=a*c1*pi *L/ (c2+L). В итоге, для NACA 0012, получилось Сy=a*1.608*pi*L/(1.679+L). Желающие округлять, могут так и поступить. При расчете к-тов я не пользовался МНК-регрессией по всем точкам, а использовал только две точки - 0 и 10 гр. угла атаки, на этом интервале зависимость Су от а практически линейная. Надо подчеркнуть, что все подобные формулы применимы только на докритических углах атаки. И даже жестче - только на линейном участке Су(а), т.е. примерно на интервале 0--10 гр. На больших углах атаки уже начинается частичный срыв обтекания верхней поверхности крыла и график Су(а) начинает постепенно заваливаться, чего подобные формулы учесть не могут.

При разных значениях удлинения одним и тем-же углам атаки соответствуют разные значения Су. Или иначе - одним и тем же значениям Су соответствуют разные углы атаки. Вот именно "иначе" и работает методика Кравца и это, как ни странно, правильно и естественно.

То, что мы называем углом атаки, это "кажущийся" угол атаки. Крыло изменяет направление потока, происходит т.н. "скос потока". Т.е. перед крылом направление одно, а за крылом - другое. А само крыло, можно полагать, находится под воздействием потока некоторого среднего направления. Скос зависит от удлинения крыла и угла атаки. Согласно методике, в значения кажущихся углов атаки при продувке модели известного удлинения вводится поправка за разность углов скоса модели и реального крыла известного удлинения и, таким образом, получается кажущийся угол атаки для реального крыла при том-же значении Су.

Фу, щас калькулятор постараюсь прицепить и написать, что там есть что.
« Последнее редактирование: 30 Января, 2015, 00:00:01 от ЗАК »
"Один ишак ишол, второй ишак ишол и третий ишак ишол и весь караван ишол"

ЗАК

  • Сообщений: 3682
  • Уважуха: +330/-120
  • Андрей Зворыкин М54
Re: Расчет управляемого шверта
« Ответ #10 : 29 Января, 2015, 21:04:23 »
В прицепе калькулятор на базе свободно распространяемой программы ТаблеПро Жмулевского. Все, не относящееся к Су пока скрыл для удобства, открыть можете сами.

В таблице два раздела - "Модель" и "Шверт".
Значения углов и Су в разделе "Модель" набиты из атласа. В столбце "Cy_" раздела "Шверт" расчетные значения Су по приближенной формуле, приведенной выше, в столбце "а" для шверта пересчитанные на заданное удлинение углы атаки.

Сейчас там пересчет углов атаки на удлинение L=2. Чтобы пересчитать на другое удлинение, надо изменить значения в столбце "L". Делается это так: жмем на "Таблица" в строке инструмкентов, и видим картинку 2. Выбираем поле "L", жмем изменить, видим картинку 3. Изменяем значение в поле "формула" и жмем педаль.


« Последнее редактирование: 29 Января, 2015, 21:19:05 от ЗАК »
"Один ишак ишол, второй ишак ишол и третий ишак ишол и весь караван ишол"

Дымыч

  • Сообщений: 719
  • Уважуха: +31/-9
  • Название: "Вольный"
  • Тип: был "Ветер"
  • Номер: СП-145
Re: Расчет управляемого шверта
« Ответ #11 : 29 Января, 2015, 21:32:01 »
Круто.
Не совсем понял как влияет удлинение на уровень влияния угла атаки?
Удлинение влияет, вроде как, на относительную долю концевых потерь в общих.
А влияние угла атаки, большее или меньшин, всегда было характеристикой профиля.

Серж

  • Сообщений: 7715
  • Уважуха: +351/-349
  • Сергей Мирошник
  • Тип: самострой
  • Номер: М115
Re: Расчет управляемого шверта
« Ответ #12 : 29 Января, 2015, 21:41:07 »
Сдается мне, что правильная прокладка (а у Якуненко она правильная), дает на порядок больше, чем шверт с перестраиваемым углом атаки. И вообще, зачем вы заморочились с изменением угла атаки шверта ? Нужно на шверте делать закрылок, он по площади меньше, корежить его будет проще, а эффект больше :)

ЗАК

  • Сообщений: 3682
  • Уважуха: +330/-120
  • Андрей Зворыкин М54
Re: Расчет управляемого шверта
« Ответ #13 : 29 Января, 2015, 21:45:20 »
...
При всём уважении прокоментирую:
1. Ваш алгоритм повторяет мой.
Дымыч, на момент написания Вами этого текста, ни Вы, ни я алгоритма расчета шверта катамарана не изложили и делить нам нечего :)
Что касается расчета Су и Сх, то это не есть расчет шверта катамарана, а только необходимый инструмент. То, что я реализовал для расчета Су и Сх, это не моё изобретение и не ваше, и опять делить нечего.

2. В отличие от моделирования обтекания шверта по кретериям подобия(изложенных в Вашем подходе) прямое численное моделирование обтекания(тем более в области незжимаемой жидкости) дает возможность учесть концевые потери и потери учитывающие прохождение шверта через разделение фаз. ...
Это замечательно, но у меня нет программных средств для моделирования обтекания и денег на них тоже нет. А вот "потери учитывающие прохождение шверта через разделение фаз" - это очень интересно.
Пока, для шверта, пересекающего границу вода-воздух, я поступал в соотв. со справочником по малотоннажному судостроению - умножал геометрическое удлинение на 0.8. Это мне не очень нравится.
« Последнее редактирование: 29 Января, 2015, 22:29:53 от ЗАК »
"Один ишак ишол, второй ишак ишол и третий ишак ишол и весь караван ишол"

ЗАК

  • Сообщений: 3682
  • Уважуха: +330/-120
  • Андрей Зворыкин М54
Re: Расчет управляемого шверта
« Ответ #14 : 29 Января, 2015, 21:57:00 »
Круто.
Не совсем понял как влияет удлинение на уровень влияния угла атаки?
Удлинение влияет, вроде как, на относительную долю концевых потерь в общих.
А влияние угла атаки, большее или меньшин, всегда было характеристикой профиля.
Дымыч, я фигачил по книге Кравца, ее можно скачать в тырнете. Не переписывать же мне текст оттуда сюда.
"Один ишак ишол, второй ишак ишол и третий ишак ишол и весь караван ишол"

Дымыч

  • Сообщений: 719
  • Уважуха: +31/-9
  • Название: "Вольный"
  • Тип: был "Ветер"
  • Номер: СП-145
Re: Расчет управляемого шверта
« Ответ #15 : 29 Января, 2015, 22:50:54 »
Сдается мне, что правильная прокладка (а у Якуненко она правильная), дает на порядок больше, чем шверт с перестраиваемым углом атаки. И вообще, зачем вы заморочились с изменением угла атаки шверта ? Нужно на шверте делать закрылок, он по площади меньше, корежить его будет проще, а эффект больше :)
Не закрылок, а шверт изменяемой геометрии! Мечта;)
Про прокладку не поспоришь, но науку надо двигать... интересно же

Дымыч

  • Сообщений: 719
  • Уважуха: +31/-9
  • Название: "Вольный"
  • Тип: был "Ветер"
  • Номер: СП-145
Re: Расчет управляемого шверта
« Ответ #16 : 29 Января, 2015, 22:55:01 »
2 ЗАК
Я ни чего делить не хочу!
Может позже поделиться, это да...
А пока с интересом почитаю... потом посчитаю...потом потестю ;D

Ёж

  • Сообщений: 3181
  • Уважуха: +121/-91
  • Тяжелая байдарка пр. "Амдерма"
  • Название: Севпростор
Re: Расчет управляемого шверта
« Ответ #17 : 29 Января, 2015, 23:22:52 »
А в чем смысл? .....

когда лодка идет с дрейфом, то она идет не по прямой в ДП, а как бы боком скулой вперед. И получается, что увеличивается лобовое сопротивление.
И чтобы полностью уменьшит влияние дрейфа или этого лобового сопротивления, нужно уваливаться до этого момента. за счет этого увеличивается лавировочный угол.  Умный шверт дает возможность изменяя угол атаки до исчезновения дрейфа без уваливания. Понятно в определнных моментах. Нельзя себя за волосы вытащить из болота.
Ну так ведь повернутый шверт точно так же будет тормозить)) Коли боковое сопротивление надувастика тут вообще в рассчет не берется, то почему бы тогда не повернуть шверт вместе с лодкой?

Это можно упростить. Вот, например, корпус в форме полусферы, а в середке - шверт. Какая ему разница, как он идет? К нему даже понятие лавировочного угла неприменимо.
« Последнее редактирование: 29 Января, 2015, 23:24:48 от Ёж »
Мы сыны батрацкие, мы за Новый Мир! Щорс под красным знаменем - красный командир! www.sevprostor.ru

Серж

  • Сообщений: 7715
  • Уважуха: +351/-349
  • Сергей Мирошник
  • Тип: самострой
  • Номер: М115
Re: Расчет управляемого шверта
« Ответ #18 : 29 Января, 2015, 23:46:20 »
А в чем смысл? .....

когда лодка идет с дрейфом, то она идет не по прямой в ДП, а как бы боком скулой вперед. И получается, что увеличивается лобовое сопротивление.
И чтобы полностью уменьшит влияние дрейфа или этого лобового сопротивления, нужно уваливаться до этого момента. за счет этого увеличивается лавировочный угол.  Умный шверт дает возможность изменяя угол атаки до исчезновения дрейфа без уваливания. Понятно в определнных моментах. Нельзя себя за волосы вытащить из болота.
Ну так ведь повернутый шверт точно так же будет тормозить)) Коли боковое сопротивление надувастика тут вообще в рассчет не берется, то почему бы тогда не повернуть шверт вместе с лодкой?

Это можно упростить. Вот, например, корпус в форме полусферы, а в середке - шверт. Какая ему разница, как он идет? К нему даже понятие лавировочного угла неприменимо.

Еж, так твой плавучий кондом ходил. Ты можешь эту тему не читать :)

Анекдот в тему:

В советские времена лекция в деревенском клубе.
Лектор:
- вот череп Ярослава Мудрого в 5-летнем возрасте, видны мощные надбровные дуги, широкий лоб и все задатки мудрого правителя.
- вот череп Ярослава Мудрого в 16-летнем возрасте...

Вопрос из зала - а разве могут у одного человека быть два черепа ?

-А кто вы ?
- Дачник.
- Вот и идите к себе на дачу, а это лекция для колхозников.

Эта лекция для дачников :)

ЗАК

  • Сообщений: 3682
  • Уважуха: +330/-120
  • Андрей Зворыкин М54
Re: Расчет управляемого шверта
« Ответ #19 : 29 Января, 2015, 23:52:26 »
Теперь про пересчет табличных значений к-та лобового сопротивления Сх на фактическое удлинение крыла и получение общей приближенной формулы для работы с NACA 0012 без таблиц.

К-т лобового сопротивления представляется в виде суммы двух к-то - индуктивного сопротивления Сxi и профильного Схр. Индуктивное сопротивление называется так видимо потому, что индуцируется подъемной силой и напрямую от нее зависит. Если на крыло не действует подъемная сила (для симм. крыла - при нулевом угле атаки), то нет и индуктивного сопротивления. Профильное же сопротивление есть при любом угле атаки, но тоже от него зависит. Сxi зависит от Су и удлинения, а Схр от удлинения не зависит и его пересчитывать на удлинение крыла не надо [Кравец].

В атласе Для разных углов атаки приведены значения Сх и Схр. Значения Схi  получаем, как разность Сxi=Cx-Cxp. Затем, пересчитав Cxi на удлинение крыла, добавим Схр взад и получим пересчитанный на удлинение крыла к-т Сх.

Согласно Кравцу, пересчет таблицы выглядит так:
 
      Сxi(Cy,L) = Cxi(Cy,L0)-D   , где L0 - удлинение модели, D - поправка;
      D=(Ki(L0)/L0 - Ki(L)/L)*Cy^2   
      Ki=(1+d(L))/pi   .

Осталось определить функцию d(L). Для этого я воспользовался графиком из Кравца (в прицепе), обозначение "d" использую вместо малой дельты у Кравца. На нем видно, что при удлинении от 5 и ниже зависимость практически линейная. Сграбив и увеличив график, сколол координаты для L=3 и L=5 экранным дигитайзером и посчитал к-ты уравнения прямой. Получилось
      d(L)=0.0105*L+0.0099
(Аналогичным образом выполнялся пересчет угла атаки для Су, использовалась кривая "тау" с того же графика)

Результат пересчета в столбцах Сxi и Сх калькуляторной таблицы.

Для работы без таблицы используется формула Сxi(Cy,L) = Ki*Cy^2/L = (1+d(L))* Су^2 / pi / L = (0.0105*L+1.0099) *Cy^2/ pi / L  . Результат в столбце "Схi_" калькуляторной таблицы.

Чтобы найти Схр без таблиц, по данным таблицы подогнал империческую формулу Схр(а) = 0.00651+0.3379*a^2.2  (угол атаки а здесь в радианах). На линейном участке Сy(a) c тем же успехом можно расчитать
Схр(Су)=0.00651+0.0181**Cy^2.2  . Результат в столбце "Схр_" таблицы. Общий Сх шверта, как сумма Сxi и Схр, расч. по приведенным формулам, в столбце "Сх_" таблицы.
« Последнее редактирование: 30 Января, 2015, 00:34:16 от ЗАК »
"Один ишак ишол, второй ишак ишол и третий ишак ишол и весь караван ишол"

ЗАК

  • Сообщений: 3682
  • Уважуха: +330/-120
  • Андрей Зворыкин М54
Re: Расчет управляемого шверта
« Ответ #20 : 29 Января, 2015, 23:58:46 »
Ёж вашу мать! Какое счастье, что я не модер! Я с самог начала сказал, что тема, в частности, для разминки мозгов. А не болтала, оно и так оттренировано до неимоверности.
"Один ишак ишол, второй ишак ишол и третий ишак ишол и весь караван ишол"

Никанор Воронежский

  • Сообщений: 8148
  • Уважуха: +232/-300
  • Анша Абдуль
  • Название: Торнадо был.
  • Тип: Сейчас Ямаха ттр-250
Re: Расчет управляемого шверта
« Ответ #21 : 30 Января, 2015, 09:59:30 »


К-т лобового сопротивления представляется в виде суммы двух к-то - индуктивного сопротивления Сxi и профильного Схр.
Зак, можно вопрос. А как ты собираешься учитывать сопротивление корпусов при дрейфе? Так как зависимость подъемной силы от скорости квадратичная, угол дрейфа корпусов будет сильно влиять.
А точнее, меня интересует где взять данные о росте сопротивление сосиски при росте угла атаки, да еще на разделе двух сред...

Якуненко Александр

  • Сообщений: 573
  • Уважуха: +92/-24
Re: Расчет управляемого шверта
« Ответ #22 : 30 Января, 2015, 23:58:40 »
Так вот, для начала предлагаю решить следующую задачку. Допустим, есть вполне определенный (реальный желательно) или мечтаемый катамаран. Хочется, для любого заданного острого курса отн. истинного ветра, расчитать угол установки к ДП конкретного шверта (профиль, площадь, удлинение известны) такой (угол), чтобы катамаран шел без дрейфа. Либо диагностировать, что движение без дрейфа этим курсом с этим швертом невозможно.

Следующая задачка. Всё то же самое, но площадь и удлинение шверта не заданы (задан только профиль) и надо найти их значения (при разумных ограничениях), обеспечивающие максимальную скорость на заданном остром курсе.

Приведенный алгоритм теоретически решает первую задачу. Как планируете развивать методику для решения второй задачи?

ЗАК

  • Сообщений: 3682
  • Уважуха: +330/-120
  • Андрей Зворыкин М54
Re: Расчет управляемого шверта
« Ответ #23 : 31 Января, 2015, 00:44:43 »
Зак, можно вопрос. А как ты собираешься учитывать сопротивление корпусов при дрейфе? Так как зависимость подъемной силы от скорости квадратичная, угол дрейфа корпусов будет сильно влиять.
А точнее, меня интересует где взять данные о росте сопротивление сосиски при росте угла атаки, да еще на разделе двух сред...
Никанор, ты меня, подлеца, не раскусил! Я как раз завёл песню про расчет упр. шверта, чтобы сачкануть и не "учитывать сопротивление корпусов при дрейфе".
 
Методику расчета корпуса, идущего с дрейфом, приводит Норвуд на стр. 41,42 (+-1). Только у него обозначения там басурманские. И расчет проекции на ДП погруженной части корпуса через ж. К-т сопротивления корпуса он считает, как сумму к-та индуктивного сопротивления и к-та сопротивления корп. без дрейфа (типа буксировочного).

Индуктивное сопротивление он расчитывает как для крыла малого удлинения по формуле Кастла (Кэстла) Cxi=(pi*L/4 + a*(1-a/2/pi))*a^2  ,
обозначения изменил на свои: а -- угол атаки (равен углу дрейфа), L -- удлинение.

Заставляет задуматься то, что в качестве удлинение он берет удвоенное геометрическое удлинение, как для плавника, накрытого сверху корпусом (не пересекающего границу раздела).



 
"Один ишак ишол, второй ишак ишол и третий ишак ишол и весь караван ишол"

ЗАК

  • Сообщений: 3682
  • Уважуха: +330/-120
  • Андрей Зворыкин М54
Re: Расчет управляемого шверта
« Ответ #24 : 31 Января, 2015, 01:01:51 »
Так вот, для начала предлагаю решить следующую задачку. Допустим, есть вполне определенный (реальный желательно) или мечтаемый катамаран. Хочется, для любого заданного острого курса отн. истинного ветра, расчитать угол установки к ДП конкретного шверта (профиль, площадь, удлинение известны) такой (угол), чтобы катамаран шел без дрейфа. Либо диагностировать, что движение без дрейфа этим курсом с этим швертом невозможно.

Следующая задачка. Всё то же самое, но площадь и удлинение шверта не заданы (задан только профиль) и надо найти их значения (при разумных ограничениях), обеспечивающие максимальную скорость на заданном остром курсе.

Приведенный алгоритм теоретически решает первую задачу. Как планируете развивать методику для решения второй задачи?
Александр, пока ничего, из написанного здесь, само по себе первую задачу не решает.

Методику расчета развивать планирую, уточняя расчет гидродинамики шверта, чем я здесь до сих пор занимался и еще не закончил. В остальном там всё готово и, если никто не предложит радикально лучшего расчетного алгоритма шверта (не расчета Сх и Су, а общего!), то общую часть развивать не собираюсь. Только побольше, чем в примере в Вашей теме, расчетной инфы выведу на обозренье.
"Один ишак ишол, второй ишак ишол и третий ишак ишол и весь караван ишол"

Дымыч

  • Сообщений: 719
  • Уважуха: +31/-9
  • Название: "Вольный"
  • Тип: был "Ветер"
  • Номер: СП-145
Re: Расчет управляемого шверта
« Ответ #25 : 31 Января, 2015, 01:35:54 »
Так вот, для начала предлагаю решить следующую задачку. Допустим, есть вполне определенный (реальный желательно) или мечтаемый катамаран. Хочется, для любого заданного острого курса отн. истинного ветра, расчитать угол установки к ДП конкретного шверта (профиль, площадь, удлинение известны) такой (угол), чтобы катамаран шел без дрейфа. Либо диагностировать, что движение без дрейфа этим курсом с этим швертом невозможно.

Следующая задачка. Всё то же самое, но площадь и удлинение шверта не заданы (задан только профиль) и надо найти их значения (при разумных ограничениях), обеспечивающие максимальную скорость на заданном остром курсе.

Приведенный алгоритм теоретически решает первую задачу. Как планируете развивать методику для решения второй задачи?
Александр, пока ничего, из написанного здесь, само по себе первую задачу не решает.

Методику расчета развивать планирую, уточняя расчет гидродинамики шверта, чем я здесь до сих пор занимался и еще не закончил. В остальном там всё готово и, если никто не предложит радикально лучшего расчетного алгоритма шверта (не расчета Сх и Су, а общего!), то общую часть развивать не собираюсь. Только побольше, чем в примере в Вашей теме, расчетной инфы выведу на обозренье.

Я предложил, но было сказано  что это не алгоритм. Нет ресурса решать подобные задачи...
У меня есть, но нет временного - боюсь, что к этому сезону не успею просчитатать шверт в трёхмерной постановке для создания адекватной модели в виде простого полинома для учёта всех ньюансов обтекания.
ЗАКу уважуха!!! Ваша эмпирическая модель поможет верифицировать расчетный эксперимент.
Тема интересна тем, что видимо открыто её никто давно не "капал"...

Никанор Воронежский

  • Сообщений: 8148
  • Уважуха: +232/-300
  • Анша Абдуль
  • Название: Торнадо был.
  • Тип: Сейчас Ямаха ттр-250
Re: Расчет управляемого шверта
« Ответ #26 : 31 Января, 2015, 03:18:14 »
Никанор, ты меня, подлеца, не раскусил! Я как раз завёл песню про расчет упр. шверта, чтобы сачкануть и не "учитывать сопротивление корпусов при дрейфе".
 
Ну нет, я конечно понял что мысля об упрощении тут имеется. Вот только сопротивления и корпусов и швертов и всего всего считать все ровно придется. А коли так, то добавляем учет дрейфа и получаем полное уравнение движения катамарана от Зака. :o
А это считай ну если не "Нобелевская" в надувном катамараностроении... То "Ленинская" а точнее "Вельсковская" точно... ;D

ЗАК

  • Сообщений: 3682
  • Уважуха: +330/-120
  • Андрей Зворыкин М54
Re: Расчет управляемого шверта
« Ответ #27 : 31 Января, 2015, 04:34:55 »
Щас пойду дырку в пинжаке под орден вертеть .. Тю, штож я звездю, у меня ж пинжака нету!

Но шутки в сторону, господа! В прицепе цитатка из описания продутых моделей в атласе профилей. Из которой следует, что модели были отполированы, как котовы причиндалы и, в связи с этим, имели очень малый к-т трения.

К-т профильного сопротивления представляется в виде суммы к-тов трения и сопротивления формы. Для шверта, пересекающего раздел сред, добавится еще и волновое сопротивление. Сумму сопр. формы и волнового назовем, как водится, остаточным (если исключить трение). Так вот, если поверхность шверта напоминает скорей ежовы причиндалы, чем котовы, то составляющая трения возрастет, что и надо будет учитывать.
"Один ишак ишол, второй ишак ишол и третий ишак ишол и весь караван ишол"

ЗАК

  • Сообщений: 3682
  • Уважуха: +330/-120
  • Андрей Зворыкин М54
Re: Расчет управляемого шверта
« Ответ #28 : 31 Января, 2015, 16:30:16 »
К-ты Су и Сх зависят не только от угла атаки и удлинения, но и от длины хорды крыла, скорости потока и свойств среды. Эти три последних характеристи объединяются в одну обобщающую, называемую числом Рейнольдса, обозн. Re.

Для воды Re~=v*b*10^6, где v - скорость потока [м/с],  b - хорда крыла [м]. К-т 10^6 при  v*b  - это 1/(кинематическая вязкость воды [c/м^2]), зависит от температуры, но это уже мелочи, мы имеем дело с температурами воды в довольно узком диапазоне. Re - величина безразмерная.

Далее пересказывать ученые книжки не буду, а только скажу, что при Re < 100000 симметричные авиационные профили рабртают плохо. Несимметричные получше, но тоже не фонтан. На картинках видно, что поляры при Re < 100000 превращаются в поpнографию.

Продувки моделей, данные по которым приведены в атласе профилей, произведены при Re=1.65*10^6.  Такие значения Re на острых курсах могут быть достигнуты только на очень быстроходных катамаранах в хороший ветер. Так что надо научится расчитывать характеристики шверта при фактических значениях Re. Надо копацца и смекать, чего и вам желаю.
"Один ишак ишол, второй ишак ишол и третий ишак ишол и весь караван ишол"

Якуненко Александр

  • Сообщений: 573
  • Уважуха: +92/-24
Re: Расчет управляемого шверта
« Ответ #29 : 31 Января, 2015, 18:35:40 »

Александр, пока ничего, из написанного здесь, само по себе первую задачу не решает.

Методику расчета развивать планирую, уточняя расчет гидродинамики шверта, чем я здесь до сих пор занимался и еще не закончил. В остальном там всё готово и, если никто не предложит радикально лучшего расчетного алгоритма шверта (не расчета Сх и Су, а общего!), то общую часть развивать не собираюсь. Только побольше, чем в примере в Вашей теме, расчетной инфы выведу на обозренье.

Так все таки, как будете определять оптимальную площадь шверта?

Никанор Воронежский

  • Сообщений: 8148
  • Уважуха: +232/-300
  • Анша Абдуль
  • Название: Торнадо был.
  • Тип: Сейчас Ямаха ттр-250
Re: Расчет управляемого шверта
« Ответ #30 : 31 Января, 2015, 18:55:52 »
Так все таки, как будете определять оптимальную площадь шверта?
А что? Разве площадь поворотного шверта нужно определять каким то особым образом? Разве площадь поворотного шверта может отличаться от площади не поворотного? Подумайте внимательно товарищи!

Якуненко Александр

  • Сообщений: 573
  • Уважуха: +92/-24
Re: Расчет управляемого шверта
« Ответ #31 : 31 Января, 2015, 22:51:19 »
А что? Разве площадь поворотного шверта нужно определять каким то особым образом? Разве площадь поворотного шверта может отличаться от площади не поворотного? Подумайте внимательно товарищи!

А как вычислить площадь не поворотного шверта?

Якуненко Александр

  • Сообщений: 573
  • Уважуха: +92/-24
Re: Расчет управляемого шверта
« Ответ #32 : 31 Января, 2015, 22:58:36 »
Методику расчета развивать планирую, уточняя расчет гидродинамики шверта, чем я здесь до сих пор занимался и еще не закончил. В остальном там всё готово и, если никто не предложит радикально лучшего расчетного алгоритма шверта (не расчета Сх и Су, а общего!), то общую часть развивать не собираюсь. Только побольше, чем в примере в Вашей теме, расчетной инфы выведу на обозренье.

А что подразумевается под общим расчетом шверта?

Серж

  • Сообщений: 7715
  • Уважуха: +351/-349
  • Сергей Мирошник
  • Тип: самострой
  • Номер: М115
Re: Расчет управляемого шверта
« Ответ #33 : 31 Января, 2015, 23:17:33 »
Александр, а у меня родился встречный вопрос - что относительно чего едет ? Корпуса едут ровно, а шверт под углом. Или шверт ровно, а корпуса под углом ? А то непонятно, какие углы и относительно чего считаются  ;D

Кэп Хатанги

  • Сообщений: 4630
  • Уважуха: +194/-178
  • Вячеслав, Екатеринбург
  • Название: "Летучий мышЪ"
  • Тип: Простор(Mod) серийный №00003
  • Номер: Е11
Re: Расчет управляемого шверта
« Ответ #34 : 31 Января, 2015, 23:28:04 »
Александр, а у меня родился встречный вопрос - что относительно чего едет ? Корпуса едут ровно, а шверт под углом. Или шверт ровно, а корпуса под углом ? А то непонятно, какие углы и относительно чего считаются  ;D
Сереж, как ты понимаешь, в классическом случае неповоротного шверта криво едет одновременно всё - и корпуса, и шверт.
И, насколько я понимаю, сверхзадача этой темы - рассчитать режим, чтобы корпуса ехали практиццки ровно и при этом понять, каких сил, в том числе и лобового сопротивления, нам это будет стОить на шверте.
Или, другими словами, стОит ли овчинка выделки.

Серж

  • Сообщений: 7715
  • Уважуха: +351/-349
  • Сергей Мирошник
  • Тип: самострой
  • Номер: М115
Re: Расчет управляемого шверта
« Ответ #35 : 31 Января, 2015, 23:44:24 »
Александр, а у меня родился встречный вопрос - что относительно чего едет ? Корпуса едут ровно, а шверт под углом. Или шверт ровно, а корпуса под углом ? А то непонятно, какие углы и относительно чего считаются  ;D
Сереж, как ты понимаешь, в классическом случае неповоротного шверта криво едет одновременно всё - и корпуса, и шверт.
И, насколько я понимаю, сверхзадача этой темы - рассчитать режим, чтобы корпуса ехали практиццки ровно и при этом понять, каких сил, в том числе и лобового сопротивления, нам это будет стОить на шверте.
Или, другими словами, стОит ли овчинка выделки.

Слава, я стебусь, если ты не понял. Хотя, 1,5 кв. метра погруженной поверхности корпусов в разы больше, чем площадь шверта. Но у шверта гидродинамическое качество выше.  Кто кого переборет ? :)
« Последнее редактирование: 31 Января, 2015, 23:49:15 от Серж »

Кэп Хатанги

  • Сообщений: 4630
  • Уважуха: +194/-178
  • Вячеслав, Екатеринбург
  • Название: "Летучий мышЪ"
  • Тип: Простор(Mod) серийный №00003
  • Номер: Е11
Re: Расчет управляемого шверта
« Ответ #36 : 31 Января, 2015, 23:52:34 »
Ты иногда так тонко стебешься, что спьяну и непонять  ;D

ЗАК

  • Сообщений: 3682
  • Уважуха: +330/-120
  • Андрей Зворыкин М54
Re: Расчет управляемого шверта
« Ответ #37 : 01 Февраля, 2015, 01:58:24 »
А что подразумевается под общим расчетом шверта?
Александр, ответ на этот вопрос вы процитировали в следующей цитате, где Вы цитируете меня (вторая задача). Еще более (предельно) общая постановка задачи была бы, если бы оптимизации подлежал профиль и форма в плане. Но форму в плане оптимизировать не сильно надо. А оптимизировать профиль - дорого.

Так вот, для начала предлагаю решить следующую задачку. Допустим, есть вполне определенный (реальный желательно) или мечтаемый катамаран. Хочется, для любого заданного острого курса отн. истинного ветра, расчитать угол установки к ДП конкретного шверта (профиль, площадь, удлинение известны) такой (угол), чтобы катамаран шел без дрейфа. Либо диагностировать, что движение без дрейфа этим курсом с этим швертом невозможно.

Следующая задачка. Всё то же самое, но площадь и удлинение шверта не заданы (задан только профиль) и надо найти их значения (при разумных ограничениях), обеспечивающие максимальную скорость на заданном остром курсе.

Приведенный алгоритм теоретически решает первую задачу. Как планируете развивать методику для решения второй задачи?


Так все таки, как будете определять оптимальную площадь шверта?

Начиная эту тему, я, по существу, задал вопрос - а не хотите ли размяться и решить такие-то задачки? Сделал это, поскольку большой гуманист и по себе знаю, какое удовольствие доставляет самостоятельное решение задачи. Если бы хотел осчастливить общество своим решением, то так бы сразу и поступил. В связи с этим на Ваши вопросы ничего не отвечу. Вы, как персонаж классических анекдотов про Абрама и Сару, отвечаете вопросом на вопрос. Но, в отличии от них, отвечаете заданным вопросом.

Если Ваши вопросы "проверочные" на предмет - а знаю ли я сам решения предложенных задачек, то смею уверить, что знаю. Первую я отдельно не решал, а алгоритм второй сразу написал на алгоритмическом языке и довел до работающей программы для компа. При этом сомнительные расчеты гидродинамических к-тов шверта выделены в отдельные процедуры, которые я собираюсь заменить, когда разберусь с предметом. По мере разбирательства, результаты публикую здесь. Так что к общему алгоритму расчета шверта это отношения не имеет, можно считать, что процедуры расчета Су и Сх шверта есть готовые и не заморачиваться, если нет внутренней потребности в самообразовании.

Таким образом, если не лезть в гидродинамику профилей, решение предложенных задачек довольно просто. А главное, все нужное для решения общеизвестно. Мат. аппарат на уровне 8-го класса десятилетки. Ну, может, девятого.

П.С. Для ясности: говоря о программе расчета шверта, я не имел в виду калькуляторную таблицу, которую здесь вывешивал. Она только для исследования свойств профиля и проверки приближенных формул расчета к-тов.
 
« Последнее редактирование: 01 Февраля, 2015, 02:15:29 от ЗАК »
"Один ишак ишол, второй ишак ишол и третий ишак ишол и весь караван ишол"

Никанор Воронежский

  • Сообщений: 8148
  • Уважуха: +232/-300
  • Анша Абдуль
  • Название: Торнадо был.
  • Тип: Сейчас Ямаха ттр-250
Re: Расчет управляемого шверта
« Ответ #38 : 01 Февраля, 2015, 16:17:49 »
А что? Разве площадь поворотного шверта нужно определять каким то особым образом? Разве площадь поворотного шверта может отличаться от площади не поворотного? Подумайте внимательно товарищи!

А как вычислить площадь не поворотного шверта?
А никак. По моему глубокому убеждению, при устоявшемся движении площадь шверта обычных размеров избыточна.
У меня был разборный катамаран с очень маленьким швертом. На нем было очень трудно начать движение в сильный ветер (да и не только в сильный). Его просто сдувало боком пока не наберешь скорость. Приходило уваливатся, разгоняться а затем приводиться.
То же я наблюдал и на торнадо, полная площадь шверта нужна на маленькой скорости и при маневрировании.
То есть я считаю что площадь шверта нельзя считать для устоявшегося движения. Площадь шверта нужно выбирать по опыту.

ЗАК

  • Сообщений: 3682
  • Уважуха: +330/-120
  • Андрей Зворыкин М54
Re: Расчет управляемого шверта
« Ответ #39 : 01 Февраля, 2015, 21:38:24 »
...По моему глубокому убеждению, при устоявшемся движении площадь шверта обычных размеров избыточна.
У меня был разборный катамаран с очень маленьким швертом. На нем было очень трудно начать движение в сильный ветер (да и не только в сильный). Его просто сдувало боком пока не наберешь скорость. Приходило уваливатся, разгоняться а затем приводиться.
То же я наблюдал и на торнадо, полная площадь шверта нужна на маленькой скорости и при маневрировании.
То есть я считаю что площадь шверта нельзя считать для устоявшегося движения. Площадь шверта нужно выбирать по опыту.
Никанор, получи большой толстый плюс. Хотя я с тобой и не вполне согласен (что нельзя считать), но проблему ты затронул очень правильно. А расчитывать установившийся режим можно (и, на мой взгляд, полезно), но надо еще и башка мал-мал думать, не забывая о нестационарных режимах, включая разгоны и оверштаги.  Если ты смотрел картинку окна моей программы в теме Якуненко, то мог заметить, что я её, стерву (программу), обложил ограничениями, вводимыми оператором. А то дай волю, она наоптимизирует то, о чем ты написал. Потом напишу подробней, а сечас на Рейнольдса озлился.

П.С. Кстати, классический вопрос на экзамене в ЮПШ: почему у крылатой ракеты крылышки с уеву душу, а у истребителя, летающего с такой же скоростью, плоскостя ОГОГО какие? Только пожалста, не надо тут на эту тему ля-ля разводить на шышнадцать страниц.
« Последнее редактирование: 01 Февраля, 2015, 21:52:04 от ЗАК »
"Один ишак ишол, второй ишак ишол и третий ишак ишол и весь караван ишол"

Кэп Хатанги

  • Сообщений: 4630
  • Уважуха: +194/-178
  • Вячеслав, Екатеринбург
  • Название: "Летучий мышЪ"
  • Тип: Простор(Mod) серийный №00003
  • Номер: Е11
Re: Расчет управляемого шверта
« Ответ #40 : 01 Февраля, 2015, 22:40:28 »
Дык, именно поэтому. "Крылатка" почти не маневрирует, и в нее не закладывается такая, например, характеристика, как скороподъемность.

Veter

  • Сообщений: 623
  • Уважуха: +52/-17
Re: Расчет управляемого шверта
« Ответ #41 : 02 Февраля, 2015, 00:02:11 »
Стартовые скорости разные и маневры сильно разнятся по углам. Или по другому  - крылатая ракета движется в достаточно узком диапазоне скоростей и углов.

Протей

  • Сообщений: 170
  • Уважуха: +3/-3
Re: Расчет управляемого шверта
« Ответ #42 : 02 Февраля, 2015, 00:52:27 »
     Взлётная скорость конечно играет роль, но эта проблема частично решается различными стартовыми ускорителями. А вот безопасной посадочной скорости крылатой ракете иметь незачем, самолёт же её иметь обязан. И только механизацией крыла и, даже, изменяемой геометрией не обойдёшься, приходится иметь площадь выше оптимальной для скоростного режима.

Якуненко Александр

  • Сообщений: 573
  • Уважуха: +92/-24
Re: Расчет управляемого шверта
« Ответ #43 : 02 Февраля, 2015, 11:06:59 »
А что подразумевается под общим расчетом шверта?
Александр, ответ на этот вопрос вы процитировали в следующей цитате, где Вы цитируете меня (вторая задача). Еще более (предельно) общая постановка задачи была бы, если бы оптимизации подлежал профиль и форма в плане. Но форму в плане оптимизировать не сильно надо. А оптимизировать профиль - дорого.

Так вот, для начала предлагаю решить следующую задачку. Допустим, есть вполне определенный (реальный желательно) или мечтаемый катамаран. Хочется, для любого заданного острого курса отн. истинного ветра, расчитать угол установки к ДП конкретного шверта (профиль, площадь, удлинение известны) такой (угол), чтобы катамаран шел без дрейфа. Либо диагностировать, что движение без дрейфа этим курсом с этим швертом невозможно.

Следующая задачка. Всё то же самое, но площадь и удлинение шверта не заданы (задан только профиль) и надо найти их значения (при разумных ограничениях), обеспечивающие максимальную скорость на заданном остром курсе.

Приведенный алгоритм теоретически решает первую задачу. Как планируете развивать методику для решения второй задачи?


Так все таки, как будете определять оптимальную площадь шверта?

Начиная эту тему, я, по существу, задал вопрос - а не хотите ли размяться и решить такие-то задачки? Сделал это, поскольку большой гуманист и по себе знаю, какое удовольствие доставляет самостоятельное решение задачи. Если бы хотел осчастливить общество своим решением, то так бы сразу и поступил. В связи с этим на Ваши вопросы ничего не отвечу. Вы, как персонаж классических анекдотов про Абрама и Сару, отвечаете вопросом на вопрос. Но, в отличии от них, отвечаете заданным вопросом.

Если Ваши вопросы "проверочные" на предмет - а знаю ли я сам решения предложенных задачек, то смею уверить, что знаю. Первую я отдельно не решал, а алгоритм второй сразу написал на алгоритмическом языке и довел до работающей программы для компа. При этом сомнительные расчеты гидродинамических к-тов шверта выделены в отдельные процедуры, которые я собираюсь заменить, когда разберусь с предметом. По мере разбирательства, результаты публикую здесь. Так что к общему алгоритму расчета шверта это отношения не имеет, можно считать, что процедуры расчета Су и Сх шверта есть готовые и не заморачиваться, если нет внутренней потребности в самообразовании.

Таким образом, если не лезть в гидродинамику профилей, решение предложенных задачек довольно просто. А главное, все нужное для решения общеизвестно. Мат. аппарат на уровне 8-го класса десятилетки. Ну, может, девятого.

П.С. Для ясности: говоря о программе расчета шверта, я не имел в виду калькуляторную таблицу, которую здесь вывешивал. Она только для исследования свойств профиля и проверки приближенных формул расчета к-тов.
 

Зря вы так – про Абрама, Сару и т.п… Я с уважением отношусь к вашей инициативе.

Вы завели тему о расчете шверта. При этом выкладываете обрывочную, не систематизированную информацию.
Может стоит для начала более четко определить задачу, и предложить к обсуждению принципиальный алгоритм решения? Пусть он будет даже простой.

Вы действительно думаете, что все резко займутся гидродинамикой шверта?
“Копать” скорее начнут если четко определена задача.
А кого нет желания или возможности, смогут получить общее понимание вопроса и возможно практические рекомендации.

Кстати, площадь шверта напрямую зависит от выбранного профиля.
Так что в гидродинамику профилей видимо придется “залезть”.

Якуненко Александр

  • Сообщений: 573
  • Уважуха: +92/-24
Re: Расчет управляемого шверта
« Ответ #44 : 02 Февраля, 2015, 11:09:19 »
А что? Разве площадь поворотного шверта нужно определять каким то особым образом? Разве площадь поворотного шверта может отличаться от площади не поворотного? Подумайте внимательно товарищи!

А как вычислить площадь не поворотного шверта?
А никак. По моему глубокому убеждению, при устоявшемся движении площадь шверта обычных размеров избыточна.
У меня был разборный катамаран с очень маленьким швертом. На нем было очень трудно начать движение в сильный ветер (да и не только в сильный). Его просто сдувало боком пока не наберешь скорость. Приходило уваливатся, разгоняться а затем приводиться.
То же я наблюдал и на торнадо, полная площадь шверта нужна на маленькой скорости и при маневрировании.
То есть я считаю что площадь шверта нельзя считать для устоявшегося движения. Площадь шверта нужно выбирать по опыту.

Никанор, нет слов. Сильно удивлен таким ответом.

ГШ

  • -
  • Сообщений: 4059
  • Уважуха: +200/-141
  • Название: SALACIA
  • Тип: Sunwind 20
  • Номер: М 150, -
Re: Расчет управляемого шверта
« Ответ #45 : 02 Февраля, 2015, 12:41:36 »
Цитировать
получить общее понимание вопроса и возможно практические рекомендации
для этого, чтобы в первом приближении понимать и оценивать баланс сил, был бы пожалуй полезен калькулятор сил на шверте. С ним просто удобнее было бы работать чем с кучей таблиц или графиков поляр. Примерно таким образом: проектировщик предполагает или знает по опыту, что, например, при ветре таком-то лодка идет в бейд с такой-то скоростью. При этом известны силы, действующие на паруса - тяги и дрейфа (можно соотв. калькулятором посчитать, или для сильного дутья по своему ресурсу откренивания, или как то еще оценить).  Определив это, -
в калькуляторе вводим силу дрейфа, которую надо компенсировать, скорость с которой при этом идет лодка, выбираем тот или иной профиль, удлинение и угол атаки шверта и получаем 1) - требующуюся площадь   2) цену вопроса - силу лобового сопротивления шверта. Если допустим получили что при угле атаки 3 гр. сила дрейфа компенсируется (подъемной силой шверта) - ну, значит или вся лодка пойдет с таким дрейфом, или шверт надо на эти 3 гр. повернуть. А что выгоднее - черт его знает, тут уже перебирать варианты и кумекать по вкусу.  Для такого калькулятора не нужно никакой математики кроме интерполяции между табличными или снятыми с графиков точками (где их взять - отдельные хитрые исчмисления или справочник). Ну, и проверка каких-то ограничений на разумность данных.
А вот второе приближение конечно любопытней - но означает расчет поляры всей лодки в целом. Тут вроде как и правда одна тригонометрия (ну, еще выбор оптимумов - "подобрал шкот", изменив угол атаки паруса, и посмотрел, быстрее ли пошла или выход на ветер лучше стал чем в предыдущей итерации или хуже).
Типа парусного симулятора. Но чтобы какие-то реальные результаты получалисьт, это вряд ли...  ведь куча данных нужна которые взять неоткуда. Аэродинамическое сопротивление, "поляра" всего что над водой кроме паруса. А особенно - сопротивление баллонов той или иной формы, да под разными углами. Ладно еще для гладкой воды. Но вода не гладкая, а рассчитать сопротивление при ходе против той или иной волны идущей к тому же не обязательно со стороны ветра - ну, это уж никак. Да еще со штевнями или без...
 
« Последнее редактирование: 02 Февраля, 2015, 12:43:58 от ГШ »
Григорий Шмерлинг

Никанор Воронежский

  • Сообщений: 8148
  • Уважуха: +232/-300
  • Анша Абдуль
  • Название: Торнадо был.
  • Тип: Сейчас Ямаха ттр-250
Re: Расчет управляемого шверта
« Ответ #46 : 02 Февраля, 2015, 13:03:33 »
П.С. Кстати, классический вопрос на экзамене в ЮПШ: почему у крылатой ракеты крылышки с уеву душу, а у истребителя, летающего с такой же скоростью, плоскостя ОГОГО какие? Только пожалста, не надо тут на эту тему ля-ля разводить на шышнадцать страниц.
Шоб на вираже позже трясти начинало... ;D ;)

ЗАК

  • Сообщений: 3682
  • Уважуха: +330/-120
  • Андрей Зворыкин М54
Re: Расчет управляемого шверта
« Ответ #47 : 03 Февраля, 2015, 07:10:55 »
Надо уже призвать присутствующих к порядку и навести казарму. Какой я ни есть гад и т.д., но тему открыл я, и он же, вышеупомянутый, определил правила игры и сформулировал задачи (2 штуки). И отнюдь не от балды. Желающие в эту игру не играть так и поступают, желающие играть в другую, вполне могут открыть другую тему. Возможно, она и мне тоже понравится и с удовольствием в нее поиграю. Но здесь - только так, иначе - бардак и любимый трёп.

Первая задача не оптимизационная, она решается для каждого набора исходных данных однозначно. Решив её, несложно решить и вторую, оптимизационную. Ну да чёрт с ней (второй) пока, еще первую не решили.

Повторю условие:
>> Допустим, есть вполне определенный (реальный желательно) или мечтаемый катамаран. Хочется, для любого заданного острого курса отн. истинного ветра, расчитать угол установки к ДП конкретного шверта (профиль, площадь, удлинение известны) такой (угол), чтобы катамаран шел без дрейфа. Либо диагностировать, что движение без дрейфа этим курсом с этим швертом невозможно.<<
...выбираем тот или иной профиль, удлинение и угол атаки шверта и получаем 1) - требующуюся площадь ...
См. условие - "профиль, площадь, удлинение известны". Надо найти угол установки шверта под условием движения без дрейфа. Можно и изменить условие по-Вашему - задать угол и искать площадь. Но давайте не разводить путаницу, я сформулировал задачу по мотивам Якуненко - искать угол. При заданной площади, профиле и удлинении. То есть,  взяли деревяшку (железку) и сделали (или купили у Харькина- Ролтона-Тритона-Манданы за 500 баксов) шверт вот такой-то площади, профиля и удлинения. И теперь чешем репу и пытаетесь прикинуть угол установки на заданном курсе. Прям, как в жизни. 

Тут вроде как и правда одна тригонометрия (ну, еще выбор оптимумов - "подобрал шкот", изменив угол атаки паруса, и посмотрел, быстрее ли пошла или выход на ветер лучше стал чем в предыдущей итерации или хуже). ... ... Но чтобы какие-то реальные результаты получалисьт, это вряд ли...  ведь куча данных нужна которые взять неоткуда. Аэродинамическое сопротивление, "поляра" всего что над водой кроме паруса. ...
Насчет тригонометрии - истинная правда. Но и не только. Надо уравнений составить и решить, как в школе учили. В остальном - "сорок бочек арестантов". Строить расчет на том, как и кто (возможно - напивши денатурату) подобрал шкот - нельзя в принципе. Есть единственная наилучшая настройка паруса и бесчисленное число не наилучших. Если не расчитывать на наилучшую настройку, то впадаем в неопределенность и причитания за невозможность расчета. Как и на сколько тягать шкот и др. снасти, подбирается при замере аэродинамических характеристик надводной части катамарана. "Методом змея", например [Перегудов, Байбаков]. Итерации, если выбран итерационный метод решения (у меня именно так), происходят за доли секунды, когда я сижу попой на стуле и шкота не трогаю.

Обратите внимание, при постановке задачи я постоянно оговаривался про "острый курс". Опережая ход общественной мысли, намекну - почему. На острых курсах парус не ложится на вантину и в нашей власти ставить его под наивыгоднейшим углом к ветру (какому?). И вы уже будете смеяться, этот наивыгоднейший угол на острых курсах такой, какой обеспечивает максимальное аэродинамическое качество надводной части катамарана.  Именно так, а не максимальную тягу по курсу (почему?). ... И не надо "всего остального, кроме паруса". Надо надводной части (вместе с правильно установленным парусом).

Теоретически, качество надводной части зависит (при оптимальной установке паруса) от угла обдува корпуса. Но для быстроходных лодок практически не зависит. Во-первых, потому, что у быстроходных паразитная площадь корпуса относительно невелика и как она обдувается - не очень важно. Во-вторых, направление вымпельного ветра (и угол обдува корпуса) для быстроходных изменяется в узком диапазоне - хоть галф, хоть в бейд - один черт дует почти в мордас. Следует, хоть и не очень явно, что настройка паруса на любом остром курсе должна быть одинакова. Понятно, что при разных скоростях ветра форма паруса может меняться и от тонкостей настроек пуза под ветер, и от того, что корежит и скручивает по-разному. Поэтому замеры методом змея должны проводиться при разной скорости ветра. Но не в процессе вычислений с итерациями или без оных! Это уже мазохизм был бы и отмазка, чтоб нифига не вычислять :)

Короче, утверждается, что для быстроходных катамаранов аэродинамические характеристики надводной части корпуса (при отсутствии алкашей на борту) постоянны от галфвинда до предельно крутого бейдевинда (если ветром паруса не корежит). Для Торнадо, например, это так. Для Якуненко, наверно, тоже. Для Альбатроса и пирамидона с будкой - вряд-ли. И я не такой умный, чтобы сам это придумал. Просто графики смотрел у Новуда, а для Торнадо достраивал, поскольку Норвуд, ззаразза, не удосужился. Но все нужное у него есть.

Это я всё написал к тому, что не так всё прям неизвестно и известным стать не может. Не надо лишних чертей придумывать. Но, если говорить об алгоритме расчета, то совершенно не важно, знаем мы на сей момент аэродинамические к-ты надводной части или нет. Захотим - узнаем. А пока будем считать, что они известны для любого курса - хоть одинаковые, хоть разные. Т.е. известны функции Сха(В), Суа(В), В - вымпельный курсовой угол. Для простоты можно считать эти к-ты константами на острых курсах, не роялит. На величину тоже плевать, мы еще не расчет делаем, а алгоритм расчета. Площадь паруса тоже нам известна.

Но чтобы какие-то реальные результаты получалисьт, это вряд ли...  ...  А особенно - сопротивление баллонов той или иной формы, да под разными углами. Ладно еще для гладкой воды. Но вода не гладкая, а рассчитать сопротивление при ходе против той или иной волны идущей к тому же не обязательно со стороны ветра - ну, это уж никак. Да еще со штевнями или без...
Ну да, ну да. Все судостроительные справочники сжечь - они не ту волну учитывают, что сегодня была к обеду, когда я ехал влево и назад с баллонами вверх ногами. Все поляры всех лодок тоже в топку, они для не тех условий, что в Арктике у папуасов и наоборот. Полностью согласен, но так не интересно. Тут тема для разминки чего нет, чтобы оно было. Так что великолепным волевым актом положим - функция Сr(обмер) известна. Cr - к-т сопротивления корпуса такой, что сила сопротивления при движении без дрейфа Fr=Cr*v^2. Хотите более сложную зависимость от скорости? Ради Бога, придумайти любую или никакую, сейчас главное - считать, что она известна и не разводить му-му. На алгоритм расчета вид зависимости не влияет.

...  был бы пожалуй полезен калькулятор сил на шверте. С ним просто удобнее было бы работать чем с кучей таблиц или графиков поляр. ...
Калькулятор был бы более вреден, чем все перечисленное далее. Вы же собираетесь итерировать? И на каждом шаге итерации что-то считать на калькуляторе? Ужос! У Вас же на столе прекрррасссная ЭВМ и превращать ее в калькулятор - грех непростительный. Тем более, что Вы вполне программируете, насколькор я заметил. На Яве. А значит, и на чем угодно. При желании. Так зачем программировать калькулятор, когда можно ВСЁ? Если угодно, то и интерполяцию таблиц, раз уж формулы не устраивают. ...

Приказ по казарме, повторно: не заморачивайтесь с расчетом гидродинамических к-тов, потом разберетесь при желании. Гидродинамические к-ты шверта известного удлинения и профиля определяем, как условно ИЗВЕСТНЫЕ функции от (а, L, Re), ограничение на угол атаки "а" сами задаем, т.е оно известно при отсутствии полного склероза. Площадь шверта тоже известна. Иначе - ступор, ляй-ляй-конференция и никакого алгоритма не будет.

Григорий, я некоторую фривольность позволяю себе, чтобы от скуки не сдохнуть писамши.

Не надо ставить перед собой задач, которые не сможете или не собираетесь решать. Считайте, что поймали профессора в г.Жуковский или Дымыча с виртуальной трубой и он всю аэро-гидродинамику изваял.

Короче, не нужно ничего, кроме элементарной теории парусника, всеми многократно читанной и школьной математики. А кайф в том, чтобы это читанное по диагонали стройно выстроить и осознать сознанием ума. И от этого станет приятно в душе. А не хотите - как хотите.

А Рейнольса, кажется, сегодня добью, если сюда сдуру не залезу.
"Один ишак ишол, второй ишак ишол и третий ишак ишол и весь караван ишол"

Никанор Воронежский

  • Сообщений: 8148
  • Уважуха: +232/-300
  • Анша Абдуль
  • Название: Торнадо был.
  • Тип: Сейчас Ямаха ттр-250
Re: Расчет управляемого шверта
« Ответ #48 : 03 Февраля, 2015, 14:10:12 »


Короче, не нужно ничего, кроме элементарной теории парусника, всеми многократно читанной и школьной математики. А кайф в том, чтобы это читанное по диагонали стройно выстроить и осознать сознанием ума. И от этого станет приятно в душе. А не хотите - как хотите.

Ну это совсем не интересно. Тогда все сводиться к уравнению тяга, скорость, сила дрейфа...
На ленинскую не тянет...
И вообще. Может я буду несколько резок. Но не считаю эту задачу актуальной. Вот расчитать бы нагрузки (максимальные) на шверт. Вот тут голову можно долго ломать...

ГШ

  • -
  • Сообщений: 4059
  • Уважуха: +200/-141
  • Название: SALACIA
  • Тип: Sunwind 20
  • Номер: М 150, -
Re: Расчет управляемого шверта
« Ответ #49 : 03 Февраля, 2015, 14:42:09 »
Никанор, тут как раз можно особо голову не ломать. Не то чтобы рассчитать, но оценить - как и для рулей - http://parusanarod.ru/work/calc/helmcalc.htm
Т.е. считая что на полном ходу лодка с опущенным швертом въезжает в какое-нибудь боковое или циркуляционное волновое течение, которое меняет угол атаки так, что коэф. направленной поперек пластины шверта подъемной силы становится максимально возможным, что-то ~1,2. Грубо говоря - как если бы на всем ходу развернуть шверт поперек потока, выдержит он и крепление такое издевательство или нет. Еще предлагалось ориентироваться по размеру максимально возможного момента откренивания (когда он достингнут, лодка переворачивается и, соотв., нагрузка на шверт пропадет :)  - но эта оценка будет верна только если нагрузка растет медленно. А изменение угла атаки из-за разных течений мгновенное, еще из-за инерции баллон с экипажем приподняться не успеет, а шверт уже хряснет "об воду".
« Последнее редактирование: 03 Февраля, 2015, 14:47:03 от ГШ »
Григорий Шмерлинг

Никанор Воронежский

  • Сообщений: 8148
  • Уважуха: +232/-300
  • Анша Абдуль
  • Название: Торнадо был.
  • Тип: Сейчас Ямаха ттр-250
Re: Расчет управляемого шверта
« Ответ #50 : 03 Февраля, 2015, 15:50:24 »
Никанор, тут как раз можно особо голову не ломать. Не то чтобы рассчитать, но оценить - как и для рулей - http://parusanarod.ru/work/calc/helmcalc.htm
Т.е. считая что на полном ходу лодка с опущенным швертом въезжает в какое-нибудь боковое или циркуляционное волновое течение, которое меняет угол атаки так, что коэф. направленной поперек пластины шверта подъемной силы становится максимально возможным, что-то ~1,2. Грубо говоря - как если бы на всем ходу развернуть шверт поперек потока, выдержит он и крепление такое издевательство или нет. Еще предлагалось ориентироваться по размеру максимально возможного момента откренивания (когда он достингнут, лодка переворачивается и, соотв., нагрузка на шверт пропадет :)  - но эта оценка будет верна только если нагрузка растет медленно. А изменение угла атаки из-за разных течений мгновенное, еще из-за инерции баллон с экипажем приподняться не успеет, а шверт уже хряснет "об воду".
Я это все знаю ;D похожий расчетный случай для крыла, используют авиамоделисты. То есть считают что опора крыла жесткая. Но эта методика на практике делает невозможным создание шверта для быстроходного катамарана. То есть я считаю что по этой методике большой переизбыток прочности получается. Например для торнадо выходит 4500кг. на шверт.
А такую нагрузку даже двутавр 10 не выдержит. Да что двутавр. Корпус по полам порвет.
Но при этом по опыту я знаю, что даже шверт из цельной бак фанеры для торнадо избыточен. Так как он то же быстрее крпус разломает чем треснет.
« Последнее редактирование: 03 Февраля, 2015, 16:00:16 от Никанор Воронежский »

ЗАК

  • Сообщений: 3682
  • Уважуха: +330/-120
  • Андрей Зворыкин М54
Re: Расчет управляемого шверта
« Ответ #51 : 04 Февраля, 2015, 05:43:22 »
Короче, не нужно ничего, кроме элементарной теории парусника, всеми многократно читанной и школьной математики. А кайф в том, чтобы это читанное по диагонали стройно выстроить и осознать сознанием ума. И от этого станет приятно в душе. А не хотите - как хотите.
Ну это совсем не интересно. Тогда все сводиться к уравнению тяга, скорость, сила дрейфа...
На ленинскую не тянет...
И вообще. Может я буду несколько резок. Но не считаю эту задачу актуальной. Вот расчитать бы нагрузки (максимальные) на шверт. Вот тут голову можно долго ломать...
На Ленинскую никак не тянет. Вот неумение произвести не слишком сложный расчет тянет на перевод с парусного флота на галеры. ... В цепи заковать. И чтобы огромный потный басурман кнутом охаживал. Какая сладостная картина! И чтобы заставил дипломы сожрать, а запить не дал. И в тырнет не пущал, чтобы аццкая ломка. А клавиатуру чтобы показывал, но тулько ручки-то к ней потянутся - а он кнутом, кнутом, а клавой (военной Совецкоко производства) - прям по балде! "Гаджет захотел? А вот те гаджет!"

А теорию парусника презирать за то, что "элементарная" не стоит. Её выводы абсолютны и никогда не нарушаются. Не умеют. Цифирки неверные можно, конечно, подставить. Но теория незыблема, поскольку элементарная. А задачку решить попробуй.  Орден Сутулова получишь.  Я уже получил, ищу куда прицепить - на пузе место крестом занято.

Про влияние Ренольдса на к-ты хотел, да расхотел. Ну её в жопу, эту писанину что-ли?
"Один ишак ишол, второй ишак ишол и третий ишак ишол и весь караван ишол"

Никанор Воронежский

  • Сообщений: 8148
  • Уважуха: +232/-300
  • Анша Абдуль
  • Название: Торнадо был.
  • Тип: Сейчас Ямаха ттр-250
Re: Расчет управляемого шверта
« Ответ #52 : 04 Февраля, 2015, 06:46:57 »
Цифирки неверные можно, конечно, подставить. Но теория незыблема, поскольку элементарная. А задачку решить попробуй.  Орден Сутулова получишь.  Я уже получил, ищу куда прицепить - на пузе место крестом занято.
А я считал все это не раз не два и не десять раз.
Я даже программируемый калькулятор для этого купил. На изнанке которого была таблица в каком порядке какие данные вводить. И прям на прогулке, взбрендившие мысли расчетом проверял. И только поигравшись с этой програмулькой я почувствовал что такое катамаран. И как что влияет. Тогда и понял, что изобрести "новые" размерения катамарана не получиться.
А сейчас это все и волнует меня уже не так, и не надо стало и не интересно как то. Все одно по одному и тому же кругу...
И вообще, кто желание имеет, тот без труда все сам досконально изучит. А кто не имеет, тот так всю жизнь с окраном...
А мне лично, да пожалуй по нагрузке на шверт одно белое пятно и осталось. Все остальное более менее ясно.
« Последнее редактирование: 04 Февраля, 2015, 06:52:44 от Никанор Воронежский »

Никанор Воронежский

  • Сообщений: 8148
  • Уважуха: +232/-300
  • Анша Абдуль
  • Название: Торнадо был.
  • Тип: Сейчас Ямаха ттр-250
Re: Расчет управляемого шверта
« Ответ #53 : 04 Февраля, 2015, 06:57:31 »
Про влияние Ренольдса на к-ты хотел, да расхотел. Ну её в жопу, эту писанину что-ли?
Не помню я что то учет числа Re в расчете шверта. То ли оно в полярах тех в наш диапазон укладывалось, то ли еще что...

ЗАК

  • Сообщений: 3682
  • Уважуха: +330/-120
  • Андрей Зворыкин М54
Re: Расчет управляемого шверта
« Ответ #54 : 04 Февраля, 2015, 20:06:30 »
Так там небось этого учета Re и не было, в твоем расчете, вот и не помнишь. Если там ничего не считали, кроме подъемной силы шверта, то учет Re на глубоко докритических углах атаки и не нужен.
Число Рейнольдса влияет на величину критического угла атаки и, стало быть, на величину Су_max. Связь "положительная", с увеличением Re растет и Cy_max. А вот на Сх Рейнольдс влияет на любых углах атаки. Причем влияет на профильную составляющую Схр, а не на индуктивную Сxi.

На кач. уровне про Cy_max примерно так: от величины Re зависит положение точки перехода ламинарного обтеканиея в турбулентное по хорде крыла. При повышении Re точка перехода смещается вперед по хорде и, таким образом, большая часть крыла охватывается турбулентным потоком. Турбулентное обтекание устойчивей ламинарного [В. Байбаков] и срыв обтекания происходит на больших углах атаки.

Про нагрузку на шверт. Его ломает, надо полагать, нормальная (к хорде) сила. Если не рассматривать глубоко закритические углы, то нормальная сила не слишком отличается от подъемной. Re прямо пропорционально скорости. Силы пропорциональны квадрату скорости. Если на максимальной скорости (и макс. Re) вывести шверт на критический угол, при котором достигается Cy_max, то и получишь максимальную нагрузку на шверт. Как вывести - Шмерлинг, в общем, написал. Практически это можно сделать с управляемым швертом, а с неуправляемым, например, быстро переложив руль на приведение или резанув корму пароходу, у него за кормой вихри - мама не горюй (я так сдуру однажды сделал по молодости).

На картинке кривые зависимости Сy_max для моделей крыла с профилем NACA 0012 удлинением 5-6  (по смыслу текста все значения должны были быть пересчитаны для удлинения 5, принятого в ЦАГИ), полученные при продувках в разных трубах. График для американской трубы VDT сильно отлетает от прочих. У этой трубы наибольший к-т турбулентности потока, а она влияет примерно так же, как и Re. График из атласа профилей 1941 г. Красная кривая - моя аппроксимация от руки на глаз. Её я сколол для подгонки эмпирической формулы и слегка подмасштабировал, чтобы точка Су_max(Re=1.65e6) совпала с данными продувки ЦАГИ, которыми пользуюсь.

На кой черт мне этот Cy_max, если расчет стационарного режима проводится на глубоко докритических углах (во избежание)? К сожалению, расчет Схр проводится с использованием Cy_max.
"Один ишак ишол, второй ишак ишол и третий ишак ишол и весь караван ишол"

ЗАК

  • Сообщений: 3682
  • Уважуха: +330/-120
  • Андрей Зворыкин М54
Re: Расчет управляемого шверта
« Ответ #55 : 05 Февраля, 2015, 03:09:39 »
Вот что я пропустил, оказывается. В цитате проставил нумерацию пунктов.

1. Зря вы так – про Абрама, Сару и т.п… Я с уважением отношусь к вашей инициативе.

2. Вы завели тему о расчете шверта. При этом выкладываете обрывочную, не систематизированную информацию.
 
3. Может стоит для начала более четко определить задачу, и предложить к обсуждению принципиальный алгоритм решения? Пусть он будет даже простой.

4. Вы действительно думаете, что все резко займутся гидродинамикой шверта?
   “Копать” скорее начнут если четко определена задача.
   А кого нет желания или возможности, смогут получить общее понимание вопроса и возможно практические рекомендации.

5. Кстати, площадь шверта напрямую зависит от выбранного профиля.
   Так что в гидродинамику профилей видимо придется “залезть”.

Отвечаю по пунктам.
1. Я тоже отношусь с уважением к инициативе. И к Вам, и к Абраму с Сарой.

2. "И нет, и нет, и нет" [Вини Пух]. Процитирую сам себя:
"Очевидно, что кроме прочего, надо уметь посчитать основные гидродинамические характеристики шверта заданного профиля - к-ты подъемной силы и лобового сопротивления Су и Сх для заданного угла атаки, удлинения и числа Рейнольдса.  Пока вы будете (или не будете) размышлять о высоких алгоритмах, я займусь служебным расчетом указанных характерисик для выбранного мной профиля NACA 0012." (Сообщ. №1)
"По мере разбирательства, результаты публикую здесь." (номер сообщ. не помню, стр 5, кажется)

Так что всё идет по плану за исключением того, что мне приходится отвечать на сообщения не по теме. Выкладываю результаты разбирательства по мере разбирательства, остальные об алгоритмах или не размышляют, или делают это молча, или безуспешно.

3. Ваше предложение не соответствует правилам игры. А насчет "четкости" - чёж там нечеткого?

4. "Все" - я так не думаю и не думал. И допускал, что никто. "Практические рекомендации"? Нет. Любая модель должна быть прежде верифицирована.

5. Ес итыз. Я так и делаю, но ни от кого этого не жду.  Для внешнего алгоритма расчета стационарного режима движения без дрейфа это не требуется. Профиль -это заменяемые потроха. Мне так дай Бог с одним разобраться. А выбирал его исходя из следующих соображений.

Если программа - оптимизатор будет настаивать на большом удлинении, то тонкие профили могут оказаться не годными по прочности. У тонких меньше профильное сопротивление, особенно на малых углах атаки, но это сожрется большой добавкой сопротивления корпуса. С ростом отн. толщины примерно до 16% растет критический угол атаки и Cy_max (из литературы). Но критическое (нижнее) значение Re уменьшается (наименьшее критическое Re у плоской пластины, но у нее другие недостатки).

Шверт у меня центральный, потому нужен симметричный профиль. Приемлемым компромиссом представляется профиль с отн. толщиной С%=12, еще и потому, что для них у меня есть данные. Из трёх рассмотреных профилей - NACA 0012, RAF 30-12 и B12 я выбрал первый. Главная причина - наибольший критический угол атаки, это я считаю самым важным для управляемого шверта. И "мягкий" срыв обтекания, что отмечается в литературе.

Что касается модной фразы "стоит ли овчинка выделки", то технически "выделка" для меня ничего не стоит. Поскольку на плечах не репа, а свёкла. Затраты времени на разбирательства, правда, огромны - страшно профессионально далек я от аэро- гидродинамики. Но зато для разминки свёклы полезно и интересно.
« Последнее редактирование: 05 Февраля, 2015, 03:11:50 от ЗАК »
"Один ишак ишол, второй ишак ишол и третий ишак ишол и весь караван ишол"

ЗАК

  • Сообщений: 3682
  • Уважуха: +330/-120
  • Андрей Зворыкин М54
Re: Расчет управляемого шверта
« Ответ #56 : 05 Февраля, 2015, 05:22:49 »
Как ни лень, но надо закончить с влиянием Re на Схр. Это скучно. Перед прочтением следует перейти в другой раздел.

Действую по книге А.С.Кравца. Он описывает двухэтапную методику.

1. На  первом этапе вычисляется Схр_min для Re натуры. Или пересчет с Re продувки на Re натуры. В результате ученых исследований Ф.Г.Гласс получил зависимости Схр_min от Re и эквивалентной толщины профиля С*.

     С* = С% + 0.17 * (f%)^2   ,

где С% - относительная толщина профиля, f% - относительная вогнутость. Для симметричных профилей f%=0 и, следовательно, С*=С%.

На картинке диаграммы Гласса, по которым предлагается определять Cxp_min или поправки к Cxp_min, полученному из продувки модели. Я там подрисовал экстраполяцию "на глаз" кривой для 12%-ного профиля. Видно, что изменения Cxp_min в нашем диапазоне Re невелики. Дальнейшие ученые исследования показали, что диаграммы Гласса несколько завышают Cxp_min.
... ля-ля-ля, три рубля...

В общем, я этим пользоваться не буду. Не думаю, что шверт может быть и сохраняться в том же отполированном до зеркального состояния виде, как продувочная модель. Поэтому, вместо того, чтобы ловить блох описанным способом (а для С*=12% это действительно блохи), впиндюрю туда к-т сопротивления трения для шероховатости лакированной деревяшки из "Справочника по катерам, лодкам и моторам".

2. На втором этапе вводится поправка за отличие Re натуры, зависящая от угла атаки. Непосредственно угол атаки в вычислениях не участвует, но участвует Су, зависящий от угла атаки. На второй картинке цитата из книги Кравца, на третьей - график зависимости Сxp от параметра (Сy-Cy_opt)/(Cy_max-Cy_opt), где Cy_opt - к-т подъемной силы при минимальном профильном сопротивлении. Включая свёклу заметим, что минимальное профильное сопротивление при симметричном профиле имеет место при а=0. При этом Сy=0 и, след., Cy_opt=0.
Таким образом (Сy-Cy_opt)/(Cy_max-Cy_opt) = Cy/Cy_max.
Скалываю кривую с третьей картинки и подгоняю эмпирическую модель. Завтра (т.е. сегодня) программирую и смотрю, что за фигня получится.
« Последнее редактирование: 05 Февраля, 2015, 05:58:42 от ЗАК »
"Один ишак ишол, второй ишак ишол и третий ишак ишол и весь караван ишол"

ЗАК

  • Сообщений: 3682
  • Уважуха: +330/-120
  • Андрей Зворыкин М54
Re: Расчет управляемого шверта
« Ответ #57 : 06 Февраля, 2015, 23:06:52 »
Как и планировал, сколол кривую с последнего графика и подогнал формУлу. Легла хорошо. Дальше проверка на вшивость такая. Взяв Cy_max из результатов продувки в атласе для NACA 0012 подставил в полученную формулу и посчитал "дельту" DCxp для углов от 0 до 10 гр. Должно было получиться похоже на данные продувки (Сxp-Cxp_min). Ну, похоже, но не очень. Не занравилось.

Тогда рассудил так. Вместо параболоподобной функции от Cy/Cy_max, изображенной на графике Кравца и не пришитую к конкретному профилю, получить другую параболоподобную функцию на основе продувочных данных конкретно NACA 0012. Ну, это нормально.

"Один ишак ишол, второй ишак ишол и третий ишак ишол и весь караван ишол"

ЗАК

  • Сообщений: 3682
  • Уважуха: +330/-120
  • Андрей Зворыкин М54
Re: Расчет управляемого шверта
« Ответ #58 : 10 Февраля, 2015, 03:44:02 »
Все полученные формулы в процедурах PureBasic. На фанатских форумах его нежно называют "Пуриком". Я к фанатам не отношусь, просто он халявный - вполне работоспособная и достаточная для подобных этой работ демо-версия официально бесплатна.

Procedure.f Cy_NACA0012 (L.f, a.f)  ; -- к-т подъемной силы
  ; a -- угол атаки, радианы
  ; L -- удлинение
  Protected  Cy.f
  Cy = a * 5.0517 * L / (1.679 + L)
  ProcedureReturn Cy
EndProcedure

Procedure.f a_NACA0012 (L.f, Cy.f)  ; -- угол атаки через Су и удлинение
  ; Cy -- к-т подъемной силы
  ; L -- удлинение
  Protected  a.f
  a = Cy * (1.679 +L) / 5.0517 / L
  ProcedureReturn a
EndProcedure

Procedure.f Cxi_NACA0012 (L.f, Cy.f)  ; -- к-т индуктивного сопротивления
  ; L -- удлинение
  ; Cy -- к-т подъемной силы
  Protected Cxi.f
  Cxi = (0.0105 * L + 1.0099) * Cy * Cy / #PI / L
  ProcedureReturn Cxi
EndProcedure

Procedure.f Cxp_NACA0012 (Cy.f, ReM.f)  ; -- к-т профильного сопротивления
  ; Cy -- к-т подъемной силы
  ; ReМ -- МегаРейнольдс
  Protected Cxp.f, Cy_max.f, DCxp
  Cy_max = 0.6774 + 0.1885 * ReM + 0.2997 * Pow(ReM,2.) + 0.2305 * Pow(ReM,3.) + 0.0444 * Pow(ReM,4.)
  DCxp=0.023195 * Pow(Cy/Cy_max, 2.27)
  Cxp=Dcxp+0.012
  ProcedureReturn Cxp
EndProcedure

Procedure.f Cx_NACA0012 (L.f, Cy.f, ReM.f)  ; -- к-т лобового сопротивления (полный)
  ; L -- удлинение
  ; Cy -- к-т подъемной силы
  ; ReM -- МегаРейнольдс
  Protected Cx.f
  Cx =  Cxi_NACA0012 (L, Cy) + Cxp_NACA0012 (Cy, ReM)
  ProcedureReturn Cx
EndProcedure

П.С. Приведенные формулы применимы только для докритичеких углов атаки. Более того, на углах более 10 гр. их применять не след, там линейная зависимость Су(а) заканчивается, а на нелинейном участке подгонка формул не проводилась. С уменьшением удлинения критический угол атаки растет и, возможно, линейный участок увеличится. Но я на большие углы с расчетом не полезу.
« Последнее редактирование: 11 Февраля, 2015, 01:01:06 от ЗАК »
"Один ишак ишол, второй ишак ишол и третий ишак ишол и весь караван ишол"

ЗАК

  • Сообщений: 3682
  • Уважуха: +330/-120
  • Андрей Зворыкин М54
Re: Расчет управляемого шверта
« Ответ #59 : 11 Февраля, 2015, 02:30:55 »
Поговорю еще сам с собой. А чё ж не поговорить с хорошим, в меру упитанным и добрым человеком?

Вот чем, например, отличается лодка с управляемым швертом от лодки с неподвижным в ДП на острых курсах? Для создания бокового сопротивления со швертом в ДП необходим дрейф. Именно угол дрейфа и является в этом разе углом атаки, необходимым для появления подъемной силы на подводной части лодки, в результате чего и возникает боковое сопротивление, противодействующей аэродинамической силы дрейфа и ... увеличению угла дрейфа. Подъемная сила создается как швертом, так и корпусом.

Управляемый шверт нужен для исключения дрейфа корпуса, что сулит уменьшение общего лобового сопротивления подводной части. Если этого достигнуть удалось, то угол дрейфа корпуса равен нулю, корпус подъемной силы не создает и в создании бокового сопротивления не участвует. Вся забота ложится на шверт, который должен быть установлен под некоторым углом к ДП. Тогда он получит угол атаки, равный углу установки и будет создавать подъемную силу. Очевидно, что эта подъемная сила при прочих равных должна быть больше, чем давал сам по себе неуправляемый шверт. Корпус же участвует только своим вкладом в общее сопротивление подводной части.

Шверт, оказывается, является крылом, черт бы его взял. А для крыла важно не залететь на закритические углы атаки, на которых подъемная сила резко падает, а сопротивление растет. Умные размышления приводят к умной же мысли о том, что отклоненный от ДП на докритический угол шверт загнать на закритические углы атаки проще, чем установленный в ДП. Загнать может появившийся угол дрейфа, который, сложившись с углом установки, даст закритический угол атаки. Причиной дрейфа может стать скатывающая с фронта волны сила, вынос "юзом" наружу циркуляции при приведении...  Отсюда следует, что угол установки должен быть достаточно далек от критического. И, кроме того, управляться он должен весьма просто и оперативно, что является конструкторской задачей. Если же такой возможности не будет, то будет примерно такая же ситуация, как с перекладным на единственный угол автоматическим швертом без управления. А ситуация с ним такова, что угол перекладки должен быть довольно мал, иначе вреда может оказаться больше, чем пользы.

Из теории парусника следует, что на острых курсах ходкость напрямую зависит от гидродинамического качества K=Cy/Cx подводной части и тем выше, чем выше качество. Наивысшее качество для отдельно взятого крыла достигается при небольших углах атаки, примерно на 4 -- 6 -ти градусах для большинства профилей.  Угол атаки, доставляющий максимум К называют наивыгоднейшим. И тут опять подлянка. Корпус идущий без дрейфа, как уже отмечалось, не создавая подемной силы создает дополнительное (к сопротивлению шверта) сопротивление. При этом наивыгоднейший угол атаки (и установки при движении без дрейфа) подлейшим образом увеличивается, приближаясь к критическому углу. Это явленье иллюстрирует приложенная картинка.

Как всем известно, наивыгоднейший угол атаки находят по поляре крыла. Для сего из начала координат проводят касательную к поляре и где она коснулась, там и есть наивыгоднейший угол и макс. качество. Дополнительное сопротивление корпуса сдвигает поляру вправо. Я из ленности перенес вместо этого ось Y влево. Как можно видеть, касание происходит при бОльшем Сy и, стло быть, при большем угле атаки.

Вот и выходит, что, с одной стороны, могут оказаться выгодны большие углы установки, а с другой - так и залететь можно. Вывод - делать хорошее оперативное управление. И, возможно, не слишком гнаться за оптимальностью при больших углах. При них велик к-т подъемной силы и потребуется небольшая площадь шверта. Но это в установившемся режиме. Как справедливо написал Никанор, до него еще добраться надо ит.д. В общем, всё к одному - жисть толкает на копромисцы. Зараза.
« Последнее редактирование: 11 Февраля, 2015, 02:34:21 от ЗАК »
"Один ишак ишол, второй ишак ишол и третий ишак ишол и весь караван ишол"

Никанор Воронежский

  • Сообщений: 8148
  • Уважуха: +232/-300
  • Анша Абдуль
  • Название: Торнадо был.
  • Тип: Сейчас Ямаха ттр-250
Re: Расчет управляемого шверта
« Ответ #60 : 11 Февраля, 2015, 08:54:23 »
В общем, всё к одному - жисть толкает на копромисцы. Зараза.
А может из палубы должна торчать ручка. С двумя стрелками и надписями, "маневрирование" "ход".

Veter

  • Сообщений: 623
  • Уважуха: +52/-17
Re: Расчет управляемого шверта
« Ответ #61 : 11 Февраля, 2015, 12:17:47 »
 2  ЗАК
 Надеюсь выскажусь не только от себя -
С огромным интересом читаю ветку. Знаний не  хватает что бы полноценно участвовать в дискуссии, но просвещаться безумно интересно.

ЗАК

  • Сообщений: 3682
  • Уважуха: +330/-120
  • Андрей Зворыкин М54
Re: Расчет управляемого шверта
« Ответ #62 : 12 Февраля, 2015, 02:58:00 »
Veter, спасибо, мне и самому интересно.

Никанор, я тоже думаю, что лучше всего ручка. А может даже две, по одной с каждого борта, и сблокировать их. Но эти котлеты отдельно.

Но близок час победы! Вперёд, за орденами!
Парусник присутствует в двух средах - воздушной и водной. Одной мы дышим, в другой болтаем ногой. И Швертом. Эт я о чем?
А, да. Если если эти податливые среды еще и движутся относительно друг дружки, то и парусник движется относительно них. А они - относительно него. И воздействуют на него силами.

Условием установившегося (неускоренного) режима движение является равенство нулю суммы всех действующих сил. Это сэр Ньютон сказал, а ему можно верить. Если говорить о сосредоточенных силах, то их всего две - аэродинамическая со стороны воздуха действует на надводную часть, гидродинамическая со стороны гидры - на подводную. Они приложены на разной высоте, но пока на эту ерунду отвлекаться не будем, а будем рассматривать проекции сил на горизонтальную плоскость.

Векторы сил лежат в горизонтальных или почти горизонтальных плоскостях, которые на разном уровне, но на это повторно плюнем. Потому они проектируются на общую горизонтальную же плоскость практически один в один, что и примем. И над этими проекциями будем всяко разно издеваться, не называя их уже проекциями для краткости, а называя их просто, по свойски, "полной аэродинамической" и "полной гидродинамической" силами.

В теории парусника он представляется, как два сочлененных крыла - надводное и подводное. А крылья подчиняются теории крыл. А и наче было бы полное беззаконие, если б не подчинялись. А что есть крыло? А оно есть предмет, на который поток воздействует силой, не совпадающей по направлению со своим, потока, направлением. Но тут пора остановиться, а то понесет еще про "флюгерный" и "паращютный" режимы, когда напрвление силы совпадает с направлением потока. Ни к селу, ни к городу.

Перерыв, пошел картинку рисовать.
"Один ишак ишол, второй ишак ишол и третий ишак ишол и весь караван ишол"

ЗАК

  • Сообщений: 3682
  • Уважуха: +330/-120
  • Андрей Зворыкин М54
Re: Расчет управляемого шверта
« Ответ #63 : 13 Февраля, 2015, 01:30:16 »
Упомянутые аэро- и гидродинамические силы приложены, соответственно, к центрам парусности надводной части и бокового сопротивления - подводной. В плане эти точки совпадают, иначе возник бы момент, стал  бы ворочать лодку и движение не могло бы быть равномерным и прямолинейным.

Если в точку приложения сил поместить начало декартовой прямоугольной системы координат, то можно сказать, что эти силы - центральные векторы (или радиус-векторы), они исходят из точки с координатами (0,0). Выходит, эти векторы полностью определяются координатами своих концов, где стрелочка нарисована. Поэтому координаты точек-концов можно называть координатами векторов. Куда это меня опять понесло?

Определим две Декартовы прямоугольные системы координат, связанных с судном – аэродинамическую O Xa Ya  и гидродинамическую O Xh Yh. Начала систем расположим в совпадающих в плане центрах аэро- и гидродинамических давлений. Стандартно оси Х.. (оси лобового сопротивления) обеих систем направлены по соотв. потокам. Оси (подъемной силы) Y.. перпендикулярны потокам и направлены в ту сторону, в какую аэро- и гидродинамические силы отклоняются от направления соотв. потоков. На рис. изображены действующие силы и компоненты их разложения в указанных системах координат. Поскольку свойства шверта имеют наиболее важное значение на острых курсах, на рисунке изображена ситуация именно для острого курса при установившемся режиме движения.

Кроме прочего, рисунок иллюстрирует доказательство т.н. "теоремы курсов" [Норвуд]. Равные углы помечены равным к-вом дужек, как в школе учили. Доказательство равенства углов выходит за пределы данной темы, поскольку требует знаний 5-го класса школы, вышибленных тырнетом. Что-то там про равенство вертикальных углов, накрест лежащих углов и углов с соответственно перпендикулярными сторонами.

Теорема курсов: B = Ea + Eh,  обозначения на рисунке.

Это очень вкусная и полезная теорема. И она справедлива не только для острых курсов.
« Последнее редактирование: 13 Февраля, 2015, 01:34:33 от ЗАК »
"Один ишак ишол, второй ишак ишол и третий ишак ишол и весь караван ишол"

ЗАК

  • Сообщений: 3682
  • Уважуха: +330/-120
  • Андрей Зворыкин М54
Re: Расчет управляемого шверта
« Ответ #64 : 13 Февраля, 2015, 02:28:40 »
тут уместно вспомнить о задаче (№1) :
Хочется, для любого заданного острого курса отн. истинного ветра, расчитать угол установки к ДП конкретного шверта (профиль, площадь, удлинение известны) такой (угол), чтобы катамаран шел без дрейфа. Либо диагностировать, что движение без дрейфа этим курсом с этим швертом невозможно.
...
Что надо знать для решения этих задачек?
Сразу видно, что ни в в теореме курсов, ни на схемке, вообще никак не фигурирует истинный курс, известный по условию задачи. И как перейти к неизвестному вымпельному - неясно. Надо что-то ещё. И это "что-то" - всем известный "парусный треугольник" или, в других книжках - "треугольник скоростей".

Обозначив малыми буквами u0, v, u величины скоростей (длины векторов) U0, V, U,  согласно теореме синусов для тр-ка скоростей можно записать

u0/sin(B) = v/sin(G-B) = u/sin(pi-G) ,   

откуда

v/u0 = sin(G) * sin(G-B) = sin(G) * ctg(B) – cos(G)  .

Таким образом получили связь между величинами скоростей ветра и лодки (или встречного потока) и вымпельным и истинным курсовыми углами. Теперь все необходимые для решения задачки научные знания овладели умом. Или наоборот. Или ни так, ни этак.

Величина v/u0 характеризует ходкость судна на данном курсе.  Теоретически это постоянная величина для каждого курса, не зависящая от скорости ветра. Но практически она, видимо, почти постоянна в некотором диапазоне благоприятных скоростей ветра, при которых судно не ползет, но и не штормует, и паруса не искорежены слишком сильным для них ветром, и разведенная волна не мешает.  Зависимость v/u0 от G принято изображать в виде полярных диаграмм ходкости.

Всё кое-как вышеизложенное есть в литературе и можно было бы ограничиться ссылками. Но кто ж книжки читает? А тут никуда не денисся - наpкоманская интернет-зависимость и привычка читать на форуме всё без разбора может поспособствовать... Конечно, потом станет обидно за потраченное зря время, да поздно будет. Хи-хи.
« Последнее редактирование: 13 Февраля, 2015, 05:35:44 от ЗАК »
"Один ишак ишол, второй ишак ишол и третий ишак ишол и весь караван ишол"

ЗАК

  • Сообщений: 3682
  • Уважуха: +330/-120
  • Андрей Зворыкин М54
Re: Расчет управляемого шверта
« Ответ #65 : 15 Февраля, 2015, 03:28:27 »
Пора заканчивать, однако. Осточертело невыносимо.

Условием стационарности является равенство нулю суммы всех сил. Их две Fa и Fh. Стало быть условие выглядит как

    Fa + Fh =0    .

Толку однако, от условия в такой записи не видать - шверт тут не фигурит.  Разложив силы на составляющие в гидродинамич. системе координат, получим в таком виде:

    T = R
    D = Р   .

Обозначения те же, что на схемке в позатом сообщении. Впрочем, схемка ничего не весит и цепляю её и сюда. Запишем еще и угловое условие - теорему курсов.

   В = Еа + Eh   .

Эти три условия не являются независимыми - при выполнении любых двух, будет соблюдено и третье. А где тут шверт и отсутствие или наличие дрейфа? Пока в караганде. Надо расписывать силы.

   T = Fa * Sin(В-Ea)  = Fa * Sin(Eh)    -- сила тяги
   D = Fa * Cos(B-Ea)  = Fa * Cos(Eh)    -- сила дрейфа
   P = 500 * S * Cy(a) * v ^2   -- подъемная сила подв. части,  "500" - полуплотность воды в СИ [кг/м^3]
   R = (500 * S * Cx(a) +Crb) * v^2   --  Лобовое сопротивление подв. части, Сrb - к-т сопротивления корпуса без шверта

Теперь видно, что ВСЕ силы зависять от гидродинамических к-тов шверта. Если подъемная сила Р расчитывается только как подъмная сила шверта, т. е. используется Су шверта в отдельности, а Crb - к-т сопротивления корпуса без дрейфа (буксировочный), то приведенные формулы описывают режим движения без дрейфа.

Почему ВСЕ силы, включая T и D? А хотя бы потому, что они зависят от угла гидродинамического сопр. подв. части Eh, а он зависит от гидродинамич. качества шверта.

Полная аэродинамическая cила

   Fa = sqrt(Fax^2 + Fay^2)   ,

   Fax = 0.625 * AS * Cxa * u^2   ,
   Fay = 0.625 * AS * Cya * u^2  ,

где AS - площадь паруса, 0.625 - полуплотность воздуха [кг/м^3], u - скорость вымпельного ветра, к-ты Cya и Cxa известны из эксперимента для угла атаки паруса, доставляющего Max(Cya/Cxa).

Угол Еа = arctg(Cxa/Cya),  Eh = В - Ea . 

Всё это прекрасно, но u, B, v , а - неизвестны. Что же делать, Осподи, Царица Небесная, мамочки родные???
« Последнее редактирование: 15 Февраля, 2015, 03:40:54 от ЗАК »
"Один ишак ишол, второй ишак ишол и третий ишак ишол и весь караван ишол"

ЗАК

  • Сообщений: 3682
  • Уважуха: +330/-120
  • Андрей Зворыкин М54
Re: Расчет управляемого шверта
« Ответ #66 : 15 Февраля, 2015, 06:38:13 »
Теперь, наконец, алгоритм решения первой (без оптимизации площади и удлинения шверта) задачи, которая состоит в определении угла установки шверта для движения без дрейфа заданным курсом отн. истинного ветра. Попутно будут определены все остальные неизвестные - вымпельный курс, скорость вымпельного ветра, скорость лодки. Задача решается для острых курсов.

Решать можно в относительных величинах, вместо скорости лодки оценивая ходкость, тогда задавать скорость истинного ветра не надо. Но если из экспериментов известны аэродинамические свойства для разной скорости ветра, то лучше работать "в живых условиях", заодно это даст возможность вычислять Re и учитывать его влияние на гидродинамич. свойства шверта.

Алгоритм итерационный, мне так проще. Надо сказать, что я сперва программу написал, пользуясь упрощенными формулами расчета к-тов крыла (шверта) из книги Байбакова и не до конца еще детренированным нюхом, а уж потом стал в теориях глубоко разбираться и понимать, что и почему сделал. Всё-то у меня через ж. Потом подменил процедуры расчета к-тов крыла на где-то приведенные выше в этой теме и больше ничего не менял. Только, специально для публикации, выкинул оптимизацию площади и удлинения, чтоб хоть этим мозг публике не выносить. Алгоритм и программа не оптимальны, можно оптимизировать в смысле быстродействия, но приведу нужный кусок в первоначальном виде во избежании опечаток.

Итерационные методы - методы последоватьльных приближений - методы последовательной минимизации невязок. Многократно и нудно повторяются одни и те-же операции над текущими приближениями, вычисляется невязка, вводится поправка в текущеее приближение к решению и всё повторяется, пока невязка не станет принебрежимо малой. Невязка чего? А какого-нибудь "твёрдого" условия. Эти упомянутые многократные операции не программируются для каждого шага приближения, а только один раз. Но машина, выполнив их, перескакивает (если есть невязка) опять к началу и вертится, как белка, пока не вывалится из ЦИКЛА по малости невязки.

Метод в общем выглядит так. Устанавливаю начальное приближение вымпельного курса.
ЦИКЛ :
Из него и исходных данных вычисляю скорость, силу дрейфа, ... .
Из условия равенства силы дрейфа и бокового сопротивления шверта, из текущего приближения скорости лодки и площади нахожу нужный для выполнения условия Су шверта. Таким образом невязки этого условия не будет автоматически. Тра-ля-ля, на основе вычисленных значений чего надо, расчитываю вымпельный курс. Он, сабака, не совпадает с тем, что был задан в качестве приближения. Беру среднее между ними и возвращаюсь к началу цикла. А когда совпадут, выхожу из цикла.
КОНЕЦ ЦИКЛА

Т.е. загоняю в допуск невязку теоремы курсов. Но можно строить процесс и иначе и, возможно, это будет лучше. Невязка условия равенства тяги и сопротивления убирается при устранении невязки курсов, она зависима, как уже отмечалось.

В программе на Пурике обозначения несколько иные, чем были ранее в тексте - мне лень менять, да и опечатаюсь, как "здрасьте". Но всё откомментировано и один хрен никому не надо.
----
; ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ

;Обмер корпуса;
Define.f U0 ;-- скорость истинного ветра
Define.f Gu    ;-- истинный курс
Define.f H ;-- заглубление шверта
Define.f Hord ;-- хорда шверта
Define.f Cxa, Cya ;-- аэродинамич. к-ты надводной части на остром курсе
Define.f Sa ;-- парусность
Define.f Fa, Fxa, Fya ;-- Аэродинамичю сила и её составляющие
Define.f amax ; -- верхний допуск на угол установки шверта

; РАСЧЕТНЫЕ ВЕЛИЧИНЫ

Define.f Crb ; -- к-т сопротивления катамарана без шверта
Define.f S, udl ;-- площадь и удлинение шверта
Define.f Bu      ;-- вымпельный курс
Define.f v         ;-- скорость лодки.
Define.f U        ;-- скорость вымпельного ветра       
Define.f Ea, Eh ;-- углы аэродинамич. и гидродинамич. сопротивления
Define.f Ft, Fdr ;-- силы тяги и дрейфа
Define.f Kh ;-- гидродинамич. качество подводной части
Define.f Fr  ; -- сила лобового сопротивления подводной части (шверт + корпус)
Define.f a ;-- угол установки шверта (= углу атаки).
; можно и еще всякого насчитать.
; расчет кренящего момента критического и фактического убрал для ясности.

; 1. ВВОД ИСХОДНЫХ ДАННЫХ

; 2. ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЕ ВЫЧИСЛЕНИЯ

        Ea=ATan(Cxa/Cya)  ; -- угол аэродинамического сопротивления надв. части
        udl=0.8 * H/hord ; -- удлинение шверта с поправкой за пересечение раздела сред
        S=H * hord
        Crb = CrCat(Обмер корпуса)  ; -- к-т сопротивления корпуса без дрейфа
         
        Bu=(Gu + Ea)/2  ; начальное приближение вымпельного курсового угла
       
; 3. ИТЕРАЦИОННЫЙ ЦИКЛ       
        For iter=1 To 50 ; не более 50-ти итераций
          v=U0 * Sin(Gu-Bu)/Sin(Bu)      ; -- скорость катамарана
          ReM = v * hord  ; -- мегаRe
         
          U=U0 * Sin(Gu) / Sin(Bu)      ; -- скорость вымп. ветра
          Fxa=0.625 * Sa * Cxa * U * U   ; -- лобовое сопр. надв. части
          Fya=0.625 * Sa * Cya * U * U   ; -- подъемная сила паруса
          Fa=Sqr(Fxa * Fxa + Fya * Fya)   ; -- полная аэродинамич. сила
         
          Ft=Fa * Sin(Bu-Ea)  ; -- сила тяги
          Fdr=Fa * Cos(Bu-Ea)  ; -- сила дрейфа
         
          Cy=Fdr/500/v/v/S  ; -- потребное значение Су шверта для устранения дрейфа (из первого условия баланса сил)
          a= a_NACA0012 (udl, Cy)  ; -- потребный угол атаки для достижения нужного Су

          Cx=Cx_NACA0012 (udl, Cy, ReM) ; -- к-т лобового сопротивления шверта
          Fr = (500 * S *Cx + Crb) * v * v; -- сила лобового сопротивления подводной части (шверт + корпус)
          Kh = Fdr/Fr  ; -- гидродинамич. качество подв. части
          Bu1=ATan(1.0/Kh)+Ea
         
          Debug "--------- Iter="+Str(iter)+"  a="+StrF(Degree(a),5)+"----------"
          Debug "Bu, Bu1: " + StrF(Degree(Bu),5) +"  "+StrF(Degree(Bu1),5)
          Debug "Ft, Fr: " + StrF(Ft,5) +"  "+StrF(Fr,5)
         
          If Abs(Bu1-Bu)/Bu =< 0.0000001    ;проверка относительной невязки на малость
            Break ; -- есть баланс, выход из цикла итераций
          ElseIf iter=50
            MessageRequester("!", "Нет сходимости после 50-ти итераций",0)
            err=3
          Else
            Bu=(Bu+Bu1)/2.  ; -- ввели поправку в вымпельный курс, идем на следующий оборот итерационного цикла
          EndIf 
        Next iter
; КОНЕЦ ИТЕРАЦИОННОГО ЦИКЛА
       
        If ReM < 0.1
          MessageRequester("!", "Re ниже критического",0)
        EndIf
        If Degree(a) > amax
          MessageRequester("!", "Потребный угол атаки вне допуска",0)
        EndIf

; 4. ВЫВОД РЕЗУЛЬТАТОВ РАСЧЕТА
-----
Всё, я тут соскучился и ухожу нафиг. На картинке иллюстрация итерационного процесссинга. На каждом шаге выведены значения вымпелного курса и сил тяги и сопротивления. Видно, что невязки между ними постепенно уменьшаются.
« Последнее редактирование: 15 Февраля, 2015, 06:56:14 от ЗАК »
"Один ишак ишол, второй ишак ишол и третий ишак ишол и весь караван ишол"

Яковлев Юра

  • Сообщений: 104
  • Уважуха: +22/-3
  • Название: Торнадо
  • Тип: Катамаран надувной
  • Номер: СП 37
Re: Расчет управляемого шверта
« Ответ #67 : 22 Февраля, 2015, 19:35:56 »
Мне лень было напрягать мозги. На своём кате я сделал возможность установки угла атаки шверта (относительно рамы) 1,5; 3; 4,5; 6град.Проверял всякие варианты. Чаще всего использовал 1,5град. Но думаю 2град. - лучше (если фиксировать угол атаки).

ЗАК

  • Сообщений: 3682
  • Уважуха: +330/-120
  • Андрей Зворыкин М54
Re: Расчет управляемого шверта
« Ответ #68 : 03 Марта, 2015, 04:01:30 »
У меня сейчас ограничения угла самоперекладки ступенчатое ~ 0, 2, 4, 6 градусов. Но менять эти ограничения можно только на берегу. И да, с 2-мя градусами лучше всего, пожалуй, когда нельзя менять на ходу. Теперь буду делать тоже самоперекладуху, но ограничение перекладки можно будет оперативно менять рычагом, как Никанор велел :) .

Обратно про расчет - на картинках. По кнопке "Расчет поляры" в файл пишется таблица. Там интересно смотреть, при каком курсе достигается макс. скорость выхода на ветер V*cos(G)  при заданных ограничениях на заглубление шверта Н и хорду.
В таблицах  V=0 в последней строке - движение без дрейфа данным курсом при заданных огр. невозможно.
« Последнее редактирование: 03 Марта, 2015, 04:07:02 от ЗАК »
"Один ишак ишол, второй ишак ишол и третий ишак ишол и весь караван ишол"

ЗАК

  • Сообщений: 3682
  • Уважуха: +330/-120
  • Андрей Зворыкин М54
Re: Расчет управляемого шверта
« Ответ #69 : 07 Августа, 2015, 05:19:07 »
Изделал на новом катамаране. Управляется ограничение на самоперекладку  маятникого шверта в диапозоне  0 -- (~7) гр. Управление рычагами, расположенными снаружи рамы с обоих бортов. Угловой ход рычагов ~ 90 гр. Фиксация на трении. Силу трения я расчитать не способен и длину рычагов сделал, надеюсь, достаточной и с запасом, в надежде отпилить лишнее после испытаний. Пока - 270 мм. Замачивание на днях.
"Один ишак ишол, второй ишак ишол и третий ишак ишол и весь караван ишол"