f Буксировки Марра-Федорова
Гонки и путешествия под парусом
Новости Регаты Рулевые Форум Видео Фотоконкурс Справочник

Автор Тема: Буксировки Марра-Федорова  (Прочитано 27855 раз)

0 Пользователей и 1 Гость смотрят эту тему.

ЗАК

  • Сообщений: 3502
  • Уважуха: +345/-137
  • Андрей Зворыкин М54
Буксировки Марра-Федорова
« : 17 Декабря, 2009, 06:08:11 »
Рассмотрение результатов буксировок Мара я перенес сюда, поскольку полагаю, что кроме нас из них никто практической пользы не извлечет. А мы попробуем уже.

Основная задача - посмотреть, как реально влияет вес на сопротивление наших надутых корпусов. Если уверенности в результатах не будет, можно будет спланировать дополнительные эксперименты.
Надо будет получить значения сопротивления Х(Р) при единичной скорости движения.
Гидродинамическое сопротивление Ф(P) при скорости V

                          Ф(Р) = Х(Р)*V^2.

Т.е. Х(Р) - коэффициент сопротивления конкретной лодки, зависящий от веса Р и не зависящий от скорости. Именно эта величина и используется для построения всех простых гандикапов.

В таблице есть значения сил сопротивления F (P,V,W), обусловленных как гидродинамическим, так и воздушным сопротивлением при движении против и по ветру. От воздушного сопротивления и надо очиститься. W - скорость ветра.

Сейчас ограничусь замечанием того, что в таблице измеренные значения F всегда больше, чем Ф и:
- относительное различие сопротивлений при разном весе занижено;
- от осреднения значений по- и против ветра толку мало, Ф так не получишь.

Ну, и основное рабочее уравнение для конкретной лодки с конкретным весом:

                                 F = X*V^2 + y*(V+-W)^2,

где y - к-т воздушного сопротивления.
« Последнее редактирование: 18 Декабря, 2009, 18:17:37 от Velsky »
"Один ишак ишол, второй ишак ишол и третий ишак ишол и весь караван ишол"

Анархист

  • Сообщений: 738
  • Уважуха: +30/-30
  • Всем привет!
Re: Буксировки Мара-Федорова
« Ответ #1 : 17 Декабря, 2009, 13:25:00 »
Чем больше скорость, тем 13-ти метровик начинает лидировать!
Яков "Анархист" Гольдин

ЗАК

  • Сообщений: 3502
  • Уважуха: +345/-137
  • Андрей Зворыкин М54
Re: Буксировки Мара-Федорова
« Ответ #2 : 17 Декабря, 2009, 14:45:15 »
>>в таблице измеренные значения F всегда больше, чем Ф <<

Тут я, возможно, погорячился. Сказанное верно для буксировки против ветра. А по ветру может быть и иначе, если скорость ветра выше скорости буксировки, т.е. если вымпельный ветер - попутный.

Теперь напишу виды уравнений поаккуратней.

 F = x*V^2 + y*(V+W)^2,    если против ветра;
 F = x*V^2 + y*(V-W)^2,     если по ветру и W=<V;
 F = x*V^2  - y*(V-W)^2,     если по ветру и W>V.

Все было бы очень просто, кабы одновременно с отсчетами по безмену делались отсчеты вымпельного ветра по анемометру.  А так - придется вводить предположения отн. W. Иначе ничего не сделаешь, слишком много неизвестных (больше, чем может быть сформировано уравнений).

Сильное предположение - W постоянна во всех случаях.

Более слабое предположение может быть таким: скорость ветра неизменна для каждой строки таблицы, т.е. в промежутках времени наблюдений между подходами к берегу для изменения экипажа.

Уравнений в обоих случаях для каждой лодки столько, сколько выполнено для нее замеров.

В обоих случаях число уравнений больше числа неизвестных, системы несовместны - точного решения не имеют. Посему задача будет сводиться к поиску приближенного и оптимального по какому-нибудь критерию решения. Проще всего - по критерию наименьших квадратов.
« Последнее редактирование: 19 Декабря, 2009, 03:00:00 от ЗАК »
"Один ишак ишол, второй ишак ишол и третий ишак ишол и весь караван ишол"

ГШ

  • -
  • Сообщений: 4142
  • Уважуха: +221/-155
  • Название: SALACIA
  • Тип: Sunwind 20
  • Номер: М 150, -
Re: Буксировки Мара-Федорова
« Ответ #3 : 17 Декабря, 2009, 15:33:55 »
Прямой эксперимент всегда интересен - экспериментаторам спасибо.
Первое же впечатление: как много вкладывает аэродинамическое сопротивление, и это при слабом ветре. Заядлым гонщикам пора обтекаемыми шкурками обзаводиться, как пловцам и лыжникам.
Что делать с учетом ветра было непонятно, можно конечно посчитать везде 2 балла, но сходимость данных это не улучшит. И черт с ним - посмотрел что разница в тягах по и против ветра от нагрузки явно не зависит, только какой-то разброс. Для оценки пойдут и средние величины.
Что видно. Для Сармы разница в нагрузке на 100 кг как раз где-то и соответствовала бы при постоянной тяге разнице в скоростях, какая была при буксировках.
Для Феникса ничего толком не скажешь, но очевидно - он куда меньше чувствует нагрузку, тренд заметно положе.
Понятно, и длиннее и форма баллонов лучше.
Можно было бы еще сравнить сей опыт с
- приростом смоченной ПВ при увеличении нагрузки
- гандикапным расчетом (для Сармы)
Григорий Шмерлинг

Константин-М99

  • Сообщений: 307
  • Уважуха: +16/-19
  • Название: Феникс
  • Тип: Кат.13 м2
  • Номер: М-99
Re: Буксировки Мара-Федорова
« Ответ #4 : 18 Декабря, 2009, 17:42:41 »
Прямой эксперимент всегда интересен - экспериментаторам спасибо.
Первое же впечатление: как много вкладывает аэродинамическое сопротивление, и это при слабом ветре. Заядлым гонщикам пора обтекаемыми шкурками обзаводиться, как пловцам и лыжникам.
Что делать с учетом ветра было непонятно, ...

 Да, дествительно, паразитное сопротивление от встречного ветра неожиданно оказалось весьма значительным.
На ВВР я снял передний трамплин. На лавировке лежали с матросом в одной кучке не поднимая головы. Трапецией
пользовались редко, в основном на бакштагах. Нужно ещё крепко думать над проблемой снижения лобового воздушного сопротивления катамарана и эипажа.
 Но всёже главное в этом эксперементе было увидеть реальные цифры зависимости влияния веса на сопротивление движению катамарана. И эти цифры впечатляют.
 Воэможно, а точнее необходимо эксперименты с буксировкой продолжить, ну хотябы для более точного и
полного набора статистики по этому вопросу. Но и по этим данным вполне очевидно, что игнорировать реальную
фору лёгкого экипажа недопустимо, если говорить о честных соревнованиях.

...Квопросу о том, что делать?! Если, как было предложено ГШ, построить гонщиков на берегу и спросить (чего
изволите?) или устроить на форуме голосовалку - учитывть \ нет реальный вес экипажа, то нужно понимать, что
найдутся такие, кто скажет: не нужен этот геморой со взвешиванием. И вот почему. Если экипаж легче расчетных
150 кг, то гандикап такого судна будет больше и след. шансов на пъедистал меньше! И наоборот, если...
Вот и вся философия вопроса.

Маленькая просьба к модератору - вставте букву Р в этой теме ув. Марру И.В., а то как-то неудобно получается.


Покажите свою лодку и я увижу кто Вы.

Nnnnnnn

  • Сообщений: 3341
  • Уважуха: +115/-70
  • Тип: пешеход
Re: Буксировки Мара-Федорова
« Ответ #5 : 18 Декабря, 2009, 18:14:08 »
Вопрос, касательно испытаний: А как экипаж располагался на катамаранах? Всегда однообразно?
Цитировать
...Квопросу о том, что делать?! Если, как было предложено ГШ, построить гонщиков на берегу и спросить (чего
изволите?) или устроить на форуме голосовалку - учитывть \ нет реальный вес экипажа, то нужно понимать, что
найдутся такие, кто скажет: не нужен этот геморой со взвешиванием. И вот почему. Если экипаж легче расчетных
150 кг, то гандикап такого судна будет больше и след. шансов на пъедистал меньше! И наоборот, если...
Вот и вся философия вопроса.
Я уж раз 20 тут писал, что не хочу взвешиваться, хотя это и улучшит мой гоночный балл и шансы на пьедестал. Просто потому, что не вижу в этом смысла. Резервы для шлифования мастерства гораздо больше, чем сотка-другая гоночного балла.

Птичковод

  • Сообщений: 3819
  • Уважуха: +135/-174
  • Сергей Мягков
  • Название: "Солнечный Ветер"
  • Тип: Ветер
  • Номер: М497
Re: Буксировки Марра-Федорова
« Ответ #6 : 18 Декабря, 2009, 20:19:33 »
Я полностью присоединяюсь к мнению Наилю и неоднократно ранее высказываемому мной отрицательному мнению о взвешивании. По крайней мере, к взвешиванию как рекомендации МАРИНС, МПТК, СВОКЛЫ, ... (А каждый организатор регаты пусть сам решает без навязывания вариантов со стороны). Даже несмотря на то, что лично мой гоночный вес - минимум 110 кг (это к вопросу о философии). Наверное (наверняка!) работает против меня, но выпрашивать дополнительную минуту гандикапа считаю не правильным. Таким же не правильным, как вводить на беговой дорожке гандикап в зависимости от длины ног.

Про буксировку (продолжение экспериментов): для чистоты эксперимента, возможно, стоит попробовать буксировку без рангоута.
Сергей Мягков

ЗАК

  • Сообщений: 3502
  • Уважуха: +345/-137
  • Андрей Зворыкин М54
Re: Буксировки Марра-Федорова
« Ответ #7 : 19 Декабря, 2009, 00:16:14 »
Ну и теперь надо в чисто техническую тему писать про свою любовь-нелюбовь к взвешиванию?  Та-же самая таблица есть в разделе МАРИНС,  там как раз ля-ля конференция . Стоило сюда переноситься, один черт...

Промежуточный результат такой.
Задачка решена для Сармы в предположении постоянства скорости ветра (т.е. влияние отклонения этой скорости от некоторого среднего считается несущественным).

Коэффициенты гидродинамич. сопротивления Сармы при водоизмещении Р получены следующие:

   Р              Х           СКО
-----------------------------
  85          0.14    0.006
139          0.18    0.006
176          0.20    0.006
230          0.23           0.006
245          0.24    0.006
299          0.28    0.006

Чтобы получить сопротивление, надо умножить на квадрат скорости в узлах.

К-т воздушного сопротивления =0.011, СКО= 9.6е-04.
Средняя скорость ветра оценена примерно в 7узлов (3.6 м/с).

Оценивались параметры модели зависимости измеренных величин (отсчеты по безмену) от этих самых параметров. Среднеквадратическая невязка отсчетов и их модельных значений - 0.45кгс.

На картинках - поле связи модели и измерений и сравнительный график "по номеру наблюдения", иллюстрирующие согласие модели с реальностью. Порядок наблюдений, по сравнению с исходной таблицей изменен - расположил данные в порядке возрастания водоизмещенья.
Отбраковано 2 наблюдения из 36.

Далее предстоит описать зависимость Х(Р).
« Последнее редактирование: 19 Декабря, 2009, 00:41:29 от ЗАК »
"Один ишак ишол, второй ишак ишол и третий ишак ишол и весь караван ишол"

ЗАК

  • Сообщений: 3502
  • Уважуха: +345/-137
  • Андрей Зворыкин М54
Re: Буксировки Марра-Федорова
« Ответ #8 : 19 Декабря, 2009, 02:51:44 »
Примем модель X(P)=c*P^z  и оценим параметры с, z, используя для ее подгонки полученные ранее оценки значений Х(Р) и известные величины Р (см. таблицу в предыдущем сообщении.

в рез. подгонки получилось с=0.0143, z=0.514.
Итого, для Сармы, Х(Р)=0.0143*Р^0.514 [кгс/узел^2]

На картинке поле связи (согласия) подогнанной модели с данными.

Значение "с" характеризует Сарму(зависит от ее длины) и, в данном случае, не очень интересно. А вот малость значения z по сравнению с теоретической единицей в формуле волнового сопротивления Келсела требует интертрепации. Моя такова: известно, что общее гидродинамич. сопротивление, кроме волнового, включает еще и трение. Сопротивление трения с ростом водоизмещения растет не так быстро, как волновое и это замедляет рост общего сопротивления. Для тряпичных корпусов, очевидно, составляющая трения относительно выше, чем для полированных жестких. Это, видимо, и объясняет тот факт, что полученная нами оценка z=0.51 еще ниже, чем получил Nico Boon, разрабатывая свой Texel Rating. Он для общего сопротивления получил z=0.6.
--------

P.S. Надо отдать должное мудрости экспериментаторов, таскавших лодки по- и против ветра, а не поперек или в штиль. Иначе отделить гидродинамич. сопротивление от воздушного было бы невозможно.

Я решал задачку не строго, в два этапа (и это мне не очень нравится) от лени - так удалось обойтись стат. пакетом Matrixer и увильнуть от программирования.  Постараюсь исправиться когда-нибудь.
« Последнее редактирование: 19 Декабря, 2009, 04:15:27 от ЗАК »
"Один ишак ишол, второй ишак ишол и третий ишак ишол и весь караван ишол"

ЗАК

  • Сообщений: 3502
  • Уважуха: +345/-137
  • Андрей Зворыкин М54
Re: Буксировки Марра-Федорова
« Ответ #9 : 19 Декабря, 2009, 07:30:20 »
По Фениксу решения ненадежны. Относительный размах водоизмещения мал (пустой и с легким рулевым не таскали), наблюдений меньше (к тому же есть дыры), гипотеза о постоянстве скорости ветра не лезет.  Есть здоровые выбросы. Браковать их - данных и так мало. Попробую для очистки совести вместо МНК посчитать квантильную регрессию, она устойчива к выбросам. Но, толку, боюсь, будет не много.  Можно еще попробовать тряхнуть обе лодки совместно, но тут возни не обересси - стат. пакет не потянет.
"Один ишак ишол, второй ишак ишол и третий ишак ишол и весь караван ишол"

Константин-М99

  • Сообщений: 307
  • Уважуха: +16/-19
  • Название: Феникс
  • Тип: Кат.13 м2
  • Номер: М-99
Re: Буксировки Марра-Федорова
« Ответ #10 : 19 Декабря, 2009, 19:31:35 »
...Коэфициенты гидродинамич. сопротивления Сармы при водоизмещении Р получены следующие:

   Р              Х           СКО
-----------------------------
  85          0.14    0.006
139          0.18    0.006
176          0.20    0.006
230          0.23           0.006
245          0.24    0.006
299          0.28    0.006

Чтобы получить сопротивление, надо умножить на квадрат скорости в узлах...

 Андрей, а что на что надо умножить\разделть, чтобы получить коэф. гандикапа?

...Я полностью присоединяюсь ... мне вводить... гандикап в зависимости от длины ног...




Я уж раз 20 тут писал, что не хочу взвешиваться,...

Ну чего опять всполошились? Торжественно обещаю, на ваши (части) тела гандикапом покушаться не буду
поскольку в крапивных гонках за все прошедшие годы вы замечены небыли.
Покажите свою лодку и я увижу кто Вы.

ЗАК

  • Сообщений: 3502
  • Уважуха: +345/-137
  • Андрей Зворыкин М54
Re: Буксировки Марра-Федорова
« Ответ #11 : 21 Декабря, 2009, 05:45:06 »
Костя, твой вопрос я понимаю так: как практически использовать полученный результат для построения (или уточнения, или подтверждения существующего) гандикапа для надувных?  Процитированная тобой таблица - промежуточный результат и использована при двухшаговом подходе для получения зависимости к-та гидродинамич. сопротивления от веса, что и было целью. 

Полученный результат я не считаю достаточным для практич. применения. Его еще надо дополнить, ..., ..., осмыслить, а потом уж...  Однако как использовать подобный результат в гандикапной формуле (если будет уверенность в его надежности и универсальности) и что на что множить/делить - ясно. Пока написал тебе в личку. А тут я из вежливости уже 2 дни оставляю (до завтра, по меньшей мере) время высказаться на сей предмет международно-общепризнанных спецов в обмерно-гандикапной области. Благо их здесь есть и подсказка сделана. Тем боле, что методическую помощь Григорий когда-то сулил.

Кроме того, не будучи международным авторитетом, не могу ограничиться только указанием "что на что ..." (кто ж поверит?), а хотел бы написать это обоснованно и понятно, в купе с принципом и методом построения простых "измерительных" гандикапов (принципиально не простые для многокорпусников и не применяются).  Возможно, это будет интересно кому-то еще. В рунете описания того, как практически и из чего строятся ганд. формулы, мне найти не удалось (RS-2000 "формулой" не называю).  И на сайтах бурж. комитетов, поддерживающих конкр. ганд. системы, ничего подобного нет.

Костя, еще скажи пожалста: К моменту проведения замеров Сарма была уже на новых баллонах от ВУ (или содранных с них)? Если да, то длина их какая (5.7?)? В мерилке на парусах про баллоны ни фига нет.
« Последнее редактирование: 21 Декабря, 2009, 05:52:55 от ЗАК »
"Один ишак ишол, второй ишак ишол и третий ишак ишол и весь караван ишол"

Nnnnnnn

  • Сообщений: 3341
  • Уважуха: +115/-70
  • Тип: пешеход
Re: Буксировки Марра-Федорова
« Ответ #12 : 21 Декабря, 2009, 15:49:30 »
Андрей,
из общих соображений, трение должно зависеть от водоизмещения как степень 2/3, пропорционально росту смоченной поверхности.

ЗАК

  • Сообщений: 3502
  • Уважуха: +345/-137
  • Андрей Зворыкин М54
Re: Буксировки Марра-Федорова
« Ответ #13 : 22 Декабря, 2009, 02:21:43 »
Андрей,
из общих соображений, трение должно зависеть от водоизмещения как степень 2/3, пропорционально росту смоченной поверхности.

Это для каких обводов? Для круглых в сечении баллонов совсем не так.

Давай в первом приближении считать баллон круговым цилиндром, погруженным без дифферента на величину меньше радиуса. Площадь погруженных поперечных сечений будет линейна по водоизмещению, S=P/L.  Погруженные сечения - сегменты. Площадь смоченной поверхности линейна по длине дуги сегмента D, Sсмоч=D*L.  Отсюда, смоченная площадь зависит от водоизмещения (при постоянной длине L) так же, как длина дуги от площади сегмента.  Функцией вида D=с*P^x эта зависимость точно не описывается, но дает хорошее приближенное описание. 

Опишем  функцией указанного вида зависимость длины дуги от площади сегмента при осадках от 0.2*R до 0.9*R, R - радиус баллона. Для этого из справочника по арифметике Бронштейна и Семендяева возьмем таблицу площадей и дуг сегментов и подгоним значения с и х.  Получим оценку х=0.4.   Таким образом, площадь смоченной поверхности конкретного баллона почти линейна по водоизмещению в степени примерно 0.4 (а не 2/3=0.67, как ты написал).

На картинке изображены графики точной и найденной приближенной зависимости. По горизонтальной оси - площадь сегмента, по вертикальной - длина дуги. Точная зависимость показана сплошной линией, модельная - штрихпунктиром. Оцифровка соответствует R=1.

Очевидно, что показатель степени будет несколько разным для разных осадок.  Опишем по одельности половинки таблицы и получим х1=0.37 - для осадок от 20% до 50% R и х2=0.43 для осадок от 60% до 90% R.

Для V-образных погруженных сечений смоч. поверхность пропорциональна Р^0.5 строго.
При плоскодонных обводах функция вида c*P^x непригодна для приближения смоченной площади.
« Последнее редактирование: 23 Декабря, 2009, 04:31:52 от ЗАК »
"Один ишак ишол, второй ишак ишол и третий ишак ишол и весь караван ишол"

Nnnnnnn

  • Сообщений: 3341
  • Уважуха: +115/-70
  • Тип: пешеход
Re: Буксировки Марра-Федорова
« Ответ #14 : 22 Декабря, 2009, 12:26:12 »
Убедил, очень общие были мои соображения. :)
Ещё вопрос:
То что к-т сопротивления воздуха константа - это принятая гипотеза или
получилось по оценкам? В принципе порядок величины похож на правду, с одной
стороны, с другой он должен заметно меняться в вариантах с экипажем/без
экипажа. С третьей, вклад воздушного сопротивления в данном случае
достаточно мал и им можно пренебречь.

Константин-М99

  • Сообщений: 307
  • Уважуха: +16/-19
  • Название: Феникс
  • Тип: Кат.13 м2
  • Номер: М-99
Re: Буксировки Марра-Федорова
« Ответ #15 : 22 Декабря, 2009, 18:15:12 »
Костя, твой вопрос я понимаю так: как практически использовать полученный результат для построения (или уточнения, или подтверждения существующего) гандикапа для надувных?  Процитированная тобой таблица - промежуточный результат и использована при двухшаговом подходе для получения зависимости к-та гидродинамич. сопротивления от веса, что и было целью. 

Полученный результат я не считаю достаточным для практич. применения. Его еще надо дополнить, ..., ..., осмыслить, а потом уж... 

Костя, еще скажи пожалста: К моменту проведения замеров Сарма была уже на новых баллонах от ВУ (или содранных с них)? Если да, то длина их какая (5.7?)? В мерилке на парусах про баллоны ни фига нет.

 Андрей, помница баллоны были от ВУ новые, т.е. с форштевнем, длину не помню. Может Зиброва Яна откликнится - её   
лодка. Длина баллонов Феникса - 6100 мм.
 К вопросу о буксировке. Хотелось бы услышать рекомендации по методике проведения этих экспериментов.
 К примеру сделать буксировку в штиль, в ветер 3-4 бала. Так же интересно сравнить цифры по сопротивлению
разных катамаранов 13квм, допустим кат. Святенко, мой и Успенского.

Покажите свою лодку и я увижу кто Вы.

пани Яна

  • Сообщений: 489
  • Уважуха: +105/-72
Re: Буксировки Марра-Федорова
« Ответ #16 : 22 Декабря, 2009, 19:07:12 »
Баллоны "Сармы" - производство Верфи Успенских.

Длина полная - 5,61
Длина по ВЛ  - 5,21
Яна Зиброва,  М 710 "Сарма"

ЗАК

  • Сообщений: 3502
  • Уважуха: +345/-137
  • Андрей Зворыкин М54
Re: Буксировки Марра-Федорова
« Ответ #17 : 23 Декабря, 2009, 02:02:46 »
Яне - спасибо! Что баллоны были от ВУ, хорошо. Иначе эксперимент был бы мало полезен. Простой гандикап строится для "оптимальных лодок" [Nico Boon]. Об этом подробней напишу при описании принципов построения гандикапов.

Ещё вопрос:
То что к-т сопротивления воздуха константа - это принятая гипотеза или
получилось по оценкам? В принципе порядок величины похож на правду, с одной
стороны, с другой он должен заметно меняться в вариантах с экипажем/без
экипажа. С третьей, вклад воздушного сопротивления в данном случае
достаточно мал и им можно пренебречь.

Это допущение. С одной стороны - вынужденное (чтобы не зашиться и не вывихнуть извилину), с другой стороны - разумное. Если бы сопротивление экипажа (в зависимости от численности) сильно менялось, это было бы заметно по разностям тяг при буксировке по ветру и против ветра для разной численности. Однако этого не заметно. В такой ситуации заводить в модели лишние неизвестные вредно.  Вкладом воздушного сопротивления принебрегать нельзя (ятд), а различием вкладов от числа лиц - можно, если считать, что сопротивление оказывает, в основном, не валяющаяся на палубе публика, а разлапистый и аэродинамически "грязный" катамаран (я не хочу обидеть Сарму, они все такие).

Прошу прощенья, что не описал четко "основы" выполненного расчета. Делаю это счаз.

Допущения: скорость ветра постоянна; к-т аэродинамич. сопротивления постоянен; гидродинамическое и воздшное сопротивления пропорциональны квадрату скорости.

Наблюдения (измерения) - силы тяги (для сармы их 36). Предполагается отягощенность случайными ошибками.

Исходные данные (предролагаются точными) - скорости буксировки и полные значения веса.

Определяемые (неизвестные) параметры модели - к-ты гидродинамических сопротивлений для каждого веса (их 6), к-т аэродинамич. сопротивления, скорость ветра. Всего 8.

Модель - сила тяги по велечине равна общему сопротивлению (сэр И.Ньютон), общее сопротивление равно сумме влияний гидродинамического и воздушного сопротивлений. Последнее может быть отрицательным при буксировке по ветру.
Математич. модель строилась в "стандартной" форме, в виде системы уравнений связи наблюдений со всем остальным. Виды уравнений я приводил выше.

Модель неприятна тем, что нелинейна по параметрам "к-т воздушного сопротивления" и "скорость ветра" и скачками знака влияния воздушного сопротивления. Это создавало некоторую техническую трудность.

Для подгонки применялся МНК. Ипользован прием "разделенных наименьших квадратов" [Форсайт, Малькольм, Моулер. Машинные методы математических вычислений]. Реализован прием через задницу, с ручным протыком с шагом в один узел значений скорости ветра (программировать лень). Линейную регрессию считал при каждом тыке стат. пакет "Matrixer" [автор А.Цыплаков].
Отбраковка выбросов проводилась на уровне значимости 5% (вероятность ошибиться, выкинув "правильное", на самом деле, наблюдение).
------

Костя, с "рекомендациями по методике..." погоди маленько.

Наиль, для сечения, изображенного на рисунке, показатель степени при водоизмещении в формуле смоченной площади получилось 0.5 при осадках примерно с радиус скругления обвода. Такое сечение, видимо, характерно для жестких корпусов в средней и довольно длинной части (обоснования у Норвуда).
« Последнее редактирование: 23 Декабря, 2009, 05:41:04 от ЗАК »
"Один ишак ишол, второй ишак ишол и третий ишак ишол и весь караван ишол"

ЗАК

  • Сообщений: 3502
  • Уважуха: +345/-137
  • Андрей Зворыкин М54
Re: Буксировки Марра-Федорова
« Ответ #18 : 23 Декабря, 2009, 05:32:44 »
Забыл написать про второй этап расчета. На первом этапе была получена зависимость к-та гидродинамич. сопротивления от веса в табличной форме (6 точек для Сармы). На втором этапе решалась задача перехода от табличной формы задания функции к аналитической. Для этого таблица аппроксимировалась функцией вида X(P)=c*P^z ,  с и z - неизвестные параметры. Решения относительно них приведены выше.

Эту функцию не я придумал применить, она применялась для описания зависимости сопротивления от веса при построении всех известных мне гандикапов, кроме IOMR (SCHRS, МАРИНС). В IOMR зависимость описывается гораздо более сложно. Толку от этого, как известно, нет совсем - качество описания, по меньшей мере, не лучше.

Полученное решение отн. "с" связанно с длиной Сармы. Чтобы очистить к-т сопротивления от влияния ея длины и получить общую аналитическую зависимость сопротивления не только от веса, но и длины, одной Сармы мало. Надо таскать катамараны разной (желательно - очень разной) длины. При этом баллоны должны быть примерно той-же (наилучшей на сегодня) формы.
« Последнее редактирование: 30 Декабря, 2009, 22:25:26 от ЗАК »
"Один ишак ишол, второй ишак ишол и третий ишак ишол и весь караван ишол"

ЗАК

  • Сообщений: 3502
  • Уважуха: +345/-137
  • Андрей Зворыкин М54
Re: Буксировки Марра-Федорова
« Ответ #19 : 31 Декабря, 2009, 03:05:11 »
Костя, перечисли пожалуйста всех участников проведенных буксировок, они заслуживают благодарности перед строем всей надутой общественности!

... Чтобы ... получить общую аналитическую зависимость сопротивления не только от веса, но и длины, одной Сармы мало. Надо таскать катамараны разной (желательно - очень разной) длины.

Не совсем так. Можно извлечь и из теории, а потом проверить адекватность тасканиями.
Ну и станем помолясь извлекать все что можно и из науки, и из буксировок, и из ихнего компота!

Я уже неоднократно писал, что при прочих равных, сопротивление трения надувных корпусов должно быть выше, чем для жестких. Различие объсяняется двумя причинами. Во первых, жесткие корпуса легко оптимизировать в смысле минимизации площади смоченной поверхности, для чего придать им радиальные поперечные обводы (радиус равен осадке) на большей части длины [Норвуд]. Для надувных того же можно достичь только на баллонах сложной конструкции, например - двустволках с общим чехлом (Романтик). А на простых - фигу. Во-вторых, можно ожидать, что к-т трения тряпки о воду будет повыше, чем у гладкого пластика (иначе Наиль оклеил бы Накру тэзой).

Сравним теперь на количественном уровне смоченную площадь катамаранов размерений Сармы, надувного и жесткого. Водоизмещение, длину и призматич. к-т полноты положим равными, крена и дифферента нет. К-т полноты положим Сп=0.75, хотя для сравнения это не важно, можно вообще его опустить. Но пригодится в дальнейшем. Обводы жесткого считаем оптимизированными в вышеупомянутом смысле.

Пусть D2 = D/2 [м^3] -- объемное водоизмещение одного корпуса, численно равное половине веса в тоннах, D2=W/2. Примем W=(85+150)/1000=0.235 [т], D2=0.235/2=0.118 [м^3].
Длина по квл L=5.21м.

Получим площадь погруженного поперечного сечения корпуса на миделе для обеих лодок: S=D2/(L*Сп)=0.0302 м^2.

Погруженный периметр миделя для надувного
Gн=2.54*S^0.39=0.65м,
для жесткого
Gж=2.52*S^0.49=0.45м.

Смоченная площадь двух корпусов Sсм=2*G*L*Cп^(2/3).
Для надувного Sсм(н)=6.2 м^2,
для жесткого Sсм(ж)=4.3 м^2,
Sсм(н)/Sсм(ж)=6.2/4.3=1.4.

Итак, смоченная поверхность надувного типа Сармы почти в полтора раза больше, чем  у "равновеликого" жесткого. Во столько же больше будет и сопротивление трения при равных к-тах трения.

Теперь запишем приведенный алгоритм вычисления смоченной площади в виде формулы, явно описывающей зависимость Sсм надувного катамарана от водоизмещения и длины. (Округлил 0.39 до 0.4)

Sсм=2*(2.54*(D/2/L/Cп)^0.4)*L*Cп^0.67=2*2.54*D^0.4*2^(-0.4)*L^(-0.4)*Cп^(-0.4)*L*Cп^0.67=
= 2^0.6*2.54*D^0.4*L^0.6*Cп^0.27=
= 3.85*D^0.4*L^0.6*Cп^0.27

Доля вклада трения в общее сопротивление для надувных должна тоже быть выше, поскольку волновое зависит для корпусов большой отн. длины только от длины и водоизмещения и если эти показатели для жестких и надутых равны, то и волновое сопротивление - тоже.

Формула получена для "нормальной" загрузке катамарана. Она должна подвирать при ненормально малых и больших загрузках, которые использовались при буксировках. Это можно поправить, если знать радиус баллона. Тогда можно получить зависимость периметра G от погруженной площади сечения S более точно.
« Последнее редактирование: 31 Декабря, 2009, 05:50:37 от ЗАК »
"Один ишак ишол, второй ишак ишол и третий ишак ишол и весь караван ишол"

ЗАК

  • Сообщений: 3502
  • Уважуха: +345/-137
  • Андрей Зворыкин М54
Re: Буксировки Марра-Федорова
« Ответ #20 : 01 Января, 2010, 07:41:27 »
С Новым Годом!
Минус в уважуху (если не ошибаюсь, уже второй за время этой писанины), который мне засадили за предыдущее сообщение - прекрасный новогодний подарок. Прогнозисту всегда приятно, когда его прогноз сбывается. Радует также форма выражения неудовольствия - не стали чушью засорять тему, а тихо и безболезненно выразили отношение. Всегда бы так!

То, что в предыдущем сообщении, у них называется "педалированием специфики надувных" и не поощряется. Чтобы быть заслуженными и уважаемыми внедрятелями "передовых" (образца 60-тых) международно признанных методик гандикапирования от ИСАФ в наши тупые массы, надо, чтобы их применимость для надутых не проверялась. Думать мы вообще рылом не вышли, это должен делать кто-то ТАМ, а наши руководители нам спускать и иметь через это авторитет, как представители (хоть и самочинные). Пару лет назад я уже писавши, что для маринс исссследования на эту тему - "как серпом по бейцам". Рад, что был прав. А тому, что такой у них позиций - не рад, но тут ничего не поделаешь, да и фиг с ними.
---

Возвращаюсь к теме. Приведенная выще формула (Gж=2.52*S^0.49) погруженного периметра на миделе для жестки получена для осадки несколько меньшей, чем радиус скругления обвода. Т.е. не совсем оптимальной в смысле минимизации смоч. поверхности.  Отсюда небольшое отличие от расчета Sсм по формуле Норвуда. Большое отличие тоже есть и оно вызвано тем, что Норвуд неявно зашил в формулу (Sсм=1.16*В*L) меньший к-т полноты -- Сп=0.65. Если взять это значение Cп и изменить формулу погр. периметра на строго соответствующую оптимальной форме смоч. поверхности (Gж=(2*pi)^0.5*S^0.5~=2.51*S^0.5), то результаты расчета совпадают. Пожалуй, Сп=0.75 для Сармы слишком много и далее я приму 0.65, как у Норвуда, считающего это характерной величиной. 
"Один ишак ишол, второй ишак ишол и третий ишак ишол и весь караван ишол"

Nnnnnnn

  • Сообщений: 3341
  • Уважуха: +115/-70
  • Тип: пешеход
Re: Буксировки Марра-Федорова
« Ответ #21 : 01 Января, 2010, 21:40:37 »
Во первых с Новым годом, во вторых, может заинтересует. Ниже данные для катамарана С-класса Мисс Нилекс

Miss nylex was a C-class catamaran of 1972 that won the little america's cup then. It was the first with a full wing sail rig I beleive. They are also the ones who made an in depth article about their design and the drag data is as follows (grouped and transormed in % by me)

data gethered for Miss Nylex
boat speed 10 knots
40 degrees true wind (upwind sailing and fully powered up)
true wind speed 13 knots
Apparent wind speed 22 knots.


-1- Form drag hull 15 % (wave-making drag etc)
-2- Skin drag hull 22 % (wetted surface darg; friction drag)
-3- Air resistance 17 % (of all while excluding the sails and mast, All second order so behaves the same as skin drag of hull)
-4- Daggerboards 21 % (includes all)
-5- Drag mast/sail 25 %

Total 100 %

В третьих, 0,65 - это очень хорошо для жесткой лодки, на современных 0,63-64, а так 0,55-0,6+\-


« Последнее редактирование: 01 Января, 2010, 23:06:58 от Nnnnnnn »

ЗАК

  • Сообщений: 3502
  • Уважуха: +345/-137
  • Андрей Зворыкин М54
Re: Буксировки Марра-Федорова
« Ответ #22 : 02 Января, 2010, 00:41:05 »
Наиль, спасибо.

Результат пересчета Sсм для к-та полноты Сп=0.65 и с формулой периметра для жесткого Gж=2.51*S^0.5.

Погруженная площадь сечения по миделю S=0.118/5.21/0.65=0.0348 м^2
Для надувного: Gн=0.686, Sсм(н)=5.36 м^2.
Для жесткого:   Gж=0.469, Sсм(ж)=3.66 м^2.
Sсм(н)/Sсм(ж)=1.46
"Один ишак ишол, второй ишак ишол и третий ишак ишол и весь караван ишол"

Nnnnnnn

  • Сообщений: 3341
  • Уважуха: +115/-70
  • Тип: пешеход
Re: Буксировки Марра-Федорова
« Ответ #23 : 02 Января, 2010, 13:12:55 »
Да, забыл ещё одну вещь вчера написать.
Жесткий катамаран с поплавком L=5,5 и весом 85 кг. - это А-класс, одиночка с очень тонкими корпусами. Двойка будет весить от 130-140 кг. для легкой лодки или 180-200 кг. обычная.
Ну или 85 кг. катамаран и толстые 4-4.5 метровые корпуса.
« Последнее редактирование: 02 Января, 2010, 13:14:57 от Nnnnnnn »

В.У.

  • Сообщений: 330
  • Уважуха: +80/-76
  • M701
Re: Буксировки Марра-Федорова
« Ответ #24 : 02 Января, 2010, 14:11:02 »
 Вероятно, выражение Sсм(н)/Sсм(ж)=1.46 требует некоторых разъяснений. Возможно, оно справедливо только для миделя корпусов с радиусом 0,14 и 0,25 м, но не для всего корпуса. Баллоны от ВУ имеют форму подводной части очень близкую к обводам спортивных жестко-корпусных катамаранов при увеличенной их ширине от 0,4 до 0,5-0,55 м. Использование перемычек позволило формировать плавные заострения носовых и кормовых ватерлиний надувных поплавков. Двухметровая носовая подводная зона имеет форму, близкую к полукругу. Соответственно, выражение Sсм(н)/Sсм(ж) реально имеет величину, близкую к 1.
 Позволю себе напомнить, что многочисленные наблюдения во время гонок показали, что сопротивление поплавков несколько уменьшается при увеличении радиуса подводной части ( например, подсдутие), что противоречит общепризнанным представлениям о влиянии размера площади смоченой поверхности на величину сопротивления.
 К сожалению, точность измерений буксировочных испытаний весьма низка даже в штилевую погоду. Сам участвовал. Выводы можно делать только условно-качественные, но не количественные. 
« Последнее редактирование: 02 Января, 2010, 14:15:19 от В.У. »
Владимир Успенский

ЗАК

  • Сообщений: 3502
  • Уважуха: +345/-137
  • Андрей Зворыкин М54
Re: Буксировки Марра-Федорова
« Ответ #25 : 03 Января, 2010, 01:07:34 »
Вероятно, выражение Sсм(н)/Sсм(ж)=1.46 требует некоторых разъяснений. Возможно, оно справедливо только для миделя корпусов с радиусом 0,14 и 0,25 м, но не для всего корпуса. Баллоны от ВУ имеют форму подводной части очень близкую к обводам спортивных жестко-корпусных катамаранов при увеличенной их ширине от 0,4 до 0,5-0,55 м. Использование перемычек позволило формировать плавные заострения носовых и кормовых ватерлиний надувных поплавков. Двухметровая носовая подводная зона имеет форму, близкую к полукругу. Соответственно, выражение Sсм(н)/Sсм(ж) реально имеет величину, близкую к 1.

Имея теоретический чертеж баллонов Сармы, несложно получить действительную Sсм(н) и действительный к-т полноты Сп. У меня чертежа нет.   И я не исходил из радиуса 0.25м.

Примененная формула основана на допущении о том, что осадка равна половине радиуса баллона во всех сечениях, а радиусы уменьшаются до нуля от миделя к корме и носу. Т.е. расчет проводится для баллона типа "веретено с гнутой осью" (см. рис).  Упомянутых в цитате перемычек в корме на фото баллонов  типа Сармы не видно. Нижняя перемычка в носу практически влияет на радиус скругления не далее 1/3 длины от носа и по мере удаления от штевня влияние уменьшается. На остальной части баллона модельная форма близка к фактической. Кроме того, на реальных баллонах осадка сечений в кормовой части заметно меньше половины радиуса, что приводит к занижению оценки Sсм и некоторой компенсации завышения для носовой трети.  Вклад смоченной площади носовой трети в общую невелик - в носовой части самая низкая полнота.

Так что общая оценка если и завышена, то вряд ли сильно. Sсм(н) может быть заврана из-за неверного Сп, но на отношение Sсм(н)/Sсм(ж) это мало влияет - Сп приняты одинаковыми.  Оговорюсь, что расчет может не соответствовать Сарме (не для нее делался), если у нее осадка сечений больше половины радиуса при взятом в расчет весе. Тогда отношение площадей будет ближе к единице. Но от Сармы я взял только длину и остроконечность ватерлинии и исходил из того, что при гоночной (невысокой, 150кг) загрузке многоцелевого катамарана осадка должна быть невелика.

Позволю себе напомнить, что многочисленные наблюдения во время гонок показали, что сопротивление поплавков несколько уменьшается при увеличении радиуса подводной части ( например, подсдутие), что противоречит общепризнанным представлениям о влиянии размера площади смоченой поверхности на величину сопротивления.

На гонках мерили сопротивление поплавков? Сомнительно. Улучшение результата в гонках не обязательно говорит об уменьшении гидродинамич. сопротивления, хотя и не противоречит такой гипотезе. Допустим, уменьшается. Но до противоречия общепринятым представлениям о влиянии площади смоч. поверхности тут еще далеко.  Можно найти пару-тройку объяснений не впадая в противоречие с существующей теорией.


 К сожалению, точность измерений буксировочных испытаний весьма низка даже в штилевую погоду. Сам участвовал. Выводы можно делать только условно-качественные, но не количественные.

С выводом не согласен (судя по тому, что буксировки проводятся, не я один). Конечно, буксировки - это не все, что интересно. Интересны еще результаты гонок при наличии сопоставленного обмера. Но ваша контора делает все, чтобы сопоставить было нечего. Пояснять с примерами надо?

P.S. Если знать диаметр баллона Сармы на миделе, то Sсм можно прикинуть поточнее именно для нее. На глаз - 0.50м, но баллоны белые и доверия глазу нет. Выполненный расчет не соответствует именно Сарме, принятое допущение об осадке в половину радиуса при W=0.235т и Сп=0.65 соответствует явно несколько большему, чем у Сармы, диаметру (0.56м, если правильно помню, но это расчетная величина, исходя из вышеприведенных допущений).
« Последнее редактирование: 03 Января, 2010, 07:49:37 от ЗАК »
"Один ишак ишол, второй ишак ишол и третий ишак ишол и весь караван ишол"

Константин-М99

  • Сообщений: 307
  • Уважуха: +16/-19
  • Название: Феникс
  • Тип: Кат.13 м2
  • Номер: М-99
Re: Буксировки Марра-Федорова
« Ответ #26 : 03 Января, 2010, 20:15:01 »
Костя, перечисли пожалуйста всех участников проведенных буксировок, они заслуживают благодарности перед строем всей надутой общественности!


  C Новым годом, друзья!

В буксировке принимали участие: Жилёнис Евгения, Зиброва Яна, Федоров Иван, Рославкер Дмитрий, ну и я с
Марром. Всем еще раз - огромное спасибо.

 Андрей, отдельная благодарность тебе за большую работу по математическому анализу влияния веса на
гидродинамическое соротивление катамарана. Вижу твою заслугу в том, что ты первый показал эту зависимость
( у нас надувных) реально в цифре. Раньше все, в том числе и наши постоянные призеры,смутно понимали как
влияет вес экипажа на показатели в гоночной табице. Но, увидев неадекватное использование "разрешенного"
преимущества в Свободном классе, испугались, наверное, чего-то и поспешили убрать" де факто" сам Свободный
класс. Нет Свободного класса - нет проблеммы. И на пьедестале еще можно постоять немного.
 Известно, что после двух мероприятий в МПТК под назанием "круглый стол", где обсуждалась возможность
сотрудничества и взаимодействия новой ассоциации рулевых Свободного класса и МПТК, собиралось Правление
МПТК. Наряду с другими проговаривался и вопрос взаимодействия с ассоциацией "Свокла". Так вот хотелось бы
 знать - о чём договорились?
   
----------

 Если вернуться к парусам, вот еще интересный вопрос. У отдельных рулевых существует мнение, что когда в
хороший ветер катамаран выходит на один корпус, то при этом скорость увеличивется. Я ,лично, не
придерживаюсь такого мнения. Но вот , может ошибаюсь? 
Покажите свою лодку и я увижу кто Вы.

Павел

  • Global Moderator
  • Сообщений: 4586
  • Уважуха: +309/-125
  • М554
Re: Буксировки Марра-Федорова
« Ответ #27 : 03 Января, 2010, 20:23:53 »
сотрудничества и взаимодействия новой ассоциации рулевых Свободного класса и МПТК, собиралось Правление

Константин, предлагаю не смешивать гидродинамику с политикой. Рядом, в этом-же разделе тема есть.
-----------------------------------------------------
Осторожно, мошенник на форуме: http://gik.fordak.ru/index.php?topic=15229.0

ЗАК

  • Сообщений: 3502
  • Уважуха: +345/-137
  • Андрей Зворыкин М54
Re: Буксировки Марра-Федорова
« Ответ #28 : 03 Января, 2010, 21:45:04 »
При выходе на один корпус второй выходит из воды и его смоч. поверхность обнуляется. У второго происходит увеличение осадки примерно до радиуса баллона, его смоч. поверхность увеличивается, но не удваивается (увел. примерно в корень из двух раз).  Общая пл. уменьшается с S+S (в воде оба корпуса) до 0+S*sqrt(2), т.е. уменьшается примерно в 1.4 раза.  Трение уменьшается соотв. Общее волновое, теоретицки, не меняется.

А дальше - темный лес и куча оговорок и предположений об аэродинамическом влиянии трамплина, получившего угол атаки к ветру.  Что и насколько перевесит - аэродинамич. разгрузка или дополнительное диагональное сопротивление - черт ее маму знает. Тема для очередной "диссертации Марра".
"Один ишак ишол, второй ишак ишол и третий ишак ишол и весь караван ишол"

ЗАК

  • Сообщений: 3502
  • Уважуха: +345/-137
  • Андрей Зворыкин М54
Re: Буксировки Марра-Федорова
« Ответ #29 : 04 Января, 2010, 02:15:01 »
Итак, ясно, что моя формула расчета погруженного периметра по погр. площади миделя G(S) - бестолковая, т.к. к-ты надо расчитывать для конкретной величины осадки, вводимой из общих соображений.  Надо получить явную зависимость погр. периметра (длины дуги) G от расчетной площади погр. сегмента  S и известного радиуса на миделе R.

Дуга (или центральный угол) А [рад]  связан с площадью сегмента и радиусом так:
2*S=(A-sin(A))*R^2.
Решив это уравнение отн. А, можно вычислить длину дуги G и, до кучи, осадку миделем H и ширину по ВЛ на миделе В:
G=A*R,
H=R*(1-cos(A/2)),
B=2*R*sin(A/2).

Я не силен решать подобного уравнения аналитически и поищу приближенного решения в удобной для дальнейших расчетов форме.

Что касается см. поверхности баллонов Сармы - если у них макс. радиус 0.25, то смоченная площадь будет меньше, чем я считал в предположении осадки в половину (априорно не известного) радиуса. Отношение к см. поверхности идеального жесткого не превысит 1.2, это ясно и без сугубого расчета.
Толщину Сармы я запросил у Яны, но она с прошлого года на форум не заглядывала. Если нетерпеж припрет, возьму R=0.25.
« Последнее редактирование: 04 Января, 2010, 03:35:17 от ЗАК »
"Один ишак ишол, второй ишак ишол и третий ишак ишол и весь караван ишол"

Nnnnnnn

  • Сообщений: 3341
  • Уважуха: +115/-70
  • Тип: пешеход
Re: Буксировки Марра-Федорова
« Ответ #30 : 04 Января, 2010, 22:27:44 »
Если вернуться к парусам, вот еще интересный вопрос. У отдельных рулевых существует мнение, что когда в
хороший ветер катамаран выходит на один корпус, то при этом скорость увеличивется. Я ,лично, не
придерживаюсь такого мнения. Но вот , может ошибаюсь? 
+0,7-1,5 узла для моего катамарана. Больше, если удается "разогнать" вымпельный ветер на бакштаге.

ГШ

  • -
  • Сообщений: 4142
  • Уважуха: +221/-155
  • Название: SALACIA
  • Тип: Sunwind 20
  • Номер: М 150, -
Re: Буксировки Марра-Федорова
« Ответ #31 : 04 Января, 2010, 23:30:49 »
Попытался вытащить,  насколько предсказываемое гандикапом МАРИНС изменение скорости с нагрузкой соответствует данным буксировки.
Можно считать что буксировка дала зависимость тяги от нагрузки для двух скоростей: 2,6 и 3 м/с.

По гандикапу, как должна бы возрастать для испытанных нагрузок скорость начиная с 2,57 м/с если за начальную нагрузку взять 299 и 230 кг.
(масса - балл - расчетные скорости, м/с)
299 кг   0,703   2,57   -
230 кг   0,757   2,77   2,57
176 кг   0,817   2,99   2,77
139 кг   0,872   3,19   2,96

Дальше номограмму строим из картинки данных буксировки которая была выше.
Линии на графике проведены на глазок.
Теперь так: горизонтальные линии от красных точек для буксировочной зависимости при скорости 2,6 м/с показывают связь скорости и нагрузки при постоянной тяге. Синие и зеленые точки на них показывают ожидаемые скорости по гандикапу.
Что получается:
Если нач. масса 300 кг и скорость 2,57 м/с, то при той же силе тяги
1) скорость 2,77 м/с по гандикапу ожидается для массы 230 кг, а по буксировке вышла уже при ~260 кг.
2) скорость 3 м/с по гандикапу - 176 кг, по буксировке ~210 кг.

Если нач. масса 230 кг и скорость 2,57 м/с, то при той же силе тяги
1) скорость 2,77 м/с по гандикапу для 176 кг, по буксировке ~190 кг.
2) скорость 3 м/с по гандикапу для 139 кг, по буксировке ~150 кг.

Т.е. получается что гандикапная зависимость балла от массы несколько более сильная чем следует из данных этой буксировки.
Было такое ощущение, что для одиночником в сравнении с двойками плохо идти: балл повышается сильнее чем надо бы.
Григорий Шмерлинг

В.У.

  • Сообщений: 330
  • Уважуха: +80/-76
  • M701
Re: Буксировки Марра-Федорова
« Ответ #32 : 05 Января, 2010, 00:40:12 »
  Григорий, а что получится с " Фениксом "?
Владимир Успенский

ЗАК

  • Сообщений: 3502
  • Уважуха: +345/-137
  • Андрей Зворыкин М54
Re: Буксировки Марра-Федорова
« Ответ #33 : 05 Января, 2010, 01:55:32 »
>>Т.е. получается что гандикапная зависимость балла от массы несколько более сильная чем следует из данных этой буксировки.
Было такое ощущение, что для одиночником в сравнении с двойками плохо идти: балл повышается сильнее чем надо бы.<<[ГШ]

Что гандикап переучитывает зловредное влияние веса, видно не только из этой буксировки. Показателен Украинский эксперимент с догрузкой пассажиров для сближения баллов. Перехлест очень заметен, что SCHRS, что Texel. При адаптации обоих к-ты этой адаптации значимы и они таковы, что сдвигают первичные оценки СТ, полученные по обоим гандикапам, в сторону ЕТ.

Влияние длины (благотворное) тоже переучитывается.  Оба переучета объясняются одной причиной - отличием соотношения вкладов волнового сопротивления и трения в общее для жестких и надутых.

Вес по-разному влияет на волновое и трение. Волновое пропорционально весу, трение примерно прорционально корню из веса. Зависимость общего где-то между и это "где-то" зависит от доли вклада того и другого. То же и с длиной, различно влияющей на волновое и трение.

Но оставим пока длину. Наиль приводил разблюдовку по по видам сопротивления для американского катамарана. Волновое к трению относятся примерно как 2/3, что и возьмем для примера.  При одной длине, надувные легче вдвое, а с учетом веса экипажа - в полтора раза. Волновое сопр. меньше в полтора, а трения - примерно в корень из полутора = в 1.2 раза. С учетом этого, отношение для надутого -- 1.3/2.5~=1/2. К-т трения у тряпки, скорей всего, повыше и можно ожидать уменьшения отношения до 1/3.  По буксировкам это отношение можно прикинуть, вместе с к-том трения.

Для Феникса перехлест гандикапа должен быть еще более заметен, он имел меньшие относительные осадки и смоченная поверхность (и трение) у него относительно выше.

P.S. Планчик такой: оценив к-т трения для Феррари, пересчитаем его в относительную, а затем в абсолютную шероховатость и оценим результат на "дикость". Я немножко пощупал этой тряпки. Если ее сильно не тянуть (не накачивать баллон до дури), то она замечательно гладкая. Кроме того, шерошоватость у ткани не такая, как у неструганной доски, а пологая, пиков микрорельефа на единицу площади намного меньше. По этому можно ожидать шероховатость примерно как у лакированной или крашеной деревяшки или между. Вот и займусь сейчас.
« Последнее редактирование: 05 Января, 2010, 02:13:45 от ЗАК »
"Один ишак ишол, второй ишак ишол и третий ишак ишол и весь караван ишол"

ЗАК

  • Сообщений: 3502
  • Уважуха: +345/-137
  • Андрей Зворыкин М54
Re: Буксировки Марра-Федорова
« Ответ #34 : 05 Января, 2010, 03:45:15 »
Для начала пощупаю по очищенным от влияния ветра и скорости буксировки к-там сопротивления Cr, таким, что общее сопротивление R(W)=Cr(W)*V^2, W- вес. Эти Cr(W) были приведены ранее, теперь только пересчитаю их для скорости из узлов в м/с.

Для волнового сопротивления Rw использую модель первого приближения для корпусов высокой относительной длины -- Rw=c*W*Fr^2.

Для сопр. трения модель, собсно, одна и выбирать не из чего. К-т трения Сf полагается постоянным, не зависящим от скорости буксировки. В данном случае это не есть грех с полной очевидностью, посколько скорости буксировки (и, соотв., рейнольдсы) отличались незначительно. Более того, смею предположить, что допущение не является грехом и при большой разнице скоростей, когда обтекание турбулентно. Но это будет видно, когда оценим Cf. 

Модель сопр. трения -- Rf=V^2*Cf*Scm.

В таблице D1 - объемное водоизмещение олного баллона, последние два столбца - для антуражу, это относительная осадка и удлинение корпуса. Столбцы S и Scm - базис, в котором попробую разложить Cr.

  D1      L              S              Scm      H/B  L/B 
===============================
.0425  5.11  1.298147E-02  2.769014  .19  15.3
.0695  5.18  2.094346E-02  3.338636  .23  13.6
.088   5.21  2.634974E-02  3.651953  .25  12.9
.115   5.25  3.418995E-02  4.042634  .28  12.2
.1225  5.26  3.635926E-02  4.140762  .29  12.0
.1495  5.28  4.414371E-02  4.465838  .31  11.6

Да, вспомнил, что кто-сь из знаменитых яхтенных конструкторов писал, что наилучшей формой строевой по шпангоутам является кусок синусоиды. Посчитал к-т полноты для такой строевой и получил магическое число 0.64. Его и использовал при подготовке данных. Функцию поправки длины за осадку получил, прикинув по фотографиям баллонов. Все, попробую считать. Боже помоги!
« Последнее редактирование: 14 Января, 2010, 07:04:43 от ЗАК »
"Один ишак ишол, второй ишак ишол и третий ишак ишол и весь караван ишол"

ЗАК

  • Сообщений: 3502
  • Уважуха: +345/-137
  • Андрей Зворыкин М54
Re: Буксировки Марра-Федорова
« Ответ #35 : 05 Января, 2010, 07:35:23 »
На основе простой теории построена модель к-та общего сопротивления Cr в виде векторного уравнения
Сr=Cw*S + Cf*Scm
которое надо разрешить относительно неизв. к-тов Cw и Cf.

МНК решение:  Cw=7.75, Cf=0.154.
МНК слегка страдает от небольшого выброса и был применен МНМ (метод наименьших модулей), устойчивый к выбросам.
МНМ решение:  Cw=6.20, Cf=0.165

Из к-та трения для воды Сf получим к-т трения С0, свободный от среды: С0=Cf/51=0.00324.
Средняя скорость буксировки V=5.6уз=2.9м/с
Re=2.9*5.21*870000=1.3e7, обтекание турбулентное.
К-т трения С0' для технически гладкой поверхности -- 0.0027 (снял с графика в книге для Re=1.3e7).
Отличие нашей оценки С0=0.00324 объясняется относительной шероховатостью L/k=6.5e4 (с графика в книге).
Абсолютная шероховатость k=L/6.5e4=5210/6.5e4~=0.1[мм]. Для ткани толщиной 0.5мм это похоже на правду. Такая шероховатость лежит между дереяшкой, окрашенной и отшлифованной (0.02--0.03) и деревяшкой, окрашенной суриком без шлифовки -- 0.15мм [Школа яхтенного капитана].

К сожалению, точность измерений буксировочных испытаний весьма низка даже в штилевую погоду. Сам участвовал. Выводы можно делать только условно-качественные, но не количественные.
Можно видеть, что сделано ровно наоборот: на качественном уровне построена, исходя из простой теории, модель, а для количественных оценок пришлось воспользоваться значениями Cr, полученными из буксировок. Но оценка Сf оказалась правдоподобной и мне за непослушание не стыдно. Да так оно нормально и делается..

Однако, этот простенький расчет - предварительный. Чтобы получить не только к-ты, но и статистическую оценку точности, надо все проделать заново и строить модель первичных данных. Это даст строгость решения и 36 уравнений вместо 6-ти. И, пожалуй, надо оба лодка совместно тряхнуть, тогда не 36, а поболе будет.

Теперь о вкладах составляющих в общее сопротивление. Поскольку зависимость составляющих от веса различна, относительный вклад тоже зависит от веса. Для нормального гоночного веса Сармы 235кг отношение волнового к трению оценивается как 0.22/0.67=0.33=1/3. Ай да я, ай да сукин сын - как предсказал!

Очищенные от влияния скорости сопротивления (т.е. сопротивления при скорости 1м/с или "к-ты сопротивления"):

 W    Трение мод      Волновое мод   Общ. модельн.    Общ.измер.     =============================================
85.   0.4579194085   0.0804730701   0.5383924786   0.5385640287
139.   0.5521193545   0.1298300211   0.6819493756   0.6819493756
176.   0.6039334426   0.1633439413   0.7672773839   0.759697307
230.   0.6685414266   0.2119459693   0.8804873959   0.8563098597
245.   0.684769122   0.2253936786   0.9101628006   0.9101628007
299.   0.738527828   0.2736500464   1.0121778744   1.0541921184

Таблица откопирована через системный "карман" из окна программы Matrixer.

P.S.Шапка таблицы писалась вручную и я неверно надписал составляющие сопротивления. Теперь правильно.
На картинке то же в графическом виде.
« Последнее редактирование: 30 Января, 2010, 02:37:38 от ЗАК »
"Один ишак ишол, второй ишак ишол и третий ишак ишол и весь караван ишол"

ЗАК

  • Сообщений: 3502
  • Уважуха: +345/-137
  • Андрей Зворыкин М54
Re: Буксировки Марра-Федорова
« Ответ #36 : 06 Января, 2010, 00:51:03 »
Для сопр. трения модель, собсно, одна и выбирать не из чего. К-т трения Сf полагается постоянным, не зависящим от скорости буксировки. В данном случае это не есть грех с полной очевидностью, посколько скорости буксировки (и, соотв., рейнольдсы) отличались незначительно. Более того, смею предположить, что допущение не является грехом и при большой разнице скоростей, когда обтекание турбулентно. Но это будет видно, когда оценим Cf.

Идея проверки модельки по "контрольной точке" - к-ту трения оказалась весьма недурна. Прошу обратить внимание, что сперва, до расчета, был установлен диапазон разумных значений для будущей оценки, а затем проведен расчет. Для лакированной ПВХ ткани получили оценку к-та трения, не сильно отличаюшейся от крашенной деревяшки, что и ожидалось.

Теперь о предположении, что к-т трения можно считать величиной, не зависящей от скорости (точнее - рейнольдса, но для конкретной длины лодки можно говорить только о скорости).

На малых скоростях (Re ниже критического) обтекание ламинарно (если исходно поток не был турболизован) и в этом режиме к-т сопротивления убывает с ростом скорости. Однако о ламинарном обтекании следует (ЯТД) забыть, как о несбыточой мечте. Действительно, если корпус обтекается ламинарно, то и шверт с рулем - тем более.  В таком режиме качество крыла резко падает - лодка плохо управляется и "не хватает шверта".  Переход к турбулентному режиму происходит при Re в диапазоне от 10^5 до 10^6.
При переходе происходит почти скачок сопротивления, но с ростом Re к-т трения снижается, хоть и не так быстро, как при ламинарном обтекании. Это снижение имеет порог, по достижении которого оно прекращается и трение перестает меняться. Порог зависит от относительной шероховатости. При той, что у нас, он достигается при Re=10^7. Выходит, что участок спада невелик и к-т трения C0 может находиться в диапазоне от 0.005 до полученной нами оценки 0.003 (для пресной воды умножить на 51).  Чего я, однако, пыжусь? Применительно к простому гандикапу это не важно, там к-т трения и так считают постоянным.
Хотя, для обработки буксировок и их планирования стоит намотать себе на вус.
"Один ишак ишол, второй ишак ишол и третий ишак ишол и весь караван ишол"

ЗАК

  • Сообщений: 3502
  • Уважуха: +345/-137
  • Андрей Зворыкин М54
Re: Буксировки Марра-Федорова
« Ответ #37 : 07 Января, 2010, 03:02:33 »
Костя, диаметр баллонов Феникса 0.54? Поправь, если не так.

Пардон, в щапке таблицы в позапрошлом сообщении неверно подписаны (наоборот) составляющие сопротивления - волновое и трения. Сейчас поправлю.
"Один ишак ишол, второй ишак ишол и третий ишак ишол и весь караван ишол"

Константин-М99

  • Сообщений: 307
  • Уважуха: +16/-19
  • Название: Феникс
  • Тип: Кат.13 м2
  • Номер: М-99
Re: Буксировки Марра-Федорова
« Ответ #38 : 07 Января, 2010, 20:50:31 »
Костя, диаметр баллонов Феникса 0.54? Поправь, если не так.


Диаметр баллонов Феникса - 0,52.
 -------------
Андрей, готовлю проект Положения по регатам "Удачный старт" и "Кубок Крапивы".
По гандикапу пока полной ясности нет. Как будем считать ГБ? Хотелось бы иметь
формулу с двумя переменными: это вес экипажа и площадь парусов.
Покажите свою лодку и я увижу кто Вы.

ЗАК

  • Сообщений: 3502
  • Уважуха: +345/-137
  • Андрей Зворыкин М54
Re: Буксировки Марра-Федорова
« Ответ #39 : 09 Января, 2010, 05:55:42 »
Для полной ясности - длина Феникса 6.1м - это по ВЛ или габарит?
Может ли кто нибудь позвонить Яне и спросить диаметр баллона Сармы, а то полной уверенности, что у нее точно 0.5м - нет.  При совместном обсчете обоих лодок это важно.
"Один ишак ишол, второй ишак ишол и третий ишак ишол и весь караван ишол"

Константин-М99

  • Сообщений: 307
  • Уважуха: +16/-19
  • Название: Феникс
  • Тип: Кат.13 м2
  • Номер: М-99
Re: Буксировки Марра-Федорова
« Ответ #40 : 09 Января, 2010, 17:42:32 »
Для полной ясности - длина Феникса 6.1м - это по ВЛ или габарит?

6.1м - Это габарит. ВЛ - штука изменчивая, зависит от загрузки.
Покажите свою лодку и я увижу кто Вы.

ЗАК

  • Сообщений: 3502
  • Уважуха: +345/-137
  • Андрей Зворыкин М54
Re: Буксировки Марра-Федорова
« Ответ #41 : 11 Января, 2010, 23:59:47 »
Спасибо Яне и тебе. Диаметр баллона сармы 0.50м. Исходя из, обработал совместно Феникс и Сарму.
Но не первичные данные, а рез. их первичной обработки, т.е. Сr -- коэффициенты общего сопротивления (для Сармы я их приводил выше). Cr - это сила гидродинамич. сопротивления при единичной (1м/с) скорости, Cr=Rполн/V^2. Оценивались, как и в прошлый раз по одной Сарме, к-ты волнового сопротивления и трения. Привожу графики согласия Cr и их модельных значений, полученных двумя методами - МНК и МНМ (0.5-квантильная регрессия). Всю цифирь потом сведу в файл и прицеплю.
« Последнее редактирование: 12 Января, 2010, 00:01:20 от ЗАК »
"Один ишак ишол, второй ишак ишол и третий ишак ишол и весь караван ишол"

ЗАК

  • Сообщений: 3502
  • Уважуха: +345/-137
  • Андрей Зворыкин М54
Re: Буксировки Марра-Федорова
« Ответ #42 : 12 Января, 2010, 01:21:05 »
Замечу для ясности, что зависимость Cr от длины, диаметра на миделе и водоизмещения описывалсь общей для обоих катамаранов моделью. Ее базисные функции получены без использования результатов буксировок, чисто исходя из упрощенной физич. теории и правил геометрии. Налицо то, что называется "материалистическим детерминизмом" - теория определяет (детерминирует) модель, а эмпирически (подгонкой к измерениям) определяются только веса базисных функций. Никакого "подгибания" теоретич. базиса для лучшего согласия с данными не происходит. Иначе дело обстояло, когда я для одной Сармы подгонял модель зависимости Cr от W. Модель имела очень простой и общепринятый в гандикапстве вид, но не имела строгого физического смысла. Т.е. имел место "ползучий эмпиризьм" в чистом виде.

Все известные гандиканные формулы  для мнгокорпусников, за искл. SCHRS (IOMR), основаны на модели сопротивления вида R/V^2 = c * W^a / L^b, a=<1, b=<1.  Формула сопротивления, лежащая в основе IOMR, несмотря на страшно научный вид, хорошо аппроксимируется такой же формулой.
Что касается влияния водоизмещения W, то возражений не имею. Относительно применимости такого описания зависимости сопротивления от длины L для надувных - есть сомнение. 

Такая зависимость сопротивления от длины - монотонно убывающая на всей области определения. Хотя казе понятно, что описывающая её (зависимость, а не казу) функция должна иметь минимум. Т.е. должна существовать оптимальная, в смысле минимизации сопротивления, длина. Применение монотонно убывающей функции допустимо лишь в том случае, если оптимальная длина практически недостижима или вредна по приченам, не связанным с гидродинамич. сопротивлением. Т.е. область реальных значений длины находится на ветви спада графика сопротивления. Возможно, для жестких корпусов это так и есть. Но для надувных вклад составляющей трения больше и это неминуемо вызовет сдвиг минимума в область меньших значений длины (волновое от длины убывает, трение - растет). Если он (минимум) находится в интервале практически возможных длин, то жескокорпусные гандикапсусы применять нежелательно. Они будут формообразующими - стимулировать короткие и тяжелые (о переучете веса говорилось выше) лодки. Имея вполне теоретичную, хоть и простую, модель, можно посмотреть, какова длина, доставляющая минимум общего гидродинамич. сопротивления. Интуитивно кажется, что он достижим и уже найден практическим путем строителями лучших лодок. Попробую проверить. Единственное затруднение - модель хочет кушать заданный диаметр баллона. Что с этим делать - надо подумать, да и потрясти..
« Последнее редактирование: 12 Января, 2010, 06:39:32 от ЗАК »
"Один ишак ишол, второй ишак ишол и третий ишак ишол и весь караван ишол"

ЗАК

  • Сообщений: 3502
  • Уважуха: +345/-137
  • Андрей Зворыкин М54
Re: Буксировки Марра-Федорова
« Ответ #43 : 12 Января, 2010, 06:16:08 »
Говоря об "оптимальной длине", я не имел в виду некий абсолют. Понятно, что оптимум будет зависеть от остального, в данной модели - от водоизмещения и диаметра баллона, в основном. По мелочи - от к-та полноты.

Так что делать с диаметром (на миделе)? Откудова брать, если он не обмерная характеристика? А очень просто - следовать принципу родоночальников гандикапства многокорпусников - Брюса и авторов IOMR. Его можно сформулировать так: "все, что не обмеряется, должно быть оптимально в смысле максимизации ходкости". Тут надо вспомнить расхожую фразу - "гандикап работает для примерно одинаковых лодок".  Какие лодки примерно одинаковы (сходны)? Да именно те, что Боон называет "оптимальными". Дурацкие лодки могут быть сколь угодно непохожи, а хорошие - на одно лицо. Потому, что лучшее решение, чаще всего, одно. А плохих различных - сколь угодно много.

Так что вопрос о выборе диаметра при оптимизации длины решается автоматически, совместно с выбором длины. Как?

Допустим, я хочу катамаран. Каким я его хочу? Ту т можно по-всякому хотеть. Но мне представляется разумным так:

Во-первых - назначение. Применительно к этой теме - гоночное, естественно. В соотв. с этим определю грузоподъемость - вес экипажа с небольшим запасом.  Пусть будет двойка, вес экипажа - 160кг. Вес катамарана-двойки примерно 80кг. Итого - 240. Ладно, накинем чуток и получим W=250кг.

Теперь допустим, что катамаран ставит "на лапу". Чтобы подветренный баллон не утоп и не потерял продольную остойчивость, надо иметь запас объема. Это вторая задача - определить к-т запаса. Рекомендации, на основе опыта, есть - не менее 2-х, а лучше -- k=2.2.  Так и возьмем.

Теперь "мелочь" - к-т полноты. Возьмем, для гоночного, Cp=0.64. 

Задавшись этими величинами можно, для наглядности, табулировать длину L c малым шагом:
- для очередного значения L:
- посчитать площадь погруженного сечения миделя -- S=W/(L*Cp)
- определить радиус баллона r в миделе, исходя из к-та запаса k: pi*r^2=k*S, откуда r=sqrt(k*S/pi).
Делать r меньше, чем посчитано, нельзя (установленного запаса не будет), больше - не имеет смысла, поскольку увеличим смоченную поверхность. Задача отн. r решена для текущего значения L и полученное таки образом значение r будет оптимально в смысле минимизации смоченной поверхности при неявном ограничении снизу, определяемому к-том запаса объема k.
- используя подогнанную по буксировкам модель, посчитать кт общего сопротивления Cr(W,L,Cp,r) и записать в таблицу;
- повторить для сл. значения L.

Получив таким образом таблицу Сr (L) при заданных W, Cp, легко построить график и узреть, при какой длине достигается минимум сопротивления.
« Последнее редактирование: 12 Января, 2010, 19:51:40 от ЗАК »
"Один ишак ишол, второй ишак ишол и третий ишак ишол и весь караван ишол"

Nnnnnnn

  • Сообщений: 3341
  • Уважуха: +115/-70
  • Тип: пешеход
Re: Буксировки Марра-Федорова
« Ответ #44 : 12 Января, 2010, 10:24:45 »
Относительно применимости такого описания зависимости сопротивления от длины L для надувных - есть сомнение. 

Такая зависимость сопротивления от длины - монотонно убывающая на всей области определения. Хотя казе понятно, что описывающая её (зависимость, а не казу) функция должна иметь минимум. Т.е. должна существовать оптимальная, в смысле минимизации сопротивления, длина.

У жестких есть физический предел длины поплавков ~22-23 фута, жесткий большей длины уже выпадает из категории "пляжных", т.е. не может "кантоваться" на берегу силами экипажа. Исключения, типа С-класса или 25-30 футовых американских открытых катамаранов по Текселю и SCHRS практически не гоняются.
В правилах гонки вокруг Текселя максимальная длина ограничена 27 футами.
Да и вообще, надувные очень сильно недогружены парусами для своей длины с т.з. жестких.

ЗАК

  • Сообщений: 3502
  • Уважуха: +345/-137
  • Андрей Зворыкин М54
Re: Буксировки Марра-Федорова
« Ответ #45 : 12 Января, 2010, 19:43:22 »
Задавшись для гоночной надувной двойки значениями W=250кг, Cp=0.64, k=2.2 и табулируя длину по ВЛ от 4 до 8 метров с шагом 0.1м получим соотв. значения диаметра, осадки и Cr -- кт-та общего сопротивления.  На картинке - график Cr(L). График нарисован Матриксером, коим была импортирована насчитанная таблица.

Минимум сопротивления при заданных условиях достигается при L=5.25м. Длина Сармы по обмерной ВЛ -- 5.21м.  (Но полученный оптимальный диаметр -- 0.46м, что несколько меньше фактического 0.5м.)

Задавшись W=350, получим Lopt=5.8м, Фopt=0.51м, что почти в точности совпадает с Фениксом (напомню, что оптимизируется длина по ВЛ).

Важно то, что оптимальная длина для надувных достижима и достигается практически. Все существующие гандикапы применительно к надувным - нехороши принципиально.

Вспомнилась мне Лида с туринг-Бризенком на баллонах от "Спава" длиной по ВЛ чуть меньше 5м на глаз.  Она назвала гандикап на ВВР "грабительским". И была права. Оценив водоизмещение ее яхты с экипажем как 120--125кг, получим оптимальную длину 4.2м. По-хорошему ее "прощать" надо за лишнюю длину, а SCHRS наоборот, злобно штрафует. При этом она еще и за "легкость" получает штрафа больше, чем надо из-за переоценки влияния веса.
« Последнее редактирование: 13 Января, 2010, 05:52:43 от ЗАК »
"Один ишак ишол, второй ишак ишол и третий ишак ишол и весь караван ишол"

ЗАК

  • Сообщений: 3502
  • Уважуха: +345/-137
  • Андрей Зворыкин М54
Re: Буксировки Марра-Федорова
« Ответ #46 : 16 Января, 2010, 03:13:37 »
У гандикапных формул "ноги растут" из мат. моделей, придуманных конструкторами судов для нужд проектирования. Для перехода к гандикапным формулам происходит некоторое упрощение с целью уменьшения числа обмерных характеристик. Например, если использовать полученную модель сопротивления для построения гандикапной формулы, то один из факторов сопротивления - диаметр баллона придется определять при расчете балла исходя из какого-нибудь допущения, поскольку мерить его не принято. Хотя - померить или спросить у владельца труд не велик, на фоне обмера парусов - просто ничтожен.

Теперь планчик такой: слепить гандикап на базе полученного добра и катануть его на реальной регате, сравниваня с другими гандикапами. Методика сравнения в принципе описана В.Алексеевым, ну и фпирот, за орденами.

Но засорять эту тему гандикапными делами не буду, открою отдельную.
"Один ишак ишол, второй ишак ишол и третий ишак ишол и весь караван ишол"

ЗАК

  • Сообщений: 3502
  • Уважуха: +345/-137
  • Андрей Зворыкин М54
Re: Буксировки Марра-Федорова
« Ответ #47 : 30 Января, 2010, 03:09:49 »
Имея в виду возможность гандикапить совместно надувные и жесткие, надо построить общую - для надувных и жестких, формулу сопротивления. Ну, формула, скорей всего не получится, а простенький алгоритм с ветвлением - получится, куда он денется. Пожалуй, стоит поступить так: дать себе возможность указывать не к-т трения, а непосредственно абсолютную шероховатость поверхности. Естественно, при эксплуатации гандикапа будет достаточно указать тип корпуса - надувной, жеский_пластик, жесткий_крашенная_фанера, ...  Программа расчета сама подставит шероховатость. Далее - пересчет в относительную шероховатость (от абсолютной и длины корпуса), далее - пороговый к-т трения. Ага.

Вот чем хороша "физичная" (в отл. от чисто эмпирической) модель? Тем, что ея параметры имеют известный физический смысл. Поэтому перейти от "надувной" к жесткой несложно. Расчет волновой составляющей сопотивления не меняется, меняется расчет смоченной поверхности и к-т трения. Делов-то.. Однако придется подогнать функцию пересчета относительной шероховатости в пороговый к-т трения. Данные придется снять с графика в [Школа яхт. капитана или Справочник по катерам...].
"Один ишак ишол, второй ишак ишол и третий ишак ишол и весь караван ишол"

ЗАК

  • Сообщений: 3502
  • Уважуха: +345/-137
  • Андрей Зворыкин М54
Re: Буксировки Марра-Федорова
« Ответ #48 : 31 Января, 2010, 22:23:56 »
Подогнал функцию пересчета относительной шероховатости в пороговый к-т трения при турбулентном обтекании. Что значит "пороговый"? А минимальный, меньше которого при данной абс. шероховатости и длине быть не может, как бы не разгоняли Re.
Значения снял с графика. То, что на графике в книге - это результаты буксировок пластин с известной шероховатостью. По всему этому снятые с графика данные нельзя рассматривать как точные и должно применять сглаживающую функцию, а не строгую интерполяцию, точно проходящую через точки задания.

Ну и вот. Свободный от среды к-т трения Сf0=0.01964*(L/k)^(-0.1625). Здесь L -- длина, k -- абс. шероховатость (ср.высота неровностей).
P.S. Была опечатка, указал разные елиницы изм.  для L и k. Исправил. Они могут быть любыми, лишь бы одинаковыми.

Для пресной воды Сf=51*Cf0=1.002*(L/k)^(-0.1625).

На графиках - рез. подгонки в логарифмических и "естественных" шкалах.
« Последнее редактирование: 01 Февраля, 2010, 03:09:27 от ЗАК »
"Один ишак ишол, второй ишак ишол и третий ишак ишол и весь караван ишол"

ЗАК

  • Сообщений: 3502
  • Уважуха: +345/-137
  • Андрей Зворыкин М54
Re: Буксировки Марра-Федорова
« Ответ #49 : 31 Января, 2010, 23:22:02 »
Теперь, очевидно, модель составляющей трения (и общего сопротивления) изменится. Если раньше к-т трения полагался постоянным не зависимо ни от чего, теперь он полагается постоянным для конкретной лодки, имеющей конкретную длину. При другой длине к-т трения будет другим, а именно будет убывать с ростом длины. Т.е. будет несколько более полное согласие модели с советской наукой. К полному согласию стремиться не продуктивно, парусник - не пароход, пилящий на экономическом ходу, он движется с разными скоростями. Поэтому закладывать зависимость к-та трения от Re, а не только от длины, довольно бесполезно, если мы не собираемся проектировать лодку под определенную скорость или ветвить гандикап по скоростям в гонке.

Далее, первым делом надо проверить согласие новой модели с результатами наблюдений. Если все плохо, выкинуть модель к черту. Если нормально, построить вариант для жестких корпусов и сравнить (относительно) с моделью сопротивления, лежащей в основе какого-нибудь Текселя. Если будет согласие, то и добре.

Почему нельзя сразу использовать для жеских (в совместных гонках с надутыми) непосредственно Тексель или Ёмр? А потому, что они в своих масштабах и черт их знает каких. А про свои мы знаемо все.
"Один ишак ишол, второй ишак ишол и третий ишак ишол и весь караван ишол"

ЗАК

  • Сообщений: 3502
  • Уважуха: +345/-137
  • Андрей Зворыкин М54
Re: Буксировки Марра-Федорова
« Ответ #50 : 01 Февраля, 2010, 03:34:12 »
На буксировочные данные по Сарме и Фениксу новая модель легла чуть лучше старой. На картинках поля связи модели с данными при МНК и МНМ подгонках к-тов вклада волновой составляющей и трения. К-т вклада трения имеет смысл абс. шероховатости в степени 0.16.  Базисные функции вкладов чисто теоретические, на буксировках не основаны.

По результатам проверки оснований сомневаться в правильности судостроительной науки нет, модель принимается.

Теперь на очереди вывод "жесткокорпусной" ветви модели и сравнение ее с моделью сопротивления TR или SСHRS. Тут меня вот что смущает: не хотелось бы загонять за мажай (за пределы области подгонки) почтенные буржуйские гандикапы. В них много эмпиризма, а подгонялись они не на надувнухах, а на лодках с меньшими отн. длинами (L/W^(1/3)). Мы ж не звери из маринса, чтоб по ним надувнухи считать. Значит надо нарыть какие-нить обмеры (L,W) для жестких. Или намонтекарлить?
« Последнее редактирование: 01 Февраля, 2010, 03:42:39 от ЗАК »
"Один ишак ишол, второй ишак ишол и третий ишак ишол и весь караван ишол"

Nnnnnnn

  • Сообщений: 3341
  • Уважуха: +115/-70
  • Тип: пешеход
Re: Буксировки Марра-Федорова
« Ответ #51 : 01 Февраля, 2010, 12:20:21 »
Андрей,
тебя интересуют данные по жестким фактические или обмерные со стандартным экипажем (75 кг. на лицо)? Если второе, то вот таблички от Текселя и SCHRS.

Nnnnnnn

  • Сообщений: 3341
  • Уважуха: +115/-70
  • Тип: пешеход
Re: Буксировки Марра-Федорова
« Ответ #52 : 01 Февраля, 2010, 12:29:08 »
Подогнал функцию пересчета относительной шероховатости в пороговый к-т трения при турбулентном обтекании. Что значит "пороговый"? А минимальный, меньше которого при данной абс. шероховатости и длине быть не может, как бы не разгоняли Re.
Значения снял с графика. То, что на графике в книге - это результаты буксировок пластин с известной шероховатостью. По всему этому снятые с графика данные нельзя рассматривать как точные и должно применять сглаживающую функцию, а не строгую интерполяцию, точно проходящую через точки задания.
Я тут в книжице "Principles of yacht design" прочитал, что к-ты трения полученные на шероховатых пластинках - это максимальные значения,  обычно не достигаемые для реальных поверхностей.

ЗАК

  • Сообщений: 3502
  • Уважуха: +345/-137
  • Андрей Зворыкин М54
Re: Буксировки Марра-Федорова
« Ответ #53 : 02 Февраля, 2010, 01:58:30 »
Вот я и взял самые минимумы. Но это не важно, можно ж просто задать чуть меньшую шероховатость (тут все в наших руках) и попасть куда надо.

>>Андрей,
тебя интересуют данные по жестким фактические или обмерные со стандартным экипажем (75 кг. на лицо)? Если второе, то вот таблички от Текселя и SCHRS.<<

А все едино, что рупь, что полтина. Главно, чтобы был заметный разброс обмерных характеристик (W,L), но в тех диапазонах, на который TR и SCHRS расчитаны. Тут задача сыграть на их поле... Спасибо!
"Один ишак ишол, второй ишак ишол и третий ишак ишол и весь караван ишол"

Nnnnnnn

  • Сообщений: 3341
  • Уважуха: +115/-70
  • Тип: пешеход
Re: Буксировки Марра-Федорова
« Ответ #54 : 02 Февраля, 2010, 15:28:53 »
Для приближения к практике табличка с данными лодок, появлявшихся в последнее время на ВВР и Пироговке

ЗАК

  • Сообщений: 3502
  • Уважуха: +345/-137
  • Андрей Зворыкин М54
Re: Буксировки Марра-Федорова
« Ответ #55 : 04 Февраля, 2010, 01:48:58 »
Ага, спасибо.
Пока посмотрел, что у нас по ср. с TR и IOMR по таблице обмеров  trtotal.xls.

Уточню цель затеи. TR и IOMR - гандикапы для жесткокорпусных лодок. У нас модель сопротивления строилась как универсальная (общюю формулу построить таки удалось, вопреки моим ожиданиям), при переходе от надутых к жестким достаточно менять к-т запаса объема и величину абс. шероховатости.  К-т запаса для жестких дается равным единице, поскольку запас плавучести там нет нужды обеспечивать увеличением радиуса обвода, запас достигается высотой прямых бортов.

Предпологается, что TR и IOMR дивно хороши для жестких. Тогда есть смысл посмотреть, как наша универсальная формула, в настроенном на жестких виде, выглядит на их фоне. Кроме того, если к ним маленько подстроиться, то можно ожидать пользы и для уточнения по отн. к надувным, поскольку формула едина.

Как? Сравнивать буду не гандикапные формулы, а формулы к-тов сопротивления, выудив их из гандикапных. Совсем прям точно это сделать нельзя, в лучшем случае с точностью до множителя. Но и не только, но это длинно писать... На картинках - связь нашего к-та сопр. с Тексельным и ИОМРовским. Масштаб черте-какой, но для оценки корреляций (и постр. их полей) это не важно.
« Последнее редактирование: 04 Февраля, 2010, 01:59:38 от ЗАК »
"Один ишак ишол, второй ишак ишол и третий ишак ишол и весь караван ишол"

ЗАК

  • Сообщений: 3502
  • Уважуха: +345/-137
  • Андрей Зворыкин М54
Re: Буксировки Марра-Федорова
« Ответ #56 : 04 Февраля, 2010, 02:04:10 »
Наиль, отвалились лодки длиной более 7м и одна 6м, но страшно тяжелая(№№ 210, 212, 213, 214 - в конце файла trtotal.xls). Но если нашу формулу слегка придушить, то ложатся все. Про придушивание и его смысл - отдельная песня, если сил хватит- спою.
« Последнее редактирование: 04 Февраля, 2010, 02:26:34 от ЗАК »
"Один ишак ишол, второй ишак ишол и третий ишак ишол и весь караван ишол"

Nnnnnnn

  • Сообщений: 3341
  • Уважуха: +115/-70
  • Тип: пешеход
Re: Буксировки Марра-Федорова
« Ответ #57 : 04 Февраля, 2010, 12:25:47 »
Те, последние в списке, вообще не пляжные лодки уже.

ЗАК

  • Сообщений: 3502
  • Уважуха: +345/-137
  • Андрей Зворыкин М54
Re: Буксировки Марра-Федорова
« Ответ #58 : 07 Февраля, 2010, 05:36:59 »
Хорошо, выкину этих крейсеров из рассмотрения. Тем более, что можно заподозрить не слишком верные расчеты по TR , если длинные лодки попали в оптимум по длине или прошли его. Знак отклонения от нас как раз не противоречит такому предположению.

Но интересно, что кроме них, хоть и не так сильно, но заметно, отваливаются и более абсолютно короткие лодки. Но с большой относительной длиной (легкие, как надувнухи, L=5.5, W=<180). И с очень низкой относительной длиной - 4-х метровые весом 240 и более кг (вес везде беру с экипажем). И тут, я думаю, врет ТR. В первом случае, видимо, его губит монотонная модель зависимости сопротивления от длины в районе фактического минимума сопротивления. Во втором случае его очень простая эмпирическая формула просто не подгоняется под такие крайности.

Выше, на картинке, я показал, что нашу модель легко подогнать к не нашей, придушив ее возведением в степень чуть меньше единицы. Вот только делать этого не буду. Она хороша тем, что дает результат известно в чем - в кгс*с^2/м^2. И это не зависит от изменения параметров формы и шероховатости. Отсюда и универсальность. А если впадать в эмпиризм и возводить в разные для надувных и жестких степеня, то вся универсальность накроется. Посему надо вернуться назад и думать, как усовершить модель, отнюдь не поступаясь физическим смыслом, а уточняя его. Собсно, я собираюсь ввести третий фактор сопротивления. Это автоматически понизит вклад первых двух и их влияние тем самым и будет слегка придушено. Надеюсь, что это повысит (или не понизит) согласие модели с буксировочными замерами и повысит с текселью-мекселью.




« Последнее редактирование: 07 Февраля, 2010, 05:39:28 от ЗАК »
"Один ишак ишол, второй ишак ишол и третий ишак ишол и весь караван ишол"

Nnnnnnn

  • Сообщений: 3341
  • Уважуха: +115/-70
  • Тип: пешеход
Re: Буксировки Марра-Федорова
« Ответ #59 : 17 Февраля, 2010, 12:52:27 »
Андрей,

тут вот по ссылке немного ещё про соотношение сопротивления трения и волнового сопротивления для катамаранов. Правда графики получены численным моделированием.

http://www.catsailor.com/forums/ubbthreads.php?ubb=showflat&Number=203378&page=3

ЗАК

  • Сообщений: 3502
  • Уважуха: +345/-137
  • Андрей Зворыкин М54
Re: Буксировки Марра-Федорова
« Ответ #60 : 17 Февраля, 2010, 18:13:47 »
Спасибо! Понятно, что моделированием получены. Живьем до 54км/ч разогнать трудновато.

Тут вот какое дело. Описание хитрой зависимости сопротивления от скорости (на самом деле от отн. скорости - числа Фруда) хоть и интересно, но для простого гандикапства, например, бесполезно. Пришлось бы учитывать "фактические" (модельные, конечно) скорости конкретных лодок в гонке на конкретном курсе при конкретной скорости ветра.  Поэтому я опускаю в модели волнового сопротивления квазипериодику типа (1-cos(1/Fr^2)), описывающую горбы и впадины на графике волнового сопротивления и использую простую, сглаживающую колебания квадратичную зависимость сопротивления от скорости.
« Последнее редактирование: 17 Февраля, 2010, 18:15:42 от ЗАК »
"Один ишак ишол, второй ишак ишол и третий ишак ишол и весь караван ишол"