Если присмотреться, то легко увидеть, что пропеллер крутится так, что "дует назад", а не "по ветру". Скорость ограничена силами трения в разных узлах системы.
Не уверен, что такое можно реально осуществить с парусной лодкой - всё же сопротивление воды несравненно больше трения качения.
Ну а ехать просто быстрее ветра - лучший пример буер. Он технически может ~10 скоростей ветра, конечно, если идти не по ветру, а в пол-ветра или немного против.
Мне кажется, что система киль+парус не позволит обогнать ветер вдвое или более, даже если пренебречь сопротивлением воды, но я сейчас не готов это доказать и, соответственно, не уверен в этом. А более сложные конструкции с пропеллерами, шестерёнками и т.д. не имеют теоретических ограничений по скорости и могут обгонять ветер в произвольное число раз, тут я полностью согласен.
Если буер, идя немного против ветра (в байдервинд) может развить скорость выше продольной составляющей ветра, то расскажите, как именно это происходит. Под каким углом (к ветру или к курсу) нужно для этого поставить парус?
Если не "упираться активно" в сам ветер и воду (ну, или в дорогу, как мужики из видео), то составляющая скорости в направлении ветра будет не больше, чем сам ветер.
С буером так:
Простой случай:
Ставим буер поперёк ветра. Парус - вдоль буера, тоже поперёк ветра. Ветер дует ровно в бок паруса, создавая поперечную силу F, которая упирается в коньки буера. Ничего никуда не едет.
Немного отпускаем парус, под углом A к оси буера. Исходная сила ветра (которая направлена примерно перпендикулярно плоскости паруса) делится на две - поперечная F*cos(A), и продольная F*sin(A). Поперечная уходит в коньки, продольная везёт буер.
С ростом скорости продольная сила падает, уходя в ноль при скорости буера = Vветра/sin(A) (тут нужны слова про вымпельный ветер, но это долго). Это и есть условный предел.
Угол А можно сделать маленьким, так как продольное трение коньков мало.
Общий случай:
Буер не поперёк ветра, а под углом. К углу А из первого случая нужно прибавить угол, на который буер повёрнут от перпендикуляра к ветру.
> Если не "упираться активно" в сам ветер и воду (ну, или в дорогу, как мужики из видео), то составляющая скорости в направлении ветра будет не больше, чем сам ветер.
Вот и я так думал. :) Почти целый день крутилось в голове, пока, наконец, не пришло понимание, что это не так, и превысить скорость ветра в направлении ветра, используя обычный парус и киль, всё-таки можно (теоретически).
Двигаться в разы быстрее скорости ветра (например, при боковом ветре) - вообще не фокус. Неочевидный вопрос - можно ли теоретически двигаться быстрее скорости ветра в направлении ветра. Такое, как мне кажется, никакие яхтсмены-гонщики не делают, хотя вот получается, что в теории это возможно.
Если мы в бакштаг идем в разы быстрее скорости ветра, а в фордевинд не можем, значит нужно идти в лавировку. Впрочем, по-моему в фордевинд они тоже ухитряются заставить паруса работать не как примитивный барьер, в который упирается ветер, а как крыло.
> Таким образом можно двигаться по ветру примерно вдвое быстрее скорости ветра Нет, таким образом можно двигаться во сколько угодно раз быстрее скорости ветра. Пока парусник не достигнет скорости света, во всяком случае. )) Возьмем вместо парусника бусинку, свободно двигающуюся по струне. Бусинка невесомая, струна нерастяжимая, абсолютно упругая, трения нет, и т.д. Теперь берем бусинку и тянем со скоростью V. С какой скоростью бусинка движется относительно струны? v = V / cos(a), где а это угол между направлением тяги и струной. Понятно, что cos(a) можно сделать сколь угодно малым, если а будет близко к перпендикуляру.
Вы пишете про боковой ветер? Или я не понял аналогию с бусинкой. Речь шла о движении быстрее скорости ветра в направлении ветра. И выше в комментах показано, что вдвое - это, действительно, не предел, и теоретически можно опираясь на парус опережать ветер в произвольное число раз.
Вроде бы, понял. Но вы слишком упростили модель, и упусили направление паруса. Его необязательно располагать перпендикулярно направлению ветра. Ветер давит на лодку не в том направлении, куда он дует, а перпендикулярно плоскости паруса. Потому что "угол падения равен углу отражения". Иначе парусник не мог бы разогнаться и при обычном боковом ветре (бусинка никуда не сдвинется, если её тянуть перпендикулярно струне).
С ветром сложно, а вот с надёжным упором в неподвижную землю - вполне мог бы. Есть детские машинки с пружинным заводом, которые когда катишь назад - они дают большое сопротивление и сжимают пружинку, а когда отпускаешь - они уезжают вперёд намного дальше, чем длина изначального отката. Если беговая дорожка даёт фиксированную скорость при любой снимаемой с неё мощности, то такое устройство могло бы попеременно то упираться в землю, заряжая пружинку от катящихся по дорожке колёс, то убирать упор и выдавать высокую скорость рывка по направлению движения дорожки, со средней скоростью выше скорости дорожки. Упор можно делать примерно в стиле храповика, это не противоречит законам сохранения энергии и импульса
( ... )
В принципе, ветер при достаточной площади паруса можно считать таким же источником любой необходимой мощности и любого запасаемого за единицу времени импульса (то есть, силы). Так что законы сохранения не против, если конструкция к тому же произвольно лёгкая. Но я не представляю себе кинематическую схему, которая позволила бы любую требуемую мощность и любую требуемую силу снимать в системе отсчёта, связанной с землёй, из бегущей дорожки с помощью пропеллера или из ветра с помощью неподвижной воды. Вот для снятия мощности и силы с дорожки с помощью твёрдого упора - смог придумать, причем эта штука даже сможет выйти в крейсерский режим из начального покоя относительно дорожки, если стартует с готовым упором в землю.
Видимо, проще всего это исполнить при помощи буера, парусника на коньках. Там и трение маленькое, и направляющие хорошие (в сторону не сносит), поэтому превысить скорость постоянного попутного ветра, просто нужным образом расположив коньки и парус, не должно быть проблемой. Получится, правда, не прямо по ветру, а слегка со смещением, но это не проблема, лавировать не запрещено.
"болид был полностью готов к бою и во время восьми пробных заездов на короткой взлетке аэродрома «Новый Иерусалим» при попутном ветре в 21,73 км/ч разогнался до 61,93 км/ч, в 2,85 раза быстрее воздушного потока. Блестящий результат в первых же испытаниях воодушевил команду «Дрозда», и в мае Кавалларо начал переговоры с важными птицами из Североамериканской ассоциации скоростных наземных парусных судов NALSA об организации рекордных заездов в совершенно новом классе аппаратов. В июне согласие NALSA было получено, и в начале июля на высохшем озере Эль Мираж Blackbird, обвешанный многочисленными датчиками, несколько раз промчался со скоростями, превышающими поток в 3,5раза. Самыми неудачными в сете стали попытки с коэффициентом 2,5 при рваном ветре."
Вот честно говоря, такие эксперименты-демонстрации как-то не очень убеждают. Когда эксперименты ставят не учёные, а это даже не эксперимент, а медиа-ивент, спонсированный PR-отделом какой-то корпорации, там могут быть как фейки, так и искренне неучтённые эффекты. Даже у инженеров может получиться тяга у ведра с микроволновкой внутри, что уж говорить об автомобиле с пропеллером и надписью "Google"? :)
Но вот теоретические объяснения в посте и в комментариях убеждают намного больше.
Comments 55
http://adequatebird.com/tag/dwfttw/
Если присмотреться, то легко увидеть, что пропеллер крутится так, что "дует назад", а не "по ветру".
Скорость ограничена силами трения в разных узлах системы.
Не уверен, что такое можно реально осуществить с парусной лодкой - всё же сопротивление воды несравненно больше трения качения.
Ну а ехать просто быстрее ветра - лучший пример буер. Он технически может ~10 скоростей ветра, конечно, если идти не по ветру, а в пол-ветра или немного против.
Reply
А более сложные конструкции с пропеллерами, шестерёнками и т.д. не имеют теоретических ограничений по скорости и могут обгонять ветер в произвольное число раз, тут я полностью согласен.
Если буер, идя немного против ветра (в байдервинд) может развить скорость выше продольной составляющей ветра, то расскажите, как именно это происходит. Под каким углом (к ветру или к курсу) нужно для этого поставить парус?
Reply
С буером так:
Простой случай:
Ставим буер поперёк ветра. Парус - вдоль буера, тоже поперёк ветра. Ветер дует ровно в бок паруса, создавая поперечную силу F, которая упирается в коньки буера. Ничего никуда не едет.
Немного отпускаем парус, под углом A к оси буера. Исходная сила ветра (которая направлена примерно перпендикулярно плоскости паруса) делится на две - поперечная F*cos(A), и продольная F*sin(A). Поперечная уходит в коньки, продольная везёт буер.
С ростом скорости продольная сила падает, уходя в ноль при скорости буера = Vветра/sin(A) (тут нужны слова про вымпельный ветер, но это долго). Это и есть условный предел.
Угол А можно сделать маленьким, так как продольное трение коньков мало.
Общий случай:
Буер не поперёк ветра, а под углом. К углу А из первого случая нужно прибавить угол, на который буер повёрнут от перпендикуляра к ветру.
Reply
Вот и я так думал. :)
Почти целый день крутилось в голове, пока, наконец, не пришло понимание, что это не так, и превысить скорость ветра в направлении ветра, используя обычный парус и киль, всё-таки можно (теоретически).
Reply
Reply
Неочевидный вопрос - можно ли теоретически двигаться быстрее скорости ветра в направлении ветра. Такое, как мне кажется, никакие яхтсмены-гонщики не делают, хотя вот получается, что в теории это возможно.
Reply
Впрочем, по-моему в фордевинд они тоже ухитряются заставить паруса работать не как примитивный барьер, в который упирается ветер, а как крыло.
Reply
Reply
Нет, таким образом можно двигаться во сколько угодно раз быстрее скорости ветра. Пока парусник не достигнет скорости света, во всяком случае. ))
Возьмем вместо парусника бусинку, свободно двигающуюся по струне. Бусинка невесомая, струна нерастяжимая, абсолютно упругая, трения нет, и т.д. Теперь берем бусинку и тянем со скоростью V. С какой скоростью бусинка движется относительно струны? v = V / cos(a), где а это угол между направлением тяги и струной. Понятно, что cos(a) можно сделать сколь угодно малым, если а будет близко к перпендикуляру.
Reply
Речь шла о движении быстрее скорости ветра в направлении ветра.
И выше в комментах показано, что вдвое - это, действительно, не предел, и теоретически можно опираясь на парус опережать ветер в произвольное число раз.
Reply
Reply
Ветер давит на лодку не в том направлении, куда он дует, а перпендикулярно плоскости паруса. Потому что "угол падения равен углу отражения". Иначе парусник не мог бы разогнаться и при обычном боковом ветре (бусинка никуда не сдвинется, если её тянуть перпендикулярно струне).
Reply
Reply
Reply
Reply
Reply
"болид был полностью готов к бою и во время восьми пробных заездов на короткой взлетке аэродрома «Новый Иерусалим» при попутном ветре в 21,73 км/ч разогнался до 61,93 км/ч, в 2,85 раза быстрее воздушного потока. Блестящий результат в первых же испытаниях воодушевил команду «Дрозда», и в мае Кавалларо начал переговоры с важными птицами из Североамериканской ассоциации скоростных наземных парусных судов NALSA об организации рекордных заездов в совершенно новом классе аппаратов. В июне согласие NALSA было получено, и в начале июля на высохшем озере Эль Мираж Blackbird, обвешанный многочисленными датчиками, несколько раз промчался со скоростями, превышающими поток в 3,5раза. Самыми неудачными в сете стали попытки с коэффициентом 2,5 при рваном ветре."
popmech.ru/technologies/10770-po-vetru-bystree-vetra-fenomen
там же объясняется механика, из объяснения все равно ничего не понятно )
Reply
Но вот теоретические объяснения в посте и в комментариях убеждают намного больше.
Reply
Leave a comment